钢桁梁顶推法施工验算.pptx

1、技技术术中心：中心：郑伟郑伟钢钢 桁桁 梁梁 顶顶 推推 法法 施施 工工 专专 题题北京北京迈迈达斯技达斯技术术有限公司有限公司目目 录录1234工工 程程 案案 例例建建 模模 流流 程程顶顶 推推 模模 拟拟设设 计计 验验 算算.工工 程程 案案 例例.工工 程程 案案 例例桥桥 址址 关关 系系大大桥桥与既有与既有铁铁路路线线的平面位置关系的平面位置关系图图（上跨（上跨铁铁路路线线）.工工 程程 案案 例例顶顶 推推 施施 工工18#墩墩19#墩墩20#墩墩21#墩墩22#墩墩23#墩墩18#墩墩19#墩墩20#墩墩21#墩墩22#墩墩23#墩墩H=11m.工工 程程 案案 例例主主

2、 桁桁 结结 构构一、主桁一、主桁二、二、纵纵横梁横梁三、上平三、上平联联L=64m1）采用无采用无竖竖杆三角桁，桁高杆三角桁，桁高11m，节间长节间长12m及及10m，主桁中心距，主桁中心距8m；2）上、下弦杆采用箱型截面；斜腹杆采用箱型截面和上、下弦杆采用箱型截面；斜腹杆采用箱型截面和H型截面；型截面；纵纵、横梁除端横梁外均采用工型截面，端横梁、横梁除端横梁外均采用工型截面，端横梁为为箱型截面；箱型截面；上平上平纵联纵联采用交叉式的腹杆体系，横撑及斜杆均采用工字型截面；采用交叉式的腹杆体系，横撑及斜杆均采用工字型截面；.工工 程程 案案 例例导导 梁梁 结结 构构导导梁梁总长总长32m，其

3、中型，其中型钢长钢长14m，贝贝雷梁雷梁长长18m，导导梁梁总总重重35t；导导梁上下弦采用加厚的双拼梁上下弦采用加厚的双拼25槽槽钢钢与与钢钢桁梁桁梁对对接；接；腹杆、平腹杆、平联联采用加厚的双拼采用加厚的双拼25槽槽钢钢。型型钢钢段段 14m贝贝雷梁段雷梁段 18m钢钢桁梁桁梁结结构的构的组组成部分成部分主桁主桁：上弦杆、下弦杆、腹杆：上弦杆、下弦杆、腹杆弦杆：承担荷弦杆：承担荷载产载产生的生的轴轴力（拉力（拉/压压）；）；上平上平纵联纵联下弦杆下弦杆纵纵梁梁横梁横梁竖竖腹杆腹杆斜腹杆斜腹杆下平下平纵联纵联上弦杆上弦杆端横端横联联（桥门桥门架）架）中横中横联联节间长节间长度度腹杆：承担剪力

4、。腹杆：承担剪力。联结联结系系：纵联纵联、横、横联联纵联纵联：抵抗水平向荷：抵抗水平向荷载载，为为主桁提供主桁提供侧侧向支撑；向支撑；横横联联：使主桁横向成：使主桁横向成为为几何不几何不变变体系，体系，提高主桁的抗扭能能力。提高主桁的抗扭能能力。桥桥面系面系：纵纵梁、横梁梁、横梁将移将移动动荷荷载传递给载传递给主桁主桁节节点。点。.工工 程程 案案 例例梁梁单单元与桁架元与桁架单单元的区元的区别别梁梁单单元元：1）由2个节点构成，具有拉、压、弯、剪、扭的刚度2）梁单元分为平面梁单元（2D梁）和空间梁单元（3D梁）3）平面梁单元的每个节点包含3个自由度（2个平动、1个转动）4）空间梁单元的每个节

5、点包含6个自由度（3个平动、3个转动）桁架桁架单单元元：1）由2个节点构成，只传递轴向的拉力和压力2）仅有平动自由度，没有转动自由度，单元只发生轴向变形3）桁架单元分为平面桁架（2D）和空间桁架（3D）4）平面桁架的单元每个节点有2个平动自由度空间桁架的单元每个节点有3个平动自由度（x,y）2Dx轴轴.工工 程程 案案 例例桁架桁架结结构的受力特点构的受力特点梁承受荷载后，主要产生弯曲内力，截面上的应力分布是不均匀的，因而材料不能充分利用。当荷载只作用在桁架的结点上时，各杆内力主要为轴力，截面上的应力基本上分布均匀，可以充分发挥材料的作用。实际桁架的受力情况比较复杂，在计算中必须抓住主要矛盾，

