貴州平寨特大橋掛籃設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析

1、文章編號(hào):100926825(20090320305202貴州平寨特大橋掛籃設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析收稿日期:2008209215作者簡(jiǎn)介:王浩(19822,男,碩士,助理工程師,中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司,重慶400013劉芳平(19812,男,碩士,講師,重慶三峽學(xué)院建筑工程系,重慶404000肖光宏(19572,男,碩士生導(dǎo)師,教授,重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院,重慶400074王浩劉芳平肖光宏摘要:介紹了貴州平寨特大橋掛籃的設(shè)計(jì),對(duì)掛籃承重結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,指出該桁式斜拉掛籃的組成與拼裝十分靈活,對(duì)各種不同跨度、寬度的橋梁具有良好的適應(yīng)性與通用性。關(guān)鍵詞:特大橋,掛籃,穩(wěn)定性中圖分類(lèi)號(hào):

2、U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1工程概況滬瑞國(guó)道主干線鎮(zhèn)寧勝境關(guān)公路平寨特大橋全長(zhǎng)1382m ,其中主橋?yàn)槲蹇?130+3×235+130m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系。主橋分為左右兩幅橋,每幅橋上部主梁為變截面單箱單室箱梁,箱梁頂寬12.0m ,底寬6.5m ,梁段長(zhǎng)度為三個(gè)級(jí)數(shù):3.5m (1號(hào)9號(hào),4.0m (10號(hào)17號(hào),4.5m (18號(hào)27號(hào)2掛籃設(shè)計(jì)2.1掛籃技術(shù)參數(shù)1懸澆箱梁最大塊件重量:288.33t (按300t 設(shè)計(jì);2懸澆箱梁最大分段長(zhǎng)度:5.5m ;3懸澆箱梁高度變化:13.4m 4.1m ;4掛籃行走方式:滑動(dòng)行走;5提升模板方式:液壓千斤頂提升;6掛籃總重:120

3、t ;7掛籃主桁最大彈性撓度:20mm ;8掛籃底籃最大彈性撓度:30mm ;9工作適應(yīng)縱坡:4%。2.2掛籃的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)主桁承重系統(tǒng)主桁承重系統(tǒng)包括主桁架、前上橫梁及水平與豎直聯(lián)系桿系三部分。主桁架為兩組斜拉桁架,每組斜拉桁架由三片并列的貝雷桁片組成,其中水平的桁架為經(jīng)改造的貝雷桁片,斜拉部分豎壓桿及斜拉桿為型鋼加工構(gòu)件,水平桁架通過(guò)立聯(lián)桁片與平聯(lián)桁片連成一組整體桁架,斜拉部分的豎壓桿則通過(guò)豎直聯(lián)系桿系連成整體,兩組桁架之間則通過(guò)水平聯(lián)系桿系與前上橫梁及豎直聯(lián)系桿系連接成整體穩(wěn)定承重體系。水平桁架、豎壓桿及斜拉桿之間采用<50銷(xiāo)子連接,橫向聯(lián)系則采用螺栓連接。懸吊系統(tǒng)的作用是將底模荷載

4、、外側(cè)模荷載、內(nèi)模荷載、主梁節(jié)段自重及施工荷載傳遞給掛籃主桁承重系統(tǒng)及已澆混凝土梁段1。本掛籃懸吊系統(tǒng)由前吊系統(tǒng)與后吊系統(tǒng)組成。1前吊系統(tǒng)。前吊系統(tǒng)共有11個(gè)吊點(diǎn),其中上吊點(diǎn)7個(gè),下吊點(diǎn)4個(gè),各吊點(diǎn)懸掛于前上橫梁,上吊點(diǎn)直接吊住內(nèi)外滑梁,下吊點(diǎn)則吊住前下橫梁并通過(guò)前下橫梁上的鉸底座支承底模縱梁。下吊點(diǎn)的吊帶為單根16Mn 鋼吊帶,上吊點(diǎn)吊帶為2根<40圓鋼(鋼號(hào)Q235,吊帶下端與下橫梁鉸接,吊帶上端設(shè)有橫擔(dān)與提擔(dān),通過(guò)提擔(dān)與兩根可調(diào)距的<52鋼棒(采用梯形螺紋連接。鋼棒上部設(shè)有限位橫擔(dān),下道橫擔(dān)置于前上橫梁上,上下橫擔(dān)之間設(shè)有千斤頂,通過(guò)千斤頂升降來(lái)調(diào)節(jié)模板標(biāo)高。2后吊系統(tǒng)。后吊

