渊2.江西省交通工程集团有限公司袁江西南昌330000)
黄玉俊1，魏小飙2摘要院随着人们生活水平不断提高及科学技术的不断发展袁各种地标性建筑越来越多地出现在
各大城市中遥秀湖路系杆拱桥为巢湖市北部经济开发区的一个标志性建筑工程袁该系杆拱桥上跨高速公路袁其桥面系尧拱肋及拉杆应该如何施工才能保证下面的高速公里正常通行袁以及如何控制该桥的施工质量袁使其能安全顺利地进行施工安装是本工程的重点遥本文对该系杆拱桥各阶段的施工步骤进行介绍袁对在施工过程中所采用的临时支架进行建模计算并分析遥这些临时支架应如何布设袁以及确保这些支撑支架的应力及稳定性满足要求是施工该桥的重中之重遥关键词院钢箱梁曰系杆拱桥曰施工技术
0前言
秀湖路是巢湖市东外环的一部分,位于巢湖市北部经济开发区内向南连接巢湖市市区遥秀湖路南起金山路,北至花山路,全长1052.217m,为城市主干路,设计速度60km/h遥跨越合巢芜高速桥梁采用1-133m钢管混凝土下承式拱桥遥
主桥采用单跨下承式钢管混凝土拱桥袁拱计算
根吊杆遥
桥面系主纵梁为全焊箱形截面袁中横梁采用工字形钢梁袁桥面板为预制混凝土板袁在纵梁和横梁接缝处现浇袁通过横梁顶面剪力钉与钢梁形成叠合梁袁桥面板厚度为28cm耀40cm遥
该系杆拱桥上跨合巢芜高速公路袁且此处高速公路下穿通道涵袁系杆拱桥与高速公路及下穿通道涵的位置关系如图1所示遥系杆拱桥整体效果图如图2所示遥
跨径130m袁计算矢高28m袁计算矢跨比1/4.643遥拱轴线线型为悬链线袁拱轴系数m=1.5遥拱肋采用钢管混凝土结构袁横桥向分为三榀袁榀间距14600mm遥每榀拱肋断面为双肢渍1200mm的Q345qD钢管组成的等高度哑铃型实腹断面袁断面全高3000mm,宽度1200mm袁上下弦两肢钢管由两道腹板连接遥钢管内填充C50自密实补偿收缩混凝土遥拱肋钢管采用渍1200伊18mm袁其连接腹板厚度也采用18mm遥主桥拱肋根据安装与运输条件袁划分为4类共7种拱段袁拱段最大吊重约30.5t遥
全桥共设置4道钢管桁架结构K型风撑袁拱顶设1道钢管桁架结构野米冶字型风撑,材质为Q345qD钢材遥单道风撑全高2410mm袁全宽2610mm遥其中风撑弦杆采用渍610伊14mm直缝钢管袁竖杆及斜腹杆以及横联采用渍273伊10mm直缝钢管遥全桥共设48
图1系杆拱桥与高速公路及涵洞位置关系图
图2系杆拱桥整体效果图
作者简介院黄玉俊(1985-),男袁江西泰和人袁本科毕业于华东交通大学袁工程师袁主要从事公路桥梁养护项目管理工作遥
窑63窑
1桥面系及拱肋分段情况介绍
1.1桥面系分段情况
横桥向分为三榀袁榀间距14600mm袁纵桥向分段为四段袁主桥钢箱梁在工厂内加工完成后运输至施工现场吊装袁第一阶段吊装两侧L1尧L2尧C1尧C2尧R1尧R2拱脚尧C1-C尧C1-B尧R1-C尧L2-C尧L2-C尧C2-
C尧R1-B尧R2-B尧L6-B尧L5-B主纵梁及端横梁尧横梁尧小纵梁袁第二阶段吊装L4-B尧L-A尧L3-B尧C5-B尧C4-B尧R2-C尧R6-B尧R5-B节段主纵梁及横梁尧小纵梁袁A尧R3-B尧R-A尧R4-B段主纵梁及横梁尧小纵梁遥具体见图3遥
第三阶段吊装L1-C尧L1-B尧L2-B尧C2-B尧C3-B尧C-