6、对实际桁架作必要的简化，桁架内力计算的假定：1）桁架的结点都是光滑的铰结点；2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心；3）荷载和支反力都作用在结点上。.工工 程程 案案 例例桁架的桁架的实际实际受力情况与上述假定具有一定差受力情况与上述假定具有一定差别别：1）钢钢桁架的桁架的结结点具有很大的点具有很大的刚刚性性；2）杆件存在制作）杆件存在制作误误差，各杆差，各杆轴线轴线不一定完全交于一点不一定完全交于一点；3）杆件上作用）杆件上作用非非结结点荷点荷载载，如杆件自重、，如杆件自重、风风荷荷载载等；等；4）结结构具有构具有空空间间效效应应，即主桁，即主桁产产生生变变形形时时，会使，会使纵联纵联和和桥桥

7、面系一起面系一起变变形，形，进进而使得而使得纵纵梁和梁和桥桥面系承担了主桁一部分面系承担了主桁一部分荷荷载载（次内力），（次内力），对对主桁是有利的。主桁是有利的。桁架桁架结结构的受力特点构的受力特点钢结钢结构构设计标设计标准准(GB50017-2017).工工 程程 案案 例例z常见问题解答45-钢桁结构的单元类型与验算https:/ 模模 流流 程程分析结果内力应力变形反力边 界荷 载外部边界、内部边界自重、二期预应力荷载收缩徐变温度荷载支座沉降移动荷载设计结果承载能力正常使用弹性阶段建模流程PSCRC施工成桥求解Civil 建建 模模 流流 程程后后处处理理刚 度验验 算算.建建 模模

8、重重 点点前前处处理理材料、截面、节点单元.建建 模模 流流 程程几何模型的建模思路几何模型的建模思路钢钢 桁桁 梁梁钢钢 导导 梁梁主桁架主桁架纵纵横梁横梁上平上平联联型型钢钢段段贝贝雷段雷段采采 用用 DXF 导导 入入 实实 现现 快快 速速 建建 模模.建建 模模 流流 程程DXF文件注意事文件注意事项项：1）绘绘制制单单位建位建议议mm；2）建立）建立图层图层，按截面，按截面进进行区分；行区分；3）将）将线线段左端移到坐段左端移到坐标标原点；原点；4）另存）另存为为DXF文件文件-04版本；版本；5）对对于曲于曲线桥线桥，需以直代曲。，需以直代曲。建建 立立 几几 何何 模模 型型.

9、建建 模模 流流 程程一、建立一、建立钢钢桁梁桁梁1）Civil长长度度单单位位调为调为mm2）导导入入DXF-主桁架文件主桁架文件Rx=90度4）修改截面）修改截面通过结构组快速赋予5）修改）修改单单元坐元坐标轴标轴弦杆单元change-90度6）复制）复制单单元元Dy=8000mm7）导导入入DXF-纵纵横梁文件横梁文件插入点（0,0,0）8）导导入入DXF-上平上平联联文件文件插入点（6000,0,11000)DXF原点原点Civil插入点插入点.建建 模模 流流 程程二、建立二、建立钢导钢导梁梁1）导导入入DXF-钢导钢导梁文件梁文件Rx=90度2）修改截面）修改截面通过结构组快速赋予

10、3）修改）修改单单元坐元坐标轴标轴钢导梁弦杆单元change-90度4）添加）添加弹弹性性连连接接模拟上下贝雷片之间的刚接Dx：530005）复制）复制单单元元钢导梁单元，Dy=8000勾选复制节点属性6）建立）建立钢导钢导梁横撑和斜撑梁横撑和斜撑贝雷斜撑不勾选交叉分割贝雷复制单元，Dx：53000建建 立立 几几 何何 模模 型型DXF原点原点刚节刚节点点弹弹性性连连接接(刚刚性性)自重自重钢钢桁梁桁梁钢导钢导梁梁模型重量kN3504.3306.8实际重量kN4540350放大系数1.291.14调整容重kN/m3101.789.5荷荷载载单单位取位取值值梁梁单单元荷元荷载载施工荷载2.5k

