变宽桥面挂篮设计研究

变宽桥面挂篮研究 第37卷第l7期 ? 152?2011年6月 山西建筑 SHANXIARCHITECTURE V01.37No.17 Jun.2011 文章编号:1009-6825(2011)17—0152—02 变宽桥面挂篮设计研究 翟辉赵井卫 摘要:结合某黄河特大桥的挂篮设计,在挂篮形式上选取了比较优势的菱形桁架式 挂篮,研究了该种类型挂篮各构件 的传力机理,建立了三维空间有限元模型,了在施工过程和走行过程中挂篮各 构件的受力和变形情况.实践明, 该宽桥面菱形桁架式挂篮符合使用要求,满足各施工过程受力和变形的要求. 关键词:悬臂施工,全幅施工,菱形桁架挂篮,设计 中图分类号:U443.31文献标识码:A 1工程概况 某桥主桥为矮塔斜拉桥,为跨越黄河而设,结构为一联95m+ 160m+95m预应力混凝土双塔单索面部分斜拉桥.桥长350m, 采用塔梁固结,梁墩分设的结构形式.箱梁截面为单箱3室,在 梁段的中室腹板上设有斜拉索.其施工方法采用先T构,后连续 的方法,即先按T构悬臂浇筑施工后体系转换合龙成为部分斜拉 桥.根据设计要求,2个T构同时施工,需加工4套宽桥面大挂篮. 2挂篮选型 目前,挂篮已向轻型且重载方向发展,其中可以用主要控制 指标来反映挂篮的设计是否优化,设定挂篮重量/悬浇节段重量. 桥梁施工技术规范规定值分布一般为0.3,0.5,值越低,表 示承受节段单位重量使用的挂篮材料越省,整个挂篮(包括模板) 设计越合理.值较大的桥梁一般是采用万能杆件桁架式或三角 桁架式挂篮加配重.因此,减轻挂篮自重采用的手段除优化结构 形式外,最重要的是不设平衡重,并改善滑移系统,同时改进 力的传递系统. 本桥梁段最大质量200t,最长节段4m;梁高变化范围4.5m, 2.0m,梁底宽变化范围14.6m,16m.拟采用轻型菱形桁架挂 篮,挂篮无平衡重,白行式行走,自重84t,控制指标,符合桥梁技 5结语 1)我国大部分双曲拱桥投入使用多年,绝大部分都出现了不 同程度的病害,对于双曲拱桥的加固维修势在必行.合理的加固 方法,对于提高桥梁的使用寿命,加强桥梁承载能力十分重要. 2)拱桥加固时,应重点加固主拱圈及上部结构;对于下部结 构,由于其计算时存在富余的原因,可针对情况,选择适当加固方 法,或不进行加固. 3)采用加厚拱背方法对双曲拱桥进行加固,施工工艺简单, 节约材料,造价低廉,加固效果明显,是一种能够针对该桥型有效 增强其承载能力的加固方法. 术规范规定的水平. 3挂篮构造 该菱形挂篮由主构架,底模架,前上横梁,内外模板,行走及 锚固系统等组成.主桁片是挂篮的主要承重部分,由4片桁架及 联结系和门架组成.桁片的杆件均采用2I32e工字钢焊接而成, 为便于安装和运输,节点处均采用栓接. 底模架纵梁采用I30和I32工字钢组焊而成.模架前后横 梁由2I4o组焊而成,挂篮前后吊点均设在前后横梁上,前横梁 设l2个吊点,其中6个为外模走行梁前吊点,6个为底模前吊点. 后横梁设8个吊点,其中6个固定在底板上,2个固定在箱梁翼缘 板上. 底模板12mm厚的竹胶板模板,下垫10cm×10cm方木,竹 胶板和方木用铁钉固定,方木下设横向分配梁,横向分配梁分为 固定分配梁和活动分配梁,放置在底模纵梁上,其中固定分配梁 点焊在底模纵梁上. 每套挂篮的前上横梁由两根I56e工字钢焊接而成,每根长 11.65m,每根联结于主构架前端的节点处,将两片桁架连成整 体,上布6个吊点,其中3个为底模前吊点,3个吊点为外侧模走 行梁前吊点.前上横梁上应加设栏杆,为调整吊带时的防护. 参考文献: [1]宋福春,张连海,霍德俊.崇东双曲拱桥加固技术研究[J]. 沈阳建筑大学(自然科学版),2007,23(4):556361. [2]邓育林,康俊涛.