工程设计科学大众·Popular Science2019年5月
大跨径变高度简支钢桁架桥梁设计摘 要：钢桁架桥因具有建筑高度低、跨越能力强、结构刚度大等优势而被广泛应用于现代桥梁建设中，文章结合跨京杭运河大桥主跨138.5 m的钢桁架，从总体选型、结构设计、静力分析、施工方案等方面介绍了该大跨径变高度简支钢桁架梁的设计思路，旨在为今后类似桥梁的设计提供借鉴和参考。关键词：钢桁架；结构设计；静力分析；施工方案变高度钢桁架梁桥具有跨越能力强、结构刚度大、建筑高度低、施工方法灵活、造型美观等特点，所以近些年在桥梁建设中得到了快速的发展。大明路跨京杭运河大桥变高度钢桁架的关键设计要点，大明路跨京杭运河大桥为计算跨径达136 m的单跨简支结构体系，杆件众多且受力复杂，目前该桥已运营通车，其中的一些设计理念可为其他类似工程提供一定参考。1 工程背景
本项目桥梁跨越京杭运河，桥位处京杭运河口宽120 m左右，两岸设有直立式驳岸，桥位处靠近停泊等待区，通航净空尺寸为120×7 m，最高通航水位3.6 m。本项目道路等级为一级公路兼城市主干道，横向布置双向六车道，桥梁建成后现状如图1所示。
图1 桥梁现状
2 总体设计
桥梁与航道斜交角度约为15°，为了降低设计和施工难度，采用斜桥正做跨越航道，考虑承台宽度主跨规模需在135 m左右，适合的桥型有连续梁、系杆拱、钢桁架等几种类型。另外，本桥桥型方案主要控制因素有：（1）运河距离东岸人民东路平交口距离仅为360 m，对主桥建筑高度要求高，尽量选择建筑高度矮的桥型，降低桥梁接线纵坡，提高行车舒适度。（2）京杭运河航运繁忙，主桥的施工方案应降低对航运的影响。（3）尽量降低造价、便于施工。（4）注重桥梁景观设计。
综上所述，主桥主跨采用跨径为138.5 m的简支钢桁架，单跨跨越运河航道，引桥主要采用跨径为30 m的预应力混凝土现浇箱梁，如图2—3所示。
图2 主桥纵断面布置（单位：cm）
中设设计集团股份有限公司 许华尚
图3 主桥横断面布置（单位：cm）
3 结构设计
3.1 主桁结构设计
主桁结构采用如图4所示的变高度无竖杆三角形体系，节间长度从10.2 m变化到13.6 m，主桁端部高度为10.2 m，跨中高度为17 m。主桁上弦杆中心线为圆弧形，为方便节点焊接，主桁上弦杆中心线在节点前折角。主桁主心距18 m，宽跨比为1∶7.6。桥梁行车道宽15.75 m（不包括防撞护栏），两侧桁架区间宽0.85 m，桁架外侧外挑2.75 m人行道，接全宽2.5 m梯道上下桥。
主桁上下弦杆截面均为箱形，横向宽度为0.85 m，上弦杆截面高为1.2 m，下弦杆截面高为1.5 m，弦杆上下翼缘板厚度从端部24 mm变化到中部44 mm，腹板厚度从端部20 mm变化到中部36 mm。主桁腹杆亦采用箱形截面，横向高度为0.85 m，宽度为0.8 m，上下翼缘板厚24～36 mm，腹板厚20～30 mm。
图4 1/2主桁立面图（单位：mm）
3.2 主桁连接
考虑到本桥承受公路荷载，活载占比较小，杆件疲劳应力幅度较小。另外，杆件连接采用焊接方式不仅便于制造和加工，还能兼顾桥梁的景观效果。因此，主桁结构构件采用全焊接整体节点连接方式。3.3 纵向联结系设计
本桥设上平面纵向联结系，交叉式腹杆体系。上平联横杆、斜杆采用工字形截面，其中翼缘板宽500 mm，厚16 mm，截面高度为500 mm，腹板厚16 mm。3.4 桥门架、横向联结系设计
钢桁梁两端设置桥门架，箱形截面，翼缘板厚36 mm，腹板厚30 mm。
横向联结系布置于A1，A1’，A3，A3’，A5和A5’位置，全桥共6道，上端与上平联横杆焊接，下端与斜腹杆交叉点焊接。横向联结系杆件采用工字形截面，截面高度、宽度均为400 mm，板厚16 mm。
