悬拼施工

2024-09-09

悬拼施工（精选4篇）

悬拼施工篇1

0前言

连续梁或刚构主要采用悬臂施工法, 其中悬臂浇筑 (简称悬浇) 是连续结构早期的施工方法, 至今仍应用广泛;后来发展的悬臂拼装法 (简称悬拼) 逐渐被人们认可。该公司施工的胥浦塘大桥工程, 是我国大跨度预应力混凝土桥梁悬拼的一次成功尝试。该桥, 全桥长468 m, 主桥为5跨1联的单箱单室直腹板变截面三向预应力混凝土连续梁, 跨径65+3×96+65 (m) , 主桥共有3个T构, 2个边跨段, 5个合龙段。每个T构分为23个节段块 (含1个0#块) 。0#块长6.0 m (含两侧各0.15 m湿接头) , 于墩顶现浇;1#～10#块长4.0 m, 11#块长3.7 m, 合龙段长2.6 m。1#～11#块都是利用我国自行研究、设计和制造的第一台96m大跨度造桥机来悬拼的。实践表明, 悬拼具有以下优越性。

(1) 进度快。

传统的悬浇法灌注1节段梁周期在天气好时也需要1星期左右;而采用悬拼法, 节段预制可与下部结构同时施工, 且拼装速度快。本桥在正常情况下, 2天可拼6个节段。

(2) 制梁条件好, 混凝土质量高。

悬拼法将大跨度梁化整为零, 在地面制造, 制梁条件好, 操作方便、安全, 便于控制施工质量。

(3) 收缩、徐变量少。

混凝土收缩与徐变是它作为粘滞体的两种与时间有关的变形性质。采用悬拼法, 可增大加载龄期, 减少徐变, 减少混凝土收缩的影响。如预制的节段养护3个月, 其收缩影响可减少50%以上, 徐变特性系数ϕt可以减少60%以上。

(4) 线形好。

节段预制采用长线法, 长线法是在按梁底曲线制作的固定底模上分段浇筑混凝土的方法, 能保证梁底线形。

(5) 悬拼前可知道混凝土28d强度。

悬臂浇筑的混凝土有时会因达不到强度而造成事故, 处理起来较麻烦, 必要时须炸掉重来。这在工程实践中是发生过的, 影响了工期, 损失较大。采用悬拼法, 节段梁在地面有足够的时间, 可以想办法弥补工程施工中的不足。

(6) 适合多跨梁施工。

当桥梁跨度越大, 桥跨越多, 则越能体现悬拼法的优越性, 也就越经济。

后张法预应力悬拼体系使大跨度预应力混凝土箱形截面梁的施工技术提高了一个新的水平, 但有些问题还值得研究与实践。

1线形控制

悬拼的各梁段连接后梁顶或梁底中心的连线称为梁顶或梁底的线形, 相关的预拱度计算和施工控制测量工作即称为线形控制。桥梁的线形不顺, 首先有损外观;如线形控制不严, 合龙段有不允许的高差, 将影响穿束工作, 且增大钢束张拉阻力;桥中线误差, 将增大梁的扭矩。对于铁路桥来说, 线形控制比公路桥更显得重要, 原因是铁路轨底标高已定, 梁高程误差只有靠道碴厚度来调整。桥的跨度越大, 线形控制的重要性就越趋突出。要控制好线形, 应该把握以下环节。

1.1 节段预制

当采用长线法预制节段时, 台座可按半个“T”或整个“T”制作。台座的基础须按一定的允许承载力设计, 避免制梁时台座的沉降影响预制线形。台座的底模标高应是可调的, 以便制梁时进行必要的高程 (梁底线形) 调整。应对台座标高进行精确测量。

1.2 正确计算线形高程

根据设计图、施工组织设计及预制线形, 可以得到预计的各种计算参数值, 并提前进行预拱度及挠度的理论计算, 得到各节段块制造与施工安装高程。

节段预制完以后需称重, 比较实际重量与设计重量, 确定梁体自重误差对悬拼线形的影响。在计算T构的标高时, 要注意连续梁一般是逐孔逐跨推进式施工, 在确定T构的施工安装高程前, 须考虑前一T构的标高, 因其标高会受到相邻T构张拉合龙跨底板束等的影响。如图1所示, 张拉底板束Ny时, 悬臂前端标高会减少Δh。