加福大桥的加固改造[J].中国市政工程, 2005(1):22-23. [3]康俊涛,张宏伟.双曲拱桥加固新方法[J].中国水运,2008, 8(1):138—139, [4]张英富,程红光,廖碧海.无设计资料的中小跨径双曲拱桥 加固实践[J].公路交通科技,2010(5):27-29. ResearchofthereinforcementtechnologyforGuoduwanBridge LIUShu-yiEDedun Abstract:BasedOnGuoduwanBridgereinforcementasanexample,thispaperanalyzesthedi seasesofthebridge,andadopmthemethodof backarchedreinforcementtothisbridge.Itshowsthatthismethodhastheadvantagesofconstr uctionsimple,lowcost,reinforcementsignificant afterreinforcement,anditisrationalmethodssuitableforthedouble—curvaturearchbridgereinforcement. Keywords:double—curvaturearchbridge,reinforcement,archreinforcement 收稿日期:2011-02-23 作者简介:翟辉(1981?),男,工程师,中交路桥技术有限公司,北京100029 赵井卫(1981一),男,工程师,中交路桥技术有限公司,北京100029 第37卷第17期 2011年6月翟辉等:变宽桥面挂篮设计研究?153? 挂篮后吊装置每个吊点采用2根32精轧螺纹钢筋,穿过底板 预留孔后,下端与下吊梁1联结,用1个LQ30千斤顶及扁担和垫 梁支撑在已浇筑好的梁段底板上. 挂篮走行装置由轨道,钢枕,前后支座,千斤顶等组成.轨道 由2I25b及l2厚钢板组焊成?型断面,底板每隔60em开椭圆 形长孑L,以便与竖向预应力钢筋锚定.轨道根据梁段不同分2m 和1m两种. 前后支座各2个,前支座支撑在轨道顶面,下垫聚四氟乙烯 滑块,可沿轨道滑行.后支座以后钩板的形式沿轨道下缘滑动, 不需要加设平衡重,千斤顶牵引前支座,使整个挂篮向前移动. 挂篮在灌注混凝土时,每个主桁架后端利用6根32精轧螺纹 钢筋锚固在轨道上,轨道锚固在已成梁段的竖向预应力钢筋上, 在锚固时,利用千斤顶将后座钩板脱离轨道,然后锚固.示意图 如图1所示. 厦【_ ,[一/^I.IJIlJ ? ? 一\\.】:::::=::^l ' 图1挂篮正面及侧面图 4挂篮设计计算 4.1挂篮构件传力机理 作为待浇梁段混凝土的支撑面,内,外顶模支撑翼缘板与顶 板的混凝土重量.模板以上的重量则由间隔分布的内,外纵梁滑 梁承受.内,外纵滑梁则把力传递到已浇梁段的顶板和前上横梁 上安装的吊杆上.待浇腹板和底板混凝土重量则通过底模传递 给底篮纵,横梁,通过前,后下横梁上安装的吊带传力给已浇筑梁 段的底板和前上横梁.而前上横梁的所有荷载则都传递到菱形 主桁架上,桁架前支点和后锚点再将荷载传递给已浇梁段的顶板 上.其传力如图2所示. 待浇粱段翼ll待浇粱段 缘板混凝土ll顶板混凝土 内,外顶模 内,外纵滑梁 待浇梁段Il待浇粱段 腹板混凝土Il底板混凝土 内,外侧模,底模 底篮纵,横粱 圈2挂篮构件传力流程图 4.2挂篮系统受力分析 根据上述传力机理,采用大型有限元程序SAP2000计算,挂 篮系统采用空间(杆系+板块)有限元进行弹性分析,其中主桁架 构件,横联,上下横梁,底篮纵梁,内外纵滑梁用梁单元模拟;吊 杆,吊带用只受拉杆单元模拟;地理模板采用具有较大刚度的板 单元模拟,相关参数如表1所示. 