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工程设计科学大众·Popular Science2019年5月
3.5 桥面系设计
本桥桥面系采用密横梁体系的正交异性整体钢桥面，由桥面板、横梁及纵肋3部分组成，其中钢桥面板中部采用18 mm板厚，边部采用16 mm板厚，全桥纵、横向连续，纵向与下弦杆上翼板焊接。桥面板设置单向2%横坡。
中横梁在每一桁架区设置3～5道，全桥共50道横梁，布置间距2 550～2 975 mm，采用工字形截面，上翼缘兼做桥面板，弦杆间横梁高1 200～1 500 mm，横梁腹板厚24 mm，支座位置端横梁采用箱型，腹板厚30 mm，下翼缘宽1 300 mm。外挑横梁高，625～1 500 mm，外挑横梁腹板厚16 mm，下翼缘宽400 mm，板厚24 mm。
在横梁宽度范围内，桥面板下部的纵肋按26道U形肋和两道防撞护栏下板肋设置，外挑范围内，设置了6道板肋。U肋高280 mm，厚8 mm，间距600 mm；板肋高240 mm，板厚20 mm。
为了减轻钢桥面的疲劳问题和提高铺装的耐久性，桥面铺装采用10 cm厚C40聚丙烯纤维混凝土（内置D10钢筋网）+10 cm沥青混凝土，混凝土与钢桥面板通过剪力钉结合为整体。3.6 下部结构设计
主桥下部结构分离式门式墩、桩柱式钻孔灌注桩基础，承台厚3 m，单幅承台平面尺寸为16.8×7.5 m，平面尺寸为下接直
[1-4]
径1.5 m的钻孔灌注摩擦桩。4 施工方案
京杭运河常州段现状航道等级为Ⅲ级，最大允许通航船舶等级为1 000 t，单幅桥钢结构重量有2 487 t，主桥施工方法应尽量减小对航运的影响。主桥若采用浮运拖拉与吊装方案均存在封航时间超过断航允许的4 h，施工难度较大，方案
[5]
可行性小。综上研究，主桥最后选择采用顶推滑移施工，桁架在岸上拼装，共分2次顶推滑移。施工过程中保留了60 m宽
表1 主要验算结果
主桥或杆件验算内容
上弦杆A5A6
应力
下弦杆E5E5’端斜杆E0A1腹杆A1E1
杆件稳定
上弦杆A5A6斜杆E0A1下弦杆E1E2斜杆E0A1
主桥一阶静力稳定系数主桥活载竖向位移
临时通航孔，并在其余水域中搭设临时支架，减小了施工技术
难度与风险，具体如图5所示。
图5 顶推施工过程
鉴于本桥采用工地焊接拼装，因此，制造单位应考虑杆件焊接收缩量对预设拱度及桥梁几何尺寸的影响。另外，应注意桁架落架后的几何状态的变形对主桥支座位置、伸缩缝等带来影响，保证支座安装合理和主引桥平顺连接。5 静力及稳定分析
考虑施工顺序的影响并基于Midas程序对全桥开展静力及稳定分析计算，杆件采用梁单元进行模拟，全桥结构有限元模型如图6所示。主要考虑荷载工况为恒载、汽车和人群荷载、温度荷载和风荷载。
图6 全桥有限元离散
主桥上部结构验算主要包括杆件应力验算、主桁杆件整体稳定验算、主桁杆件疲劳验算、稳定验算及刚度验算，鉴于篇幅限值，本文仅给出主要验算结果，如表1所示。
计算值（最大）115 MPa（压）149 MPa（拉）112 MPa（压）131 MPa（拉）114 MPa（压）82 MPa（压）45.0 MPa45.2 MPa13.94.8 cm
规范允许值
200 MPa
180 MPa54.2 MPa
4L/500=27.2 cm
疲劳应力幅
6 结语
大明路跨京杭运河大桥主桥采用跨越能力强、建筑高度低、造型美观的变高度桁架桥，该桥主跨跨度大、施工速度快，是现代桥梁建设中较常应用的桥型，主桥钢桁架采用顶推滑移的施工方法，降低了对航道通航的消极影响。该桥于2017年5月开工建设，目前全桥于2019年5月通车，全桥工期历时24个月。[参考文献]
[1]中交公路规划设计院有限公司.公路钢结构桥梁设计规范[Z].JTGD，2015.
