大跨度桥范文
大跨度桥范文（精选10篇）
大跨度桥 第1篇
预应力混凝土拱形连续梁桥将梁与拱完美结合, 是一种拱与梁刚性连接、共同承担荷载的新型桥梁体系。本桥型充分、合理地利用了梁的抗弯性能及拱的抗压性能, 在桥墩顶部形成空心三角区, 大大减轻了桥身的自重, 结构轻盈且视野通透, 在提高美观性的同时降低了工程造价。
漳州市沙洲岛特大桥北溪主桥地处漳州市角美镇沙洲村, 跨越九龙江北溪, 桥下通航净空为24m×2.5m。全桥布置如图1所示。
全桥由2孔60m主跨和两侧37m边跨组成, 桥梁纵坡1.3%, 全长194m。单幅桥宽21m, 桥面布置为1.5m人行道+3.5m非机动车道+15.5m机动车道+0.5m护栏=21m。
本桥梁方案结构新颖, 桥型舒展优美, 以蓝色的河面为背景, 白色为主色调, 桥梁造型犹如张开翅膀的大鸟飞翔于九龙江上, 将本桥型的美在当地环境的衬托下得到了充分的展示。
2 结构设计
2.1 桥梁基础
根据地质勘查揭露, 主桥桥墩处岩层埋深较深, 主墩基础按摩擦桩设计, 采用三排直径D150cm钻孔灌注桩基础。
2.2 桥墩结构
主墩墩身采用等截面矩形实心墩, 截面尺寸13.0m×2.2m, 高约8m。主墩承台采用矩形承台, 截面尺寸14.0m×10.1m, 厚3m。
2.3 上部结构
本桥上部构造采用跨径37+60+60+37m预应力混凝土拱形连续箱梁, 梁拱结合处梁高4.35m, 跨中梁高2.1m;顶板厚30cm, 梁拱结合处箱梁顶板加厚至65cm, 底板厚从跨中至根部由28cm变化为100cm;腹板从跨中至根部由50cm变化为70cm;箱梁梁底线形采用半径R=57.8m的圆曲线。箱梁顶板横向宽21m, 底宽13m, 翼缘悬臂长4m。
箱梁0号节段长37m, 每个悬浇“T”纵向对称划分为3个节段, 边、中跨合龙段长均为2m, 边跨现浇段长为5.92m。梁拱结合部设厚2m的横隔板, 中跨跨中设一道厚0.3m的横隔板, 边跨梁端设一道厚1.5m的横隔板。
主桥上部构造采用预应力结构, 纵向按全预应力混凝土构件设计。顶板横向按部分预应力构件设计, 钢束采用扁锚体系。
3 施工方案及要点
3.1 施工方案
由于本桥上跨九龙江北溪, 地质条件较差, 为减小施工风险及不影响通航, 除墩顶0#节段及边跨现浇段采用满堂支架施工外, 跨中部分节段采用挂篮悬浇施工。本桥设计采用的施工过程为:
(1) 场地平整及桩基础施工;
(2) 插打钢板桩围堰, 施工桥墩承台及墩身;
(3) 搭设墩顶0#节段 (空心三角区域) 施工用支架并预压;
(4) 墩顶0#节段施工, 并与桥墩临时固结;
(5) 挂篮悬浇1#~3#节段;
(6) 先后施工边跨合拢段、中跨合拢段;
(7) 拆除临时固结, 施工桥面铺装及护栏等附属设施。
3.2 施工要点
考虑到施工过程对桥梁内力分配的影响较大, 为了保证桥梁施工安全和质量, 施工控制至关重要, 施工过程中要合理选择施工方法和落架顺序, 必要时应对其进行监测:
(1) 落架时应尽量采用间隔拆除、分阶段施工的方法, 并在受力较大的关键部位采用循环落架的方法, 确保结构的安全。
(2) 在条件允许的前提下, 尽量使用屈服强度较大的支架, 可加快施工进度。
(3) 在拆除支架和循环落架的过程中, 应对关键截面的应力和位移进行监测, 若发现应力及变形过大, 则应及时停止支架卸落或拆除, 并恢复支撑系统。
4 结构计算
本桥结构仿真分析采用有限元分析软件Midas Civil建立桥梁的三维有限元分析模型, 如图2所示。
上部结构共划分158个单元, 192个节点。其中1~80单元为桥面板单元, 81~158单元为拱腿单元。
根据计算模型, 在各个施工阶段分别加入结构自重、二期恒载、混凝土不同龄期的收缩和徐变、温度荷载、施工荷载、支座强迫位移、活载及结构体系转变等的作用及影响。
4.1 桥面系主梁验算结果
主梁按全预应力混凝土构件设计。根据计算结果, 按照荷载最不利原则进行效应组合, 荷载效应S及截面抗力R的计算结果见表1。
由承载能力验算可知, 上部结构的抗力值均大于其对应的内力值, 极限强度满足规范要求。
结构在短期效应作用组合作用下, 对于采用全预应力混凝土构件的桥面单元, 最大主拉应力为0.74N/mm2, 小于规范限值。
4.2 拱腿验算结果
拱腿按钢筋混凝土构件设计, 根据计算结果, 按照荷载最不利原则进行效应组合, 荷载效应S及截面抗力R的计算结果见表2。
由承载能力验算可知, 上部结构的抗力值均大于其对应的内力值, 极限强度满足规范要求。拱腿中最大裂缝宽度0.16mm, 小于规范限值0.2mm。
5 结语
城市桥梁的设计, 要求设计者不仅要具有扎实的结构知识, 而且要对建桥环境有深刻理解, 北溪主桥的设计在这方面做了有益的实践。同时, 拱形连续梁作为一种新颖的结构形式, 桥式舒展优美, 造价经济合理, 目前在国内建成的同类桥梁不多。通过北溪主桥的建设和本文的介绍, 希望能推动该桥型在国内的发展。
摘要：城市桥梁对景观的要求日益增高。以漳州市沙洲岛特大桥北溪主桥-拱形连续梁为研究对象, 结合该桥的结构特点, 阐述了本桥的景观特色, 并着重介绍了本桥的结构设计、施工方案和受力分析, 对同类桥梁的设计具有一定的参考价值。
关键词：大跨度,拱形箱梁桥,结构设计
参考文献
[1]罗世东, 严爱国, 刘振东.大跨度连续刚构柔性拱组合桥式研究[A].2004年武汉市首届学术年会[C].2004.
[2]李传习, 夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论[M].北京:人民交通出版社, 2002.