图3桥面系分段布置图
1.2拱肋分段情况
主桥拱肋采用钢管混凝土结构袁横桥向分为三
榀袁榀间距14600mm袁每榀拱肋分为7个节段袁共计21个节段袁具体如图4所示遥
图4拱肋分段布置图
2施工阶段介绍
根据设计图纸及现场道路交通情况袁主桥安装采用支架法袁即先在下跨道路上设置桥面系支架袁安装主纵梁尧横梁尧小纵梁渊下称桥面系冤袁横梁及小纵梁应紧随主纵梁安装袁即某一节段主纵梁安装完成后立即进行对应节段的横梁及小纵梁安装袁以保证桥面系整体结构稳定遥待桥面系安装完成后采用作业遥系杆拱桥安装步骤如下院
野钓鱼法冶安装桥面预制板遥拱肋安装吊车采用桥上
安装桥面系临时支架寅安装拱脚及端横梁寅安装主纵梁寅安装横梁寅安装纵梁寅桥面系安装完成寅桥面系预制板安装寅安装拱肋临时支架寅窑64窑
吊装钢拱肋及风撑寅灌注钢管混凝土寅拆除拱肋临时支架寅安装吊索并张拉寅拆除桥面系临时支架遥
2.1桥面系施工
渊1冤首先吊装道路两侧的L1尧L2尧C1尧C2尧R1尧R2
拱脚尧C1-C尧C1-B尧R1-C尧L2-C尧L2-C尧C2-C尧R1-B尧R2-B尧L6-B尧L5-B主纵梁及端横梁尧横梁尧小纵梁袁施工图如下图所示遥同时进行车道线的重新划分袁预留隔离带以用来安装桥面系临时支架遥划分后的车道变为双向八车道袁加设中央隔离带袁为下一步吊装工作做好准备遥如图5所示遥
图5第一阶段安装
要进行高速道路导改渊2冤第二阶段的施工跨过合巢芜高速公路袁封闭合肥方向半幅四车道袁需
袁同时将芜湖方向半幅四车道改为双向四车道袁将原
来在合肥方向行驶的车辆导流到芜湖方向的双车道上行驶袁原芜湖方向由四车道减少到双车道遥在封闭后的合肥方向半幅道路的中央隔离带处安装桥面系临时支架及桁架横梁尧纵向联系梁袁搭设工作平台L-A尧L3-B尧C5-B尧C4-B尧R2-C尧R6-B尧R5-B袁在桥址附近开设路段临时入口袁将节段主
L4-B尧纵梁及横梁尧小纵梁运输到桥址位置并架设遥如图6所示遥
图6第二阶段安装
查道路是否有破损情况渊3冤检查临时支架稳固情况尧临时支架防撞设施是否完袁清理施工现场尧检
善等袁确保安全无误后开通合肥方向半幅道路袁封闭芜湖方向半幅车道袁将合肥方向半幅四车道改为双向四车道袁将原来在芜湖方向行驶的车辆导流到合肥方向的双车道上行驶袁原合肥方向车道减少为双车道遥在合肥方向的中央隔离带处安装桥面系临时支架及桁架横梁尧纵向联系梁尧工作平台袁同时开设车辆临时入口B尧C-A尧R3-B尧R-A尧R4-B袁将L1-C尧L1-B尧L2-B尧C2-B尧C3-运输到桥址位置袁架设完毕后开通芜湖方向半幅道段主纵梁及横梁尧小纵梁路袁原芜湖方向导流到合肥方向行车转为由芜湖方向行驶袁全路段恢复双向八车道遥如图7所示遥
图7第三阶段安装
2.2拱肋及风撑施工
拱肋吊装单片拱肋分为7节段渊不含拱脚冤吊装采用对称吊装渊1冤拱肋安装前搭设支架袁吊装顺序如下所示袁如图8院
所示遥
图8搭设支架
渊2冤安装1#尧7#节段拱肋袁如图9所示遥
图9安装1#尧7#节段拱肋
渊3冤安装2#尧6#节段拱肋,如图10所示遥
渊4冤安装3#尧5#图10安装拱肋节段风撑2#尧6#节段拱肋
袁如图11所示遥
窑65窑
图11安装3#尧5#拱肋节段风撑
