Analysis of height difference between three trusses of a steel truss bridge during incremental launching

An incremental launching method with the advantages of saving construction space, a less complicated construction programme and fast construction speed has been widely used in engineering. Huanghe Bridge is a double-deck rail-and-road steel truss bridge with stiffened suspension cables; the incremental launching method was used for this bridge. A height difference between the three main trusses caused by an assembly error can result in large reaction forces in one or two slide shoes under the three main trusses during the launch because the bridge is very heavy, which can make the stresses in the main bridge and the temporary supports exceed the allowable stress, which would be harmful to the bridge construction. To study the influences of height-difference changes on the stresses in the entire bridge including the temporary supports, a finite element simulation is used to analyse the global and local stresses of the entire bridge. The results show that if the height difference is outside the range +20 mm to -30 mm, the stresses in the temporary supports near the pier will exceed the allowable stress during the launch. The height-difference values of the three trusses should therefore be restricted to ensure the safety of the construction. The limit values of the height difference are confirmed using a finite element model of the entire bridge. Moreover, in the local finite element model, the local structure is within the safety range when the confirmed height difference occurs, which ensures the rationality of the confirmed height difference values. The results of the finite element simulation are approximately the same as those of an actual measurement performed during the launch, and the reasonable limit values for the height difference between three trusses are +15 mm and -25 mm respectively. These limit values are the construction control values provided for the construction unit. Finally, solutions to decrease the influence of the height difference are given.

Analyse der Höhendifferenz zwischen drei Fachwerken einer Stahlfachwerkbrücke während des Taktschiebeverfahrens.
Das Taktschiebeverfahren ist aufgrund seiner Platz-, Zeit- und Ausführungsvorteile weit verbreitet im Ingenieurbau. Die Brücke über den gelben Fluss in Jinan ist eine doppelstöckige Eisenbahnbrücke aus Stahlfachwerk mit versteiften Tragelementen, die im Taktschiebeverfahren errichtet wird. Ein Höhenunterschied zwischen den drei Hauptfachwerkträgern infolge eines Montagefehlers kann während des Vorschubs zu großen Reaktionskräften an einem oder zwei Gleitschuhen unter den drei Hauptfachwerken führen, da die Brücke sehr schwer ist. Hierbei ist nicht auszuschließen, dass die Belastung der Hauptbrücke und der Traggerüste das zulässige Maß übersteigt und die Brückenkonstruktion Schaden nimmt. Um den Einfluss veränderlicher Höhendifferenzen auf die Belastung der gesamten Brücke einschließlich der Traggerüste zu untersuchen, werden mithilfe einer Finite-Elemente-Simulation die globalen und lokalen Belastungen der gesamten Brücke analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Höhendifferenz von mehr als +20 mm oder weniger als -30 mm die Spannungen der Traggerüste in der Nähe des Pfeilers die zulässige Belastung während des Vorschubs übersteigen. Die Höhendifferenzwerte der drei Fachwerke müssen daher begrenzt werden, um die Sicherheit der Konstruktion zu gewährleisten. Die Grenzwerte der Höhendifferenz wurden mithilfe eines Finite-Elemente-Modells der gesamten Brücke bestätigt. Darüber hinaus liegt im lokalen Finite-Elemente-Modell die lokale Konstruktion bei Auftreten der bestätigten Höhendifferenz im Sicherheitsbereich, was die Rationalität der bestätigten Höhendifferenzwerte sicherstellt. Die Ergebnisse der Finite-Elemente-Simulation entsprechen in etwa denjenigen einer tatsächlichen Messung während des Vorschubs, und die angemessenen Grenzwerte für die Höhendifferenz zwischen drei Fachwerken liegen bei +15 mm bzw. -25 mm. Bei diesen Grenzwerten handelt es sich um die für das Bauteil vorgesehenen Bauvorgabewerte. Abschließend werden Lösungen zur Verringerung des Einflusses des Höhenunterschiedes aufgezeigt.