1.3 正确测量, 总结规律

在每一节段梁定位前后都要对线形 (高程、中线) 等进行精确测量, 及时汇集监控数据并进行分析, 总结规律, 为下一T构悬拼控制提供参数, 调整下一T构的控制高程。

测量最好定时进行 (以早晨为好) , 以减少温度影响。因为箱梁受日照影响, 沿梁高或上、下游的温度梯度是非线性的, 若不定时、适时测量, 如测量时的温差太大, 会引起悬臂的温差变形, 测量数据可能会对施工产生误导作用。

1.4 控制1#块线形

悬拼法施工的0#块一般是在墩顶灌注。1#块以后的节段是在地面上用长线法预制。1#块位于悬臂的根部, 其它块在其延长线上, 它的安装精度对以后的悬拼线形影响极大。0#块与1#块之间采用湿接头是十分必要的, 有利于精确控制1#块的线形。安装中主要通过调整1#块的安装线形进行线形的调整, 必须严格控制其高程、中线的位置, 尽量减少悬拼时的纠偏工作。

1.5 线形调整

由于各种原因, 实际线形总是偏离设计线形, 要求安装时随时调整。调整分两种:一是根据已安装T构实测资料, 修正1#块的安装高程;另一种是1#块以后的纠偏。纠偏工作必须及时进行, 因为对采用长线法预制的拼装块只能作微量纠偏, 且若不及时纠偏, 线形误差会越来越大, 造成纠偏困难, 且不易保证接合面的质量。纠偏可采用以下措施。①垫铜片或石棉网。使节段块向有利方向偏转。石棉网经环氧树脂净浆浸透, 以便粘贴。宽度在10 cm左右, 以控制最大预留缝的胶量和厚度的均匀性;厚度可根据计算求得, 一次调整石棉网厚度不宜大于5 mm;②利用临时张拉束。临时张拉可采取张拉一部分力筋, 或在箱梁内壁设置临时张拉齿块, 如图2所示。在各临时张拉束上施加不同的力, 挤出匹配面上多余的环氧树脂胶泥, 也可以达到纠偏的目的。实践证明, 其操作相对方便, 效果也较明显。

纠偏时, 一次不宜太多, 不仅要注意安装块的中心线与高程, 更要注意其倾斜度, 使纠偏工作顺利进行, 避免反复纠偏, 以确保合龙段的中心线与高程的精确性。

2剪力腱的设计

剪力腱也称剪力槽, 设在箱梁底板、腹板和顶板端部, 其作用主要有以下两方面。

(1) 传递剪力。

节段块的剪力传递, 主要靠摩阻力, 部分靠剪力腱。腹板剪力腱主要是抵消竖向剪力;顶板剪力腱主要完成顶板横向力的传递。当桥面较宽、翼板悬臂较长时, 悬臂部分也须设置。

(2) 施工定位。

节段块端部匹配面上设置剪力腱, 悬拼时能起到很好的定位作用, 便于悬拼施工。

因此, 悬拼施工的桥梁, 剪力腱不可不设, 也不是越多越好, 多了将给制造、安装带来不便。要综合多方面的因素, 合理设置剪力腱。例如根据连续梁在悬拼施工过程中及成桥后的受力特点可知:在靠近支点处竖向剪力较大, 向跨中逐渐减小, 最后几乎为零, 可酌情减少腹板剪力腱。

3匹配面的处理

对于预应力结构来讲, 如预应力筋遭到锈蚀是危险的, 80年代英国个别预应力梁桥曾出现过严重的问题, 甚至造成桥梁倒塌, 使人们对倍受欢迎的后张法预应力表示怀疑, 英国运输部曾于1992年暂停新建该种结构的桥梁。

