城市大桥（共7篇）
城市大桥 篇1
“随着杭州湾大桥的开通,长三角城市连绵区的行政区划功能将趋模糊和淡化,而产业功能将趋增强。”原外经贸部副部长、亚洲博鳌论坛秘书长龙永图日前在浙江余姚又刮起一阵头脑风暴,并就“城市连绵区”的概念向记者作了诠释。
龙永图表示,随着科学技术的快速发展,通信、交通的日益便捷和低成本化,经济全球化正在加速进入我们的生活。同样,即将通车的杭州湾跨海大桥,迅速拉近了余姚等县市与上海和长三角经济一体化的距离,余姚等地的经济社会发展同时有了新的机遇和挑战。
龙永图认为,杭州湾跨海大桥开通后,余姚等县市进入了上海“二小时交通圈”和“以上海为中心的世界级特大型国际都市圈”范围,能最大限度地接受上海的经济辐射。龙永图认为,相互临近的都市连绵区使各地的公共设施、环境保护、道路交通、产业结构、资源利用等方面在获得共享的同时,也不可避免地出现了竞争问题。行政区划的影响依然存在。同时,杭州湾跨海大桥的开通和长三角城市连绵区经济一体化进程的加快,会使连绵区内一些城市的原有产业优势受到削弱,产业结构的调整和重组势在必行。龙永图告诉记者,这只是一时的“阵痛”,我们必须有勇气面对。从长远来讲,其效果将是利大于弊,能够促使企业积极向发达地区“靠拢”,做大做强。
龙永图表示,制造业是中国参与经济全球化的强项。他认为,在经济全球化时代,不可能有纯而又纯的“中国制造”,中国只是“世界制造”的一个车间。在这样的大趋势下,找到合理调整产品和产业结构升级的方法,进一步推进“长三角”城市间的资源整合,在一体化的平台上实现共荣,实现城市连绵区域的“同城效应”,应该成为政府和产业界人士共同关注并联手解决的问题。
有专家认为,继巴黎、伦敦、纽约、东京、芝加哥五个国际级大都市圈之后,以上海为中心的“Z”字型长江三角洲16个城市群将成为“第六个国际级都市连绵区”。而杭州湾跨海大桥的通车,必然加速这一国际级都市连绵区的形成和推进。都市连绵区带来的经济融合让各个城市之间的产业分工、结构调整、城市定位、区域规划都面临新一轮的洗牌。龙永图认为,无论是经济总量还是发展速度,长三角都市连绵区的形成使未来的竞争更趋于理性,要素跨行政区域流动的制度成本会进一步降低,城市行政区划带来的区域本位思想会逐步淡化。
城市大桥 篇2
盐城市范公路LQ3标新洋港特大桥跨径为120+216+120m, 主梁单幅桥宽24.25m, 主桥左右分离布置, 结构形式采用塔墩固结、塔梁分离的双塔四索面部分斜拉桥。主桥共有主墩承台2个, 顺桥向20.1m, 横桥向61.925m, 高5m, 呈哑铃状, 每个承台由三个小承台通过后浇带联结而成 (如下图) 。每个主墩承台耗用钢筋404.93t, 混凝土5373.5m3 (其中两侧小承台均为1481.3m3, 中间大承台为2410.8m3) 。
2 施工方案选择
(1) 现场基坑位置:一侧距离砌石驳岸4.5m, 地面标高测量为+2.5 m, 承台设计底标高为-3.5m, 位于土质较差的第二层。基坑内土体开挖总深度6.8m, 插打63.43×21.83m的矩形钢板桩围堰支护。
(2) 坑内土体开挖采用大型、小型挖掘机和人工辅助挖除。
(3) 承台高5m, 为满足承台施工所需地基承载力要求, 基底砼封底厚度拟为80cm, 混凝土强度为C25。
(4) 承台混凝土方量巨大, 按照大体积混凝土施工方法施工。
3 承台施工流程
(1) 桩基施工完成, 清理基坑周围杂物;
(2) 检验并矫正钢板桩;
(3) 采用日立450型履带式打桩机打入钢板桩。经计算, 每个围堰需用12m长日标SKSP-Ⅳ的钢板桩430根;
(4) 钢板桩围堰插打合龙后, 进行基坑内排水, 然后将基坑内土体开挖至支撑下面80cm后安装围囹及支撑;
(5) 反铲挖掘机分层分段开挖土体, 开挖至设计底标高以上20cm, 采用人工开挖, 以减少对周围土体的扰动, 人工开挖厚度0.2m-0.3m;
(6) 基坑底整平、清理桩基周围残土、进行80cm厚C25砼的封底施工;
(7) 封底砼达到80%设计强度时, 破除桩头、进行桩身完整性检测;
(8) 调整桩顶钢筋、绑扎承台钢筋、安装承台模板;
(9) 预埋塔侧立柱、塔柱钢筋, 塔吊基础、安装上部现浇0#块支架基础、0#块临时固结以及沉降点等预埋件;
(10) 承台混凝土浇筑、养生;
(11) 基坑内分层回填土至地面, 拆除内支撑、逐根拔出钢板桩。
4 钢板桩围堰施工
4.1 钢板桩打设所用设备
钢板桩施打采用履带式液压打桩机, 履带式液压打桩机采用日本产日立450挖掘机为母体, 外加台湾产PCF400机械手。钢板桩单根长度13.0m, 钢板桩采用德国拉森Larssen-III型。钢板桩围堰设置两道围檩和角支撑, 围檩采用2[36b槽钢, 角撑杆采用Φ270×8mm的钢管。
4.2 钢板桩打设前的准备
灌注桩结束后, 拆除墩位处钻孔平台上部结构, 并利用平台的钢管桩及其焊结型钢作为导向结构。用“汽车吊+振动锤”进行钢板桩围堰施工, 钢板桩围堰施工前, 先对钢板桩进行逐根锁口检查。
4.3 钢板桩打设
钢板桩施工前必须在墩位处先施打好定位桩和导向架。钢板桩围堰采用逐片插打, 振动锤拟安装在35T吊车上在岸上施打。
各项准备工作就绪后, 第一片钢板桩以导向架为定位, 垂直插, 并仔细校正钢板桩位, 然后打至设计标高。其余各钢板桩, 则以已插好的钢板桩为准, 起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口, 然后用振动锤振动下沉。插入桩位的钢板桩需紧靠导梁。插打五片左右后, 将已插好的钢板桩点焊临时固定联结成一组, 以防后插打时带下前桩。整个施工过程中, 要用锤球始终控制每片桩的垂直度, 及时调整。调整工具有千斤顶、木楔、导链等。插打过程中, 须遵守“插桩正直, 分散即纠, 调整合龙”的施工要点。
4.4 设置围檩和内支撑
钢板桩打设完毕后, 在围堰顶拼装下层围檩和内支撑系统, 再下沉至设计标高处, 并悬挂于围堰顶口;组拼安装上层围檩和支撑系统。支撑系统初安装完毕, 焊接牛腿, 接着安放下层围檩, 围檩与钢板桩之间的空隙用硬质木块填塞并焊接固定。