[3]金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁:设计研究与实践[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[4]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
大跨度、大空间厂房扑救感悟 第2篇
——上海“2.4”厂房火灾感悟
战友，一路走好！
“90后”男孩，并肩战斗的“兄弟”。瞬间，正值青春年华的战友陆晨、孙络络永远的告别了那残垣断壁的火场，告别了那一身墨绿的军装，告别了昔日的战友、亲人。2014年2月4日，又一个让我们永远记住的特殊日子。自支队视频点名通报事件之后，这几天关注了网络上关于上海“2.4”厂房火灾的报道，一张张图片再现了当时惨剧的场景，让人感到惋惜。
假如我们多一点常识、多一点经验、再多一点细心，假如……，那么，是否可以避免惨剧的发生！
随手挪列了近年来大跨度、大空间厂房（仓库）发生惨剧的火灾，如1994年6月16日，广东省珠海市前山镇前山纺织城A座厂房，在扑救残火过程中，厂房突然坍塌，造成93人死亡、156人受伤，其中1名消防员牺牲、9名消防员受伤；2000年1月18日，江西南昌市郊区彭桥工业园区一木材加工厂火灾，在火灾扑救过程中，厂房突然倒塌，市特勤大队1名战士被压在墙体下牺牲；2004年7月28日，浙江绍兴三羊植绒厂火灾，在火灾扑救过程中，该植绒车间北面墙体突然倒塌，1名战士被埋压牺牲；2005年8月2日，安徽蒙牛乳业有限公司北冷库火灾，钢结构屋顶突然坍塌，正在内部搜救的3名战士被砸压牺牲；2008年7月17日，上海奉贤区航南公路上的上海奉贤雷盛德奎有限公司塑料车间火灾，在扑救过程中，一根60多米长的大梁突然倒塌，3名战士牺牲，9名队员受伤，……
查阅了相关资料，对于大跨度、大空间厂房（仓库）火灾，归纳其特点：
一、烟雾大、毒性强、蔓延快。一是顶棚、门窗等建筑材料大量使用易燃材料，耐火性能较低；二是企业在实际使用中，往往变更其使用功能，追求更大空间和低成本，忽视了必要的防火分隔，降低其耐火等级；三是建筑内多以堆垛的形式存放大量原材料、半成品、成品等物资，库区全部贯通，火场通透性较好，燃烧速度快。
二、坍塌速度快，造成二次灾害。大跨度建筑一旦发生火灾，屋顶或框架结构即可在短时间内失去承载能力发生坍塌。坍塌后将直接造成二次灾害。一是可引发内部阴然火灾突然形成有焰猛烈燃烧，扩大燃烧范围；二是坍塌后通风条件号，进一步加速火势蔓延扩大，较短时间内形成大面积火灾；三是坍塌后大量构件堆压在燃烧物上，给扑救带来较大的困难；四是建筑内部燃气、供电等设施毁坏，有毒气（液）体泄露，甚至发生爆炸形成连锁反应，扩大灾害。
三、易造成人员伤亡和重大财产损失。燃烧、冷却、垮塌，近年来的实例真实的体现了大跨度、大空间厂房（仓库）火灾所造成的一幕幕的惨剧。
结合上海“2.4”火灾案例，对于大跨度、大空间厂房（仓库）火灾扑救，些许感触：
假如，我们多一点常识。在平时组织的理论学习、战例研讨，耐心的记录、认真的思考，是否可以积累些许理论上的知识经验，是否可以将这些知识带入火场、融入到每一次作战行动，也许……。
假如，我们多一点经验。搜救、破拆、排烟导热、设置水枪阵地……,支队级领导在每次大型的战评总结中一再强调：在扑救复杂的火灾现场，战术是死的，人是活的，要学会灵活灵用，无论是侦察小组、搜救小组、破拆小组、还是内攻小组，必须由一名经验丰富的干部带队，而往往很多时候，冲在最前沿的是我们许多“富有满腔热血的消防战士”，一个个血淋淋的事例，一次次的经验教训，也许……。
假如，我们再多一点细心。纵观每一次的伤亡现场，不难看出，“细心”，很多指战员基本没有做到，不是鞭策、不是诋毁。近年来的大跨度厂房火灾扑救，大多数的伤亡都是在搜救、最后的残火清理，一次次的教训仍然没有让更多的人警醒，粗心大意，没有对建筑物的耐火、抗压评估，过多的对建筑施工方的信任。
大跨度桥 第3篇
摘要：近距离并列索（并列吊索和并列斜拉索）在大跨度缆索承重桥中应用广泛，下游索常会发生尾流致涡激共振、尾流驰振和尾流颤振等尾流激振。以间距为4D（D为圆柱直径）的串列和错列双圆柱的尾流致涡激共振和尾流驰振为研究对象，在风攻角为0°～20°的条件下，主要通过风洞试验研究了下游圆柱发生尾流激振的起振条件、振动幅度和运动轨迹，研究了提高结构阻尼比的减振效果，讨论了尾流驰振的雷诺数效应，结合静止双圆柱绕流场的大涡模拟结果对尾流干扰机理进行了探讨。研究表明：在某些风攻角下，下游圆柱的尾流致涡激共振振幅远大于单圆柱涡激共振振幅；在0°以外的其他风攻角下，下游圆柱均发生大幅尾流驰振，但小攻角（5°和10°）与大攻角（20°）下的尾流驰振现象有明显差别，很可能存在不同的流场激励机理；风攻角为15°时，下游圆柱的尾流驰振有明显的雷诺数效应，其动力响应特性与经典驰振不同，下游圆柱起振后的振幅和运动轨迹随雷诺数（风速）的增大呈现复杂的变化形态；提高结构阻尼比可有效抑制下游圆柱的尾流致涡激共振，但对尾流驰振的减振效果不佳。
关键词：并列索；尾流激振；风洞试验；雷诺数效应；振动控制
引言
近距离并列索在大跨度缆索承重桥中应用广泛。大跨度悬索桥的吊杆常采用一个吊点并列两根或多根吊索的并列索形式，近距離并列双斜拉索的结构形式在单索面斜拉桥中也较为常见。当多根索相邻布置时，下游索受到上游索的尾流干扰常会发生尾流激振现象。
并列索的尾流激振存在多种不同的机理机制，Fujino和Siringoringo总结了以往的研究成果，把并列索的尾流激振分为尾流致涡激振动（wake-in-duced vortex vibration）、尾流驰振（wake galloping）和尾流致颤振（wake-induced flutter）等振动类型。其中，尾流致涡激振动是一种限幅限速振动，而尾流驰振和尾流颤振则是发散性自激振动现象。随着桥梁跨径的大幅增大，长度长、刚度小、阻尼低的并列索发生尾流激振的可能性也大大提高。
研究者主要通过风洞试验研究并列圆柱的尾流激振现象，刚性节段模型和气弹模型是两种常用的风洞试验模型。Fujino等采用足尺节段模型研究了2根和3根并列拉索模型的尾流驰振发生条件和振动控制措施。Kim等研究了两根并行和不平行的圆柱模型的尾流驰振现象。Tokoro等。基于足尺气弹模型试验讨论了折减风速和雷诺数对尾流驰振的影响。李永乐等通过缩尺气弹模型研究了并列斜拉索模型尾流驰振的起振条件和振动控制措施。陈政清等则研究了悬索桥串列主缆气弹模型的气动干扰。