示遥
渊5冤安装7#拱肋节段及节段风撑袁如图12所
图12安装7#拱肋节段及节段风撑
3支架体系计算分析
为满足主纵梁设计分段及高速通行要求袁主纵梁尧横梁尧纵梁渊下简称桥面系冤吊装支架设置在高速公路中间隔离带及两侧隔离带内袁尽最大程度降低对高速通行的影响袁支架横跨高速结构形式为螺旋管柱型结构袁高速路面净高5.5m以上袁立柱采用四根[10跨越涵洞槽钢椎630伊10渊钢管形成格构式钢立柱袁缀条采用袁跨涵洞部分沿高速方向采用立柱采用三根椎630伊10钢管形成格构式野门洞冶结构钢立柱袁立柱上方架设贝雷片冤袁中央隔离带以外区域因钢梁分节情况需增加临时钢管支架袁临时钢管支架采用四根椎325伊10格构式钢立柱袁钢梁安装焊接完成后拆除临时钢管支架Midas3.1拱肋支架
civil有限元软件进行模拟计算遥支架体系验算采用遥拱肋支架采用4根椎325伊10钢管拼装成格构式钢管柱袁取2#支架进行受力分析渊支架高度与受力均较大22a工字钢作为拱肋荷载分配梁袁支架最不利情况冤遥支架顶部设置双拼详见支架模型图袁拱肋两端分别为袁支架尺寸及结构
2#尧3#节段拱肋钢管25.2t袁袁以支架分别承两段拱肋各一半的重量计算其中2#节段拱肋重29.9t袁3#节段拱肋重遥66窑
拱肋在支架顶部产生的水平力通过在支架顶部设置钢管斜撑来抵消袁在此拱肋支架计算中只考虑拱肋传给支架的竖向力遥
图13钢箱梁安装完成袁拆除支架
215Mpa袁由计算得袁支架最大弯曲应力为246Mpa<
形为2.6mm<1/400=3000/400=7.5mm遥最大剪切应力为36Mpa<125Mpa袁满足要求最大变遥最大轴力为128kN袁钢管柱325伊10mm截面积A为9.896伊103mm2袁i=111.4mm袁0.957遥
计规范325伊10mm渊曳GB50017-2017焊接冤附录为b类截面D.0.2袁稳定系数为袁查叶钢结构设
渍x=
则稳定性计算公式为院
袁
钢管柱的稳定性满足要求遥3.2桥面支架
桥面系支架在主纵梁及横梁尧小纵梁安装时承受桥面钢构件荷载袁在预制桥面板及拱肋安装时承
窑受桥面钢构件及预制桥面板及拱肋支架袁拱肋部分荷载渊下称全荷载冤袁支架点受荷载大小建立桥面系整体模型袁根据施工顺序及桥面吊车行走及站位袁别建立1/4尧1/2预制板安装荷载工况渊桥面系偏载状态下冤以及拱肋支架安装时偏载工况尧在现有桥涵位置处支架上部通行吊车时荷载工况尧吊车行走至跨中时共6种荷载工况进行支架验算遥计算时考虑吊车荷载尧施工荷载渊活荷载系数1.4冤袁拱肋荷载渊尧支架自重荷载尧预制桥面板荷载中间拱肋安装时支架出现最大承载力恒荷载系数1.2冤袁通过计算结果对比分析得出在尧桥面系荷载袁最大支架承载力在中纵梁237#节点位置处袁该位置支架承载
力为671t渊如图14所示冤遥
图14全荷载作用下荷载工况桥面系支架反力
渊单位院t冤
支架各点计算荷载如图4所示袁由此可知在荷载作用下支架最大荷载值为2#袁3#袁7#节点位置袁大小为671t袁每组钢立柱共4根椎630x10袁单根钢立柱承担荷载为167.75t袁建立有限元分析模型遥计算得支架在荷载作用下最大轴力为2.3伊106袁
最大轴向应力为
袁组合