5 桩头破除
6 混凝土封底
基坑底部铺设10cm厚碎石或一层土工布, 防止混凝土下落时将底部泥土冲起掺入混凝土中, 混凝土采用汽车泵泵送, 先后共分三块施工。
7 钢筋制作与安装
承台钢筋在钢筋作业区集中下料、弯曲成型, 挂牌存放, 使用时利用平车运至现场, 塔吊吊送至指定位置, 按设计图纸施工。
8 模板安装
采用大块平整钢模组合拼装, 面板采用5mm钢板, 横向背肋采用间距为30cm的10#槽钢, 竖向对拉围囹采用双拼16槽钢, 间距60cm。拉杆采用直径20mm的圆钢, 一端绞丝, 穿过钢垫片后套双螺母旋紧, 间隙处可用木楔塞紧。另一端与承台同一根主钢筋焊接, 焊缝长度须满足单面焊10d (钢筋直径) 要求, 拉杆横向、纵向间距均为0.6m。模板和拉杆经计算后满足强度和刚度要求。
9 混凝土施工
由于承台一次浇筑方量比较大, 为了减少混凝土温缩裂缝, 按照大体积混凝土施工要求进行, 从以下几个方面进行控制和施工:
9.1 优化混凝土设计
选择级配良好的砂、石料, 减少水泥用量;采用优良的缓凝高效减水剂, 降低用水量;选用低水化热的水泥并掺加粉煤灰, 降低混凝土内部水化热。
9.2 降低原材料入仓温度
水泥提前7天入罐, 或浇筑前事先与水泥厂联系, 延长水泥的存放时间, 让其自然冷却, 确保拌和前的水泥温度控制不高于15~20℃;预冷集料, 堆高骨料, 堆放时间为5d以上。避免骨料在日照下温度回升;采用低温水或地下水拌和混凝土, 蓄水池用彩钢瓦覆盖, 避免阳光直射;加快混凝土运输和入仓速度, 泵送管道白天用保温材料覆盖, 减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。
9.3 采用冷却水管
冷却管采用输水φ40mm黑铁管, 热传导性能较好且有一定的强度。冷却水管的水平间距和上下间距在1.0m左右, 承台设四层冷却管, 各层有独立的进水口, 且进水管高, 进出口水管均高出承台水面1m以上。
9.4 混凝土浇筑
混凝土由商混站集中供应, 安排2台全自动拌合机, 每小时可生产100~110m3。混凝土浇筑采用搅拌车运输、汽车泵浇筑。浇筑方法采用台阶式分层浇筑, 分层厚度为30cm, 阶宽2~3m, 由两端向中间对称平衡浇筑, 上层砼必须在下层砼初凝前进行覆盖浇筑, 以防形成冷缝, 上、下层砼的搭接长度不小于1m。砼采用插入式振捣器进行振捣密实, 振捣时, 振捣棒伸入下层砼5~10cm。在浇筑过程中, 将产生的泌水及时排除, 以防影响砼的施工质量。
9.5 混凝土养生
承台混凝土控制按照“内降外保”的原则, 内部持续通冷水循环冷却, 外部采取覆盖蓄热, 在承台内设置测温感应器, 通水降温, 进出口水的温差控制在10℃左右, 水温与内部混凝土温差不大于20℃, 不能满足时调整循环水流量大小, 持续通水约14d, 直至内表温差稳定在25℃以内。
10 结语
随着大型桥梁的不断出现, 大体积承台的施工也就显得俞发重要。本文结合新洋港特大桥承台施工中的成功案例, 对大体积承台的具体施工进行了详细的阐述, 为该工艺积累了经验。
摘要：盐城市范公路LQ3标新洋港特大桥为斜拉桥, 桥梁承台体积巨大, 故难度很大。文章针对新洋港特大桥大体积承台施工进行介绍分析, 可供类似工程参考。
关键词：大体积,承台,施工介绍
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范.JTG/T F50-2011.
[2]大体积混凝土施工规范.GB50496-2009.
城市大桥 篇3
近几年, 公路运输发展很快, 交通量不断增大, 车辆吨位显著增重, 桥梁负荷随之增加, 损坏的桥梁数量逐年增多。桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀对桥梁的损害问题非常严重, 已需要大量的资金和技术来维护或改建, 已成为迫切需要解决的问题。运营30年左右的东兰红水河大桥由于当时设计荷载标准较低, 且长期经受着交通量、荷载等级的不断提高及自然环境的腐蚀, 大部分的病害及缺陷日益严重, 影响制约着公路顺畅及交通运输的需要。因此, 本文以东兰红水河大桥为例, 说明如何将“壁可”注入法和灌注法粘贴钢板技术这种方法结合使用于桥梁加固中。
1 工程概况
1.1 旧桥梁简介
东兰红水河大桥位于国道323线东兰县境内, 桥梁中心桩号为K1324+380, 跨越红水河, 属于岩滩电站库区公路桥梁改建项目, 1991年3月建成通车, 属东兰县公路局管养。桥梁全长约463 m, 桥面宽度净1 m×7.0 m (车行道) +2 m×1.0 m (人行道) , 桥梁上部构造为5 m×5.0 m (普通钢筋混凝土空心板) +5 m×80.0 m (钢筋混凝土箱形拱) , 拱圈为7片空心梁组成。拱圈、立柱、柱上横梁、行车道板、人行道板采用预制安装, 拱上横梁、侧墙及填平层采用现浇混凝土, 拱上填料为泥结碎石, 桥面铺装为沥青混凝土。下构为U型桥台、重力式桥墩, 扩大基础。 旧桥设计荷载:汽-20挂-100。
1.2 旧桥病害情况
经过广西交通科学研究所检测发现该桥桥面铺装、行车道板、人行道板、主拱圈等构件出现了裂缝、露筋等病害。为保证桥梁的安全运营, 需要对该桥进行维修加固处理。
1) 主拱圈底部出现较多且密的裂缝, 裂缝主要出现在拱顶及拱脚截面附近。
2) 部分行车道板底部跨中发现通板宽的横向裂缝, 部分板出现混凝土剥落、露筋。
3) 桥面铺装混凝土出现横向裂缝、沉陷。
4) 拱上立柱、帽梁出现裂缝、混凝土剥落。
5) 拱上横墙出现裂缝、混凝土剥落露筋等现象。
6) 人行道板、栏杆出现开裂、剥落露筋等现象。
2 内力计算分析
2.1 材料特性
桥面板:30号混凝土, Ⅰ级钢筋, Ⅱ级钢筋;
主拱圈:40号混凝土, Ⅰ级钢筋, Ⅱ级钢筋。
2.2 计算
行车道板按单向板进行内力计算;主拱圈截面换算成工字型截面, 按偏心受力计算。
2.3 结果分析
