鋼桁梁斜拉橋頂推施工支架設(shè)計(jì)

廖萬輝，李　炎，肖　濤

(1.貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽　550008；2.貴州科達(dá)公路工程咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽　550008；3.貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽　550008)

?

鋼桁梁斜拉橋頂推施工支架設(shè)計(jì)

廖萬輝1，李炎2，肖濤3

(1.貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽550008；2.貴州科達(dá)公路工程咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽550008；3.貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽550008)

摘要：主要以北盤江大橋上部構(gòu)造邊跨鋼桁梁頂推施工為實(shí)例，敘述頂推施工支架設(shè)計(jì)。該特大橋位于在高山峽谷地區(qū)，受地形條件限制，運(yùn)輸條件困難，無大面積拼裝場地，因地制宜采用頂推施工方法。 同時(shí)為降低鋼材使用數(shù)量，利用鋼管貝雷片支架搭設(shè)頂推施工拼裝平臺(tái)，并利用貝雷片替代大型鋼箱作為頂推滑道。

關(guān)鍵詞：鋼桁梁；斜拉橋；頂推；支架設(shè)計(jì)

1工程概況

杭瑞高速北盤江大橋?yàn)檫B接云貴兩省的高速公路特大型橋梁，主橋采用7跨連續(xù)鋼桁梁斜拉橋方案，主跨720 m，橋梁全長1 341.4 m，橋面至峽谷底部高差達(dá)564 m；橋跨布置為80 m+88 m×2+720 m+88 m×2+80 m(主橋)+34 m×3(引橋)。主桁架采用普拉特式結(jié)構(gòu)，桁高8.0 m，主跨節(jié)間長12.0 m，邊跨節(jié)間長12.0 m、8.0 m；兩片主桁架弦桿中心距27.0 m。斜拉索采用鍍鋅鋼絞線斜拉索；索面為按平面扇形布置，每一索面由28對(duì)斜拉索組成，全橋共設(shè)112對(duì)斜拉索。

大橋云南岸邊跨采用拖拉式頂推施工，鋼桁梁最大頂推長度為263 m，最大頂推重量約6 600 t(其中結(jié)構(gòu)部分約5 100 t，混凝土下檢修道約1 500 t)。

2支架設(shè)計(jì)

2.1頂推拼裝平臺(tái)支架

頂推拼裝平臺(tái)支架高23.2 m，選用φ630×10鋼管作為拼裝區(qū)管樁，φ820×10的鋼管作為頂推區(qū)管樁，順橋向管樁間距3×9 m+3×5 m；鋼管間采用抱箍形式，用雙I20a作為平聯(lián)、橫撐及斜撐，在鋼管樁上沿橫橋向布置2排+5排+2排單層貝雷片作為滑道梁支撐?；懒翰捎秘惱灼?鋼箱形式，總長度為49.5 m(38.5 m貝雷片+11 m鋼板焊接鋼箱)。

2.2輔助墩支架

輔助墩兩側(cè)各選用3排φ1020×12的鋼管作為支撐立柱，支架高56 m，立柱基礎(chǔ)直接作用在承臺(tái)上。在鋼管樁上沿順橋向布置16 m長的箱型滑道梁，其中6#墩滑道梁截面尺寸為1 040 mm×900 mm、5#墩滑道梁截面尺寸為1 700 mm×1 200 mm，均采用鋼板焊接組成。

3結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.1仿真計(jì)算模型

利用Midas Civil 8.3.0對(duì)頂推拼裝平臺(tái)支架、輔助墩斜向支架進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計(jì)算。計(jì)算時(shí)充分考慮北盤江大橋橋位位于北盤江大峽谷處，場地內(nèi)風(fēng)力強(qiáng)，風(fēng)場復(fù)雜，且地勢開闊，溫度隨晝夜時(shí)間變化顯著，風(fēng)場、溫度場等外界作用對(duì)施工安全的影響需要予以有效評(píng)估，選取20年作為分析的風(fēng)壓重現(xiàn)期，溫度作用分為整體升溫、整體降溫兩種情況，整體升降溫為系統(tǒng)溫度升降15攝氏度。

表1　風(fēng)壓主要參數(shù)表

(1)頂推拼裝平臺(tái)支架仿真模型

頂推施工支架屬于典型的鋼結(jié)構(gòu)桁架+支承柱體系，為準(zhǔn)確模擬其施工過程受力特性，采用Midas Civil專用有限元分析軟件，以三維梁單元為主要分析單元，采用彈性連接單元模擬構(gòu)件間邊界條件，建立施工支架的空間三維桿系結(jié)構(gòu)幾何模型。

(2)輔助墩支架仿真模型

輔助墩設(shè)置了斜向支撐，在鋼管斜撐尺寸相同的情況下，最高輔助墩(57.2 m)的斜撐支架系統(tǒng)受力更為不利，故對(duì)該輔助墩鋼管斜向布置的受力及穩(wěn)定分析進(jìn)行了分析。

3.2仿真分析結(jié)果

(1)頂推拼裝平臺(tái)支架

通過對(duì)頂推施工鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)的分析，計(jì)算結(jié)果如下：

表2　頂推平臺(tái)支架應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

①根據(jù)計(jì)算結(jié)果，各構(gòu)件結(jié)構(gòu)應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

②頂推施工鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)最大豎向變位為17.93 mm<22.5 mm，滿足規(guī)范要求。

③頂推平臺(tái)支架一階模態(tài)穩(wěn)定系數(shù)為41.1；二階模態(tài)穩(wěn)定系數(shù)為41.82，三階模態(tài)穩(wěn)定系數(shù)為53.41，均滿足規(guī)范要求。

(2)輔助墩支架

輔助墩支架計(jì)算結(jié)果如下：

①根據(jù)計(jì)算結(jié)果，各構(gòu)件結(jié)構(gòu)應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

②頂推施工鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)最大豎向變位為26.7 mm，最大水平位移為60.8 mm<114 mm，滿足規(guī)范要求。

③輔助墩支架的一階穩(wěn)定模態(tài)穩(wěn)定系數(shù)為2.106，滿足規(guī)范要求。

表3　輔助墩支架應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

續(xù)表3

圖1　整體結(jié)構(gòu)變形及穩(wěn)定模態(tài)

4總結(jié)

通過北盤江大橋邊跨鋼桁梁頂推施工驗(yàn)證，支架總體設(shè)計(jì)合理，滿足施工要求。

支架設(shè)計(jì)方案利用了貝雷片等常用周轉(zhuǎn)材料代替部分鋼板焊接滑道，大大減少了鋼材用量；同時(shí)鋼管立柱間采用抱箍做連接，連接穩(wěn)固，避免與鋼管進(jìn)行焊接造成損傷，并可循環(huán)使用；輔助墩支架直接利用承臺(tái)基礎(chǔ)，避免了鋼管立柱基礎(chǔ)處理。支架設(shè)計(jì)中，充分考慮了支架各部位的受力合理性需求，根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布特點(diǎn)選取適合的材料，在保證施工質(zhì)量及安全的情況下節(jié)約了施工成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 公路施工手冊橋涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)[S].中國計(jì)劃出版社，2003.

[3]黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].人民交通出版社，2001.

收稿日期：2016-04-12

作者簡介：廖萬輝(1986-)，男，貴州人，工程師，主要從事公路橋梁施工技術(shù)研究。

基金項(xiàng)目：都格北盤江大跨度鋼桁梁斜拉橋建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理關(guān)鍵技術(shù)研究，項(xiàng)目編號(hào)：201231835250。

中圖分類號(hào)：U445.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)06-0101-02