5、系統(tǒng)共有13個(gè)吊點(diǎn),其中上吊點(diǎn)7個(gè),下吊點(diǎn)6個(gè)。7個(gè)上吊點(diǎn)中有3個(gè)內(nèi)吊點(diǎn),4個(gè)外吊點(diǎn),3個(gè)內(nèi)吊點(diǎn)吊住內(nèi)滑梁,4個(gè)外吊點(diǎn)中的兩個(gè)吊住外滑梁,另外兩個(gè)吊住分配梁;內(nèi)外滑梁吊點(diǎn)的吊桿為<32精軋螺紋粗鋼筋,鋼筋上端通過(guò)螺母與墊板固定于已澆箱梁頂面,鋼筋下端與滑梁小車(chē)連接。分配梁吊點(diǎn)受力較小,懸吊機(jī)構(gòu)為行走小車(chē)。6個(gè)下吊點(diǎn)吊住后下橫梁,其中4個(gè)內(nèi)吊點(diǎn)為主吊點(diǎn),每個(gè)主吊點(diǎn)的吊桿為2根<32精軋螺紋粗鋼筋,由于其荷載較大,為便于提緊模板及方便脫模,設(shè)千斤頂支承于已澆梁的底板上,吊桿下端通過(guò)橫擔(dān)與后下橫梁連接;兩個(gè)外吊點(diǎn)為副吊點(diǎn),在箱梁澆筑期間受力較小,其主要作用是在掛籃行走時(shí)吊住后下橫梁。4結(jié)

6、語(yǔ)為了降低評(píng)估過(guò)程中的主觀性,底層指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)需細(xì)化。橋梁養(yǎng)護(hù)評(píng)估是一項(xiàng)迫切而艱巨的科研課題,從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看,還有很多問(wèn)題有待深入研究。參考文獻(xiàn):1李洪興.因素空間理論與知識(shí)表示的數(shù)學(xué)框架(變權(quán)綜合原理J .模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué),1995,9(3:129.2李亞?wèn)|.既有橋梁評(píng)估初探J .橋梁建設(shè),1997(3:18221.3鄭志剛.試論橋梁定期檢查J .工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2005(8:79281.4張仁巍.石拱橋舊橋健康等級(jí)的綜合評(píng)估J .山西建筑,2007,33(21:3372338.On the assessment method of the maintenance of concret

7、e beam bridgeFU Jun 2xiAbstract :Based on practice of conservation assessment ,the thesis addresses the existin g problems of the current bridge assessment method ,according to which ,a corres ponding assessment method is put forward ,with an assessment practice for example ,proves the feasibility o

8、f the evaluative method of bridge technology.K ey w ords :bridge ,assessment model ,weight ,variable weight ,index503第35卷第3期2009年1月山西建筑SHANXI ARCHITECTURE錨固系統(tǒng)錨固系統(tǒng)作用有:1在箱梁節(jié)段施工時(shí)錨固主桁尾部;2在掛籃行走時(shí)壓住主桁后部。此兩種功能對(duì)應(yīng)兩種工作狀態(tài),即施工錨固狀態(tài)與行走錨固狀態(tài)。本掛籃采用<32精軋螺紋粗鋼筋作為錨筋提供錨固反力,通過(guò)主桁下的轉(zhuǎn)換桿將力轉(zhuǎn)換后再通過(guò)拉筋傳至主桁上的壓桿,在主桁上方設(shè)壓座和保險(xiǎn)壓桿,主桁尾部

9、通過(guò)螺紋鋼筋調(diào)節(jié)。底籃和模板系統(tǒng)底籃的主要承重構(gòu)件是底縱梁,底縱梁選用32a (頂?shù)酌婕雍负?2mm ,寬150mm 鋼板加強(qiáng),箱梁兩腹板下各置4根32a ,底板下置5根32a 。模板系統(tǒng)包括鋼模板(含模肋及背桿(背銷(xiāo),底模置于底縱梁上,底模通過(guò)其分布橫肋將箱梁底板及腹板荷載傳于底縱梁。3掛籃穩(wěn)定性分析3.1分析方法簡(jiǎn)介掛籃在施工荷載及風(fēng)荷載作用下,應(yīng)具備足夠的整體穩(wěn)定性。從兩個(gè)方面分析掛籃的整體穩(wěn)定性:1掛籃在滿(mǎn)負(fù)荷工作狀態(tài)及風(fēng)載作用下是否具有在縱橋向抗傾覆的穩(wěn)定性,以及掛籃在施工空載狀態(tài)和行走狀態(tài)在橫橋向抗水平轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性;2掛籃在施工滿(mǎn)載作用下,承重結(jié)構(gòu)的各受壓部件是否具有足夠的穩(wěn)定性。

10、掛籃承重結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定由承重結(jié)構(gòu)各受壓部件的穩(wěn)定性得以保證,即各受壓部件穩(wěn)定,則整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。掛籃承重結(jié)構(gòu)的受壓部件有:主桁豎桿,立聯(lián)外水平桿,主桁水平桁架的弦桿和腹桿,平聯(lián)橫桿,其穩(wěn)定性應(yīng)逐一進(jìn)行驗(yàn)算,下面主要介紹掛籃承重結(jié)構(gòu)在荷載作用下整體穩(wěn)定性分析。3.2掛籃承重結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析抗縱向傾覆穩(wěn)定分析主桁傾覆穩(wěn)定性計(jì)算考慮在滿(mǎn)載工況下,后錨力提供抗傾覆力矩,主桁加載點(diǎn)(即前上橫梁作用點(diǎn)的荷載提供傾覆力矩,不同梁段上加載點(diǎn)不同,加載點(diǎn)的荷載也不同,在3.5m 梁段(1號(hào)塊件荷載作用下傾覆力矩最大,前上橫梁作用在每片主桁上的荷載為F =324.1kN ,故每組主桁(3片主桁片的傾覆力為P =3