为推广采用悬拼后张法预应力混凝土桥, 须解决好几个关键问题, 防止力筋的锈蚀。

3.1 匹配面的粘结剂

目前, 较好的粘结剂是采用环氧树脂加水泥作填料来配制。资料表明, 其实用性能良好, 可根据温度情况采用不同的配方, 能较好的满足力学性能和工艺方面的要求。

因设置了剪力腱, 匹配面凹凸不平, 竖直胶接缝厚度δs与斜面厚度δx不等, δx=δs·COSα, 给涂胶工作带来不便。要保证涂胶既薄又均匀, 且临时张拉后胶接缝厚度最好不超过1 mm。

后张法纵向力筋孔多采用埋置式制作, 即在构件内设定的钢筋位置预埋波纹管道, 便于以后穿束张拉。顶板束通常是通长束, 越靠近支点的节段块, 其顶板束越多。因此在胶拼时需要妥善处理孔口。可粘贴一块厚约10 mm的经环氧树脂浸泡过的海绵垫圈, 效果较好, 可防止压浆时漏浆及匹配面处串孔、堵孔等现象, 影响以后穿束。

3.2 匹配面的锚头封端处理

封锚端实际上是一个槽口, 因锚头和锚垫板有一定的厚度以及钢束割断后有预留长度, 故该槽口需保证一定深度。对匹配面来讲, 可以说是一个削弱。处理不好, 锚头封端处可能成为匹配面上最薄弱的环节。如图3所示, 一方面, 由于力筋张拉后, 节段混凝土局部承压相当大, 锚头混凝土会产生徐变;另一方面, 封端用的混凝土会产生收缩。这将会造成匹配面不密贴, 甚至会出现裂缝, 根本就不存在预应力了。故较早进行锚头封端可使该处受到一定的预压力比较有利, 这就需要根据现场实际情况确定合理的锚头封端时间, 既不影响工程进度, 又能保证该处质量, 防止开裂;另外, 为了较好地避免该处局部开裂, 封端混凝土中适当加一些微膨胀剂。

4压浆

管道压浆的目的是为了保证预应力筋不受腐蚀。目前的工艺是先用高压水检查管道的畅通、匹配面的密贴情况以及封端情况后再进行正式压浆, 直到出浆口出浓浆。封闭出浆口持压几分钟, 以保证水泥浆尽量充满管道。

压浆是在局部封锚后进行的, 尚未进行封端, 封锚水泥砂浆极易收缩开裂, 造成压浆时漏浆, 直接影响持压效果;且水泥浆在管道内会产生收缩, 使压浆质量难以控制。故除了保证封端质量外, 若在水泥浆中加入适量微膨胀剂, 选取合适的配合比, 则既能使压浆工作能顺利进行, 又能使凝固后的水泥浆尽量充满管道, 尽可能地排出管道内的水和空气, 避免力筋受蚀。

值得提出的是, 在正式压浆前, 必须检查管道畅通及渗漏情况, 在压浆时, 若从一端压不通, 须及时处理, 不得从另一端补压了事。

5 部分预应力

采用悬拼施工, 节段块匹配面没有普通钢筋通过, 粘结剂粘结强度不能保证等同于整体混凝土抗拉强度。若采用部分预应力, 结构受荷载作用后, 下翼缘会出现拉应力, 可能引起胶接面的开裂, 使力筋受蚀。在没有可靠构造、施工措施前, 笔者以为部分预应力混凝土梁不能采用悬拼施工。并建议在最不利荷载组合作用下, 梁的各个截面混凝土有不小于0.5 MPa的压应力作为储备。

6结语

大跨度预应力混凝土连续梁的悬臂拼装施工, 使连续梁这种结构体系有了更为广阔的发展前景;同时, 采用造桥机悬拼施工, 加快了我国修建标准化大跨度预应力混凝土桥梁的进程。如何更加完善设计细节, 提高施工管理水平, 防止力筋受蚀, 增强桥梁耐久性能, 成为桥梁建设者们新的课题。