单圆柱的气动性能和绕流场特性有强烈的雷诺数效应，同样固定静止的双圆柱也有显著的雷诺数效应。Tokoro也曾指出并列索的振动特性会受到雷诺数的影响，但目前研究尾流激振雷诺数效应的成果非常少。
大跨度桥 第4篇
改建国道325线文车至北罗坑段改建工程道路与既有顺港口铁路线交叉点处的公路里程为K421+502.5, 公路以下穿方式通过既有铁路。本框架桥按单箱双室结构设计, 框架桥的孔径为2~14.65 m, 主体结构采用C45抗渗等级W8的钢筋混凝土结构。结构净宽14.65 m, 净高6.1 m, 顶板厚1.1 m, 底板厚1.2 m, 侧墙、中墙均厚1.2 m。与既有顺港口铁路线交角为54° (见图1) 。采用顶进法施工, 顶进力为4 500 t。
2 地质概况
根据钻孔资料, 按成因类型场区地层划分为第四系中更新统北海组冲洪积层 (Q2bpal) 、第四系下更新统湛江组海陆交互相沉积层 (Q1zmc) 。
根据区域资料及地质调绘分析, 桥址范围内未发现断裂构造形迹及不良地质现象, 桥位处于较稳定地层范围。桥位区地下水类型主要为第四系孔隙水, 地下水对混凝土结构具中等腐蚀性。
3 设计及施工要点
3.1 框架计算简述
3.1.1 技术标准和设计参数
1) 荷载标准:公路I级及铁路中-活载;
2) 设计车速:100 km/h;
3) 框架桥底板上公路I级活载采用车辆荷载;
4) 混凝土:C45混凝土;
5) 计算软件:MIDAS。
3.1.2 设计输入
1) 顶板上均布荷载。
(1) 碎石道床 (包括线路材料) :
(2) 顶板上防水层:
2) 顶板加腋重。
顶板加腋重视为三角形的分布荷载, 并作用在顶板的端部。
三角形分布荷载的最大值为:
3) 底板上均布荷载。
4) 土的侧压力。
作用在框架两侧的土体侧压力, 按库仑理论 (楔体极限平衡理论) 所推导的主动土压力计算公式计算:
式中, 土体容重r为19.5 k/m3, 土体内摩擦角为16.4° (框架侧各层填土的加权内摩擦角) 。
框架顶板以上的路基高度h2=1.0 m, 其中枕木、石渣的容重与防水层的容重都为r1=20 k N/m3, 于是, 折合填土高度h1=h2×r1/r=1×20/19.5=1.026 m。
5) 混凝土收缩的影响。根据TB10002.1-2005《铁路桥涵设计基本规范》第4.4.5条规定, 对于钢架等超静定结构, 应考虑混凝土收缩的影响。混凝土收缩的影响, 可以按照降低温度的方法来计算。对于整体浇筑的钢筋混凝土结构, 相当于顶板降低温度15℃。
3.1.3 计算结果
框架钢筋应力不大于120 MPa, 裂缝控制在0.15 mm以内。
3.2 三角底板设计
框架斜交时一般采用斜交正顶的方式来方便顶进。由于框架的斜交角度和跨度大, 三角底板如果按照常规做法, 做一个整体三角底板务必会增加顶进的自重和材料的浪费, 故在设计该桥的三角底板时, 采用分段三角, 经过综合考虑, 半幅做2个、全幅共做4个等大小的三角底板。如图2所示。三角底板应与框架主体一次整体预制, 三角底板亦采用C45钢筋混凝土。
3.3 既有铁路线路加固
下穿框架桥施工时对既有铁路线干扰甚大, 施工时应加强对既有铁路线的加固与防护, 确保铁路安全。下穿框架桥在穿越铁路处采用纵横梁工字钢上架设枕木, 加扣轨梁作为铁路加固设备架空施工, 在线路两侧用挖孔桩做支墩, 挖孔桩需做井点降水, 且桩底必须置于下穿框架桥底板以下6 m以上, 并对既有铁路进行监测, 严格按施工程序及有关规范要求办理, 严格控制列车的行进速度。铁路加固示意图见图3~5。
3.4 工作坑、后背桩及后背墙
工作坑及后背桩、后背墙的位置如图6布置。工作滑板表面要求平整, 高程误差最终不超过+3 mm, 以减少起动和顶进过程中的阻力。为增加滑板的抗滑能力和控制空顶阶段出现的方向偏差, 设25 cm×30 cm×30 cm的导向墩, 导向墩应认真做好。滑板与后背锚固好后其缝隙应用水泥砂浆堵塞密实以保障顶进时传力均匀。后背桩采用C30钢筋混凝土, 后背墙采用M10浆砌片石, 后背桩及后背墙立面尺寸如图6所示。
3.5 施工前应注意以下几点
1) 应调查桥址附近的地下水位情况, 地基土壤的物理力学性质, 以便顶进过程中能够采取相应的工程措施。
2) 了解公路交通状况, 列车通过次数及间隔时间, 以便作出顶进安排。
3) 弄清铁路路基中埋设的各种管线, 待管线改牵完成后再施工;燃气管应按规范要求设保护涵。
3.6 顶进施工步骤
1) 先按照“铁路线路加固示意图” (见图3~5) 中的位置做挖孔桩, 挖孔桩做好后, 在铁路运营间歇内迅速开挖出枕木垛桥台的空间, 搭建枕木垛桥台, 同时清理枕木垛桥台间的铁路路渣, 搭接纵横梁工字钢, 抽换枕木, 并加扣轨梁固定铁轨。
2) 待铁路线路加固后, 开挖顶进工作坑, 浇筑工作坑底板, 在底板上预制框架, 安设刃角脚。同时在箱身尾部适当位置修筑后背桩及后背墙。
3) 开顶并随顶随挖。顶进至挖孔桩处时, 在凿除挖孔桩前应先在靠近挖孔桩框架边缘至内侧3 m范围内设置临时支撑, 以保证挖孔桩上的荷载在转移到地道桥时, 不会对地道桥产生较大的影响。
4) 顶进完成, 施工附属结构及拆除线路加固, 恢复铁路正常运行。
4 结语
1) 大斜交角度框架桥采用多块三角底板, 有效的降低了结构自重, 减小了顶进力。
2) 大跨度单箱双室框架桥在加固铁路线路时, 在顶进前进方向上增加了挖孔桩, 有效的减小了工字钢的跨度和高度, 增加了铁路线路加固的安全度。
[ID:001096]
摘要：研究大斜交角度, 大跨度框架桥设计及施工要点, 希望对同类工程设计提供借鉴。
上海 工业建筑大跨度 第5篇
民国8～26年是近代建筑业在上海发展到高峰的阶段。出现了大型百货公司、大型饭店、高级影剧院，以及花园洋房、高层公寓。这一时期欧洲现代运动波及上海，从古典主义转向现代主义，钢框架结构在高层成为主要的结构方式。这一阶段还有一批“大上海计划”建筑。 上世纪30年代还出现了中西合璧的建筑。这类成功的建筑多为中国建筑师设计。
民国26～38年，近代建筑业在上海处于停滞阶段。日军炮火给上海建筑造成了空前的灾难。抗日战争胜利后，由于国内战争，上海重大的建筑工程处于停顿状态。
大跨度小角度下顶进框架桥设计 第6篇
1.1 既有铁路情况
山西平定—阳曲高速公路太原立交枢纽工程A匝道(以下简称平阳高速A匝道)下穿北同蒲铁路框架桥与北同蒲铁路在K326+478.00 m(北同蒲下行线)处斜交,斜角角度45°。
