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摘要：本文以正夫路钢桁架桥为工程背景，该桥采用下承式钢桁架，通过对此工程项目施工过程的导梁、不同材料参数以及不同工况的分析，研究了钢桁架桥拖拉施工过程中的受力情况和相关施工工艺，并通过计算和仿真研究得出了相关结论，对钢桁架桥施工提供一定的技术参考。
关键词：钢桁梁桥;拖拉施工;受力分析
桥梁作为公路上最常见的结构物，承担着跨越河道、山谷、或其他障碍的作用。由于用地规划、线位走向、通行净空、施工周期等外部因素的影响，桥型、桥位在布置时通常具有很大的局限性。钢桁架桥依靠其施工快捷、布置灵活的特性，能够很好的满足城市道路中桥梁布置的种种限制需求，因而被广泛应用。
钢桁架桥的施工通常分为拼装和安装两个阶段，安装阶段通常以顶推拖拉或吊装的方法来实现钢桁架桥的落梁。目前对钢桁架桥的顶推拖拉施工工艺和工况分析相对较少，因此，分析钢桁架桥在顶推拖拉过程中的受力情况，总结钢桁架桥梁施工经验对钢桁架桥的应用具有重要作用。
一、工程概况
正夫路钢桁架桥采用1x90m等高度下承式钢桁架桥。主桥全宽44.5m，分两幅布置，每幅桥设两片主桁，桁架中心间距为17.5m。主采用等高度“N”形桁式，桁架高11m。全桥采用等节间布置，节间距8m，全桥共11个节间。由于该段落河道宽度较窄，大型船只无法进入，因此无法采用浮吊的施工方案。最后，从确保施工速度与质量的角度出发，选择了先在盐铁塘东侧拼装钢桁架，再拖拉顶推的施工方案。
二、导梁与支架设计
根据施工现场条件，滑移用临时支墩纵桥向最大间距达70米，因此钢梁前端需设置导梁。为降低导梁自重，并满足钢梁滑移施工要求，设计采用桁架导梁。导梁纵向长度40m，钢梁为桁架结构，节间长8m，高11m。钢梁采用顶推法施工，导梁上弦杆采用箱型800x600，顶底板钢板为18mm，腹板为16mm，隔板和加劲板为10mm;导梁下弦杆采用箱型1000x600，顶底板钢板为20mm，腹板为16mm，隔板和加劲板为10mm;导梁腹杆和平联均采用HM550x300型钢。
纵向拖拉支架分为岸上扩大基础的支架D1和水中桩基础的支架D2，向根据钢梁的结构形式及拖拉要求，D1采用格构柱形式，单个格构柱截面的规格为2650mm（宽）×12500mm（长），拖拉支架结构由立柱、分配粱、滑道梁和横、斜撑组成，立柱采用φ630×10mm钢管，滑道梁采用热轧H型钢HN700×300×13×24双拼制作，上部铺设不锈钢板，分配梁采用热轧H型钢HN700×300×13×24双拼制作，横、斜撑采用φ273×8mm钢管组成。支架基础采用C25混凝土条形扩大基础，支架底部与混凝土连接部位采用预埋1×1×0.16m钢板焊接连接。扩大基础尺寸为5.5×13.6×0.5m。
顶推支架D2支架，水中纵向拖拉支架格构柱截面为2650mm（宽）×12500mm（长），主要由φ1000×10mm的钢管通过钢管φ273×8mm连接而成的立体钢支墩，分配梁采用热轧H型钢HN700×300×13×24三拼制作，支架顶部滑道向采用1000×600箱梁钢梁，上部铺设不锈钢板。钢梁用20mm及18mm的钢板拼制而成，腹板与面底板间采用熔透焊接，下部采用灌注桩基础，桩基础直径1.2米，入土深度 16米。
横移支架滑道梁在盖梁上，利用盖梁支撑横移滑到，滑道梁为三拼H700×300×12×20，上铺设8mm不锈钢型钢板，根据上述计算，滑道梁顶标高为7.28m。横每间隔4.25米设一支点，支点使用φ425*8的钢管及16mm的底板支撑于盖梁上的垫石轴线上。两端的支点底板与盖梁预埋钢筋焊接连接，使用完成后割除盖梁顶表面预埋钢筋。打磨平整。