摘要：近年来, 连续结构体系梁已成为预应力混凝土桥的主要桥型之一。本文结合工程实际介绍大跨度预应力混凝土连续梁悬拼施工的特点, 对线形控制、剪力腱的设计、匹配面处理、压浆质量要求等问题进行了分析。

关键词：预应力混凝土,连续梁,线形控制,悬拼

悬拼施工篇2

【关键词】桥梁 T构悬拼测量控制

1. 工程概况

嘉绍大桥第Ⅶ合同段为嘉绍大桥北岸水中区引桥上部和北副航道桥上部。起止里程为K43+975～K48+975，全长5000m。孔跨布置为：7×（5×70）m+（70+2×120+70）m+5×（5×70）m+（6×70）m。

连续刚构箱梁按“T”构统计，单幅共有53个标准“T”构，26个边跨，箱梁节段共计2878节。每个“T”构共有21块预制节段，即0#节段一块，1#～10#节段各两块，中跨合拢段为11#块。

2. T构悬拼工艺流程

节段箱梁经200T轮胎式运梁台车运至架桥机底部，架桥机采取平衡“T”构对称悬臂拼装法进行施工。

3. 各工序施工方法及要点

3.1箱梁吊装前准备工作

3.1.1箱梁出场前检查

（1）对节段梁孔口端面漏浆、不圆等情况进行处理，用Ф90通孔器对每个孔道进行通孔检测，如有问题则需对孔道进行处理，节段梁出梁场前必须确保孔道质量没有问题。

（2）对节段箱梁外观进行检查，检查修补面有无影响拼接的凸出面，用砂布、钢丝刷对匹配面进行处理，处理原则为匹配面平整、无灰尘、浮浆、脱模剂、油污或其他不利于粘结的污染物。

（3）检查临时张拉底座预留孔位置与相邻梁段位置是否在同一条直线上，保证精轧螺纹的顺直度；

3.1.2安装临时预应力底座

箱梁顶板有4组临时预应力底座，底板有4组临时预应力底座，每组均使用8根Φ32精轧螺纹与箱梁锚固连接。临时预应力底座在箱梁存放区提前安装。安装前检查临时张拉底座密贴面的平整度，表面清理使无明显高低，采用干水泥抄平的措施保证张拉底座与梁体的摩擦力；

3.1.3箱梁运输

节段箱梁运输成立专门的作业队负责，在运输过程中，为防止箱梁倾覆，采用4个手拉倒链固定。

3.2 T构悬拼前准备工作

在进行T构悬拼前，准备及检查以下事项：

3.2.1必须确保起重天车的三向调节系统能正常运行，且必须由专人负责检查及保管天车操作遥控器。

3.2.2T构悬拼为2片箱梁对称拼装，须准备8台张拉油泵、8台60T穿心千斤顶、40根Φ32精轧螺纹（用于临时预应力张拉，长度由技术员提供）。

3.2.3按照技术员提供的环氧胶数量，提前将环氧胶运至桥面。

3.2.4涂胶用手套、小挂篮、抹刀、3～5mm厚环氧垫片、环氧胶搅拌器等。

3.2.5在涂胶面预应力孔口粘帖5～10mm厚海棉垫圈。

3.3箱梁预拼装

JQJ200架桥机有两台起重天车，同时对T构两侧对称节段悬臂拼装。为保证两节段拼接面能够正确匹配，减少涂胶后节段位置调节时间，在胶拼前进行预拼装。

3.3.1梁段经两台起重天车起吊至与已拼装梁段相同高度后停止，缓慢将天车向已拼梁段靠拢，在快靠拢时，用木楔在两梁段接缝间临时塞垫，防止梁段撞伤。等梁段稳定后，通过吊具的三向调整功能对起吊梁段的位置调整，使其与已拼梁段端面匹配。

取出垫木，缓慢驱动天车将起吊梁段与已拼梁段拼接，到位后观察上、下接缝是否严密，有无错台，试拼装时，通过吊具三向调整功能微调，调整待拼节段标高，节段拼接面靠拢，保证节段拼接面完全匹配。