11、N/m282.5=20kN/m风荷载71.6N/m2-建建 立立 几几 何何 模模 型型.建建 模模 流流 程程三、建立三、建立结结构构组组1）钢钢桁梁桁梁2）钢导钢导梁梁-型型钢钢段段3）钢导钢导梁梁-贝贝雷段雷段4）删删除多余除多余结结构构组组四、建立荷四、建立荷载载1）自重）自重2）配重）配重3）施工荷）施工荷载载4）风风荷荷载载钢钢桁梁桁梁钢钢桁梁桁梁+型型钢钢段段钢钢桁梁桁梁+型型钢钢段段+贝贝雷段雷段.顶顶 推推 模模 拟拟.顶顶 推推 模模 拟拟顶顶 推推 施施 工工 工工 艺艺 介介 绍绍01-拖拉式拖拉式顶顶推施工工推施工工艺艺.顶顶 推推 模模 拟拟顶顶 推推 施施 工工

12、工工 艺艺 介介 绍绍02-步履式步履式顶顶推施工工推施工工艺艺.顶顶 推推 模模 拟拟顶顶 推推 施施 工工 工工 艺艺 介介 绍绍03-水上浮托水上浮托顶顶推施工工推施工工艺艺.顶顶 推推 模模 拟拟CS1：导导梁梁-型型钢钢段拼装完成段拼装完成CS2：导导梁梁-贝贝雷梁段拼装完成，雷梁段拼装完成，准准备顶备顶推施工推施工顶顶 推推 施施 工工 过过 程程CS4：将：将钢钢桁梁和桁梁和导导梁向前梁向前顶顶推到中推到中间间，距，距L6的距离的距离为为18.9m.顶顶 推推 模模 拟拟CS3：安装配重：安装配重顶顶 推推 施施 工工 过过 程程CS5：将：将导导梁梁贝贝雷梁部分雷梁部分顶顶上上

13、L6支墩，支墩，但未上支撑但未上支撑顶顶 推推 施施 工工 过过 程程CS6：导导梁梁贝贝雷梁部分上雷梁部分上 L6 后上支撑后上支撑.顶顶 推推 模模 拟拟CS7：继续继续往前往前顶顶推，推，导导梁梁贝贝雷梁部分上第二和支撑，雷梁部分上第二和支撑，卸掉配重卸掉配重CS8：继续继续往前往前顶顶推，推，导导梁桁架部分安装三个支撑梁桁架部分安装三个支撑顶顶 推推 施施 工工 过过 程程.顶顶 推推 模模 拟拟CS9：继续继续往前往前顶顶推，推，导导梁梁贝贝雷梁部分雷梁部分顶顶出支撑，出支撑，桁架部分上支撑桁架部分上支撑CS10：继续继续往前往前顶顶推，推，主梁上一个主梁上一个临时临时支撑，支撑，拆

14、除拆除导导梁梁顶顶 推推 施施 工工 过过 程程.顶顶 推推 模模 拟拟CS12：主梁：主梁顶顶推就位，落架成推就位，落架成桥桥顶顶 推推 施施 工工 过过 程程.顶顶 推推 模模 拟拟CS11：继续继续往前往前顶顶推，推，主梁上两个主梁上两个临时临时支撑支撑二、二、对对所有支承点所有支承点编编号号支点支点1支点支点2支点支点3支点支点4支点支点5支点支点6支点支点9 支点支点8 支点支点7支点支点11 支点支点10顶顶 推推 施施 工工 过过 程程.顶顶 推推 模模 拟拟一、整理所有支承点位置一、整理所有支承点位置边边界条件的界条件的约约束技巧束技巧单单向可向可动动支座支座固定固定支座支座双