三、材料参数及应力分析
3.1 材料参数
（1）混凝土
主墩盖梁采用C50混凝土，墩身采用C40混凝土，承台采用C35混凝土，桩基采用C30水下混凝土。混凝土强度、弹性模量等参数及混凝土中最大水灰比、最小水泥用量、 最大氯离子含量、最大含碱量等参数均应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）的规定。
（2）普通钢筋
HPB300钢筋：抗拉设计强度fsd=250 MPa，标准强度fsk=300 Mpa，弹性模量Es=2.1×105 Mpa。HRB400钢筋：抗拉设计强度fsd=330 MPa，标准强度fsk=400 Mpa，弹性模量Es=2.0×105 Mpa。
（3）预应力
预应力钢绞线采用符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224-2014）中规定的预应力钢绞线。
3.2 应力分析
导梁主桁、钢管柱、分配梁、导梁等均采用midas civil建模计算并进行模拟，导梁斜杆按桁架单位模拟。导梁滑移滑座处和钢管底部均为固定约束。按钢梁顶推受力分析，导梁受自重和钢梁作用力，均按自重荷载添加（当进行构件运输和安装计算时，构件自重乘以动力系数1.2），该桥支架受地形和航道限制，在航道两侧支架采用不对称设置。
钢导梁分别计算工况1最大前悬、工况2最大后悬两个工况。纵向拖拉支架分别计算工况1滑座在钢管桩柱顶;工况2滑座在兩钢管柱滑道跨中两个工况。拼装支架计算拼装过程中最不利受力工况。横向滑移支架计算横向滑移过程中最不利受力工况。
3.2.1 导梁计算
3.2.1.1 工况一：最大前悬
分别对最大前悬工况下导梁的受力、变形进行模拟计算，组合应力、剪应力、最大变形模拟，根据模拟结果导梁在最大前悬工况下的最大组合应力=121.3MPa，最大剪应力=64.4MPa，最大变形f=146.8mm，均能满足要求。
3.2.1.2 工况二：最大后悬 通过相同方法对最大后悬工况下导梁的组合应力、剪应力进行模拟计算，得到最大组合应力=120.0MPa，最大剪应力=62.7MPa，前端最大变形f=92.4mm，后端最大变形为8.4mm，均能满足要求。
3.2.2 D1纵向拖拉支架
3.2.2.1工况一：滑块在钢管柱正上方
（1）滑道梁组合应力
模擬结果最大组合应力24.4MPa ，满足要求。
（2）滑道梁剪应力
模拟结果滑道梁最大剪应力23.5 MPa ，满足要求。
（3）滑道梁变形
模拟结果滑道梁最大变形3.1mm，满足要求。
（4）分配梁组合应力
模拟结果最大组合应力89.3MPa，满足要求。
（5）分配梁剪应力
模拟结果滑道梁最大剪应力83.4MPa，满足要求。
（6）分配梁变形
模拟结果分配梁最大变形2.3mm，满足要求。
（7）钢管组合应力
模拟结果最大组合应力104.1MPa，满足要求
（8）连接系应力
模拟结果最大组合应力27.3MPa，满足要求
综上所示，D1纵向拖拉支架满足工况一，D2纵向拖拉支架同样模拟，不多赘述。
3.2.2.1工况二：滑块在钢管柱之间滑道中
以同样的方法对滑块在钢管柱之间滑道中工况下的滑道梁的组合应力、最大剪应力、最大变形;分配梁的组合应力、最大剪应力、最大变形以及钢管、连接系的应力进行模拟计算。
滑道梁模拟结果的最大组合应力=83.4MPa，最大剪应力=80.5MPa，前端最大变形f=1.9mm，均能满足要求。