通过计算分析, 未考虑施工质量及结构破坏对承载力的影响, 在公路一Ⅱ级荷载作用下行车道板及主拱圈承载力满足要求, 但富余较小, 且经检测发现, 行车道板板底及主拱圈底部有较多裂缝, 考虑到提高桥梁的承载力和耐久性, 消除桥梁的安全隐患, 恢复桥梁的正常运营, 需对部分有病害的桥面板及主拱圈进行维修加固处理。
3 维修加固
3.1 维修加固方案
1) 对东兰岸引桥靠近桥台的3跨5 m板及长乐岸靠近桥台的3跨5 m板做换板处理。
2) 对栏杆、桥面板、人行道、帽梁、拱上立柱、主拱圈等受力构件, 小于0.2 mm的裂缝用裂缝修补专用胶涂抹封闭处理, 大于0.2 mm的裂缝用“壁可法”进行裂缝灌缝修补;对于混凝土剥落露筋的, 先对钢筋进行除锈处理再用环氧树脂砂浆修补。
3) 主拱圈下缘粘贴钢板加固主拱圈。
4) 更换桥面铺装, 凿除原先的旧桥面11 cm厚的沥青混凝土及8 cm厚混凝土铺装, 然后在桥面上植筋, 布置桥面铺装钢筋网, 植入的钢筋要求与桥面铺装钢筋绑扎在一起, 再重新浇注13 cm厚的C40防水混凝土桥面铺装。
5) 对横墙外包钢筋加固。
6) 更换33道镀锌铁皮伸缩缝。
7) 对破坏的人行道及栏杆用环氧树脂砂浆进行修补。
8) 桥台纵缝灌注水泥浆封闭。
3.2 旧桥维修加固施工顺序及有关事项
3.2.1 施工顺序
1) 对称拆除桥面铺装, 拆除东兰岸引桥3跨5 m板, 拆除长乐岸3跨5 m板 (拆卸吊走长乐岸3跨5 m板的同时, 在第五跨与拆除桥面板对应的主拱圈上加载与拆除桥面板等重的砂袋, 以确保主拱圈上加载受力对称均衡) , 为主拱圈、立柱、横墙及帽梁的维修加固做准备;处理桥台裂缝。
2) 对主拱圈底面进行粘贴钢板维修加固工作, 对拱背进行维修加固。
3) 维修处理桥面板、人行道板、帽梁、拱上立柱、拱上横墙。
4) 更换新的桥面板 (同时卸掉第五跨拱上砂袋) 。
5) 对称浇注桥面铺装。
6) 维修处理人行道栏杆。
3.2.2 施工方法及注意事项
施工时除应严格遵守交通部部颁标准《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2000) 及《公路工程质量检验评定标准》 (JTG F80/1-2004) 的有关要求外, 尚应注意:
1) 在施工过程中, 加卸载始终要保持对称、均衡。
2) 铲除旧的桥面铺装混凝土, 更换桥面板及重新浇注桥面铺装混凝土期间应严格做好对主拱圈的测量观测, 若出现主拱圈变形增大、裂缝增多或其他异常情况, 应该立即停止施工, 并报告业主及设计单位, 以便及时分析处理。
3) 主拱圈底面多条纵向钢板的拉长, 应注意在横向错开焊缝位置。
4) 在加固施工之前, 应先对桥梁进行全面的裂缝及缺陷普查, 将裂缝及缺陷情况在现场标示, 候补工程数量以实际发生的数量计量。
5) 裂缝修补——“壁可”法 (BICS) 灌缝。裂缝修补应满足国家规范《混凝土结构加固技术规范》 (GB50367-2006) 的要求。壁可法 (BICS) 是日本SHO-BOND建设板式会祺开发的一种针对裂缝修补的新工艺。它能将裂缝两侧的混凝土牢固连接, 连接处的强度高于其他未开裂部位。“壁可”法 (BICS) 灌缝的步骤如下:①埋压浆嘴封缝:将裂缝两侧10 cm范围内打磨干净, 再用丙酮擦冼, 使用壁可封缝胶, 沿着裂缝方向每隔30CN填置压浆嘴, 并将压浆之间的裂缝封闭, 其封缝宽度为8 cm左右, 厚度8 mm。②进行气密检查, 气密检查的目的是观察压浆嘴是否牢靠, 封缝胶是否将裂缝表面封牢, 检查方法有水压法和气压法。若采用水压法, 试压之后应间隔48 h (20 ℃以上) 才能进行灌缝, 以保证裂缝处于干燥状况。③用壁可法灌缝胶灌缝:灌缝时要使用一种与压浆嘴相连的注射器, 两者之间卡口相连, 易连易撤, 是壁可法灌缝的配套设备, 注射器为特种塑料制品, 其弹性模量比一般塑料大得多, 只要有一定的变形, 会提供较大的应力, 因此, 灌缝过程是用高压将灌缝胶压入注射器, 注射器体积膨胀, 容量加大, 注射器壳体张力也随之加大, 当注射器体积膨胀到最大限度之后, 注射器便获得第一次注射器所需要的灌缝胶, 并装入注射器内的灌缝胶在壳体张力的作用下持续不断地注入裂缝中。根据裂缝大小, 应即时对注射器中的灌缝胶予以补充, 当其体积维持12 h以上不再缩小, 且体积大于空腹20%时, 表明裂缝已经注满, 完成灌缝。
3.3 施工支架搭设方案
箱型拱圈加固主要是先用壁可法进行裂缝灌注, 后进行灌注法粘贴钢板。箱型拱圈加固采用吊篮施工操作平台, 拱上立柱、帽梁、拱上横墙、行车道板、人行道等采用钢管搭设支架施工。
箱型拱圈加固施工吊篮由锚筋、12#钢丝绳、脚手架钢管、扣件、竹挑板组成。在桥面混凝土钻孔置埋锚筋, 用12#钢丝绳在桥左右右两侧吊挂钢管两头作为横担, 横担距离箱型拱圈底面高度1.4 m左右, 适合工人操作。然后在横担上满铺竹挑板, 在横担位置用14#铁丝绑扎竹挑板, 使之牢固。每道横担由两根钢管组成, 横担间距2.0 m。由于横担较长, 中间挠度大, 因此, 在横担中间增加3～4个吊点, 用细钢丝绳下端吊住横担, 上端钻孔埋锚筋挂在箱型拱圈上。
3.4 混凝土局部损坏修补方法
3.4.1 材料
施工中所用材料必须符合下列要求:
1) SZ—GT518灌缝胶
施工参数:配比A (主剂) ∶B (固化剂) =3∶1, 建议每次用胶量≤1.0 kg。
灌注方式:低压灌注和常压灌注即“鐾可法”。
2) 环氧树脂砂浆:采用环氧树脂砂浆修复前, 应对钢筋进行除锈处理, 使被破坏的表面钝化层和浮锈全部除去, 露出银白色金属颜色;钢筋可采用低粘度改性环氧树脂SZ-GT911或阻锈剂涂刷以防锈。相比之下, 为使修复用的环氧树脂砂浆与钢筋结合更加牢固, 采用低粘度改性环氧树脂更好, 因为环氧树脂本身具有优异的防腐蚀性能。
3) 施工流程为:旧混凝土凿毛→喷砂 (或用钢刷) 除锈 (污) →涂刷钢筋防锈剂→用清水冲冼→基面涂刷界面剂→抹环氧改性水泥砂浆→养护。