应力为136Mpa<215Mpa袁支架计算满足要求袁通过轴力计算得到其稳定应力为120MPa<215MPa袁支架稳定性满足要求遥3.3跨涵洞支架
由于主纵梁节段分段点正好在涵洞上方位置袁此处临时支架不宜设置在涵洞盖板顶袁故设置贝雷梁支架跨越此涵洞袁此处主纵梁节段拼装时在贝雷支架上进行拼装焊接袁跨涵洞支架采用贝雷梁与钢管柱型钢组合的形式遥具体如图15尧图16所示遥跨袁为淤15m曰
贝雷梁横向间距为225m袁纵向5片连成一
0.3m曰
于贝雷梁顶布置100mm伊100mm方木袁间距
盂榆支撑圆管立柱钢管立柱间横杆采用630mm伊10mm曰
用双拼10b槽钢连接曰
10b槽钢连接袁斜杆采虞钢管立柱顶设置双拼36a工字钢横梁遥
图15贝雷支架平面布置图
图16贝雷支架立面布置图
通过对贝雷支架进行建模分析袁各构件应力均满足设计要求袁具体计算结果如表1所示遥
表1强度计算结果
序号构件名称组合应力/MPa
强度设计值/MPa
12弦杆256.63腹杆3073103104工字钢横梁钢管立柱
113.328.2215215图17钢管柱轴力图
窑67窑
钢管柱的稳定性满足要求遥
4结语
本钢箱梁系杆拱桥作为巢湖市是北部经济开发区的一个标志性建筑工程袁且其上跨是正在运营的高速公路袁如何能够保证其工期节点以及在该工
图18钢管柱弯矩图
期节点内的施工安全是本工程的重点遥
本文首先介绍了桥面系及拱肋的分段情况袁针对它们的分段状况对该系杆拱桥各阶段的交通导改状况及施工步骤进行详细介绍袁然后对施工过程中所采用的临时支架状况进行介绍袁通过Midascivil有限元软件对其进行建模计算并分析袁这些临时支架应该如何布设袁以及确保这些支撑支架的应力及稳定性满足要求是施工该桥的重中之重袁通过计算分析袁本文所设计的临时支架应力及稳定性均满足要求遥目前该系杆拱桥已经施工完成袁该施工方法可行袁可为以后类似工程提供参考遥
参考文献院
最大轴力为1241kN袁钢管柱渍630伊10mm截面积A为1.95伊104mm2袁
则
计规范曳GB50017-2017附录D.0.2袁稳定系数为渍x=0.957袁渍y=0.991遥取较小值袁渍x=0.957遥
则稳定性计算公式为院
袁
渍630伊10mm渊焊接冤为b类截面袁查叶钢结构设
袁
弯矩M1=1.48伊108N窑mm2曰M2=1.26伊108N窑mm2曰
无横向荷载作用时:
[1]张广潭.钢拱桥拼装施工关键技术研究[J].铁道建筑技术袁[2]GB50017-2017,钢结构设计标准[S].民交通出版社.1995.2018院73.
[3]周水兴袁何兆益袁邹毅松等.路桥施工计算手册[Z].北京院人
(上接第30页)
青的不连续分散冤袁使材料的温度敏感性较低袁且结构具有较强抵抗荷载冲击的性能曰泡沫沥青结构层还可减缓路面基层裂缝的反射袁防止雨水对路基的侵蚀袁使大尧中修后的路面有更长的预期寿命遥
渊3冤由于泡沫沥青混合料特殊的结构形式渊沥
参考文献院
[1]JTGF41要2008袁公路沥青路面再生技术规范[S].技术指南[S].
[2]DB36/T988-2017,江西省沥青路面泡沫沥青冷再生施工
窑68窑
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