大跨度連續(xù)鋼桁架柔性拱橋帶拱頂椎施工新技術(shù)

大跨度連續(xù)鋼桁架柔性拱橋帶拱頂椎施工新技術(shù)一、合肥鐵路樞紐南環(huán)線經(jīng)開區(qū)建設(shè)項目1、合肥南環(huán)線南淝河大橋2011年9月6日，長461米、主跨達(dá)229、5米的由中鐵四局鋼結(jié)構(gòu)公司施工的合肥鐵路樞紐南環(huán)線南淝河鋼桁梁特大橋順利跨越合寧高速公路。為保證工程順利優(yōu)質(zhì)施工，中鐵四局鋼結(jié)構(gòu)公司開工伊始就確立了爭創(chuàng)國家質(zhì)量最高獎“魯班獎”的創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)，制定了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩|(zhì)量保證體系和措施，強(qiáng)化現(xiàn)場文明管理，加大科技攻關(guān)。由公司總工程師領(lǐng)銜、集中優(yōu)秀工程技術(shù)人員組成的數(shù)個科技攻關(guān)隊和QC科技攻關(guān)小組，通過外出取經(jīng)、校企聯(lián)合、專家指導(dǎo)和刻苦鉆研，已先后獲得弦桿制造、復(fù)合鋼板焊接、桿件劃線、不銹鋼復(fù)合橋面板焊接工藝評定和無損檢測標(biāo)準(zhǔn)、柔性拱“帶拱頂推，拱腳合攏”施工方案等多項科研成果，填補多項國內(nèi)橋梁施工技術(shù)空白，大橋施工質(zhì)量和安全生產(chǎn)始終處于良好控制狀態(tài)，受到專家和業(yè)主好評。隨著主跨跨越的順利完工，柔性拱的架設(shè)施工將全面展開。工程概況合肥鐵路樞紐南環(huán)線的鋼桁梁柔性拱特大橋合肥鐵路樞紐南環(huán)線經(jīng)開區(qū)和南淝河兩座鋼桁梁柔性拱特大橋，是重點控制工程，合肥市的地標(biāo)性亮點工程，也是中鐵四局鋼結(jié)構(gòu)公司開拓鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工新領(lǐng)域的里程碑工程，技術(shù)、工藝上均具有較大難度和較高水平。一是26°斜交、小角度跨越交通繁忙的合寧高速公路，主跨跨度達(dá)到229、5米，為國內(nèi)同類橋梁之首；二是鋼桁梁柔性拱矢高45米，橋梁最高處拱頂至地面相對高度達(dá)80米，橋身重達(dá)13000噸，橋梁拼裝時的高空作業(yè)時間長、安全風(fēng)險大；三是橋面采用參與主桁共同受力的正交異性板整體橋面，材料為抗高溫高壓，耐腐蝕性強(qiáng)的特種不銹鋼復(fù)合鋼板，鋼板之間的疊合與焊接工藝要求苛刻，為鐵路客運專線橋梁中首次采用。合肥鐵路樞紐南環(huán)線的鋼桁梁柔性拱特大橋3、方案比優(yōu)據(jù)中鐵四局鋼結(jié)構(gòu)公司方繼教授介紹，在建設(shè)合肥鐵路樞紐南環(huán)線的鋼桁梁柔性拱特大橋時，他們一共提出了四個施工方案（1）、吊索塔架雙向懸拼架設(shè)（2）、臨時墩輔助架設(shè)（3）、鋼桁架多點頂錐，先梁后拱架設(shè)（4）、鋼桁架帶拱頂椎，柔性速拱拱腳合龍；經(jīng)過科學(xué)論證施工技術(shù)、施工安全、造價經(jīng)濟(jì)、設(shè)備使用難易等，選擇了第四種方案。那么方案四的選擇優(yōu)勢又在哪里呢？第一、在高公路限界外施工，能夠確保行車安全，消除施工交通安全隱患；第二、拼裝支架集中拼裝，有利于提高工程質(zhì)量與施工效率，可以實現(xiàn)工廠化管理；第三、帶拱頂椎可以避免鋼桁架以及柔性拱合龍的技術(shù)難題；第四、投入的機(jī)械設(shè)備預(yù)計施工場地比較少，建設(shè)成本低。4、該建設(shè)項目的施工工藝主要有輔助支架施工；拼裝支架搭接，輔助橋墩架設(shè)；架擋梁，帶拱頂椎架設(shè)；涉路交通施工安全施工。5、工輔助設(shè)施與設(shè)備整個項目得到公司以及上級領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，為了確保工程質(zhì)量，施工設(shè)備和設(shè)施也是嚴(yán)格甄選的。主要的設(shè)備有：拼裝支架（20×80的拼裝平臺架設(shè)）；主跨輔助墩（3個節(jié)間設(shè)置2個大型輔助墩，輔助墩由16根直徑1.5m，埋深55m的鋼筋混凝土灌注的樁組成）；導(dǎo)梁（帶豎桿的N形三角桁架，8個節(jié)間，全長102m。）