4) 环氧改性水泥砂浆修补工艺流程:首先凿除松裂混凝土残体, 用高压水 (150～300 kg/cm2) 冲洗洁净, 并保持干燥, 将修补基面涂刷一层环氧基液, 待基液用手触摸时不粘手并能拔丝时节 (约30 min) 再填补环氧改性水泥砂浆, 修补立面时, 要特别注意混凝土结合面的结合质量, 防止脱空下坠。当修补面厚度超过20 mm时, 应分层嵌补, 每层控制在10～15 mm, 一次修补面积控制系统不大于1.5～3 m2。修补完后, 夏季采用遮阳防晒法, 冬季采用加热保温法, 养护温度控制在20 ℃±5 ℃, 养护期5～7 d, 修补部位在养护的前3天内, 确保不受水渗泡或其他冲击。
为确保环氧改性水泥砂浆与基底混凝土具有良好的粘结, 一般用纲丝刷或喷砂方法清除表面浮层污物 (有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷) 。如基面松动严重, 应采用人工凿毛方法, 凿掉破损的混凝土, 使基底露出坚硬、牢固的混凝土面, 凿毛必须彻底全面, 但也不宜深度过大, 以免破坏了未碳化和破损的混凝土。如果钢筋锈蚀外露, 还应对钢筋表面进行除锈, 并涂刷钢筋防锈剂。
3.5 粘贴钢板施工应注意的事项
粘贴钢板施工应满足中华人民共和国国家标准《混凝土结构加固设计规范》 (GB50367-2006) 。钢材质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。
1) 按设计要求的位置在拱箱加固表面钻锚固螺栓的孔, 洗净孔中的灰尘。
2) 混凝土构件表面处理。打磨自理, 除去2～3 mm表层直至露出新混凝土面, 并用无油压缩空气吹除粉粒。处理后, 若表面严重不平, 可用JN-X配高强树脂砂浆修补, 表面平整度应控制在2 mm以内。在粘贴前粘合面用丙酮擦拭干净。
3) 钢板粘接面处理。打磨直至露出金属亮泽, 打磨粗糙度越大越好, 打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直, 其后用丙酮擦拭清洗表面。
4) 建筑结构胶配制。结构加固用胶绝大部分都为A、B两组分环氧树脂类, 须在使用时现场临时配制。由于施工环境条件及施工工艺各不相同, 建议使用前进行现场试配试验, 并根据施工工艺、气温条件、所需时间等对B剂 (固化剂) 用量作适当调整。①配胶前的准备。配胶前准备好案秤、配胶用的干净容器 (一般用塑料盆) 、丙酮、干棉纱、抹刀、搅拌器具等。称料前应对A、B两组分分别进行充分的上下搅拌。②称量。A剂和B剂的比例控制在100∶25～23范围。一般情况下, 推荐配胶比例可取A∶B=100∶30。每次配胶都必须称量, 随配随用, 配胶量不宜过多 (一般不超过5 kg) , 否则难以搅拌均匀且有可能造成不必要的浪费。配好的胶需在适用期 (夏天约为50 min, 冬季约为90 min) 内用完。③搅拌。按选定配胶比例分别称量A、B两组分, 倒入干净容器, 采用手工或胶料搅拌器按同一方向进行搅拌, 拌至色泽完全均匀为止。
4 结语
东兰红水河大桥位于国道323线东兰县隘洞镇附近, 交通量较大, 加固后能满足荷载公路—Ⅱ级荷载, 桥梁维修加固效果良好。由此可见, 结合使用“壁可”法 (BICS) 灌缝和灌注法粘贴钢板技术对桥梁维修加固效果良好, 投入的费用较低, 经济利益和社会效益显著, 并能有效消除桥梁病害, 防止病害继续发展, 这两种方法在旧桥加固维修中具有广泛的应用价值。同时, 桥梁的改造和加固, 不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平, 而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析, 旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展, 使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
路桥加固、维修将是一个永久性的课题, 路桥的加固应当引起各级公路主管部门领导的充分重视, 积极引进和开发路桥加固、改造的先进技术及材料和设备, 合理确定加固、改造方案, 让有限资金发挥更大的效益, 使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。
参考文献
[1]JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[S].
[2]JTJ025-86公路桥涵设计规范[S].
[3]JTGH11-2004公路桥涵养护规范[S].
[4]GB50367-2006混凝土结构加固技术规范[S].
[5]广西公路科学研究所.东兰红水河大桥桥梁病害调查报告[R].
大桥测量主梁控制 篇4
威海长会口大桥位于靖海湾北部, 是连接长会口和冯家村的跨海大桥工程, 为山东省威海市环海公路的重要组成部分。主跨是110+230+110m, 主梁宽20米, 共14块段, 0#块10m, 标准块段8m。
2、斜拉桥主梁测量的控制
主梁的测量控制主要是对主梁线形、主梁索导管的测量控制以及配合监控单位做好主梁及主塔的变形观测工作。主梁施工的许多工序与测量有着密切的联系, 测量工作的好坏不仅影响着进度, 还对质量有着深远的影响。
2.1 主梁线形的控制
主梁线形控制包括主梁轴向偏位控制、断面里程控制及主梁高程控制。由于主梁是采用前支点牵索挂篮对称分段悬浇施工, 所以主梁轴向偏位、主梁断面里程的控制与挂篮的设计和加工有着密切的联系。主梁轴线偏位控制分为事前、事中、事后控制。事前控制包括:挂篮在设计、加工及拼装三个阶段均要复核挂篮预留孔相对位置是否正确;准确放样主梁预留孔的位置, 并且在安装预留管道之后进行复核;在下一段施工前根据挂篮的偏位情况确定两侧c型梁行走距离。事中控制:在挂篮行走的过程中检测挂篮的偏位情况 (一般测量底模的偏位) , 这时通过调整c型梁两侧行走距离, 非常容易调整挂篮的偏位;事后控制:挂篮提升之后, 再次复核挂篮的偏位。先看挂篮的后端是否偏位, 如果后端偏位, 与成型的混凝土有明显的错位, 用千斤顶在混凝土和c型梁之间顶压c型梁, 调整挂篮后端偏位;挂篮前端的偏位调整, 是用较大吨位的导链使挂篮的一侧向后或向前移动从而调偏, 锚固杆与预留孔之间没有空隙则挂篮偏位无法调整了, 本项目东西岸挂篮桥面腹板施工工序不一样, 东岸挂篮腹板是采用搭设支架, 西岸采用整体拱架提升, 可以说西岸挂篮是一个固定的整体, 不能采取调整主肋底板位置调整挂篮偏位, 如果调整了底板位置会使一面主肋尺寸变小, 而另一面变大, 主肋钢筋的保护层厚度就得不到保证, 翼缘板模板及前端堵头模板也要准确放样, 以控制边梁线形及断面里程。