15、向可双向可动动支座支座单单向可向可动动支座支座双向可双向可动动支座支座单单向可向可动动支座支座双向可双向可动动支座支座单单向可向可动动支座支座绿绿色表示色表示约约束束黑色表示黑色表示释释放放12345678911 10.顶顶 推推 模模 拟拟三、添加三、添加边边界条件界条件按照按照连续连续梁的支座布置原梁的支座布置原则则来定来定义义1、把所有出、把所有出现现支承位置的支承位置的节节点找出来，重点找出来，重编节编节点号，按点号，按顶顶推方向同推方向同侧侧序号相序号相连连2、生成、生成边边界界组组1113、把所有支座，用一般支承只、把所有支座，用一般支承只约约束束这这些些节节点的点的Dz，再用，再

16、用excel表格修改表格修改约约束成分和束成分和边边界界组组4、只需激活和、只需激活和钝钝化化对应对应的的边边界界组组，即可快速模，即可快速模拟顶拟顶推推过过程程操作技巧：操作技巧：1）激活）激活显显示所有支承示所有支承节节点点2）外）外侧侧支座支座节节点起始号点起始号13）内）内侧侧支座支座节节点起始号点起始号124）编编号号时时，按，按-x方向排序方向排序5）先）先统统一一约约束束dz6）用）用excel调调整整约约束和束和组组具体具体操作操作流程流程.顶顶 推推 模模 拟拟边边界条件的界条件的约约束技巧束技巧12345678911 10.顶顶 推推 模模 拟拟边边界条件的界条件的约约束技

17、巧束技巧2ND：-X1ST：+Y.顶顶 推推 模模 拟拟Step1、重、重编节编节点号点号Step2、全部、全部约约束束DzStep3、用、用excel表格修改表格修改约约束成分和束成分和边边界界组组边边界条件的界条件的约约束技巧束技巧.顶顶 推推 模模 拟拟边边界条件的界条件的约约束技巧束技巧节节点号点号DxDyDzRxRyRzRw边边界界组组支座支座类类型型Dy单向可动双向可动固定Dx单向可动1234567891011121314151617181920202122100000000001000000000000000000000011111111111111111111111111111

18、1111110000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000支点10支点20支点30支点40支点50支点60支点70支点80支点90支点100支点110支点10支点20支点30支点40支点50支点60支点70支点80支点100支点90支点100支点11施工施工阶阶段段结结构构组组边边界界组组荷荷载组载组激活激活钝钝化化激活激活钝钝化化激活激活钝钝化化CS1钢桁梁、钢导梁-型钢段支点17、支点9自重、施工荷载CS2钢导梁-贝雷段支点10、贝雷刚接CS3配重CS4支点8支点9、支点10CS5支点7、支点8C

19、S6支点11CS7支点10支点5、支点6配重CS8支点79支点4CS9支点7CS10钢导梁-型钢段、贝雷段贝雷刚接CS11支点6支点2、支点3、支点7CS12支点7支点6施工荷载.顶顶 推推 模模 拟拟四、模四、模拟顶拟顶推施工方法推施工方法施工施工阶阶段的激活段的激活钝钝化化汇总汇总整理整理.顶顶 推推 模模 拟拟变变形前与形前与变变形后的区形后的区别别施工施工阶阶段的激活段的激活钝钝化化汇总汇总整理整理CS5CS6-变变形前形前CS6-变变形后形后.规规 范范 验验 算算.规规 范范 验验 算算铁铁路路桥桥梁梁钢结钢结构构设计规设计规范范由于公路钢结构桥梁设计规范（JTG D64-2015

20、）未提供钢桁梁的整体验算公式，钢桁梁桥更多参照铁路桥梁钢结构设计规范（TB 10091-2017）进行验算。.规规 范范 验验 算算需要注意，总稳定性计算时，容许应力折减系数与长细比相关，且验算时，杆件最大长细比有限制要求。铁铁路路桥桥梁梁钢结钢结构构设计规设计规范范下表格中的截面抗弯惯矩、面积由截面特性得到，回转半径通过抗弯惯矩和面积计算得到，计算长度选取杆件建模长度，由此计算长细比、容许应力折减系数，轴力和弯矩根据Civil分析结果得到。通过以上方法，即可按照铁路规范，完成钢桁梁的强度与稳定验算。并发内力-轴力最大并发内力-弯矩最大.规规 范范 验验 算算钢钢 结结 构构 设设 计计 标标