表1挂篮构件内力计算参数 材料名称材料指标荷栽名称说明 16Mn钢强度/MPa20o施工临时荷~/kPa2.0 A3钢强度/MPa140施I冲击荷栽/kPa1.5 混凝土容重/kN?In一26模板重量定型钢模板 结构自重程序自行加栽 4.3结果分析 针对最不利工况进行挂篮加载分析,对相关杆件进行应力, 稳定性验算.计算表明,挂篮走行过程中,底篮最大变形 l5.8mm,满足施工规范要求的20mm限值,出现在浇筑l号梁段 之后;整个施工及走行过程中,挂篮各构件应力满足材料允许值 的要求,最大应力93MPa,位于底篮纵梁及内外滑梁.结构整体 抗倾覆安全系数3.2,自锚固系统的安全系数4.2,均满足规范要 求;整体挂篮刚度较大,施工变形较小,有利于施工线形及标高的 控制. 5结语 根据宽幅整体施工的特点,本桥采用轻型菱形挂篮,充分考 虑了挂篮构件传力的便捷性,使其构造指标经济,满足特殊的施 工要求. 工程实践表明,挂篮结构简单,受力明确,设计合理,满足工 程要求.具体施工中要注意以下几点: 1)挂篮行走要慢行同步,防止发生挂篮扭转; 2)严格控制挂篮变形观测,及时调整挂篮走行参数; 3)挂篮底篮要有足够的刚度,防止发生大变形影响质量; 4)挂篮定位要反复调整吊带,确保定位准确,防止扭转. 每座悬臂施工的桥梁都有其自身特点,特别是宽幅施工时, 需要综合分析大桥本身因素及各种伴生因素对挂篮选型的影响, 实际施工中,对特殊设计的挂篮一定要进行结构,杆件分析,确保 挂篮施工安全. 参考文献: [1]王武勤.Pc桥梁悬臂灌注施工挂篮的发展[J].桥梁建设, 1997(4):55—57. [2]刘刚亮,王中文.轻型鹰式挂篮的总体设计[J].桥梁建设, 1998(4):62—64. [3]傅汉江,范建海,徐明浩.汉川汉江公路大桥无平衡重液压 挂篮设计[J].施工筑路机械与施工机械化,1999(5):42— 44. [4]雷波.轻型挂篮构思与主桁设计[J].公路,1995(1):4_9. [5]齐爱丽.浅谈悬浇车式挂篮设计[J].山西建筑,2010,36 (18):328—329. Researchonbroadeningbridgedeckhanging-basketdesign ZHAIHuiZHAOJing-wei Abstract:CombiningwiththehangingbasketdesignofYellowRiversuper— largeBridge,thepaperselectsthefavorablerhombietrusshanging basketforthehangingbasket,researchesthetransfermechanismofallcomponentsofthehangingbasket,establishesthethree—dimensionalfinite elementmode1.analyzesthestressanddeformationstatusofalJthecomponentsofhan~ngbasketsintheconstructionprocessandthetraffic process,andprovestherhombictrusshangingbasketofthebroadeningbridgedeckadherestotheusedemand,andmeetthestressanddeforma- tiondemandintheconstructionprocess. Keywords:cantileverconstruction,wholewidthconstruction,rhombictruSShan~ngbasket,design 一 一一