主梁标高的控制, 是一个非常重要的工序, 它包括主梁空模标高的定位, 浇注混凝土标高的控制, 以及桥面标高的控制等。影响主梁标高的主要因素:监控单位所提供的立模标高、挂篮模板的平整度、刚度及其相对尺寸、测量误差及气温日照、混凝土收缩和徐变、主梁荷载、锚固转换时单位索力增量梁段的位移、混凝土弹性模量e、主梁每一段的断面尺尺寸及混凝土的超方、主梁实际容重、梁预应力张拉。
监控单位提供的标高是主梁标高控制的基础, 目前施工单位很少有能力去复核这个标高, 只有按照监控指令去执行。显然如果它错了, 后续工作将跟着错。主肋底模平整度应在2 mm之内, 且要保证一定的刚度, 另外底模与顶模相对尺寸不仅要考虑梁体设计要求, 还要考虑挂篮自身的挠度。测量误差主要包括仪器误差、塔尺误差、读数误差、及水准点误差等。仪器要按时标定, 平时经常检校i角, 塔尺经常用盒尺检查, 特别是接口处, 读数误差与计算错误要经过2人及以上复核去避免, 水准点要经常闭合。日照及温差是影响主梁标高控制的重要因素。在晴天时最好的办法是在凌晨日出前把挂篮空模调整复核完毕。或者采用相对标高法控制, 在凌晨4点至5点钟左右。提前把标高转到主梁的最前端, 并在转点时注意荷载平衡。挂篮最前端受气温影响最大下挠达5cm, 基本到23点钟, 挠度才能恢复。本桥通过观测, 吊车对梁端标高的最大影响在2cm左右。但吊车荷载不均衡时最大可达到6.5公分, 所以调整空模标高时吊车要求开至下横梁附近, 另外在调整空模时, 钢筋或其他杂物禁止堆放在梁端, 并尽可能保持梁的左右均衡, 要按照监控单位指定的位置存放。在施工中混凝土的主梁弹性模量e实际值往往比设计值高, 这主要是混凝土实际强度往往偏高, 监控单位应对每一段的梁的弹性模量e进行复测, 但本桥做的不够。斜拉桥的施工中, 主梁的尺寸常常由于挂篮模板刚度、涨模、顶板厚度难以控制等等原因导致混凝土超方, 本桥没能对混凝土超方引起的塔柱偏位, 以及索力增大做出过详细的计算, 导致主塔偏位最大值11cm, 主梁索力过大并影响了施工进度。主梁的实际容重对塔柱的偏位和主梁的影响特别大, 这主要取决于实验室和现场技术人员对混凝土的质量控制。
具体操作时, 测量人员测量出挂篮最前端的底模标高, 与监控单位提供的标高比较, 算出高差, 提供给现场。现场施工人员根据高差, 在后锚座附近利用液压千斤顶, 顶住已浇主梁底面及挂篮承重系统的纵梁顶面, 然后转动调正螺盘反力座, 并使螺盘顶到混凝土预留出1cm左右, 然后提紧后锚杆, 主要是提紧后锚杆时会使后端从纵梁下挠1cm左右。本项目后端螺盘在好多块都起不到调节标高的作用, 主要原因有监控标高控制不理想;挂篮前端发生向上变形;挂篮进场后, 没有模拟挂篮在梁上, 后端螺盘预调量和千斤顶的高度是否能够满足 (竖曲线最大高差+监控预抬值最大高差) 施工调整标高高差进行复核, 致使千斤顶和螺盘放到最低还不能保证前端挂篮的高度, 不得不采取落中锚杆的办法调整前端的高度, 梁的底端出现了最大11cm的措台。在提紧中锚杆之前要对梁和挂篮底板之间预留2-3mm的预留值, 不然由于变形会影响挂篮前端标高。
主梁混凝土标高控制指每段梁跨中标高的控制, 我们是采用取平均值的方法, 即取已浇梁段与挂篮前端堵头模板实测标高的平均值。在大桥施工中, 前端腹板中间标高, 监控单位没有严格考虑挂篮砼打完后, 挂篮前横梁中间下挠值和横膈板预应力张拉上挠值, 至使横坡控制失调。挂篮疲劳使用多段后应进行必要的横膈板底板标高调整, 本项目横膈板最大值下挠了7cm。
索力张拉时标高控制。在索力张拉时, 通过测量预埋的钢筋推算肋板底标高, 与监控单位提供的标高相比较, 并把差值现场立即反馈给监控单位。监控人员根据实测的索力与标高, 决定索力调整的大小。一般在索力的调控范围内以标高控制为主。不过索力调整标高的余地很小, 关键是空模标高要严格控制, 并且挂篮不得出现异常情况。
2.2 主梁锚箱、索导管、弧形垫板的定位方法与计算过程
2.2.1 主梁锚箱数据的计算与定位
本桥锚箱其数据的计算是在autocad中完成的。放样时, 根据在autocad中点算的锚箱底面四角点的坐标, 用全站仪在挂篮底板上放出点位做上记号, 供放置锚箱使用。
2.2.2 主梁索导管的定位及其数据的计算
为了不影响进度, 索导管的定位一般安排在空模标高定位完成之后。索导管的定位方法:测量锚垫板 (锚垫板需采用精加工) 上表面三边的中心点推算锚垫板的实际中心坐标, 利用定位圆盘测量索导管出口中心坐标, 通过这两实测中心坐标与理论值比较, 调控索导管空间位置。
(1) 斜拉索悬垂量的计算
由于斜拉索自重的影响, 测控索导管时, 必须考虑垂度的影响, 否则当悬垂量较大时, 将很难保证斜拉索在索导管出口处居中。应根据垂度计算公式进行严格计算。
(2) 锚垫板理论中心坐标及空模状态下索导管出口处索导管中心与斜拉索中心坐标差矢量的计算。
沙湾大桥设计介绍 篇5
关键词：连续刚构桥,总体布置,结构设计,景观设计
1 工程概况
广州地铁4号线沙湾特大桥是广州地铁4号线上一个技术难度大、控制工期的重要工程节点,它紧靠京珠高速沙湾特大桥上游,横跨沙湾水道,桥跨布置为(70+120+70)m预应力混凝土连续刚构。
2 主要设计条件及标准
1)设计荷载。
恒载:混凝土的容重采用26.25 kN/m3。
桥面结构(包括桥面铺装及栏杆等)采用76 kN/m。
活载:轻轨四节,活载布置如图1所示。
基础不均匀沉降边墩按0.5 cm计,中墩按1 cm计。
伸缩力:152.874 kN/单股钢轨(伸缩区)。
风力:基本风压W0=0.8 kN/m2。
计算体系升降温按±15 ℃,上下缘温差按±8 ℃考虑。