北同蒲铁路为国铁Ⅰ级双线电气化铁路,相交处的北同蒲铁路线间距为5.20 m,线路位于R=400 m的圆曲线上,轨道类型为60 kg/m,处于半路基半路堑地段。铁路左侧路堤填方高度约15 m,铁路右侧路堑开挖高度约3.5 m。铁路两侧配有电力,接触网,通信,信号等铁路设备。
1.2 平阳高速A匝道情况
平阳高速A匝道因平阳高速与大运高速相交而设,A匝道担负由平定去往大同的交通连接功能。桥位处的平阳高速A匝道为宽10.5 m(不含排水沟)的单向下坡双车道。路线纵坡坡度为-4.71%。路线位于R=350 m的圆曲线上。
1.3 框架桥设计
为与公路路基断面相匹配,并考虑路线半径及排水沟的影响,拟采用1-13 m框架桥下穿北同蒲铁路,施工方法采用曲线外侧(路堑侧)顶进施工。
2 框架桥结构设计
2.1 结构设计尺寸
框架桥结构设计总宽度15.2 m(斜宽度21.50 m,结构计算跨度19.94 m),结构总高度8.9 m。框架桥顶板,边墙厚度均为1.1 m,底板厚1.2 m。框架桥横向正截面见图1。
2.2 设计荷载
作用在框架桥上的主力包括横载和活载。横载包括:1)桥上铁路线路重力荷载;2)框架桥自重;3)桥侧路基土压力;4)混凝土收缩和徐变影响等等。活载包括:1)列车活载;2)汽车活载;3)列车活载产生的桥侧路基土压力等等。
在考虑主力的情况下,还需考虑附加力和特殊荷载的影响。附加力主要为制动力和温度变化力,特殊荷载主要为施工临时荷载。框架桥抗震能力好,一般可以不考虑地震力影响。
2.3 结构设计原则
框架桥为封闭的箱形结构,主要设计原则:1)桥梁顶板,底板与边墙按刚性连接考虑。2)列车活载分布宽度按TB 10002.1-2005铁路桥涵基本设计规范的有关要求计算。3)结构内力计算按照弹性地基上的空间结构计算,并考虑荷载作用下结构底板在弹性地基上的变形(相对下沉,转角)对结构内力的影响。弹性地基计算采用共同变形理论。4)框架顶进前端人行道板及后端人行道板按悬臂板计算,前端人行道板在顶进过程中承受线路加固系统传来的荷载,设计按照最大全部负荷的80%作为轨下集中荷载加于悬臂端部。
2.4 结构配筋计算
本桥桥梁主体结构采用空间有限元软件进行空间结构模拟计算,配筋。顶进前端人行道板采用悬臂结构计算配筋。
3 线路加固设计
通过技术、经济比较,本桥线路加固选用纵横梁加固。
3.1 线路加固步骤
1)需对列车限度,列车限速45 km/h。2)对框架桥影响范围内路基注浆加固,同时抽换枕木。待注浆加固和枕木抽换完毕后,对线路采用3-5-3扣轨加固。同时开挖灌注路基防护桩、支撑桩及抗移桩。3)铺设纵横梁。4)完成体系加固并检查符合要求后,顶进框架桥(顶进时要求框架桥混凝土强度达到100%)。
3.2 纵横梁体系传力过程分析
首先,列车荷载传到钢轨上,钢轨受力后再传递给工字钢横梁,横梁一边和纵梁连接,一边支撑在框架桥上。连接在纵梁上的横梁通过纵梁传递给支撑桩和枕木垛等纵梁支撑结构,支撑在框架桥上的横梁通过框架桥传递给地基。
3.3 横梁加固计算
在纵横梁加固体系中,横梁是最主要的受力构件之一。框架桥顶进过程中,线路荷载特别是列车活荷载经钢轨传到横梁上。横梁按简支梁计算(计算模型见图2)。经计算,横梁在最大开挖允许开挖跨度Lh=4.2 m下,最大设计应力σmax=106.50 MPa,工字钢横梁允许应力[σ]=170.00 MPa。横梁最大设计挠度值fmax=3.29 mm,允许挠度值[f]=10.00 mm。选用Ⅰ45b型工字钢。
3.4 纵梁加固计算
在纵横梁加固体系中,纵梁除了连接横梁加强纵横梁体系整体性的功能外,还兼顾着传递横梁作用力的功能。纵梁的计算跨度LZ=4.0 m(每隔4.0 m设置支撑桩)。按简支梁计算(纵梁活载计算图及受力计算模型见图3)。经计算,纵梁最大设计应力σmax=40.14 MPa,工字钢纵梁允许应力[σ]=170.00 MPa。纵梁最大设计挠度fmax =7.31 mm,允许挠度值[f]=10.00 mm。选用2根Ⅰ56a型工字钢。
4 框架桥设计中的重点问题
4.1 斜角角度小,应该采用空间模型计算
由于框架桥斜角角度小,应该建立空间结构模拟计算。当框架桥斜角角度为正交或近似正交时,可采用TB 10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范中相关内容,取单位宽度内平面变形结构计算。但当桥梁斜角角度较小时,宽度对框架桥内力的影响就显得比较突出,在这种情况下,应该采用空间模型计算。
4.2 斜角角度小,注意钝角效应,加强钝角钢筋
由于斜角角度很小,框架桥支撑边的反力分布不均匀,钝角处反力最大,锐角处最小,而且随着斜角角度的减小,这种钝角处的应力集中现象就更突出。为此,本桥在设计时,钝角处除了按照计算要求配置钢筋外,还适当设置了加强钢筋。参考有关文献,在顶板1/5跨度内设置加强钢筋。钢筋设置见图4。
4.3 高填土路基注浆加固线路,降低行车安全的风险等级
线路加固时,对框架桥影响范围内的路基先进行注浆加固,加固的目的是防止路基的坍塌,特别是在这种高填土路基(本桥线路左侧路基填土高15 m)地段,通过注浆加固,使得路基更为稳固,降低了施工期间的行车风险等级。
4.4 设置挖孔防护桩加固线路,确保铁路运营安全
在顶进施工前,须对受框架桥施工影响的路基采用挖孔桩防护,经计算,确定了挖孔桩的桩径为1.5 m,间距2.5 m,桩长23 m,在框架桥两侧10 m范围内路肩边布置。挖孔桩上设置冠梁,作为部分横梁支撑并增加挖孔桩的整体性,确保了铁路运营的安全。
5 结语
平阳高速A匝道下穿北同蒲铁路框架桥因计算跨度大,斜角角度小,无论是结构计算还是顶进施工都存在着很多难点。目前本框架桥已施工完毕并运营。根据现场实施的情况看,框架桥的结构设计和线路加固均取得了良好的效果。本工程的成功实践为今后类似更为复杂的框架桥设计、施工积累了一定的经验。
摘要：以山西平定—阳曲高速公路太原立交枢纽工程A匝道与北同蒲铁路立体交叉工程为实例,阐述了在大跨度小角度下铁路顶进框架桥设计要点,着重论述了框架桥结构设计及顶进施工线路加固设计,从而为类似框架桥设计积累经验。
关键词：框架桥,大跨度,小角度,顶进施工
参考文献
[1]TB 10002.1-2005,铁路桥涵设计规范[S].
[2]铁道部第四勘察设计院桥隧处.桥涵顶进设计与施工[M].北京:中国铁道出版社,1993.
