立交桥38+60+60+38连续梁悬臂T构固结设计方案.docx
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立交桥38+60+60+38连续梁悬臂T构固结设计方案
大连市甘南路立交桥及延伸工程跨越铁路段
(38+60+60+38)m钢筋混凝土连续梁T构抗倾覆
墩梁临时固结施工设计方案
编制:
审核:
审批:
中铁九局集团有限公司大连建设有限公司
2011年4月28日
大连市甘南路立交桥及延伸工程跨越铁路段
(38+60+60+38)m钢筋混凝土连续梁T构抗倾覆
墩梁临时固结施工设计方案
1、工程概况
甘南路立交桥及延伸工程,起点位于东联路桥下华东路与甘南路交叉处,上跨华北路、哈大铁路、哈大客运专线,经南关岭镇上跨南关岭转盘,上跨规划岭西路后落地,在骆驼山进入隧道,在茶叶沟土羊高速北侧出隧道,终点与土革路相交,通过两条定向匝道与土羊高速拉树房收费站相连接。
其中跨越既有哈大铁路及建设中的哈大客运专线为(38+60+60+38)=196m四跨悬臂浇筑预应力钢筋混凝土连续梁。
本联连续梁起点为主16号桥墩(里程桩号为K0+555),终点为主20号桥墩(里程桩号为K0+751)。
连续梁为双向六车道加宽段,桥梁左右双幅箱梁,桥面全宽37.686m。
半幅桥宽18.838m,悬浇施工宽度18.338m。
箱梁截面采用单箱3室直腹形式,梁高变化按底部二次抛物线缩短,中支点梁高3.74m,跨中及边支点处梁高1.8m,边跨端部9m段为等量高。
跨中腹板厚度0.6m,支点位置腹板厚度0.8m,腹板厚度按直线过渡。
顶板厚度0.3m,底板厚度由0.80m~0.30m按二次抛物线变化。
主16#~主19#墩采用三根柱盖梁构造。
墩柱顺桥向尺寸为3.5m,横桥向尺寸为边墩2.5m、中墩2m;盖梁宽度3.7m、高度跨中附近2.9m、墩柱顶加高至3.3m。
主20#处主线墩采用圆形截面墩身,墩身直径为2.0m,顺桥向尺寸曲线加宽至3.0m形成墩帽。
基础采用φ2.0m、φ2.5m钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。
主16#~主19#处桥墩为承台接φ2.0m群桩,主20处墩为φ2.5m单桩。
连续梁均采用GTPZ(NS)Ⅱ型耐寒性盆式橡胶支座。
主17、18、19#墩为连续梁的悬臂浇筑主墩。
墩顶O号块梁段支架浇筑长度9.5m,其余悬臂浇筑,每个单臂悬浇7个节段箱梁。
各悬臂浇筑梁段几何物理指标如下表:
箱梁节段几何物理指标表
梁段号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
节段特性
O#块
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
合拢段
长度(m)
9.5
3.25
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
2.0
重量(t)
1286
231
222
219
215
206
183
187
102
由于墩梁是铰接支座,为抵抗悬臂浇筑施工中的不平衡倾覆弯矩,需要对悬浇箱梁进行临时刚性固结。
二、箱梁悬臂浇筑临时固结荷载
本桥箱梁最大悬臂长度29m。
施工单位造成T构倾覆的最不利因素是挂篮和最后悬臂一节段坠落。
T构临时固结按此最不利荷载设计。
视永久支座不受力,按此最不利因素计算得出各中墩临时固结应能承受中支点处最大不平衡弯矩M=79200KN-m和相应竖向反力N=40680KN。
其中挂篮自重参照公路工程施工技术规范“挂篮质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在0.3~0.5之间”的规定,按最大节段重50%计入倾覆弯矩。
按此不平衡荷载设计T构临时固结,能够满足施工单位的最大风险因素,同时也满足施工中最大不平衡荷载20吨的要求。
3、悬臂T构临时固结设计结构
根据本工程墩梁设计结构特点,主16#~主19#墩采用三根柱盖梁构造,墩柱截面较小,墩身不具备完全承担T构倾覆抗弯能力。
考虑墩身抗弯能力弱,为了T抗倾覆不给墩身增加附加弯矩,综合墩梁结构特点,施工固结方案采用体内与体外(相对墩身而言)相组合的内刚外柔式临时固结结构。
即在墩顶设钢管混凝土临时支撑墩,充分利用墩身的抗压能力;在墩外承台上支撑锚固钢管柱,承担T构倾覆的反拉(锚固)作用。
体内与体外相组合的临时固结结构示意图如图1所示。
体内固结结构:
在盖梁上对应箱梁腹板位置设置Q235钢管φ600、壁厚10mm的C40钢管混凝土支撑墩。
每个O#块合计布置8根支撑墩。
体内支撑墩布置位置如图2所示。
体外固结结构采用钢管支撑柱。
根据墩梁结构相对尺寸位置,支撑柱支撑柱下端置于承台上,上端置于箱梁腹板处,每个O#块合计布置4根支撑柱。
支撑柱布置结构如图3所示。
体外临时固结支撑柱按支撑—锚固能力设置,采用直径φ500、壁厚10mm的Q235钢管支撑柱。
4、悬臂T构临时固结结构承载能力验算
1、支撑墩和支撑柱的最大倾覆荷载
根据悬臂T构体内固结图1所示,绘制出体内与体外相组合的内刚外柔式临时固结结构内力力学分析示意图如图4所示。
根据结构受力简图图4,列出内力方程为:
……①
由公式①可求得:
………②
将悬臂T构最大倾覆荷载竖向反力N=40680KN和最大倾覆弯矩M=79200KN-m,及图1和图3中尺寸a=3.55m、b=1.5m带入方程②中,求解力学方程式得到:
体外钢管柱抗拉力总合:
RA=3600KN(为拉力);
钢管混凝土支墩支撑力总合:
RB=440280KN(为压力)。
每个钢管混凝土支墩分配荷载R1=RB÷4=110070KN;
每个钢管支柱分配荷载R2=RA÷2=1800KN;
2、临时固结结构抗倾覆能力设计及验算
参考相关铁路规范要求,结构抗倾覆稳定系数K=1.5。
①、体内支撑墩
每个O号梁段共布置8根Q235钢管φ600、壁厚10mm的C40钢管混凝土支撑墩,横截面积A=2826cm2,含钢截面积AS=188cm2,钢管混凝土墩含钢率ρ=0.07,混凝土轴心抗压设计标准值fc=26.85MPa。
管支撑高度h=76cm,长细比λ=5,折减系数φ=1。
钢管混凝土提高系数K1=1.51。
每根钢管混凝土支撑墩的支撑能力为:
=145725KN,大于最大荷载R1=110070KN。
稳定系数K=1.32,安全系数偏小。
在实际中体外支撑柱不是完全支撑失效,实际结构是满足要求的,钢管混凝土支撑墩不再调整。
若调整,可以提高混凝土标号的办法解决。
②、体外支撑柱
每个O号梁段共布置4根直径φ500、壁厚10mm的Q235钢管支撑柱,每根支撑柱横截面积A=155cm2。
每根支撑柱允许抗拉能力:
N=
=3255kN,大于最大荷载R2=1800kN,安全系数K=1.8>1.5,抗拉强度满足要求。
3、验算体外支撑柱上下端锚固能力
①、钢管支撑上下端分别栓接(上6、下4)φ32mm精轧螺纹。
其最小抗拉能力2670KN,均超过最大荷载R1=1800kN,抗拉强度满足要求。
验算过程略。
②、体外支撑柱抗倾覆精轧螺纹锚固长度计算
每根精轧螺纹钢筋最大分担锚固力F=450KN。
带螺帽锚固,锚固长度不少于50cm。
支撑柱钢管上下端法兰盘采用20mm厚Q235钢板、10mm厚加劲肋,焊缝高度不小于20mm。
五、注意事项
1、本设计没考虑永久支座参与工作,忽略其受力荷载。
2、本方案考虑了挂篮坠落的最大荷载,其他一些砸碎荷载均应免去,大大简化了计算程序。
3、对于采用体外固结的墩顶处理方式,建议采用砖砌砂浆胎膜,以增加T构滑移的阻力,提高箱梁的稳定性。
4、永久支座在出厂时上下坐板间安装了临时连接拉板,在现场安装前必须保持完好。
若发现损坏应加固后再安装。
这个临时锁定拉板需在全部T构合拢后再拆除,不得提前拆除。
5、本方案能够满足单端不对称悬浇的最大节段重量。
为控制T构均匀沉降和施工安全,不平衡荷载不应超过20吨(一罐车8立方混凝土)。
6、体外钢管支撑柱的接长要求顺直、上下同心、搭接或者拼接板厚度焊缝高度均要满足钢管截面强度要求;上下端法兰盘焊接要保证焊缝厚度和质量。
7、体外钢管支撑柱上下精轧螺纹锚栓,要安装牢固、位置准确、螺帽紧固力均匀。
8、本方案按照最高墩身设计计算的。
在实际施工中,现场技术人员要逐一研究每个O#梁段墩身的具体标高、高度,按实际进行T构支撑尺寸交底。
9、为保护T构体外固结支撑柱的安全,建议将支撑柱进行防撞保护,处理方法是用混凝土浇筑防撞挡块,挡块高出路面1.5m,并把支撑柱包裹起来。
10、体外支撑柱,利用O#块支架横梁与墩身刚性连接,起到约束支撑柱的位移、提高承载能力和稳定性的作用。
施工中应注意刚接的有效性。
六、工程数量:
略。
七、施工补充详图
1、支撑柱上座板节点图-见图4。
2、支撑柱下座板节点图-见图4。
安装周边4孔锚杆。
3、横支撑约束布置图—略。
在O#块模板支架上加固。
2011年4月26日
这是四川某桥方案,支撑柱顶梁底结构参考图
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