断轨力:480.0 kN/单股钢轨。
地震基本烈度小于7度,按7度设防。
预应力钢束管道摩阻系数取0.20,预应力管道偏差系数取0.002,预应力钢束松弛率0.025,一端锚具变形、钢束回缩及垫板压实值6 mm。
2)荷载组合。
组合a:恒载+活载+基础沉降+轨道伸缩力(主力组合)。
组合b:恒载+活载+基础沉降+轨道伸缩力+风力+体系升温+顶板升温(主+附)。
组合c:恒载+活载+基础沉降+轨道伸缩力+风力+体系升温+顶板降温(主+附)。
组合d:恒载+活载+基础沉降+轨道伸缩力+风力+体系降温+顶板升温(主+附)。
组合e:恒载+活载+基础沉降+轨道伸缩力+风力+体系降温+顶板降温(主+附)。
组合f:恒载+活载+断轨力(主力+特殊荷载)。
注:恒载包括结构自重、二期恒载、预加应力及混凝土收缩徐变。
3)列车行驶速度不小于50 km/h。
4)结构设计的使用年限为100年。
5)桥跨结构在列车静荷载作用下,其竖向挠度不大于L/1 500 m。
6)桥跨结构的横向自振频率应不小于90/L,L为桥梁跨度,m。
7)墩顶的弹性水平位移应符合下列规定:
顺桥方向,
其中,L为桥梁跨度,m,当为不等跨时采用相邻跨的较小跨度,当L<25 m时,L按25 m计。
8)墩台基础的沉降应按恒载计算,对于外静定结构,其工后沉降量不应超过下列容许值:
a.墩台均匀沉降量:20 mm。
b.相邻墩台沉降量之差:20 mm。
对于外静不定结构,其相邻墩台工后沉降量之差的容许值,还应根据沉降对结构产生附加力的影响而定。
3 总体布置
3.1平面布置
根据地形、地貌等边界条件,本桥梁平面布置在半径为1 000 m的曲线上。
3.2 纵断面布置
根据两侧接线的要求,并考虑沙湾水道的净空限制,本桥梁设置在半径5 000 m的竖曲线上,两侧降坡均为-0.5%。
3.3 桥跨布置
由于紧靠下游京珠高速沙湾特大桥的桥跨为(70+120+70)m一联预应力混凝土连续刚构布置,所以为了通航和景观等要求采用一样的桥跨布置。
3.4 横断面布置
梁体采用单箱单室箱梁,桥面宽度为9.3 m,包括两侧各0.2 m的挡板,为双线,线间距为4 m,轨距采用标准轨距1.435 m。桥上轨道为无道碴轨道结构,采用纵向承轨台支承钢轨,轨顶至梁顶的高度为0.45 m。
4 桥梁景观设计
本桥结构形式为连续刚构,为了满足轨道交通巨大的荷载,其主梁也较大,在墩梁结合处高度6.5 m,跨中部位3.5 m。设计中采用了多种手段对主梁进行处理。将主墩设计成比梁体略宽,并将墩顶分两向向上延伸,其分叉越往上越宽,侧面看桥时,立面呈现出由墩顶处向外发散的幅射状造型,弱化了巨大梁体的存在;在跨中梁体合龙段,增加竖向的凹槽,将梁一分为二,进一步消除其巨大的体量感。
主墩的墩顶涂成蓝色,下部刻有凹槽,整体让人感觉到人性化的细节处理。其分叉状的造型让人联想到羊角,隐含着广州“羊城”的别称;也可将其想像成一只飞翔的海鸥,体现广州滨海城市特色。
在主梁与标准段梁的衔接处,两种断面形式区别非常大。设计采用“包”的方法,利用桥墩把活动支座隐藏在桥墩内。墩顶也被涂成蓝色,与主墩不同的是上部不加分叉,是主桥墩与标准段墩的过渡形态。
5 结构布置
本桥采用(70+120+70)m连续刚构,桥梁截面形式为单箱单室箱梁,顶板宽9.3 m,底板宽6.9 m,中支点梁高6.5 m,跨中及边支点梁高3.5 m。墩身采用7.9 m×3.0 m矩形板式墩身,承台尺寸为11.4 m×7.2 m×4.0 m,桩基础采用6根ϕ1.8 m钻孔桩,行列式布置,按柱桩设计。
6 结构计算
6.1 主要受力构件材料特性
主梁采用 C50混凝土,E=3.5×104 MPa,ρ=2.625 t/m3,R
6.2 静力计算
静力分析将结构离散为平面杆系单元,采用本院自编综合分析程序SCDS进行。中支点处嵌固于桩底;主梁于边墩处纵向自由、竖向约束;主梁与墩柱顶固结,见图2。
通过计算,施工阶段及运营阶段桥梁各部分结构的截面应力均满足规范要求,在此不再细述。
主要控制节点位移见表1。从表1中位移值可见,因本桥具有很好的体系刚度,各主要控制点位移均不大,主跨跨中挠跨比为1/3 108。
6.3 动力计算
该桥的动力特性分析采用空间结构计算图示,连续刚构桥成桥状态的计算图示见图3。
通过计算,成桥状态的动力特性见表2,由于梁段结构自重较大,给出的结构各主要部位的地震响应均较大,但经验算,结构各部位的地震响应均在允许范围之内,结构的抗震性能是有保证的。
7 结语
沙湾特大桥作为广州地铁4号线中一个重要工程节点,也是国内地铁同类型桥梁中跨度较大的,其在技术、景观、进度和质量上都倾注了工程师们大量的心血,为保证整个工程保质按时完成打下了坚实的基础,目前广州地铁4号线已经顺利通车运营。
参考文献
珠江大桥预制承台施工 篇6
关键词：承台施工,围堰,有限元法
吊箱围堰是为承台提供无水施工的一种临时阻水结构, 它克服了沉井和套箱围堰下沉困难等缺陷[1,2]。吊箱围堰具有钢量大、安装拆除复杂、施工周期长等缺点。为了改进吊箱围堰这些缺点, 我们用了一种新的吊箱围堰-预制承台围堰。本文通过珠江大桥主墩施工过程, 来介绍预制承台围堰应用情况。
1工程概况
广州市珠江大桥位于内环路广佛出口放射线, 全长约548米, 桥梁跨径为5×50m五跨一联等截面斜腹连续箱梁。桥址处江面宽约230m, 河床水深 (2—10) m。最大涨潮流速 (1.13—1.53) m/s, 最大落潮流速 (1.37—1.79) m/s。按20年一遇风暴潮水位H=1%, 波高为5.3m, 波长普遍大于70m, 周期大于7s。主墩处河床覆盖层厚为10m, 其中有2m的淤泥层, 3m的细砂层和5m左右的中砂层。珠江大桥东桥主桥8—10号墩位于河道中, 承台顶面低于平均低水位6.8m, 承台尺寸8.6m×6.7m×2.5m, 四周设置圆形倒角, 采用C 30砼, 单个承台下有4根φ180cm的钻孔灌注桩。