[3]聂利英,吴鸿庆.钢筋混凝土地道桥力学特性研究[J].兰州铁道学院学报(自然科学版),2001(6):29-30.
大跨度转体施工T构桥转动结构分析 第7篇
某上跨铁路的高速立交桥,桥跨布置为2×80 m预应力混凝土T形刚构,双薄壁墩。主桥上部结构采用变截面单箱三室,整幅设桥。T构中间支点处梁高6.2 m,边支点梁高2.8 m,桥面宽28.0 m,按双向行驶八车道设计。下部结构主墩采用矩形双壁墩。桥梁采用转体施工,转动结构分上下两部分,上转盘高3 m,宽14 m,上部有高2 m的承台,承台横桥向10 m同主墩宽度,纵桥向为主墩外边缘间距。图1,图2给出了转体结构的布置图。由于是双幅同时转体,结构自重很大,考虑到施工过程的安全性,现对转动结构进行有限元分析计算。
2结构整体静力分析
根据圣维南原理,转体结构的局部应力分布只与邻近区域的应力状态有关,远离转体结构的应力状态,对其应力分布的影响很小。
在对转体结构局部区域分析之前,首先要对全桥体系进行静力分析,计算得到该桥在恒载作用下墩底的截面内力,并以此作为转体结构模型加载的依据,再取脱离体建立局部空间有限元模型进行精细化分析,计算分析转体结构的应力分布与变形情况。结构整体静力分析采用有限元程序MIDAS-Civil,全桥划分为102个梁单元,计算模型如图3所示。通过计算分析得出在恒载作用下,墩底竖向反力为157 962.99 kN。
3转体结构有限元计算
转体结构局部分析采用通用有限元计算软件ANSYS。采用实体单元Soild65模拟混凝土;用板单元Shell181模拟上球铰球面以及下球铰的四氟板;上球铰和下球铰的球面接触采用接触单元Conta174和Targe170来模拟。整体结构离散为76 816个实体单元和312个壳单元。图4给出了转体结构有限元模型。计算模型在桥墩所在的面施加均布面力来模拟桥梁上部对转体的竖向作用力,荷载大小由结构整体静力分析计算得出。预应力作用以等效分布面荷载的形式施加到对应表面上。
4计算结果
4.1 位移与变形
图5给出了转体结构竖向变形图。从计算结果可以看出:结构整体最大竖向变形为4.776 mm,位置在上转盘边缘。结构的竖向变形较小,满足转体施工过程中的安全要求。
4.2 应力分布情况
考虑到结构为对称结构,为方便分析仅给出1/4结构的应力云图。图6～图8分别给出了转体结构在顺桥向、横桥向以及竖向的应力云图。
从图6～图8可看出:转体结构在顺桥向最大拉应力为5.67 MPa,出现在承台顶部中心,最大压应力为20.05 MPa,出现在上转盘下部混凝土块钢板包裹处;结构在横桥向最大拉应力为5.08 MPa,出现在承台顶部中心,最大压应力为18.77 MPa,出现在上转盘下部混凝土块钢板包裹处;结构竖向最大拉应力为1.87 MPa,最大压应力为36.63 MPa。考虑到上转盘也是转体施工过程中较为关键的受力构件,为分析转体结构上转盘的受力特性,图9～图11单独给出转体体系上转盘的应力云图。
从上转盘应力计算结果可以看出,转体结构上转盘顺桥向最大拉应力为1.75 MPa,出现在上转盘顶部中心位置;横桥向最大拉应力为2.409 MPa,同样出现在上转盘顶部中心位置;竖向最大拉应力为0.745 1 MPa。最大压应力在顺桥向为16.796 MPa,横桥向为16.124 MPa,竖向为24.163 MPa,最大压应力均出现在上球铰外包钢板和混凝土连接位置。
从以上计算结果可以看出,承台顶部中心处拉应力高度集中,上转盘下部混凝土块钢板包裹处压应力高度集中,上球铰外包钢板和混凝土连接位置压应力高度集中。这3个部位的应力集中现象是整个转体结构安全设计的关键。考虑到高应力区域很小,且这三处均有钢板加强,整体上对结构性能影响较小,但应保证传力钢板与混凝土的连接质量,以免应力集中产生不利影响。
5结语
由于设计和施工主要关注上转盘的受力特性,因此本次计算着重对转体系统的上转盘进行了分析。从以上计算结果可以得出:1)转体结构变形合理,没有发现局部的失稳或突变。2)结构整体应力状态较低,但局部存在应力集中现象,需通过一定的局部加强构造措施,保证转体结构整体力学性能满足施工安全要求。
参考文献
[1]徐芝纶.弹性力学[M].北京:人民教育出版社,1978.
[2]张联燕,谭邦明.桥梁转体施工[M].北京:人民交通出版社,2003.
[3]徐升桥,陈国立.北京市五环路曲线斜拉桥转体施工设计[J].铁道标准设计,2003(10):1-5.
[4]薛军,任文祥.T形刚构大纵坡弯斜箱梁桥水平转体施工技术[J].铁道标准设计,2005(8):33-37.
[5]李跃,任伟东.大跨度连续刚构拱桥关键部位应力分析与试验[J].铁道科学与工程学报,2007(8):23-27.
[6]姚国文,陈生华,周志祥.竖转施工刚构拱桥转动铰接触应力有限元分析[J].重庆建筑大学学报,2008(6):59-62.