11、×324.1=972.3kN ,傾覆力矩為M 傾=F ×4.5×3=324.1×4.5×3=4375.3kN m 。而主桁自重和風(fēng)載對(duì)主桁縱向傾覆影響很小,不予考慮。4根<32精軋螺紋粗鋼筋承擔(dān)一組主桁的后錨力,為掛籃提供抗傾覆力矩,后錨4根<32精軋螺紋粗鋼筋(不考慮保險(xiǎn)壓座的錨固力的流限拉力為4×750×803=2409000N =2409kN ,考慮各精軋螺紋粗鋼筋受力不均勻的強(qiáng)度折減系數(shù)取0.9,故后錨可以提供的錨固力為2409×0.9=2168kN ,它對(duì)主桁產(chǎn)生的抗傾覆力矩為M 抗=2168

12、×4.5=9756kN m 。后錨處的安全系數(shù):M 抗/M 傾=9756/4375.3=2.2>k =2,結(jié)構(gòu)安全?？箼M向轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定分析施工狀態(tài)1號(hào)塊件體積最大,故其承受的風(fēng)荷載也最大,作用在側(cè)模板上的風(fēng)荷載為F w h 1=133.9kN (百年一遇風(fēng)力。施工過(guò)程中底模已提緊,側(cè)模下半部分風(fēng)載傳遞給底籃,上半部分風(fēng)載的1/2由側(cè)模板傳遞給已澆梁段,另1/2通過(guò)滑梁吊桿傳給前上橫梁,進(jìn)而傳給主桁,因此主桁所受風(fēng)載為側(cè)模風(fēng)載的1/4,即F 風(fēng)=133.9/4=33.5kN ,風(fēng)荷載對(duì)掛籃支點(diǎn)的力矩M 轉(zhuǎn)=F 風(fēng)×l =33.5×4.5=150.7kN m 。橫向

13、抗轉(zhuǎn)動(dòng)力矩由主桁支點(diǎn)處的摩擦力提供,施工階段每片主桁支點(diǎn)處空載的支點(diǎn)反力與掛籃行走狀態(tài)的支點(diǎn)反力相等即F 支=203.8kN ,每組主桁有3片主桁,對(duì)應(yīng)2個(gè)支點(diǎn),故每個(gè)支點(diǎn)處的壓力F 支=3F 支/2=3×203.8/2=305.7kN ,共有4個(gè)支點(diǎn),每側(cè)2個(gè) ,相互位置關(guān)系見(jiàn)圖1。對(duì)A 點(diǎn)取矩,取滑動(dòng)摩擦系數(shù)0.3進(jìn)行計(jì)算。則抵抗力矩:M 抗=0.3×305.7×(0.9+5.8+6.7=1228.9kN m 。掛籃施工橫向穩(wěn)定安全系數(shù)為:M 抗/M 轉(zhuǎn)=1228.9/150.7=8.15>k =2,結(jié)構(gòu)安全。4結(jié)語(yǔ)平寨特大橋已經(jīng)順利合龍,該種桁式斜拉掛

14、籃由于其裝有強(qiáng)大的斜拉承重桿系,為承載力強(qiáng)、剛度大的輕型掛籃,如用平寨特大橋的該桁式斜拉掛籃2,掛籃自重與承受的澆筑塊件重量之比僅為95/288=0.33。這種桁式斜拉掛籃的主桁結(jié)構(gòu)由兩組桁梁組成,每組桁梁由三列(或兩列貝雷桁片與斜拉承重桿系以及聯(lián)系桁片拼裝而成,由于桁架具有良好的抗壓曲穩(wěn)定性,且一組桁梁在橫橋向具有兩個(gè)支承點(diǎn),其自身已具有橫向穩(wěn)定性,再加上兩組桁架之間的立聯(lián)桿系與平聯(lián)桿系的連接作用,使掛籃具有良好的整體穩(wěn)定性。桁式斜拉掛的組成與拼裝十分靈活,對(duì)各種不同跨度、寬度的橋梁具有良好的適應(yīng)性與通用性。參考文獻(xiàn):1顧安邦.橋梁工程(下冊(cè)M .北京:人民交通出版社,2000:43244.

15、2交通部第一公路工程局.公路施工手冊(cè)橋涵(下冊(cè)M .北京:人民交通出版社,2000:1362138.Design of h anging b asket and the stability analysis of Pingzh ai super large B ridge in G uizhouWANG H ao L IU F ang 2ping XIAO G u ang 2hongAbstract :The paper introduces the design of the hanging basket of Pingzhai super large Bridge in Guizhou ,analyzes the whole stability of the load 2bearing structure of the hanging basket ,points out that the composition