8—10号主墩承台处于珠江航道位置, 为深水高桩承台, 如果采用常规的钢板桩围堰, 不仅增加钢围堰制作成本, 而且不能满足工期要求[3,4]。经过方案比选, 此3个水中承台采用预制承台外壳二次下放的方法进行施工。此前可查的资料中, 该方法曾应用于黄洲大桥承台施工[5], 但该工程的承台重量小, 单个承台总重202.5吨, 预制重量127.5吨, 而且预制了整个承台外壳。珠江大桥东桥的承台预制下放法的单个承台总重340吨, 只预制底板和部分侧壁。同时为了加强外壳的稳定性, 在承台内部安装了型钢内撑。承台俯视图如图1所示。
2 围堰组成
珠江大桥预制承台围堰如图2所示。
2.1 施工平台
施工平台由工字钢组成, 先在平台钢管桩顶先纵桥向设置5道156工字钢底纵梁, 中间三道为双排布置;接着在其上安装I36型钢横桥向分布梁, 间距为40 cm, 但在预埋φ230 cm封水钢护筒位置不设横向分布梁, 紧贴封水钢护筒的横向分布梁采用双排136型钢, 形成框架体系。
2.2 模板和内撑
在136工字钢分布梁面铺一层间距为20 cm的[10]槽钢, 作为底模垫, 在其上铺2.5 cm厚木板作为底模板。侧壁内模及预留孔壁均采用木模, 外侧模则采用作为挡水套箱的定型组合大模板, 并设置侧壁防水对拉螺杆支撑。
由于预制承台壳体挖空率很大, 侧壁厚度相对较小, 在承台壳体下放抽水后, 壳体侧壁承受较大的水压力, 为保证侧壁结构安全, 在箱底以上120 cm处设置“十字”型钢内撑梁, 采用136型钢, 内撑梁与侧壁砼采用预埋钢板连接。侧壁在内撑梁位置做成钢筋砼“暗腰梁”形式。内撑中部位置用120槽钢焊接, 以保证其稳定性。
2.3 封水护筒
每个承台底板上预埋4个内径φ230 cm的封水护筒, 封水护筒嵌入承台底板40 cm, 露出底板外部的长度为80 cm, 封水护筒内部是内径为的桩基础钢护筒φ190 cm, 桩基础钢护筒内则是φ180 cm主墩, 封水护筒底部设活动挡板, 焊接在护筒底部, 便于封水堵漏施工, 同时还兼作为下放导向装置。
2.4 下放系统
下放架主要采用“贝雷架+型钢”结构。在承台两侧各设一组纵桥向贝雷架支墩, 贝雷架支墩下部用30 cm×28 cm枕木@80 cm支撑, 枕木布置在钢平台36b工字钢纵梁上;贝雷架支墩上设三组横向贝雷架梁;在贝雷架横梁上设2I45b工字钢上纵梁;然后在2I45b工字钢上纵梁设50 t千斤顶和顶升工具梁和下放吊带。
下放吊带由Φ32精轧螺纹钢筋组成, 共有5根, 单根吊带总长14 m, 顶端通过螺母锚固在工字钢上纵梁上, 底端在承台预制时的预埋段长度为2 m, 埋入预制壳体底板内0.4 m。
2.5 挡水铁箱
因为承台下放到设计位置时, 承台顶部低于施工水位, 此时要使用铁箱作为挡水结构, 同时可兼做承台外模板。本工程挡水铁箱高度为35 0cm, 外形尺寸为860 cm×670 cm, 箱内设两道20槽钢圈梁。本工程的挡水铁箱采用螺栓与预制承台连接, 并在二者之间加上防水橡胶垫圈防漏。螺栓连接方便操作, 便于拆除, 且防水效果好。
3 承台施工
3.1 工艺流程
施工工艺流程如图3所示。
3.2 施工要点
(1) 吊装下放时应选择无大风大浪的条件, 在四角位均设高程观测点, 精确观测承台面标高, 吊装下放精度直接影响承台的按照精度及平面位置精度, 按规范要求, 承台平面位置允许偏差为±30 mm, 顶面高程允许偏差为±20 mm。超出精度范围应及时进行调整, 吊装下放时应按照预先定位, 每5 cm检查各吊点, 吊装下放速度必须匀速缓慢。
(2) 对于Φ32精轧螺纹钢筋吊杆, 在施工过程中, 为避免电弧焊机搭铁、切割及磨损等伤害, 应采用PVC套管保护。
(3) 预制承台混凝土必须达到90%强度时才能吊装, 下放前先将承台均匀顶起 (40—50) cm, 拆除承台底板及分布梁。第一次下放至临时高程后固定, 安装挡水铁箱和防漏装置;第二次下放安装到设计高程。侧壁顶预留出20 cm高度与承台顶板一起浇筑。
(4) 进行封底施工。先用人工采取纤维袋、麻绳等进行底部塞缝, 然后在封水钢护筒与桩基施工钢护筒之间灌注封底砂浆, 采取压浆管灌浆的形式从底部开始缓慢灌浆) , 封底砂浆用M30防水砂浆, 灌注厚度约80 cm。
(5) 封底砂浆浇筑完成后等强3天, 待低潮位时抽出承台内的河水, 清除底板淤泥。如有个别地方渗水, 可以重复使用 (5) 方法进行填补, 直到完全封住。
(6) 大体积混凝土水化热的控制主要以下措施:采用低热值水泥掺加粉煤灰和缓凝减水剂的双掺技术, 减少单位体积水泥用量, 从而减少水化热;布置冷却水管, 降低混凝土的内部温度, 减小内外温差。分层浇筑内腔混凝土, 两次浇筑时间间隔不得超过21天。
4 有限元模型
因为该施工方法此前应用少, 主要参考施工经验和规范要求[6], 所以我们需要对结构进行有限元计算, 验算其安全性。
4.1 有限元模型建立
以9号主墩承台为例, 本文采用有限元程序ANSYS10.0对承台下放过程进行计算。吊带用link10杆单元模拟, 136内撑、20槽钢用beam188梁单元模拟, 承台底板和侧板用solid65实体单元模拟。
根据施工情况, 分成3个计算阶段:承台起吊阶段、第一次下放阶段、封底抽水阶段。
4.2 计算工况
工况1:承台起吊阶段, 结构荷载有预制承台自重, 风荷载。
工况2:承台第一次下放安装挡水板, 结构荷载主要有预制承台自重, 挡水铁箱自重, 风荷载, 波浪力及吊带反力。
工况3:承台第二次下放至设计标高, 封底抽水。结构荷载主要有预制承台自重, 挡水铁箱自重, 静水压力, 波浪力及吊带反力。波浪力根据《港口工程荷载规范》 (JTJ215-98) [7]取值。
4.3 主要结果分析
各工况的应力云图如图4～图6所示。由图可以得出以下结论:
(1) 三种工况下的应力最大值均发生在侧板短边顶部。究其原因, 是因为与短边相接的长内撑长细比要比较短的内撑大, 在外荷载作用下, 其应变值也大。
(2) 综合比较三种工况, 最不利荷载情况出现在工况三。可见, 封底抽水以后, 承台受到向上的浮力及侧压力是很大的。最大应力值为0.49 MPa, 但是远小于 C30混凝土标准抗压强度, 结构是安全的。
(3) 吊带底与承台相接位置应力集中比较明显, 建议采取局部加强措施, 防治混凝土出现裂缝。