大跨度桥 第8篇
1 工程概况
某桥为大跨度预应力混凝土连续梁桥,全桥长360m,跨径组合为45+80+110+80+45m,如图1所示。主梁为单箱双室预应力混凝土箱梁,顶宽17.82m,底宽10.82m,箱梁底部下缘线型按二次抛物线变化,箱梁中心0号块梁高5.8m,跨中合拢段及边跨现浇段梁高为2.75m。本桥为大跨度连续梁桥,考虑到施工渡汛的需要,采用分段悬臂施工的施工工艺。全桥共分为19段,其中0号块2段,1号块4段,2号块4段,3号块4段,边跨段2段,边跨合拢段2段,主跨合拢段1段,施工段划分如图2。施工工序为:0号块施工、1号块施工、边跨施工、2号块施工、3号块施工、边跨合拢段施工和主跨合拢段施工。在悬臂施工0号块、1号块、2号块和3号块时,为了克服施工期间的不平衡力矩,在距2号和3号桥墩两侧各4m处,设置了临时辅助墩。
2 施工控制理论计算
在桥梁实施控制之前,应对桥梁的位移、应力等进行计算,从而为桥梁施工监控提供基础的理想状态数据。对连续梁进行正装分析[1,2],可以得到各施工状态以及成桥状态下的结构变形和应力等控制数据,作为连续梁桥施工监控的理论基础数据。本文使用桥梁结构分析程序MIDAS[3]和桥梁博士进行计算,采用空间杆系单元,按照设计所确定的施工工序,对施工全过程进行仿真分析。对每一梁段分为浇注混凝土、张拉预应力钢筋和卸除支架3个工况。有限元分析模型如图3:
3 理想状态下立模标高的确定
采用分段施工的连续梁桥,需要根据设计院提供的桥梁施工流程建立结构分析模型,通过有限元软件的正装分析,得到各施工梁段的预拱度。预拱度设置的目的有两个:
(1)确保分段施工的连续梁桥能够按计划合拢;
(2)分段施工的连续梁桥的成桥线形平顺流畅,达到设计线形。
监控方应向施工方提高包含预拱度的立模标高,立模标高的公式为:
H
其中,H
本工程采用桥梁结构分析程序MIDAS和桥梁博士进行计算。经计算,施工阶段立模预拱度H
从图4～图7可以看出:
(1)预拱度是以成桥状态为零点,根据第i节段从该段施工到成桥各工况的累计挠度并反号而设置的,因此在理想状态下,能保证成桥线形为设计线形。
(2)预拱度是针对施工阶段而言的,预拱度是随施工阶段而变化的,施工阶段不同,预拱度的数值也不同。从图5可看出,某节段的立模标高由初始预拱度控制;该节段经过张拉预应力钢束和卸除支架后,该点的高程由当前阶段结束时该点的剩余预拱度控制。
(3)当施工新的梁段时,新施工梁段的预拱度和前一段施工梁段经变形后的剩余预拱度是连续的。此时从图6可看出,2号块浇筑时,其预拱度按照图4给出, 2号块设置的预拱度与1号块经受力后的剩余预拱度是连续的。
(4)从图7可看出,连续梁桥在合拢时,合拢前两侧的节点预拱度数值相同,从而保证了分段施工的连续梁桥能够按计划合拢。
4 线形监控
4.1 标高测量方法
桥梁线形测量需要进行当前施工段的测量和已施工段的联测。当前施工段的测量主要控制当前施工梁段的变位,为下一梁段的施工提供依据,同时核对桥梁挠度与设计的偏差;对当前施工段和已施工梁段的联测可以核对桥梁挠度与设计的偏差,从而确定桥梁的实际受力状态与设计是否一致。桥梁实际挠度与设计挠度比较时,应注意桥梁挠度应剔除墩顶位移的影响。
连续梁采用分段支架浇注时,每段箱梁线形测量分4个施工阶段:浇注混凝土前,浇注混凝土后,张拉预应力钢筋后和支架卸架后。测量采用水准测量。在每一箱梁断面上布置3个测点,分别为箱梁外侧、箱梁内侧和箱梁中点。
4.2 温度观测
在白天阳光照射下,箱梁顶板温度高、底板温度低,该温差会使悬臂施工的箱梁有下挠的趋势。因此,大跨连续梁在悬臂施工中,在环境温度的影响下,梁体悬臂端处于不断变形中。桥梁悬臂段越长,温差越大,桥梁悬臂端的变位越大。因此挠度的观测最好在清晨6:00～8:00梁体温差较小时测量。在实际施工中,由于工期限制,某些工序的标高测量需要立即进行,将这样的测量数据用于施工监控中,需要考虑温度的修正量。
4.3 支架变位
在连续梁施工时,支架变形较大,因此必须精心对待支架变位。支架变位包括支架的非弹性变形、地基变形和支架弹性变形,施工单位通过支架预压实验确定。实际工程中,可以采取以下措施减小支架变位:在支架下铺设一定厚度(10cm)的混凝土来减小地基沉降和增强地基的承载力;搭设支架时,在箱梁梁肋下支架比底板下支架密些,从而保证箱梁结构在自重下的均匀下沉。在分段施工连续梁中,后浇筑梁段与前一梁段的结合很重要,施工单位应将结合面凿毛,涂胶,做好结合面普通钢筋的设置,从而保证结合面混凝土不开裂。
5 结语
(1)对于分段施工的大跨连续梁桥,采用正装分析可以确定预拱度。
(2)预拱度是以成桥状态为零点而设置的,因此在理想状态下,按照设置的预拱度进行,能保证成桥线形为设计线形。
(3)预拱度是针对施工阶段而言的,预拱度随施工阶段而变化,施工阶段不同,预拱度的数值也不同。
(4)当施工新的梁段时,新施工梁段的预拱度和前一段施工梁段经变形后的剩余预拱度是连续的。
(5)连续梁桥在合拢时,合拢前两侧的节点预拱度数值相同,从而保证了分段施工的连续梁桥能够按计划顺利合拢。
(6)在桥梁线形监控中,应注意墩顶沉降、温度变化和支架变位对桥梁标高测量结果的影响。
摘要：以采用分段施工的某大跨度预应力混凝土连续梁桥为例,分析了该类型桥梁线性控制的内容和方法。给出了预拱度设置的具体方法,详细说明了立模标高的计算和挠度检测等重要内容。
关键词：分段施工,连续梁桥,线形监控
参考文献
[1]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京:人民交通出版社,2003.
[2]向中富.桥梁施工监控技术[M].北京:人民交通出版社,2003
[3]M IDAS使用手册.北京迈达斯技术有限公司.
大跨度连续钢桁梁桥预拱度设置研究 第9篇
在设计大跨度钢桁架拱桥的时候, 预拱度的设置是其中一项非常重要的环节, 尤其是采用整体节点技术以后, 预拱度的设置好坏会对成桥线形以及拼装精度产生直接的影响, 同时也会影响到节点设计以及杆件长度[1]。如果预拱度设置得不好, 不但会对桥梁的使用功能产生影响, 对于超静定结构而言还会引起非常不利的附加反力以及杆件的附加应力[2]。很多学者[3]针对该问题进行了大量的研究, 他们的研究内容主要集中推导理论预拱度曲线以及简支钢梁的预拱度设置方法, 还有施工中对线形的监控等等, 而对于大跨度连续钢桁架拱桥其预拱度设置的研究却很少。所以, 为了能够得到更加理想的预拱度曲线, 对杆件伸缩以及预拱度关系进行系统的研究具有重要的现实意义, 本文的研究成果对于类似桥梁的预拱度设置具有重要的借鉴作用。
