某螺栓球网架钢结构管桥加固设计

王超

摘 要：本文主要针对某螺栓球网架钢结构管桥因长期服役引起的钢构件材料退化、在气候变化引起温度变化幅度不断增大的双重因素作用下、对该工程处于特殊环境下进行补强加固。考虑到空间结构体系的整体稳定性对施工荷载作用比较敏感和钢结构安装工艺要求比较严格，同时兼顾加固施工不能影响结构正常使用，本结构采取新增钢结构结构柱支托及结构顶升技术相结合的方法进行加固设计，经检测和使用取得了较好的加固效果。

关键词： 支托； 顶升； 加固设计； 空间结构

Abstract：This paper mainly aimed at a bolt ball net frame steel structure pipe bridge because of the effects of long-term service steel piece of material degradation ， under The role of double factor in climate change caused by temperature variation amplitude increasing for the project in the special environment of reinforcement. Taking into the stability of the whole space structure system sensitive to the action of construction loads and Steel structure installation process more stringent requirements. Both strengthen construction can not affect the normal use of structure.This structure take newly added steel structure structural column support and structure lifting technology combining the reinforcement design method ，the test and application has achieved good reinforcement effect.

Key words：Support ， Jacking， Lattice column，reinforcing design

1.工程概況

某管桥是输送原水重要的设施，原结构桥梁和桥支柱均采用螺栓球网架结构体系，横跨于河道两岸，管桥总长度122.2米，共连续六跨，第一跨和第六跨的跨度为24米，其余4跨度均为20米，管桥网架上直径1.2米的输水管道共有2个伸缩节，分布在第一跨和第五跨，管桥网架结构支承体系绝对高度为15.7米。如图1所示，该管桥因长期服役达12年之久，引起管桥构件材料退化；加上近几年来气候变化引起的温度变化幅度比较大，经有关研究院进行原网架结构验算显示，少部分构件应力超出现行规范限制，不满足使用要求。受建设单位的委托对该网架结构提出加固设计，同时建设单位提出加固施工不能影响输水管道的正常输水和对原结构进行保护的要求。

2.加固设计及处理措施

因该工程处于地理环境比较特殊，空间杆系结构构件置换及构件截面加大施工难度比较大，且施工期间不能影响输水管道的正常工作，本工程项目采取在原管桥网架1至6支柱内均新增设1个钢结构结构柱，格构柱现场安装完毕后采取结构顶升技术施工工艺，以达到原网架结构卸载，降低构件应力的要求。此除险加固设计得到原网架结构设计单位认可及专家评审组的评审通过。其加固设计内容：

2.1 钢结构格构柱托换体系的设计

根据原管桥网架施工图纸，通过钢结构图纸深化软件Tekla -Structures三维空间建模，在原管桥支柱内增设钢结构格构柱，并进行原网架构件与格构柱构件模拟碰撞，以确定格构柱构件空间定位尺寸和顶升节点的设计。因考虑现场安装可操作性及原网架支柱构件空间尺寸的限制因素，格构柱的截面尺寸定为105 0x1650mm，弦杆由4根159x8毫米、腹杆由5x89mm无缝钢管或高频焊接钢管组成，管材材质采用Q345B。为了保护原网架结构体系避免现场电焊火花烧伤或安装构件的擦伤和碰撞，格构柱采取螺栓连接，少部分焊件在工厂加工，新增安装构件进行外包装缓冲处理，全部构件进行现场组装。

2.2钢结构格构柱与原网架托换关系的结构力学分析

原管桥网架体系承受的静荷载+检修荷载+风荷载工况，由格构柱与输水管道组成的6跨连续梁排架结构体系承受。经分析验算显示，输水管道跨度最大支座处上部截面受拉应力和下部截面受压应力为设计强度的77%；跨中下部截面受拉应力和上部截面受压应力为设计强度的65%、跨中挠度为42.5mm、均满足结构承载力和正常使用要求。

托换格构柱按不与原网架共同工作，格构柱独立承受静荷载、检修荷载、风荷载、由温度作用输水管道伸缩产生的摩擦力工况的叠加作用力，经验算格构柱满足结构承载力和正常使用要求。

跨间管道伸缩节点处的螺杆，在静荷载+检修荷载工况组合作用下，经验算螺杆可以满足结构承载力要求。

2.3结构托换和顶升工艺

为了符合钢结构格构柱与原网架结构托换计算模型假定条件，达到原网架支柱结构卸载的目的，经计算支柱处输水管道的顶升高度为2毫米（施工顶升高度3毫米），顶升后进行用2毫米钢垫片安装就位，通过顶升技术施工工艺进行卸载以降低原网架构件在外界因素作用的应力要求。结构顶升如图3所示。

3.加固效果

工程加固前后钢结构管桥检测数据无异常，达到除险加固的预期效果。

参考文献

[1] GB5009-2001.建筑结构荷载规范[S]

[2] GB50017-2003.钢结构设计规范[S]

[3] CECS77：98. 钢结构加固技术规范[S]

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【文章编号】1627-6868（2017）05-0036-02