3.3.2预拼时匹配面完全吻合后，测量同时检查箱梁节段标高、轴线等，确定是否需要采取垫环氧垫片等措施调整其安装位置。检查预应力孔道接头对位情况，消除或降低存在的偏差至符合要求。

3.3.3节段梁拼装过程中的调整措施

（1）通过起重小车的纵向移动调整节段梁的纵向位置；

（2）通过起重小车上的卷扬机调整节段梁的高度；

（3）通过起重小车上的横向水平千斤顶微调节段梁的横向位置；

（4）通过吊具上的千斤顶调整节段梁的纵向倾角；

（5）通过吊具上的千斤顶调整节段梁的横向倾角。

3.3.4调整过程中注意以下事项：

（1）预拼时如发现有剪力键与剪力槽不吻合时，用磨光机或电镐清除多余砼。

（2）预拼时根据上下顶板剪力键的公母槽对应的位置可以确定梁体的横向位置。

（3）根据斜腹板剪力键的公母槽对应的位置可以确定梁体的高程位置，因为天车吊着梁段时中腹板会下挠，所以忽略中腹板剪力键的高程偏差。

（4）位置预拼好后，用记号笔在梁体内划线做好标记，脱开梁体进行涂胶。

3.4环氧胶涂刷

3.4.1先调整节段梁保持与墩顶箱梁（或已架梁段）边缘0.6m左右的空隙，在斜腹板、中腹板、底板倒角处共放置6个吊篮。

3.4.2作业人员在箱梁顶面搅拌环氧胶，搅拌时把一份B包装加入一份A包装中，彻底搅拌三分钟或直至出现无条纹的均匀灰色。

3.4.3作业人员在箱梁顶面和箱梁内室对匹配面涂抹环氧胶，涂抹时可用铲子或带手套涂抹，保证涂抹厚度不少于3mm。

3.4.4涂胶要均匀，用铲子抹平，距离涂胶边1～2cm处，增加涂胶厚度，胶体厚度在6～7mm，以张拉后可使胶体明显均匀挤压出拼缝没空洞为准。

3.4.5涂胶时间应该控制在20分钟内完成。

3.5张拉临时预应力

3.5.1为保证箱梁匹配面有足够的固结力（接触面压力达到0.3Mpa以上），在节段梁精确对位后，立即张拉临时预应力。

3.5.2按照左右对称，上下同时由内向外的顺序进行张拉（起重天车不松钩），一个临时预应力底座需张拉2根精轧螺纹钢筋（4台布置于南侧、4台布置于北侧）。

3.5.3施工注意以下事项：

（1）线形及高程不需要调整的状态下，可根据左右对称、上下同时由内向外的顺序进行张拉。

（2）线形及高程需要调整的状态下，可根据先张拉垫块处后张拉无垫块处的顺序进行张拉。

（3）张拉时精轧螺纹必须保持水平，严禁精轧螺纹处于斜拉状态。

（4）张拉完毕后，必须检查精轧螺纹是否处于松弛状态，否则立即进行补拉。

（5）张拉完毕，若拼缝处未挤出胶体，要及时用抹刀进行修补。

（6）张拉前不要清理挤压出来的胶，张拉完毕松掉吊具后，再用抹刀清理桥面及箱室内多余的胶体。

（7）临时预应力张拉应该控制20分钟之内完成。

3.6起重天车解钩

在完成临时预应力张拉后3～4小时，起重天车可以松钩，松钩时应做到两侧箱梁同步进行。

3.7永久预应力张拉、压浆

待粘结剂固化后张拉体内永久预应力束，横向预应力采用单顶单端张拉，纵向预应力采用先顶板预应力后底板预应力，箱梁高低边预应力钢绞线同时、同步对称张拉。节段箱梁在完成永久预应力张拉后7天内应进行真空管道压浆。

3.8竣工测量

张拉后进行竣工测量，將采集的测量控制点数据提交监控单位，监控单位根据采取的数据提交下一个节段拼装监控数据。

3.9其他

1#块底板湿接缝需在2#块拼装时完成浇筑，做好预应力管道的过渡，确保振捣密实。

结束语

本文结合嘉绍大桥北岸水中区引桥工程，介绍了5×70m跨连续刚构箱梁架设过程中T构悬拼施工技术，讲述了施工过程中的重点和难点，并详细说明了T构悬拼过程中的流程和注意事项，可供以后类似工程施工参考借鉴。

参考文献：

[1] 中交公路规划设计院. 嘉兴至绍兴跨江公路通道嘉绍大桥施工设计图.