1 位移荷载起拱法
1.1 刚度方程
通常而言, 钢桁梁拼装顺序主要为:先打入定位冲钉, 接着键入受力冲钉, 对部分高强螺栓进行初拧, 等到整节间闭合之后, 再把冲钉依次替换成为高强螺栓, 然后终拧高强螺栓。通过安装顺序我们就能够看出, 钢梁在安装的环节中, 因为螺栓孔直径和定位冲钉直径相比较而言略大, 杆件定位连接的时候, 杆件间有可能出现微小位移, 因此杆件间可以使用铰接连接, 可以选择二节点杆单元来模拟杆件真实受力行为。设沿杆单元方向和垂直杆单元方向分别为X轴和Y轴, 构建单元的局部直角坐标系, 如图1所示为平面杆单元。
有学者提出桁梁上各杆相互铰接, 各个单元之间只需要确保位移连续。假定桁架杆单元横截面积为A以及单元长度为l, 材料的弹性模量为E, 沿着杆单元方向两节点可以通过i和j来进行表示, 则这两个节点对应的坐标分别是 (ui, vi) 和 (uj, vj) , 对应的节点力可以通过 (Nxi, Qyi) 和 (Nxj, Qyj) 来进行表示。因为单元间采用的是铰接连接, 也就是不用考虑杆端弯矩的影响, 所以节点力和节点坐标之间存在下面的关系:
针对整体结构而言, 各个单元其局部坐标系方向通常情况下都是存在一定差异的。为了能够构建节点的平衡方向, 杆端力与节点位移之间一定要有一个统一的方向, 也就是结构坐标系的正方向, 因此, 需要将局部坐标系中的节点位移、杆端力以及单元刚度转换成为结构坐标系中的节点位移、杆端力以及单元刚度矩阵。通常情况下都是令杆单元坐标系和总体坐标系XOY之间成一个α角, 如图2所示。
把单元局部坐标系下的节点力通过一定的形式转换为整体坐标系下, 假设两个节点i和j其在整体坐标系下的节点力分别用 (Fxi, Fyi) 和 (Fxj, Fyj) 来进行表示, 再结合力的投影关系, 可以知道整体坐标系下的节点力和单元局部坐标系下的节点力之间存在关系。
1.2 预制下料长度
假设杆件在受到外力作用之后的长度为l′, 再假设杆件在受力前后单元无应力长度相等, 那么存在如下关系:
因此为了使得杆件在安装的时候不给结构引起附加内力, 可通过对杆件长度的调整来抵消由于设置预拱度而造成的附加内力, 其中需要调整的长度假设为△L, 则其计算公式如下:
1.3 节间伸缩
我们可以将整个钢桁梁的预拱度曲线视为是由相邻两节点之间的相对预拱度按照顺序逐段连接起来的, 从桥头连接到桥尾, 亦或是两边往中间连接, 最后闭合起来。可以将每一节间视为一个相对独立的单元, 由上弦杆、下弦杆、竖杆以及斜腹杆等构成, 两弦杆之间的绝对预拱度之差就是相对预拱度。针对大跨度连续钢桁梁而言, 理论计算预拱度就是其预拱度设置的参考目标, 通常情况下理论预拱度曲线可以利用大型有限元软件来获得。因为杆件几何尺寸以及螺栓孔布置都是根据无应力设计, 因此通常可以将求解杆件伸缩引起拱度的逆问题转换为通过预拱度来求解杆件伸缩量的正问题, 也就是转换成为输入荷载为理论预拱度, 待求解的输出响应为杆件伸缩量。
通过上面的分析可以知道钢桁梁其预拱度就是由相邻节点的相对预拱度按照顺序依次连接起来的, 因此可以任意选取单片主桁的第i个节间作为例子进行计算, 对预拱度设置原理进行讲解。假设节间长度是l0, 高度是h, 其他的物理参数、几何参数、杆件单元编号以及节点编号分别如图3所示。在分析起拱值对杆件长度变化的时候, 假定已经安装钢梁只会对待安装的第i节间产生横向和竖向约束, 起拱值通过强制位移荷载的方式进行施加, 用 (u1, v1) 、 (u2, v2) 、 (u3, v3) 、 (u4, v4) 分别来表示节点1、2、3、4的位移, 用A1、A2、A3、A4分别表示单元1、2、3、4的横截面积, 用E1、E2、E3、E4分别来表示单元1、2、3、4的弹性模量。
则有u1=v1=u2=v2=0, 通过计算可以得到:
对于整个结构而言其杆端内力之和应该等于外力之和, 因此可以得到下面的公式:
v4表示点4相对于点2的预设供度, 也就是需要设置的相对预拱度。因为单元刚度必须要恒大于零, 因此可以得到:u4=0。
2 实例分析
2.1 工程概况
某特大桥主桥属于下承式等高连续刚性梁柔性拱, 全长为长度是662m, 跨度非常大。其中钢桁梁采取的是带竖杆N型三角桁架, 其节间长度为11.0m, 边跨10个节间, 桁宽和桁高都为15.0m, 斜腹杆倾角为53.7°;另外, 柔性拱肋根据二次抛物线的方式布置, 其中矢高 (上弦以上) 为44.0m, 矢跨比为1/5。结构构成主要包括主桁及拱肋、纵向联结系、钢桥面系、横联及桥门架等, 下弦节点由边跨向中跨编号依次为E0~E30, 上弦由边跨向中跨编号依次为A0~A30。该桥的设计总重量在1.6万t左右, 单根杆件最大重量在60t左右, 主桁结构采用的材料为Q370q E钢材, 纵向和横向联结系采用的材料为Q345q D钢材, 如图4所示为其一半的理论预拱度。
2.2 厂设预拱度
对于正常普通节间而言, 其节间长度是11m, 桁高是15m, 可以通过伸缩上弦杆长度就能够达到预拱目的, 将图4所示的预拱度视为强制位移荷载, 通过计算可以获得所有上弦节点中心的位移, 在此基础上再通过相对位移计算便能够获得杆件的伸缩值, 如表1所示为大桥主跨的一半, 也就是E20~E30的节间的杆件伸缩值以及相对预拱度的对应关系。
由表1能够看出, 通过本文提到的计算来对杆件伸缩值进行计算的时候, 无论是只伸缩上弦杆节间, 还是对对上弦杆及斜腹杆的节间同时伸缩, 全都和设计值有着较好的吻合, 最大误差没有大于0.1mm, 可以说明本文所采用的预拱度设置计算方法是正确的、可靠的。
3 结束语
综上所述, 为保证车辆过桥时桥上线路转角应尽可能小, 提高行车舒适性, 因此需要设置预拱度, 对于大跨度钢桁梁桥, 预拱度的设置尤其重要。也希望通过技术的不断优化, 给出一种较为简单的预拱度设置方法, 大大简化预拱度设置工作。
参考文献
[1]蔡禄荣, 王荣辉, 王钰.大跨度柏式钢桁梁桥厂制预拱度设置研究[J].铁道学报, 2013, 35 (4) :96~101.
[2]蔡禄荣.大跨度钢桁架拱桥预拱度设置及拼装误差理论研究[D].华南理工大学, 2012.