[2]国家铁路局.铁路桥梁钢结构设计规范[Z].TB10091，2017.[3]叶见曙.结构设计原理[Z].人民交通出版社股份有限公司，2014.[4]江苏恒基路桥有限公司.大明路（中吴大道312国道）新建工程京杭运河大桥主桥钢结构安装专项施工方案[Z].2017.
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信息网络科学大众·Popular Science2019年5月
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）电梯位置定位，可作为监察部位的数据支撑。
2 基于互联网技术电梯管理系统的建立的探究
随着现阶段《关于进一步做好改进电梯维护保养模式和调整电梯检验检测方式试点工作的指导意见》的颁布，未来电梯定期检验工作将向市场化推进。未来新安装投入使用6年以内的电梯，每3年检验一次；使用6年以上15年以内的电梯，每2年检验一次；使用15年以上的电梯，以及学校、幼儿园、车站（含轨道交通）、机场、客运码头、商场、体育场馆、展览馆、公园等公众聚集场所的电梯，每年检验一次。不同的检测单位、不同的检验周期，这两种因素定会对电梯的安全监察造成一定的困难，使电梯存在我们所忽略的潜在危险。把电梯的基本信息、技术参数、数量、故障判断、定位、检验情况、已使用年限等信息录入电梯监察系统，可达到电梯按需维保、按需检验的目的，从而降低电梯安全事故。
把地区内电梯维保单位、电梯安装单位、电梯检验单位纳入系统管理。通过电梯监督检验无纸化系统，可自动把验收合格的电梯信息直接录入到电梯管理系统。通过建立电梯通讯平
台，实现电梯GPS定位。通过电梯故障情况次数记录，可实现电
梯安全抽查的针对性。建立此电梯监察系统，判别电梯的已使用年限、电梯定期检验情况、电梯维保情况。在电梯临近下次检验日期的一个月内，系统将提醒需检验电梯信息。通过该系统可实时监管电梯，若电梯发生困人事件，可立即反馈救援人员，快速实施现场救援。3 结语
本项目研究成果的实施将以保障电梯监督检验质量为目标，保证电梯的长周期安全运行，减少电梯事故对国民经济发展和人民生活质量的影响，其产生的社会效益是巨大。
基于互联网技术的安装检验无纸化体系建立可以提高检验效率，这样，检验人员增长速度与电梯设备增长速度不匹配，而造成人员不足的问题，便可以得到缓解。节约社会人力成本，提高报检和检验效率。结合本项目的研究成果，还可形成全面、系列的电梯设备评估、分析技术，对于电梯设备的安全、可靠运行有重要的技术支持作用，同时，对检修策略的优化可产生很大的经济效益。
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Design of long span variable height simply supported steel truss bridge
Xu Huashang
（China Design Group Co., Ltd., Nanjing 210014, China）
Steel truss bridge is widely used in modern bridge construction due to its low building height, long-span capacity and largely Abstract：
structural stiffness. This paper introduces the design idea based on the main span of 138.5 m steel bridge over Jing-Hang Canal from the aspects of overall design, structural design, calculation analysis and construction plan, aiming to provide reference for the design of such bridges in the future.
steel truss; structural design; static analysis; construction planKey words：
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