；滑道與滑塊（鉸接式滑塊，不銹鋼滑道）；多點同步頂錐系統(tǒng)（水平牽引裝置，豎向頂升裝置，側(cè)向糾偏裝置）6、施工關(guān)鍵技術(shù)合肥鐵路樞紐南環(huán)線的鋼桁梁柔性拱特大橋項目，利用的技術(shù)都是先進(jìn)的，關(guān)鍵的有：帶拱頂椎施工技術(shù)；導(dǎo)梁土墩技術(shù)；大型柔性拱梁架設(shè)以及合龍技術(shù)；起落梁施工技術(shù)；施工監(jiān)控技術(shù)（變形、應(yīng)力監(jiān)控）。整個項目可謂是中鐵四局鋼結(jié)構(gòu)公司全體員工的心血的凝聚。特別是弦桿制造、復(fù)合鋼板焊接、桿件劃線、不銹鋼復(fù)合橋面板焊接工藝評定和無損檢測標(biāo)準(zhǔn)、柔性拱“帶拱頂推，拱腳合攏”施工方案等多項科研成果，填補多項國內(nèi)橋梁施工技術(shù)空白?！昂戏疏F路樞紐南環(huán)線的鋼桁梁柔性拱特大橋”如同一座彩虹橋橫跨合寧高速，屹立在合肥的上空，不愧為一個偉大的建筑。二、高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋是一種多次超靜定的復(fù)雜的空間受力體系，其影響因素眾多，最終結(jié)構(gòu)的形成將經(jīng)歷復(fù)雜的體系轉(zhuǎn)化過程，且施工中對已完成結(jié)構(gòu)的調(diào)整措施有限因此，對于高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋，設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)計算分析就顯得特別重要。一種鋼桁架結(jié)構(gòu)整體提升用防傾柔性導(dǎo)索，屬于工程建筑施工技術(shù)領(lǐng)域。設(shè)有底座、導(dǎo)索、鋼筋圓環(huán)和型鋼，底座由地錨、鋼板吊耳和鋼筋混凝土基礎(chǔ)座構(gòu)成，鋼板吊耳通過地錨固定在鋼筋混凝土基礎(chǔ)座上。型鋼設(shè)置在上部固定裝置上，導(dǎo)索穿過鋼桁架的鋼筋圓環(huán)，上、下端分別與型鋼上的鋼筋圓環(huán)和底座上鋼板吊耳連接固定。新型結(jié)構(gòu)合理簡單，生產(chǎn)實施容易，成本低，使用效果好，方便快捷。柔性導(dǎo)索采用鋼絞線或高強(qiáng)鋼筋，導(dǎo)索上下部固定用型鋼和地錨，均為建筑用通用材料，易于取得且成本低，適用于在狹小空間且周邊建筑為已施工完成的幕墻結(jié)構(gòu)或其它不適于設(shè)置導(dǎo)軌的建筑物之間鋼桁架結(jié)構(gòu)整體提升防側(cè)移、防傾斜。三、高塔大跨的斜拉橋逐抗震設(shè)計及地震作用下可靠性問題隨著近年我國經(jīng)濟(jì)和交通的大規(guī)模發(fā)展，越來越多的大跨度橋梁建造并投入使用，而且橋梁的規(guī)模越來越大，高塔大跨的斜拉橋逐漸增多，作為生命線工程之一的橋梁工程，其抗震設(shè)計及地震作用下可靠性問題變得尤為重要。可靠度的研究現(xiàn)狀和可靠度理論及一些計算方法在橋梁可靠度計算中的應(yīng)用，基于結(jié)構(gòu)承載能力、結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)和結(jié)構(gòu)可靠度體系對國內(nèi)外可靠度進(jìn)展加以說明針對現(xiàn)今可靠度計算中常用的一次二階矩方法缺陷加以改進(jìn)傳統(tǒng)可靠度計算一次二階矩方法，由于其分析方法求解驗算點，需要求算功能函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，這就需要功能函數(shù)連續(xù)，另一方面很多函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)得求解也很困難還有就是一次二階矩方法分析過程以收斂而不是距離最短為計算目標(biāo)，當(dāng)遇到多峰性功能函數(shù)時，由于出始點選擇的不同，收斂于局部驗算點甚至不收斂的可能性總是存在的而利用遺傳算法的優(yōu)點就可以避開函數(shù)求導(dǎo)和克服由于初始點選擇而導(dǎo)致的不收斂問題還討論了非一致地展激勵作用下大跨度結(jié)構(gòu)隨機(jī)反應(yīng)的反應(yīng)譜分析方法并根據(jù)文獻(xiàn)重新推導(dǎo)了多點激勵反應(yīng)譜分析組合公式，計算了橋梁結(jié)構(gòu)峰值反應(yīng)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了非一致地震激勵條件下的結(jié)構(gòu)抗震可靠度分析方法，并通過引入一些合理的假定