5 结语
珠江大桥主墩承台采用了预制安装施工方法, 不仅大大降低了成本, 而且缩短了工期。实践表明, 该方法单个承台施工节省造价约40%。对以后类似工程有参考作用。
参考文献
[1]董广文.南京大胜关长江大桥主桥8号墩钢吊箱围堰封底施工.桥梁建设, 2009 (1) ;1—3
[2]邹海江, 等.钢吊箱围堰结构设计与施工技术研究.港工技术, 2008; (6) :36—39
[3]钟振云, 深水基础围堰施工方案比选.铁道建筑, 2009; (2) :6—8
[4]王贵春, 等.桥梁深水基础双壁钢围堰的设计方法.科学技术与工程, 2007;7 (1) :79—84
[5]张永明, 等, 黄洲大桥水中承台预制安装施工.世界桥梁, 2004;32 (03) :18—20
[6]JTJ-041-2000, 公路桥涵施工技术规范.北京:人民交通出版社, 2000
鸭绿江大桥抗震分析 篇7
鸭绿江大桥位于丹东新城区国门湾, 桥梁全长3030.4m, 全宽28.5m;其中主桥为86+229+636+229+86=1266m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。主桥桥塔为H形混凝土桥塔, 总高194.6m。塔柱采用箱形截面, 截面尺寸由塔顶5m×7m渐变至塔底7m×10m。主梁采用钢箱梁, 梁高3.5m。桥跨总体布置图见图1。
2 抗震设防水平与地震动参数输入
2.1 抗震设防水平
根据《鸭绿江大桥工程场地地震安全性评价》报告, 鸭绿江特大桥主桥采用50年10%和50年2%两种超越概率地震动进行抗震设防。针对结构各部分的重要性, 提出相应的性能目标为:
(1) 桥墩等桥梁结构中比较容易修复的构件在地震水平I作用下虽然可发生可修复的损伤, 但要求地震发生后, 基本不影响车辆的通行;在地震水平II作用下, 结构不倒塌, 震后可以修复, 可供紧急救援车辆通过。
(2) 主塔、基础等结构重要受力构件在地震水平I作用下基本不发生损伤, 结构保持在弹性范围工作;在地震水平II作用下虽然局部可发生可修复的损伤, 但要求地震发生后, 基本不影响车辆的通行。
具体性能目标可参见表1。
2.2 反应谱输入
鸭绿江特大桥抗震设计采用的两水准 (50年超越概率10%和50年超越概率2%) 的设计反应谱。竖向设计加速度反应谱按水平向设计加速度反应谱的2/3取值。地震输入采用两种方式:
(1) 纵向+竖向;
(2) 横向+竖向, 取前800阶, 按CQC法进行组合。
2.3 线性时程分析输入
采用50年10%及50年2%两个超越概率水准下的水平和竖向加速度时程, 每一超越概率取3条加速度时程, 并取三条波的最大响应作为最终输出结果。地震输入方式为:
(1) 纵向+竖向;
(2) 横向+竖向。
3 计算模型
结构地震动力反应分析采用空间结构的有限元法, 计算模型以顺桥向为x轴、横桥向为y轴、竖向为z轴。利用空间梁单元模拟主梁、主塔和墩柱, 其中主梁采用单梁式力学模型, 斜拉索采用空间桁架单元, 拉索采用Ernst公式修正拉索弹性模量, 从而考虑拉索的垂度效应, 拉索与主梁及主塔均采用刚体限制连接。
过渡墩、辅助墩墩底以及桥塔塔底模拟群桩基础时, 承台模拟为质点, 承台质量集中加在该质点上, 并且承台、塔底和桩基顶部节点采用主从连接, 桩基础采用集中一个6×6土弹簧模型加以模拟。有限元模型如图2所示。
4 动力特性
采用如图2所示计算模型, 对全桥进行动力特性分析, 得到前10阶振型情况如表2。
5 反应谱分析法和线性时程分析法地震作用响应
在50年超越概率10%和50年超越概率2%地震的输入下, 利用反应谱分析方法和线性时程分析方法, 得到主桥结构各关键节点的位移和内力响应, 其结果见表3和表4。
通过对反应谱法分析的结果与线性时程法分析的结果进行对比发现, 两者的位移和内力计算结果基本一致, 反应谱法计算的结果稍大。同时, 主梁的顺桥向位移过大, 主塔的塔底弯矩偏大。
6 非线性时程分析
从上述分析可以看到, 主梁发生过大的梁端位移, 将导致主梁与引桥的相撞。综合考虑, 采取在顺桥向增加粘滞阻尼器控制主梁的位移, 并减小主塔塔底的弯矩。在两个主塔中横梁与主梁连接处, 各设置两个纵向粘滞阻尼器, 单个阻尼器参数取值为:阻尼常数C=5000kN·s/m, 阻尼指数ξ=0.3, 则阻尼力Fd=5000·V 0.3 (kN) , V为相对速度 (m/s) 。
在前述动力特性分析所采用的线弹性有限元结构模型基础上, 添加非线性支座连接单元和阻尼器连接单元, 形成非线性有限元结构模型。地震加速度时程选用3条时程波, 并取三条波的最大响应作为最终输出结果。
在50年超越概率10%和50年超越概率2%地震的输入下, 利用非线性时程分析方法, 得到主桥结构各关键节点的位移和内力响应, 其结果见表5和表6。
7 结 论
通过对鸭绿江大桥建立有限元动力分析模型, 分别采用反应谱法、线性时程分析法和非线性时程分析法, 对应50年10%及50年2%两个超越概率, 对比分析大桥的位移和内力响应, 我们得到如下结论:
(1) 鸭绿江特大桥前三阶自振周期分别为10.789s、4.0s、3.996s, 对应的阵型分别为主梁纵漂、主塔1阶对称横向弯曲、主塔1阶反对称横向弯曲振型。
(2) 增加塔梁粘滞阻尼器后, 对应50年10%及50年2%两个超越概率, 非线性时程分析法计算得到的主梁位移分别减小为反应谱法计算结果的16.4%和19.6%, 主塔塔底弯矩分别减小为反应谱法计算结果的28.2%和31.0%, 说明采用增加粘滞阻尼器的措施能有效地控制主梁的顺桥向位移, 并有效地减小主塔的顺桥向弯矩。
摘要：以鸭绿江大桥为分析对象, 建立有限元分析模型, 分别采用反应谱分析法、线性时程分析法和非线性时程分析法, 比较分析了结构主要构件的位移和内力地震响应, 检验了粘滞阻尼器在控制主梁位移和减小主塔弯矩的作用效果。
关键词：斜拉桥,反应谱,非线性时程分析,粘滞阻尼器
参考文献
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