大跨钢结构卸载相关问题探索

　　摘要：大跨钢结构中最为关键的问题就是钢结构的合拢与卸载,本文在分析大跨钢结构合拢与卸载中的问题基础上，重点探讨了大跨度结构合拢与卸载研究方法，对于今后设计工作具有一定作用。
　　关键词：大跨钢结构，写在问题，数值模拟方法
　　1引言
　　大跨钢结构中最为关键的问题就是钢结构的合拢与卸载，而大跨钢结构工程工程本身的特点就是工程规模大，难度高，主结构按照不同的分区进行安装，时间跨度长，每个分区的初始安装温度与最后主结构合拢时的温度存在较大差异，同时合拢段的安装温度与合拢温度也存在一定程度的差异，温度作用对主结构的安装和合拢有很大影响。为此，必须依据设计确认的合拢口位置，考虑各种因素引起的温度变化，计算合拢口的杆件温度变形值和应力，以确定合拢口的预留间隙和合拢口的搭接工艺[1]。本文就大跨钢结构合拢与卸载相关问题进行研究。
　　2大跨钢结构合拢与卸载中的问题
　　由于工程合拢口数量众多，且合拢段的安装随着工程的总体安装进程在不同时何里进行，合拢段的安装质量不仅影响结构安装过程中的安全，而且影响最终的合拢和结构的总体施工质量及结构使用过程中的安全，因此，必须对合拢口进行准确的计算，确保合拢段与相关构件的安装及结构的顺利合拢。为控制合拢时合拢口的间隙大小，减少合拢口的焊接量和焊接残余应力，确保合拢的焊接质量，在进行合拢段的安装时，要尽量控制合拢段安装时合拢口的间隙大小，该间隙大小要考虑温度变形计算结果和焊接收缩变形[2，3]。为确保合拢口在施工过程中因温度变化而自由伸缩，合拢口采用卡马搭接连接，卡马的大小和数量需根据该接口部位的受力计算确定。此受力计算不但要考虑合拢段安装过程中搭接受力要求，而且要考虑合拢过程中合拢口的受力要求。
　　在结构合拢中遇到最多的是焊接问题，在焊接过程中，焊接热源对工件进行局部加热，产生了不均匀的温度场。同时，金属材料在焊接过程中随着温度的变化还会发生相应的形变，不同的金属组织具有不同的性能，也会引起体积的变化，对焊接应力变形产生不同程度的影响。由于合拢口数量多，焊接量大，要在短时间内将合拢口焊接完毕，难度较大。为此，实际合拢时，先将合拢口的所有卡马焊接固定，然后再进行合拢口焊缝的焊接。卡马的连接焊缝高度根据受力计算结果确定。卡马焊接完毕后，应及时进行合拢口对接焊缝的焊接，并确保焊接过程中钢结构的本体温度尽可能处于设计要求的合拢温度范围内。
　　3大跨度结构合拢与卸载研究方法
　　目前大跨度结构的合拢研究在桥梁结构中用的比较多，徽杭高速公路岭脚大桥全长470．8m，纵向采用分离双幅形式。主桥为双幅4跨预应力混凝土变高度直腹板连续刚构体系箱梁，其结构形式为45m+2*5Om+45m，单箱单室。箱梁顶板宽1．Om，底板宽5．5m；梁高在主墩处为4．5m(4．61m)，在过渡墩和中跨跨中处2.0m(2．11m)。箱梁底板厚度和梁高主要按抛物线变化，单幅桥面的单向横坡通过箱梁调整左右腹板高度来实现。
　　主桥箱梁采用挂篮悬臂施工，主墩各T的0#、1#块段采用在钢桁架梁拼成的双悬臂托架上浇筑，之后挂篮进行各T逐段的对称悬臂浇筑，边跨5.0m在支架上浇筑，按设计先边跨后中跨的顺序进行合拢。由于过渡墩3#群墩施工严重滞后，给按先边跨后中跨的设计合拢顺序合拢带来困难，为此采用先中跨后边跨的合拢顺序合拢。对于不同合拢顺序的研究，必顺借助计算分析手段作为研究依据。先中跨后边跨的合拢方法是将两拢段口进行固结约束，然后计算合拢应力。
　　边跨先合拢后，主梁边跨形成一次超静定结构，当再进行跨合拢时，过渡也参与了计算。基于箱梁两端主墩墩项未发生移位，则临时钢接杆所受的轴向应力与先中跨合拢时的中跨钢接杆所受的轴向应力相等，即Nl。临时钢接杆和焊缝的抗剪验算与先中跨合拢时中跨临时钢接杆相同。但由于主墩为柔性墩，当箱梁因温度差发生变形时，主墩墩顶必然发生位移，则过渡墩上的支座将发生滑动，其摩擦阻力与钢接杆所受的轴向应力相等，则此时相关计算过程与边跨合拢边跨合拢后两跨中跨同时合拢，5撑墩由于前后所受上相等不会发生相对位移，则两跨主梁的变形均转移至4样、钟则两墩的相对位移与先两中跨同时合拢时的位移相同，即8mm。
　　无论先边跨或先中跨合拢，理论上边跨合拢的温差轴向应力相等，但中跨合拢的温差轴向应力与合拢顺序有一定的关系。合拢顺序不同，结构受力图式不同，结构内力也不相同，所以合拢顺序的调整必须征得设计和监理单位的同意，并有可靠的理论计算依据及过程，否则可能会造成更大的位移偏差。
　　边跨合拢法需要在张拉完预应力束并封锚后，才能进行上部结构的施工，这种方法适合于桥高相对较矮时使用。还有顶推合拢法，在各个梁段形成后，然后再将各个就位梁段顶端联接，形成简支悬臂或连续悬臂，最后再合拢边跨。纵向强迫位移合拢，是在边跨合拢阶段在中跨施加3000kN的水平力，从而起到施加预应力的效果，施加预应力后，左右边跨的位移都有不同的改变，应力值也有不同的改变，结构受力状态也得到了较好的改善。
　　竖向强迫位移合拢法，在合拢前对合拢段顶端采用配重，使中跨悬臂梁端部产生竖向强迫位移及转角。待合拢拆除配重后，结构应力状态将得到改善。随着计算机的发展与应用，工程计算与分析理论更多应用了计算机，例如大跨钢结构施工过程的数值跟踪和图形模拟的研究，大跨预应力钢结构是一种典型的以预应力和几何非线性为主要特征的结构，其计算方法主要是考虑几何非线性的有限单元理论。卸载过程非常烦琐，而且不容易控制，采用的最多的仍然是分部卸载法，在卸载前要对卸载工况进行分析，要考虑每一步卸载的卸载量，同时要考虑每一步卸载量对结构状况的影响。
　　4结语
　　由于大跨钢结构跨度大，造型工艺复杂，施工难度大，因而大跨钢结构合拢与卸载的研究非常复杂，因此还有许多的工作可做，本文主要分析了大跨钢结构合拢与卸载相关问题，并分析了其相关方法，对于今后设计起到一定作用。
　　
　　参考文献：
　　[1]张同波,付长春,王辉.青岛体育中心游泳跳水馆钢结构施工技术[J]. 施工技术,2009,38(3)

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