[2] 嘉绍跨江大桥工程建设指挥部，浙江省交通厅工程质量检查局，交通运输部公路科学院. 嘉绍大桥专用施工技术规范.

[3] 中铁大桥局嘉绍大桥VII标项目部.实施性施工组织设计.

悬拼施工篇3

1 榕江特大桥工程及施工概况

1.1 桥梁工程概况

拟建榕江特大桥桥址处江面宽约800 m, 2006年5月21日测时最大水深为9.5 m, 平均潮水位下水深约8 m, 桥址处实测航迹线宽约270 m。拟建特大桥主跨111 m+2~220 m+111 m, 通航孔布置为双孔单向通航, 主通航孔覆盖了现有榕江设计航槽区和6.0 m深水主槽区[4]。

1.2 水文、气象和地质条件

桥位区域榕江江面宽850 m, 受下游入海口的潮汐影响, 为感潮水域段, 属不规则半日潮, 每日两潮, 一次涨落历时约13 h。最大流速为1.36 m/s;设计最高通航水位2.965 m;最大潮差2.65 m;主墩位置最大水深11 m。桥位区域属于海陆交互相堆积平原区, 地形略有起伏, 主桥墩位河床标高为+0.33~-7.33 m, 覆盖层厚度约40 m, 主要由淤泥质土和中、粗砂组成, 下伏基岩为花岗岩, 淤泥层厚度约12~20 m。榕江特大桥桥位区, 濒临南海, 受海洋气象调节, 季风影响明显, 属南亚热带季风气候。桥区风向季节性变化明显, 全年大风大于8级最多为23 d, 30年一遇风速为35.7m/s。台风是榕江的主要天然灾害, 平均每年0.5个, 最多年份为3个, 台风在7月份出现最多, 出现频率为60%。

2 榕江特大桥施工稳定性分析

2.1 总体施工方案

综合考虑工期、安全、质量、水文、地质等情况, 榕江特大桥主跨钢桁梁施工拟采用临时支墩配合全回转架梁起重机对称悬拼, 柔性拱施工采用全回转架梁起重机对称拼装方案。

2.2 施工稳定性分析工况确定

榕江特大桥主跨钢桁梁施工, 采用在大桥东西两岸边跨和主跨设计位置处打设钢管桩临时墩, 在72号墩纵向两侧设置钢管桩临时支架, 同时在70号、72号和74号墩承台上分别架设一台塔吊, 利用塔吊喂送钢桁梁各杆件到运梁小车上, 利用悬拼吊机对称悬拼边跨钢桁梁和中间跨钢桁梁至主跨下临时墩墩顶合拢, 然后在合拢后的钢桁梁上利用长臂吊机, 悬拼合拢拱肋。避免使用高耸塔架、缆索吊机、龙门吊等大型施工设备, 减少了施工设备投入, 降低了施工风险, 加快施工进度, 节省时间, 缩短了施工工期。钢桁梁各施工阶段情况见表1[5]。

2.3 榕江特大桥72号墩施工稳定性分析

2.3.1 无上墩对称悬拼至跨中临时墩施工

通过以上分析计算可知, 支架每个支点的支反力为663.0 t, 墩顶每个支点的反力为602.0 t, 各杆件最大应力为145.0 MPa小于允许应力210 MPa, 板件应力除在支撑点处有局部应力较大外, 桥面各板件应力均很小, 悬拼梁端最大挠度为45.5 cm[6]。