分配梁模拟结果的最大组合应力=56.6MPa，最大剪应力=48.6MPa，前端最大变形f=1.3mm，均能满足要求。
钢管的模拟结果的最大组合应力为56.6MPa， 连接系的最大组合应力为22.7 MPa均能够满足要求。
综上所述，D1纵向拖拉支架满足工况二滑块在钢管柱之间滑道中的受力变形要求。 D2纵向拖拉支架同样模拟，不多赘述。
3.3 拖拉支架受力计算结果
1、根据模拟计算结果知道，钢梁顶推过程中，导梁和支架的强度、刚度结果如下表，满足规范要求。
四 结语
1、根据计算结果知道，正夫路钢桁架在拖拉过程中，导梁和支架的强度、刚度均能够满足规范要求，横移支架（盖梁结构）在横移过程中，结构强度满足相关要求;横移支架（盖梁结构）横移过程中，截面上缘未出现拉应力，截面下缘出现0.52ftk拉应力（<0.7ftk），能够满足相关要求。
2、对于钢桁架桥梁的拖拉、顶推施工，导梁与主梁桁架的刚度比 γ 介于 0. 05 ～ 0. 22 之间，单位长度重量比 β 介于 0. 134 ～ 0. 203 之间，导梁与主梁桁架的长度比 α 介于 0. 61 ～0. 74 之间时为宜。
3、拖拉、顶推施工过程中，滑块竖向承托钢板加设竖向隔板可显著减小其局部应力。
4、钢桁架施工阶段涉及临时钢结构较多，施工过程中需注意各构件间的连接部位强度，加强焊缝、螺栓等连接构件质量的相关检测。
参考文献
[1] 陈科. 钢桥拖拉施工工艺及受力分析研究[D]. 江苏：东南大学，2009.
[2] 王海良，杨新磊，任权昌，等. 曲线钢管混凝土连续桁架桥拖拉施工关键技术研究[J]. 铁道建筑，2012（9）：5-7.
[3] 白烜宁. 大跨钢桁梁桥顶推施工过程受力分析及控制技术研究[D]. 兰州交通大学，2014.
[4] 沪宁高速公路扩建工程钢桁梁桥拖拉施工及控制技术研究[Z]. 江苏沪宁高速公路扩建工程指挥部. 2008.
[5]吴赞平，赵佳军，张宇峰，等. 宽幅大跨径钢桁梁桥拖拉施工工艺及施工控制技术研究[J]. 现代交通技术，2006，3（5）：85-90.
关键词：钢桁梁桥;拖拉施工;受力分析
桥梁作为公路上最常见的结构物，承担着跨越河道、山谷、或其他障碍的作用。由于用地规划、线位走向、通行净空、施工周期等外部因素的影响，桥型、桥位在布置时通常具有很大的局限性。钢桁架桥依靠其施工快捷、布置灵活的特性，能够很好的满足城市道路中桥梁布置的种种限制需求，因而被广泛应用。
钢桁架桥的施工通常分为拼装和安装两个阶段，安装阶段通常以顶推拖拉或吊装的方法来实现钢桁架桥的落梁。目前对钢桁架桥的顶推拖拉施工工艺和工况分析相对较少，因此，分析钢桁架桥在顶推拖拉过程中的受力情况，总结钢桁架桥梁施工经验对钢桁架桥的应用具有重要作用。
一、工程概况
正夫路钢桁架桥采用1x90m等高度下承式钢桁架桥。主桥全宽44.5m，分两幅布置，每幅桥设两片主桁，桁架中心间距为17.5m。主采用等高度“N”形桁式，桁架高11m。全桥采用等节间布置，节间距8m，全桥共11个节间。由于该段落河道宽度较窄，大型船只无法进入，因此无法采用浮吊的施工方案。最后，从确保施工速度与质量的角度出发，选择了先在盐铁塘东侧拼装钢桁架，再拖拉顶推的施工方案。
二、导梁与支架设计
根据施工现场条件，滑移用临时支墩纵桥向最大间距达70米，因此钢梁前端需设置导梁。为降低导梁自重，并满足钢梁滑移施工要求，设计采用桁架导梁。导梁纵向长度40m，钢梁为桁架结构，节间长8m，高11m。钢梁采用顶推法施工，导梁上弦杆采用箱型800x600，顶底板钢板为18mm，腹板为16mm，隔板和加劲板为10mm;导梁下弦杆采用箱型1000x600，顶底板钢板为20mm，腹板为16mm，隔板和加劲板为10mm;导梁腹杆和平联均采用HM550x300型钢。
