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张弦梁受力体系加固既有大跨度钢箱梁的应用

王琳 赵锡玉 赵文宝 蔡兴彬

王琳, 赵锡玉, 赵文宝, 蔡兴彬. 张弦梁受力体系加固既有大跨度钢箱梁的应用[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(5): 45-50. doi: 10.13206/j.gjgS24011002
引用本文: 王琳, 赵锡玉, 赵文宝, 蔡兴彬. 张弦梁受力体系加固既有大跨度钢箱梁的应用[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(5): 45-50. doi: 10.13206/j.gjgS24011002
Lin Wang, Xiyu Zhao, Wenbao Zhao, Xingbin Cai. Applications of the String Beam Stress System for Reinforcing Existing Long-Span Steel Box Girders[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(5): 45-50. doi: 10.13206/j.gjgS24011002
Citation: Lin Wang, Xiyu Zhao, Wenbao Zhao, Xingbin Cai. Applications of the String Beam Stress System for Reinforcing Existing Long-Span Steel Box Girders[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(5): 45-50. doi: 10.13206/j.gjgS24011002

张弦梁受力体系加固既有大跨度钢箱梁的应用

doi: 10.13206/j.gjgS24011002
详细信息
    作者简介:

    王琳,高级工程师,主要从事多高层、大跨度结构方面的研究,cqd_wanglin@163.com。

    通讯作者:

    赵文宝,助理工程师,主要从事力学分析方面的研究,3356940758@qq.com。

Applications of the String Beam Stress System for Reinforcing Existing Long-Span Steel Box Girders

  • 摘要: 传统既有大跨度钢箱梁加固方法存在初始挠度变形恢复差及承载能力不足等弊端,针对该问题,提出张弦梁受力体系加固既有大跨度钢箱梁的施工方法。具体来说,该方法是在钢箱梁下按照一定间距合理布置竖向支撑,利用预应力拉索将竖向支撑与钢箱梁连接,形成张弦梁受力体系。该加固体系的工作原理是通过拉索的预拉力在钢箱梁上产生负弯矩,从而实现结构挠度变形恢复和承载力提升。这种自平衡的特点使得加固过程中钢箱梁不会产生水平力,对原有支座的影响较小,不需要特殊调整,提升了施工的便利性和安全性。通过MIDAS/ Gen建立张弦梁加固结构分析模型,合理设置施工步,使得张弦梁加固作用在钢箱梁产生一定挠度后开始出现。采用逆迭代法进行张弦梁结构找形,确定拉索合理预拉力。计算钢箱梁在不同工况下的结构应力及挠度,分析结构承载力变化及加固效果。此外,在有限元仿真分析过程中分别采用梁单元和壳单元计算模型,对比分析两种计算模型在张弦梁加固结构仿真计算应用中承载力和变形的结果差异性并分析误差原因。仿真计算结果表明;拉索预拉力和结构挠度变形基本呈线性关系;拉索预拉力为4000 kN时,结构在设定工况作用下挠度为0 mm;张弦梁加固结构体系在满载工况下的挠度为63.39 mm,最大应力为227.9 MPa,满足GB 50017—2017《钢结构设计标准》要求;相比于梁单元模型,壳单元模型挠度计算结果偏小,应力计算结果偏大,主要原因是壳单元模型考虑结构整体刚度更加充分,网格细化可以准确体现结构局部受力情况。经过结构有限元分析,进一步对结构构件截面设计、优化及局部稳定性分析,确保结构的安全性和经济性。综合研究结果表明:采用张弦梁受力体系加固既有大跨度钢箱梁可以有效恢复结构初始变形并提升其承载能力,该方法具有良好的施工安全性和便利性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-10
  • 网络出版日期:  2025-07-09

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