2.3.2 悬拼端放在跨中临时墩墩顶支点上

通过以上分析计算可知, 支架每个支点的支反力为382.0 t, 墩顶每个支点的反力为368.0 t, 跨中临时墩墩顶每个支点的反力为399.0 t, 各杆件最大应力为12.7 MPa小于允许应力210 MPa, 板件应力除在支撑点处有局部应力较大外, 桥面各板件应力均很小。

各临时墩在不同工况下受力统计, 由于在建模过程中没有计算节点板、施工荷载、风荷载等力, 故图中各力乘1.3的系数[4,5,6], 以求接近钢桁梁在悬拼施工过程中的实际受力情况。临时墩各墩墩顶支点和永久墩墩顶支点都为两个。

2.4 中间跨和边跨最大悬臂状态倾覆稳定性计算

2.4.1 墩顶钢桁梁最大悬臂状态倾覆稳定计算

风荷载强度计算:基本风压取汕头地区百年一遇基本风压0.95 k Pa;风载体形系数K1取1.3;风=K1K2压高度变化系数 (K2取1.37) ;地形、地理条件系数K2取1.3[7,8];W=K1K2K3W0=1.3×1.37×1.3×0.95=2.2 k Pa。

钢桁梁横向风力计算:钢桁梁侧面面积为1 320 m2;作用在钢桁梁侧面的风力大小为2 904 k N。

横向稳定力矩和倾覆力矩的计算:钢桁梁在最大悬臂状态时, 整个钢桁梁重3 627 t;中心位置到倾覆点垂直距离7.5 m;台风集中力到倾覆点位置垂直距离7.5 m;稳定力矩为3 627×7.5 t·m;倾覆力矩为290.4×7.5 t·m;M稳M倾=12.5>1.3, 因此, 钢桁梁在最大悬臂状态时横向稳定性满足要求。

纵向稳定力矩和倾覆力矩的计算:纵向稳定性计算工况为两悬拼吊机在钢桁梁上位置不对称, 按相差一个节间11 m考虑, 悬拼吊机自重按200 t考虑。钢桁梁在最大悬臂状态时, 整个钢桁梁重3 627 t;中心位置到倾覆点垂直距离17 m;作为稳定力矩的悬拼吊机重力作用点距倾覆点距离105 m;作为倾覆力矩的悬拼吊机重力作用点距倾覆点距离93 m;稳定力矩为3 627×17+200×105 t·m;倾覆力矩为200×93 t·m;M稳M倾=12.5>1.3, 因此, 钢桁梁在最大悬臂状态时纵向稳定性满足要求。

2.4.2 边跨钢桁梁悬拼倾覆稳定计算

取汕头地区百年一遇基本风压0.95 k Pa;风载体形系数 (K1取1.3) ;风=K1K2压高度变化系数K2取1.37;地形、地理条件系数K2取1.3;W=K1K2K3W0=1.3×1.37×1.3×0.95=2.2 k Pa;钢桁梁横向风力计算:钢桁梁侧面面积为1 320 m2;作用在钢桁梁侧面的风力大小为2 904 k N。钢桁梁在最大悬臂状态时, 整个钢桁梁重3 219 t;中心位置到倾覆点垂直距离22.5 m;台风集中力到倾覆点位置垂直距离22.5 m;稳定力矩为3 219×22.5 t·m;倾覆力矩为290.4×22.5 t·m;M稳M倾=11.1>1.3, 因此, 钢桁梁在最大悬臂状态时横向稳定性满足要求。由于边跨钢桁梁在边墩墩顶要采取锚固措施, 故纵向稳定性不需检算。

综上所述, 榕江特大桥工艺复杂, 技术标准高, 施工难度大。笔者以第八阶段计算为例, 用有限元仿真软件MSC-PATRAN-NASTRAN对施工阶段的计算过程[7,8];在此基础上对中间跨和边跨最大悬臂状态时倾覆稳定性进行了理论计算, 证明了榕江特大桥连续钢桁梁悬拼施工的稳定性, 指导了该桥的施工。历经4年多的艰苦建设, 榕江特大桥主体工程2013年2月20日完工, 也为今后同类桥梁的建设积累了宝贵经验。