纵向拖拉支架分为岸上扩大基础的支架D1和水中桩基础的支架D2，向根据钢梁的结构形式及拖拉要求，D1采用格构柱形式，单个格构柱截面的规格为2650mm（宽）×12500mm（长），拖拉支架结构由立柱、分配粱、滑道梁和横、斜撑组成，立柱采用φ630×10mm钢管，滑道梁采用热轧H型钢HN700×300×13×24双拼制作，上部铺设不锈钢板，分配梁采用热轧H型钢HN700×300×13×24双拼制作，横、斜撑采用φ273×8mm钢管组成。支架基础采用C25混凝土条形扩大基础，支架底部与混凝土连接部位采用预埋1×1×0.16m钢板焊接连接。扩大基础尺寸为5.5×13.6×0.5m。
顶推支架D2支架，水中纵向拖拉支架格构柱截面为2650mm（宽）×12500mm（长），主要由φ1000×10mm的钢管通过钢管φ273×8mm连接而成的立体钢支墩，分配梁采用热轧H型钢HN700×300×13×24三拼制作，支架顶部滑道向采用1000×600箱梁钢梁，上部铺设不锈钢板。钢梁用20mm及18mm的钢板拼制而成，腹板与面底板间采用熔透焊接，下部采用灌注桩基础，桩基础直径1.2米，入土深度 16米。
横移支架滑道梁在盖梁上，利用盖梁支撑横移滑到，滑道梁为三拼H700×300×12×20，上铺设8mm不锈钢型钢板，根据上述计算，滑道梁顶标高为7.28m。横每间隔4.25米设一支点，支点使用φ425*8的钢管及16mm的底板支撑于盖梁上的垫石轴线上。两端的支点底板与盖梁预埋钢筋焊接连接，使用完成后割除盖梁顶表面预埋钢筋。打磨平整。
三、材料参数及应力分析
3.1 材料参数
（1）混凝土
主墩盖梁采用C50混凝土，墩身采用C40混凝土，承台采用C35混凝土，桩基采用C30水下混凝土。混凝土强度、弹性模量等参数及混凝土中最大水灰比、最小水泥用量、 最大氯离子含量、最大含碱量等参数均应满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）的规定。
（2）普通钢筋
HPB300钢筋：抗拉设计强度fsd=250 MPa，标准强度fsk=300 Mpa，弹性模量Es=2.1×105 Mpa。HRB400钢筋：抗拉设计强度fsd=330 MPa，标准强度fsk=400 Mpa，弹性模量Es=2.0×105 Mpa。
（3）预应力
预应力钢绞线采用符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224-2014）中规定的预应力钢绞线。
3.2 应力分析
导梁主桁、钢管柱、分配梁、导梁等均采用midas civil建模计算并进行模拟，导梁斜杆按桁架单位模拟。导梁滑移滑座处和钢管底部均为固定约束。按钢梁顶推受力分析，导梁受自重和钢梁作用力，均按自重荷载添加（当进行构件运输和安装计算时，构件自重乘以动力系数1.2），该桥支架受地形和航道限制，在航道两侧支架采用不对称设置。
钢导梁分别计算工况1最大前悬、工况2最大后悬两个工况。纵向拖拉支架分别计算工况1滑座在钢管桩柱顶;工况2滑座在兩钢管柱滑道跨中两个工况。拼装支架计算拼装过程中最不利受力工况。横向滑移支架计算横向滑移过程中最不利受力工况。
3.2.1 导梁计算
3.2.1.1 工况一：最大前悬
分别对最大前悬工况下导梁的受力、变形进行模拟计算，组合应力、剪应力、最大变形模拟，根据模拟结果导梁在最大前悬工况下的最大组合应力=121.3MPa，最大剪应力=64.4MPa，最大变形f=146.8mm，均能满足要求。
