大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论Word文档下载推荐.doc
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大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论Word文档下载推荐.doc
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预应力混凝土连续刚构桥比混凝土连续梁桥和混凝土T型刚构桥有更大的跨越能力。
近年来,各国修建混凝土连续刚构桥很多,随着世界经济发展,混凝土连续刚构桥将得到更快发展。
1998年挪威建成了世界第一的stolma桥(主跨301m)和世界第二的拉夫特桥(主跨298m),将混凝土连续刚构桥的跨径发展到顶点。
我国于1988年建成的广东洛溪大桥(主跨180m),开创了修建大跨径混凝土连续刚构桥的先例,10多年来yc梁桥在全国范围内建成跨径大于120m的有74座。
世界已建成17座跨度大于240m的混凝土梁桥,中国占7座。
1997年建成的虎门大桥辅航道桥(主跨270m)为当时混凝土连续刚构世界第一。
近几年相继建成了泸州长江二桥(主跨252m)、重庆黄花园大桥(主跨250In)、黄石长江大桥(主跨245m)、重庆高家花园桥(主跨240m)贵州六广河大桥(主跨240m),近期还将建成一大批大跨径的混凝土连续刚构桥。
我国大跨径混凝土连续刚构桥型和混凝土梁桥型的建桥技术,已居世界先进水平。
2.南明河大桥概述
由我局承建的贵阳市东二环道路工程南明河大桥起讫里程为左幅K8+790.36~K9+063.64,右幅K8+782.36~K9+055.64,孔跨形式(76+120+76)m连续刚构桥,桥梁全长273.28m。
本桥为双线桥,位于8.5‰的坡道,桥面为直线。
主梁为单箱单室变高直腹板截面。
单箱顶宽15.2m,底宽8.28m,翼缘悬臂板宽3.46m,箱梁根部梁高7.363m,为主跨的1/16.3,梁端和跨中处梁高3.5m,为主跨的1/34.3,梁底按1.6次幂抛物线变化。
腹板厚度90cm(支点)~40cm(跨中),主梁零号块梁段各断面尺寸适当增大。
底板变厚度75cm(支点)~30cm(跨中),顶板箱室内厚度28cm,悬臂端厚20cm,根部厚55cm。
中主墩0号段墩顶处两道厚度为80cm横隔梁,位置与墩壁对应。
梁端横隔梁厚度为120cm。
中跨跨中设横向隔板40cm厚。
全桥共设置一个中跨合拢段和2个边跨合拢段。
箱梁顶面设1.5%单向横坡,腹板上方设通气孔。
主梁采用挂蓝悬臂浇筑施工,近桥台处边跨现浇段采用支架现浇。
连续箱梁采用三向预应力。
纵、横向预应力钢束采用符合GB/T5224国家标准的高强度φs15.2的Ⅱ级松弛(低松弛)钢绞线,每股公称面积140mm2,Fpk=1860Mpa,Ep=1.95×
105,锚具采用符合GB/T14370国家标准中Ⅰ类要求的群锚体系,预应力管道采用符合JT/T529-2004标准型号为SBG-55B、SBG-75Y及SBG-90Y规格的塑料波纹管。
竖向预应力钢筋采用PSB785级精轧螺纹钢筋,预应力张拉控制力为568KN,预应力管道采用内径为45mm的无缝钢管,张拉须采用专用的千斤顶。
混凝土:
梁体混凝土均采用C55混凝土。
见下图:
南明河施工平面图。
3.0#段托架法施工的优点及特点
悬臂灌注法施工连续梁,0#段一般采用支架法或托架法进行现浇。
因主墩高度高达41m,若采用支架法施工,耗费的钢管较多,搭设支架耗费工期及人力,且支架稳定性较差,支架受压后的弹性变形和非弹性变形均较大,这对工程的安全、质量都有极不利的影响。
而采用托架法施工则避免了这些不利因素。
采用托架法施工,需经过严密的托架受力计算,在托架安装完成后需进行预压,根据预压结果调整模板设置预拱值后,方可进行0#段施工。
四、托架设计及受力计算
1.托架的设计
在桥墩施工时,预埋φ50mm的钢管,钢管内插入φ32精轧螺纹钢做为托架支撑基点。
采用2根[30a槽钢正扣焊接做为托架的弦杆,上下弦杆之间,弦杆与支撑基点之间采用销轴连接。
采用2根I32b工字钢做为托架的横梁。
横梁上铺设2根[20b槽钢正扣焊接成形的杆件。
其上便可铺设模板,进行0#段施工。
如下图所示:
2.托架的受力计算
1)结构受力简化与假定
据结构图示尺寸,可以将结构简化成如图所示的简图,托架结构尺寸已知,由余弦定理,算出A=97°
08′52″,B=33°
09′51″,C=49°
41′16″。
在托架上MN两点横放工字钢(利用挂蓝前后横梁),作为传递上面荷载的支点,故对结构MNL而言,为节点受力。
横向工字钢上面,利用挂蓝底模,承受梁部砼、模板、支架、各种动荷载,对该底模而言,下面仅有两个支点,为简支梁。
梁部砼荷载,假定墩柱以上部分,由墩柱承担,墩柱以外悬臂部分,由托架承担,并假定0#块总荷载平均分布在12米长的距离范围。
2)荷载计算
(1)梁部砼重q1=8876÷
12×
1.2=887.6KN/m,荷载分项系数为1.2。
(2)底模+横向工字钢,取砼重的15%,q2=887.6×
15%=133.14KN/m。
(3)人工、材料、机具走行堆放荷载:
2.0KN/㎡,荷载分项系数为1.4,底模宽8.28米,q3=2×
1.4×
8.28=23.18KN/m。
(4)倾倒砼时产生的冲击荷载:
2.0KN/㎡,荷载分项系数为1.4,底模宽8.28米,q4=2×
(5)砼振捣所产生的荷载:
2.0KN/㎡,荷载分项系数为1.4,底模宽8.28米,q5=2×
3)计算MN两点的支点反力
(1)总荷载q=q1+q2+q3+q4+q5=887.6+133.14+23.18×
3=1090.28KN/m。
(2)计算N点垂直方向反力PN
对M点取矩,
PN×
5.007-q/2×
3.752=5.007PN-1090.28÷
2×
3.752=0
PN=1531KN。
(3)计算M点垂直方向反力PM
对N点取矩,
PM×
5.007-q×
3.75×
(5.007-3.75/2)=0
PM=2557.5KN。
4)计算MN杆和NL杆受力
A=97°
41′16″
如图,取N点隔离体,
∑Y=0PN-PLNcosC-PMNcos(B+C)=0--------
(1)
∑X=0PLNsinC+PMNsin(B+C)=0------------
(2)
由
(2)式,
PLN=-sin(B+C)÷
sinC×
PMN=-sin82°
51′07″÷
sin49°
41′16″×
PMN=-1.301PMN,将此值代入
(1)式,
1531+1.301×
PMN×
cos49°
41′16″-PMNcos82°
51′07″=0
PMN=1531÷
(-0.7173)=-2135KN,
PLN=-1.301PMN=2778KN。
5)计算M点铰支座Φ32精轧螺纹钢所受应力
(1)受拉
横向有四排铰,共有6×
4=24根精轧螺纹钢受力,则每根受水平拉力
P上铰=PMN×
cos(A-90°
)÷
24=2135×
cos7°
08′52″÷
24=88.3KN,
由于精轧螺纹钢的屈服强度为785Mpa,则每根所能承受拉力
P单=785×
πd2/4=631334N,即631KN,远远大于88.3KN,满足要求。
(2)受剪
M点受的垂直剪力P=PM-PMNsin7°
08′52″
=2557.5-2135×
sin7°
08′52″=2292KN,
每根精轧螺纹钢所受剪力:
Q单=2292÷
24=95.5KN,
则每根Φ32精轧螺纹钢所受剪应力:
τ=95.5×
103÷
804=119Mpa,查与精轧螺纹钢最接近的Q420钢抗剪抗剪设计强度fv=210Mpa>τ=119Mpa,满足要求。
(3)计算精轧螺纹钢对墩柱混凝土的局部抗压
每根Ф32精轧螺纹钢受的剪力为95.5KN,精轧螺纹钢外有Ф48的预埋钢管,假定精轧螺纹钢及其外面的钢管仅在墩柱外表10㎝长度范围对墩柱砼产生局部压力,根据混凝土结构设计规范50010——2002第7.8.1条
F1≤1.35βcβlfcAln,
式中:
F1=95.5KN,βc=0.967,βl=(Ab/Al)0.5=(3)0.5=1.732,fc=25.3Mpa,
Aln=48×
100=4800㎜2。
1.35βcβlfcAln=1.35×
0.967×
1.732×
25.3×
4800÷
1000
=274.6KN>F1=95.5KN。
6)上铰M及上弦杆核算
(1)受力计算
每个铰所受垂直向下力为6根精轧螺纹钢所受剪力的总和,受的水平拉力为6根精轧螺纹钢所受拉力之和,其值为:
Q=Q单×
6=95.5×
6=573KN,
P=P单×
6=88.3×
6=530KN,
上述两力之合力为:
F=(Q2+P2)0.5=(5732+5302)0.5=781KN。
(2)计算饺的钢板受压应力,两块钢板各厚30㎜,销轴直径80㎜,
σ=F/[(30+30)×
80]=781×
103/4800=163Mpa<f=205Mpa,满足要求。
(3)焊缝高度计算
焊缝长L=(300×
2+30×
2)×
2=1320㎜,[τ]=85Mpa,
hf=Q/(0.7L[τ])=573×
103/(0.7×
1320×
85)=8㎜,即焊缝高度必须达到8㎜高以上。
当焊缝=8㎜时,焊缝之拉应力和剪应力分别为:
σf=P/(0.7hf×
L)=530×
8×
1320)=72Mpa<ffw=160Mpa,
τf=Q/(0.7hf×
L)=573×
1320)=78Mpa<ffw=160Mpa,
[(σf÷
βf)2+τf2]0.5=[(72÷
1.22)2+782]0.5=118Mpa<ffw=160Mpa,满足要求。
式中βf=1.22
(4)销轴受力
N=n×
πd2÷
4×
fvd式中n=2,d=80㎜,fvd=120Mpa,
N=2×
π×
802÷
120=1206372N,即1206KN>F=781KN,满足要求。
(5)上弦杆销链受力计算
上弦杆用2[30a槽钢,d=7.5㎜,A=43.902㎝2,
杆件销链受力Q=PMN/4=2135/4=534KN,
所受应力σ=Q/[(30+7.5)×
80]=534×
103/6000=89Mpa<fv=160Mpa,
满足要求。
(6)上弦杆拉应力计算
σ=Q/2A=534×
103/(2×
43.902×
102)=61Mpa<f=215Mpa,满足
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