大跨度悬索桥落梁法成桥施工技术 第10篇
悬索桥由于其自身的美观和经济性在大跨度桥梁建设中得到了广泛应用, 其中的自锚式悬索桥由于不需要建设巨大的锚锭, 且其桥型优美在大跨城市桥梁建设中开始得到广泛的应用。
2 自锚式悬索桥施工流程
大跨度桥梁的分段施工时都要经历一个结构体系的转换过程, 体系转换过程前后两个不同结构体系的受力特点和变形特点均不相同, 但最终将转化成永久的结构体系-成桥状态[1]。
自锚式悬索桥由于其自身固有的特点, 其上部结构的施工顺序为:先采用顶推、分段预制吊装或支架现浇方法施工悬索桥的加劲梁, 在主塔及加劲梁均施工完成后进行主缆的安装, 然后进行吊索安装, 最终完成全桥的体系转换。自锚式悬索桥的体系转换过程, 通常采用张拉吊索法来完成[2-3]。张拉吊索法通过在安装吊索的过程中不断调整吊索的连接长度从而使加劲梁的恒载作用逐渐转移由主缆承受, 通常张拉吊索法需分三级进行, 且需对每根吊杆进行张拉调整, 因此施工作业周期长, 对于施工机具的占用多, 且施工费用较高。落梁法则依靠进行加劲梁施工的临时墩先顶升加劲梁, 然后无应力安装所有吊索, 最后一次落梁形成体系。显然, 落梁法与张拉吊索法相比具有施工周期短, 施工机具占用少, 施工费用低的优点。
3 落梁法施工情况
3.1 工程简介
该桥的主跨为五孔的双塔双索面自锚式悬索桥, 其总体布置示意见图1;主孔跨径328m, 两边孔132m, 两次边孔70m。成桥状态矢跨比:中跨为1/5, 边跨为1/10.6。加劲梁型式为单箱五室扁平闭口钢箱梁, 采用Q345d钢。全桥箱梁分标准梁段、索塔附近区段、主锚锚固段及压重节段。吊索与主缆连接方式为上下销接式, 吊索在钢箱梁上的锚固采用通过锚拉板的销接连接。显然, 吊索的这种连接方式最为简单, 但无法进行吊索的张拉施工, 因此无法应用张拉吊索法进行体系转换。
3.2 大桥临时墩跨径布置
在大桥施工期间, 为了满足通航要求, 结合考虑标准钢箱梁的重量 (约200t) , 对钢箱加劲梁采用多点连续顶推方法使其到位, 考虑到顶推钢箱梁施工中的安全性和经济性, 全桥设置了6个临时墩 (编号依次为LSD1～LSD6) , 其跨径布置见图1。根据滑道布置情况, 横桥向设置了2个单独的临时墩, 其中心距为22.8m。每个临时墩采用4根Φ1.5m钻孔桩作为基础, 再用4根Φ1200×12mm钢管接长至设计标高, 4根钢桩之间通过型钢、节点板连接成整体共同受力。为了进行加劲钢箱梁的起顶, 在钢桩顶先设置横桥向分配梁, 然后分配梁顶设置纵向滑道梁, 分配梁及滑道梁均采用钢板焊接制作。在滑道梁两侧设置起顶牛腿, 以便在钢箱梁被顶推就位后, 可起顶较大高度来安装吊杆。
3.3 大桥的落梁法施工简介
待全部钢箱梁按照成桥线型标高顶推施工就位后, 通过起顶中跨的LSD2-LSD5这4个临时墩顶上事先设置好的顶推滑道, 根据空缆与成桥主缆线形的变化情况, 将加劲钢箱梁沿竖向起顶一定的高度, 使得吊索能在无应力状态下安装就位, 待全部吊索安装完成后, 逐步落梁至各梁段的成桥设计标高, 使主缆和吊杆共同承受原本由4个临时墩承受的钢箱梁荷载, 以达到完成体系转换的目的。
起顶时11、12号墩钢箱梁竖向位置不变 (事先在压重梁段上压重) 。因临时墩支反力较大, 若采用千斤顶直接顶升钢箱梁, 则在滑道与箱梁结合部位处易产生应力集中而造成钢箱梁局部屈曲变形, 故可通过起顶滑道梁上、下游两侧设置在分配梁位置的钢牛腿 (每一滑道梁设4个) 来起顶滑道梁, 进而起顶钢箱梁, 然后在无应力状态下安装吊杆, 安装完毕后再逐步落梁。起顶过程中在滑道梁与分配梁之间加设钢垫块, 以逐步将钢箱梁起顶到设计位置 (钢垫块高度根据实际情况确定) 。对每一滑道梁采用4台千斤顶, 每2个千斤顶共配1台油泵, 以尽量做到同步均匀地起顶滑道梁。
4 大桥落梁法成桥的施工过程仿真分析
4.1 钢箱梁起顶施工过程仿真分析模型
施工技术方法确定后, 必须考虑具体施工过程中的控制操作流程, 而决定操作流程的是结构安全性, 包括各临时墩的起顶安全性、钢箱梁的应力及变形安全性等。为此建立施工过程的仿真分析模型, 以确定每一顶升点的顶升量、顶升分级数及安全稳定性等, 从而能够。运用大型通用有限元分析软件建立平面非线性有限元仿真模型, 图2为离散仿真分析模型。
4.2 钢箱梁起顶点起顶量的确定
在钢箱梁起顶施工过程中, 处理的关键在于对各起顶点起顶量的确定。由于主缆自由悬挂状态与成桥状态的索夹节点存在一定的竖向位移差, 各吊索的设计长度又是确定的, 所以这意味着对钢箱梁起顶量的确定至少需要满足这种竖向位移差的变化要求, 同时, 还要兼顾钢箱梁顶推后实际线形与理论线形间的误差、主缆安装误差、温度影响修正及桥面施工荷载的影响。通过数值分析方法, 以理想化的顶推完成线形作为钢箱梁无应力线形, 进行钢箱梁的起顶仿真分析, 得到了主跨内4个临时墩 (LSD2～LSD5) 起顶量值的3个参考方案。
4.3 钢箱梁顶升的操作流程安全性及可行性分析
4.3.1 临时墩的安全性分析
当4个临时墩各自总的起顶量确定后, 需要根据顶升用的千斤顶的行程确定顶升的级数, 以及每级各顶升点的顶升控制量等实际施工控制性数据。在确定这些控制性数据时, 必须保证起顶施工中各支承墩 (临时墩和永久墩) 的反力及钢箱梁的应力水平必须控制在允许范围内, 因为这些均与起顶量的大小密切相关。为此, 需要建立施工阶段仿真分析模型来确定顶升分级数以及每一级起顶量。
4.3.2 钢箱梁的安全性分析
起顶前钢箱梁最大正弯矩为58372KN·m, 最大正应力为33.15Mpa;最大负弯矩为-84911 KN·m, 最大拉应力为41.12Mpa。在起顶方案2中, 最大正弯矩为173236KN·m, 最大正应力83.89MPa;最大负弯矩为-238337KN·m, 最大拉应力为115.41MPa。另外, LSD2～LSD5之间钢箱梁段均承受负弯矩, 形成大范围的底板压应力区段。分析比较顶升前后, 可发现钢箱梁的应力水平成倍增长, 但依然在许可应力范围之内。
4.3.3 顶升梁的可行性分析
对安全性的分析表明:采用顶升梁法吊杆安装形成体系的方法是可行的。但在实际操作过程中, 要注意: (1) 起顶前要对临时墩的稳定承载力进行认真校核; (2) 起顶施工中千斤顶起落梁时尽量沿桥纵向, 使4个临时墩同步均匀进行以确保安全。
5 结语
自锚式悬索桥需先行完成加劲梁的施工, 因此可以采用落梁法完成体现转换。而落梁法进行体系转换的施工方法的核心是确定适合的加劲梁顶升量以及确定安全的顶升分级施工流程。在本文中, 结合大桥落梁法施工操作, 介绍了顶升加劲梁而后落梁完成体系转换的具体操作过程。并通过具体的理论分析, 介绍了确定顶升分级数和每级顶升量值, 对每级顶升量下的各个临时墩和钢箱梁进行了安全性分析的施工安全分析技术方法。对于采用落梁法进行体系转换的施工技术的发展应用具有参考价值。
参考文献
[1]郭耀君.分段桥梁施工分析与控制[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[2]严国敏.韩国的永宗悬索桥[J].国外公路, 1998, 18 (6) :16~18.
大跨度桥范文
声明：除非特别标注，否则均为本站原创文章，转载时请以链接形式注明文章出处。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。