参考文献

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悬拼施工篇4

拟建厦门至深圳客运专线某特大桥全长7 686 m,边跨为简支梁和连续梁结构,主跨为110 m+2×220 m+110 m下承式等高连续刚性梁柔性拱,全长662 m,在同类桥型中为国内最大跨度。钢桁梁采用带竖杆N形三角桁架,节间长度11.0 m,其中边跨10个节间,桁高15.0 m,桁宽15.0 m,斜腹杆倾角53.7°;柔性拱肋按二次抛物线布置,矢高44.0 m,矢跨比1/5。结构主要由主桁及拱肋、钢桥面系、纵向联结系、桥门架及横联等组成。设计总重量约16 000 t,单根杆件最大重量约60 t,图1为主桥效果图。

大桥施工采用临时支墩配合全回转架梁起重机对称悬拼、柔性拱施工采用全回转架梁起重机对称拼装方案。即在大桥东西两岸边跨和主跨设计位置处打设钢管桩临时墩,在72号墩纵向两侧设置钢管桩临时支架,同时在70,72和74号墩承台上分别架设一台塔吊,利用塔吊喂送钢桁梁各杆件到运梁小车上,或直接在栈桥上取梁,利用悬拼吊机对称悬拼边跨钢桁梁和中间跨钢桁梁至主跨下临时墩墩顶合龙,然后在合龙后的钢桁梁上利用长臂吊机,悬拼合龙拱肋。避免使用高耸塔架、缆索吊机、龙门吊等大型施工设备,减少了施工设备投入,降低了施工风险,加快施工进度,节省时间,缩短了施工工期,主梁总体施工方案见图2。

2施工阶段受力分析

2.1 分析模型

采用有限元软件MIDAS/CIVIL能比较方便地模拟桥梁施工进程。以北岸上游墩角处为原点,沿桥向为X轴,横桥向为Y轴,竖向为Z轴;桁架杆件和临时支架均以梁单元模拟;加劲桥面板单元按面积等效计算面内厚度,按刚度等效计算面外厚度,桥面板和横梁以铰接连接;临时支墩以只受压不受拉的弹性支撑模拟,由MIDAS/CIVIL 2006建立的梁板计算模型如图3所示。

大桥只在微风无雨环境下作业,故在施工阶段,主要考虑钢梁自重和施工荷载的影响。悬拼吊机是主要的施工荷载(作业示意图见图4)。

其在作业时的支点反力分布如表1所示。

2.2 计算结果

通过对大桥施工模拟计算分析,发现当架设至合龙口时,在钢梁合龙段临时墩受力前的那一刻状态,不管对于整体受拉杆件还是受压杆件,还是对于结构的稳定性,在主力(自重和主要施工荷载)作用下,悬拼吊机回转角位于0°,45°和90°时等效应力分布如图5所示。

从表2大悬臂状态等效应力极植可以看出,杆件的最大拉应力随悬拼吊机的作业角度变化较小,而最大压应力变化较大,最大相差8.8 MPa,经对局部若干压杆进行加强后,所有杆件均能满足受力要求。

在主力(自重和主要施工荷载)作用下,悬拼吊机回转角位于0°,45°和90°时挠度分布如图6所示。

从表3大悬臂状态上下游节点下挠值可以看出,弦杆节点挠度随悬拼吊机的作业角度变化较大,端节点最大相差29.9 mm,同一作业角度上下游最大相差19.3 mm。因而在监测钢梁的架设线形时,要注意悬拼吊机所处的作业角度,测量时要求吊机暂停作业,并把桅杆摆至0°状态。

3结语

经计算研究,榕江特大桥在对局部若干杆件进行临时加强后,能够满足直接在栈桥上取梁架设的要求,另悬拼吊机的作业角度变化对钢桥的线形影响较大,在监测时暂停作业,且每次都统一摆至同一角度。由实际架设进展说明该取梁架设方案可靠,从而为类似桥梁施工设计提供借鉴。

参考文献

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