3.2.1.2 工况二：最大后悬 通过相同方法对最大后悬工况下导梁的组合应力、剪应力进行模拟计算，得到最大组合应力=120.0MPa，最大剪应力=62.7MPa，前端最大变形f=92.4mm，后端最大变形为8.4mm，均能满足要求。
3.2.2 D1纵向拖拉支架
3.2.2.1工况一：滑块在钢管柱正上方
（1）滑道梁组合应力
模擬结果最大组合应力24.4MPa ，满足要求。
（2）滑道梁剪应力
模拟结果滑道梁最大剪应力23.5 MPa ，满足要求。
（3）滑道梁变形
模拟结果滑道梁最大变形3.1mm，满足要求。
（4）分配梁组合应力
模拟结果最大组合应力89.3MPa，满足要求。
（5）分配梁剪应力
模拟结果滑道梁最大剪应力83.4MPa，满足要求。
（6）分配梁变形
模拟结果分配梁最大变形2.3mm，满足要求。
（7）钢管组合应力
模拟结果最大组合应力104.1MPa，满足要求
（8）连接系应力
模拟结果最大组合应力27.3MPa，满足要求
综上所示，D1纵向拖拉支架满足工况一，D2纵向拖拉支架同样模拟，不多赘述。
3.2.2.1工况二：滑块在钢管柱之间滑道中
以同样的方法对滑块在钢管柱之间滑道中工况下的滑道梁的组合应力、最大剪应力、最大变形;分配梁的组合应力、最大剪应力、最大变形以及钢管、连接系的应力进行模拟计算。
滑道梁模拟结果的最大组合应力=83.4MPa，最大剪应力=80.5MPa，前端最大变形f=1.9mm，均能满足要求。
分配梁模拟结果的最大组合应力=56.6MPa，最大剪应力=48.6MPa，前端最大变形f=1.3mm，均能满足要求。
钢管的模拟结果的最大组合应力为56.6MPa， 连接系的最大组合应力为22.7 MPa均能够满足要求。
综上所述，D1纵向拖拉支架满足工况二滑块在钢管柱之间滑道中的受力变形要求。 D2纵向拖拉支架同样模拟，不多赘述。
3.3 拖拉支架受力计算结果
1、根据模拟计算结果知道，钢梁顶推过程中，导梁和支架的强度、刚度结果如下表，满足规范要求。
四 结语
1、根据计算结果知道，正夫路钢桁架在拖拉过程中，导梁和支架的强度、刚度均能够满足规范要求，横移支架（盖梁结构）在横移过程中，结构强度满足相关要求;横移支架（盖梁结构）横移过程中，截面上缘未出现拉应力，截面下缘出现0.52ftk拉应力（<0.7ftk），能够满足相关要求。
2、对于钢桁架桥梁的拖拉、顶推施工，导梁与主梁桁架的刚度比 γ 介于 0. 05 ～ 0. 22 之间，单位长度重量比 β 介于 0. 134 ～ 0. 203 之间，导梁与主梁桁架的长度比 α 介于 0. 61 ～0. 74 之间时为宜。
3、拖拉、顶推施工过程中，滑块竖向承托钢板加设竖向隔板可显著减小其局部应力。
4、钢桁架施工阶段涉及临时钢结构较多，施工过程中需注意各构件间的连接部位强度，加强焊缝、螺栓等连接构件质量的相关检测。
参考文献
[1] 陈科. 钢桥拖拉施工工艺及受力分析研究[D]. 江苏：东南大学，2009.
[2] 王海良，杨新磊，任权昌，等. 曲线钢管混凝土连续桁架桥拖拉施工关键技术研究[J]. 铁道建筑，2012（9）：5-7.
[3] 白烜宁. 大跨钢桁梁桥顶推施工过程受力分析及控制技术研究[D]. 兰州交通大学，2014.
[4] 沪宁高速公路扩建工程钢桁梁桥拖拉施工及控制技术研究[Z]. 江苏沪宁高速公路扩建工程指挥部. 2008.
[5]吴赞平，赵佳军，张宇峰，等. 宽幅大跨径钢桁梁桥拖拉施工工艺及施工控制技术研究[J]. 现代交通技术，2006，3（5）：85-90.