21、 准准.规规 范范 验验 算算从从Civil结结果中提取果中提取Fx从从Civil结结果中提取果中提取My从从Civil截面特性截面特性值值中中查查看看Iyy/Czm钢钢 结结 构构 设设 计计 标标 准准拓拓 展展 部部 分分拓拓 展展 部部 分分钢钢 桁桁 梁梁 的的 预预 拱拱 度度 计计 算算钢桁梁预拱度设置方法通常是伸长或缩短上弦杆件拼接缝尺寸，增加或减少上弦节间长度。具体实现分以下三步:从整体计算中提取恒载和静活载工况的下弦杆件各节点处竖向位移;恒载与一半活载竖向位移之和得到预拱度值;通过某一计算方法推出预拱度值与上弦长度变化值之间关系，得出各个上弦节间拼接缝的伸长值或缩短值。以上

22、第一步可以通过有限元程序计算得到，第二步可以直接计算得到，预拱度最终实现的关键在于第三步采用何种计算方法，针对这个关键点，本文提出了三种计算方法:几何法、温度法，以及在前两者基础上的混合法。拓拓 展展 部部 分分钢钢 桁桁 梁梁 的的 预预 拱拱 度度 计计 算算顶顶推施工，推施工，对预对预拱度拱度计计算有没有影响？算有没有影响？拓拓 展展 部部 分分钢钢 桁桁 梁梁 的的 预预 拱拱 度度 计计 算算几何法：根据主桁几何关系推出几何法：根据主桁几何关系推出预预拱度拱度值值与上弦与上弦长长度度变变化化值值之之间间关系关系优优缺点缺点说说明明几何法的优点是计算时间短，且可编制excel表格来计算

23、，但缺点是未考虑各主桁杆件的伸长和缩短，求出的拼缝值有一定误差，需要进行修正！注意角度与弧度的注意角度与弧度的转转化化角度角度=弧度弧度180/Pi()参数参数说说明明fi 为各下弦节点竖向拱度L 为节间长H 为桁高、为下弦杆与竖直线夹角 为下弦杆与腹杆夹角 为腹杆间夹角 为上弦拼接缝变化值 =360 2=2 2 2+2 sin 2 其中拼接缝变化值 伸长为正，缩短为负。可推出如下公式 =1 180 =+1 180 +90 =2 180先假设上弦拼接缝的伸长值或缩短值，而后利用升温或降温来使上弦杆件长度发生变化，通过有限元程序计算反推下弦各节点预拱度值，如与预设拱度不符则重新假设拼接缝变化值，

24、如相符则得到最终变化值 为=其中，L为桁长;t 为温度变化值;a为线膨胀系数;为上弦杆件拼缝变化值。温度法的优点是计算结果准确，但缺点是因为反推的关系，需要计算者有丰富的设计经验，且需经过多次试算才能得到准确结果，计算时间长。拓拓 展展 部部 分分升降温法升降温法几何法和温度法都有其优缺点，在上述两种方法基础上，提出一种混合法，具体分以下两步:1）通过几何法初步得出各个上弦拼接缝的伸长值或缩短值;2）利用温度法对几何法求得的拼缝变化值 进行修正，得出准确结果。混合法综合了几何法和温度法的优点，先用几何法初步算出值，而后利用温度法，通过数次试算，很快可以得到准确的计算结果。钢钢 桁桁 梁梁 的的

25、 预预 拱拱 度度 计计 算算混合法混合法拓拓 展展 部部 分分钢钢 桁桁 梁梁 的的 预预 拱拱 度度 计计 算算对对下弦杆下弦杆节节点重新点重新编编号号拓拓 展展 部部 分分钢钢 桁桁 梁梁 的的 预预 拱拱 度度 计计 算算上弦杆单元号 Lt123454.4 0.0000126.07.26.04.411000.010000.010000.010000.011000.033.249.959.749.933.2下弦杆节点号 恒载活载预拱度f节间长度L 桁高H12340.0-9.6-15.7-18.00.0-7.8-13.0-14.90.013.522.225.4120001000010000100001100011000110001100089.93689.95089.98190.01990.04290.01989.98189.95061.39065.55665.55665.55657.24448.91948.92548.9194.46.07.26.0567-15.7-9.60.0-13.0-7.80.022.213.50.0谢谢 谢谢微信公众号微信公众号个人个人B站号站号