烏龍江特大橋主墩吊箱設(shè)計要點

張宏虎，樊建虎

（中鐵建設(shè)投資集團有限公司，福建 廈門 361000）

烏龍江特大橋主墩吊箱設(shè)計要點

張宏虎，樊建虎

（中鐵建設(shè)投資集團有限公司，福建 廈門 361000）

烏龍江特大橋跨風、雨季節(jié)施工時間長，工期非常緊張，主墩基礎(chǔ)施工受各種條件限制，施工難度大，采用單壁鋼吊箱進行設(shè)計與施工，節(jié)省材料，速度快。文章對烏龍江特大橋主墩吊箱設(shè)計要點進行了論述。

主墩吊箱；單壁；設(shè)計要點

1　工程概況

新建福廈鐵路烏龍江特大橋跨越烏龍江，位于324國道烏龍江公路橋上游約220m處，全長868.178m。上部結(jié)構(gòu)橋跨布置為5×32m簡支箱梁+（80+3×144+80）m連續(xù)梁+3×32m簡支箱梁。6、7、8、9#四個主墩基礎(chǔ)采用16根D2.5m鉆孔灌注柱樁，行列式布置。主墩承臺為臺階式，下臺階厚5.0m，平面尺寸為20.5×19.6m，上臺階厚2.0m，承臺底標高-3.106m，基礎(chǔ)布置圖如圖1。

圖1　基礎(chǔ)總體布置圖

2　工程特點

（1）水文條件。橋位處水位受潮汐影響，洪水高潮為5.38m，十年一遇水位為4.48m，烏龍江口為強潮陸相河口，潮型為正規(guī)半日潮型，每年在農(nóng)歷7、8月份間為年大潮期，每月農(nóng)歷初三、十八前后月潮期，每天兩漲兩落，出現(xiàn)兩次高潮兩次低潮。

（2）氣象條件。每年4～9月份為烏龍江汛期，其降雨量占全年的69%～77%。日降雨量在302～445hm之間，降雨多集中在4～6月份，8～9月份為臺風季節(jié)，易形成雷雨。

（3）通航情況。本橋所在河段為通航河段，橋位處為兩航道交叉處，常年通航30t左右的客班船，乘潮可通航300t級船舶，汛期可通航500t船舶。

（4）工程特點。①基礎(chǔ)為深水基礎(chǔ)，地質(zhì)條件復雜，施工技術(shù)難度大；②工期緊。根據(jù)總體施工組織設(shè)計要求，承臺吊箱施工無法避開汛期施工。

3　吊箱設(shè)計

6、7、8、9#墩承臺尺寸相同，下面以首先施工的7#墩吊箱為例介紹其設(shè)計。

（1）設(shè)計參數(shù)。設(shè)計取最高潮水位+4.0m，最低潮水位-1.5m，設(shè)計流速V=2.0m/s，吊箱設(shè)計風壓W=1.347kN/m2。

（2）吊箱結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。采用單壁吊箱，吊箱側(cè)板與側(cè)板采用傳統(tǒng)的螺栓連接，吊箱側(cè)板和底板采用拉桿對拉，側(cè)板上設(shè)置上、中、下三層導環(huán)，用作加勁圈梁，兼作吊箱側(cè)板與側(cè)板間連接。吊箱在鋼結(jié)構(gòu)車間制造，在兩艘300t鐵駁上拼裝，浮運至墩位處用浮吊整體起吊安裝（見圖2）。

圖2　吊箱結(jié)構(gòu)總體布置

①底板。吊箱底板采用6mm面板，井字梁結(jié)構(gòu)，H型鋼作為受力主龍骨，主龍骨間橫向次肋采用∠75×8×75mm角鋼，間距0.375～0.39m。橫橋向主龍骨為主梁，共設(shè)置8道，每道由通長HN400×200型鋼組成，順橋向龍骨為次梁，間距約為1.20m。主龍骨和次肋均布置在面板上面，為便于焊接后底板翻身和運輸，底板分為4塊。底板和側(cè)板之間無螺栓連接，底板和側(cè)板間采用直徑為22mm的圓鋼作為拉桿拉緊。拉桿下端與底板主肋連接，上端與一道外圈梁連接（見圖3）。

圖3　側(cè)板與底板連接

②側(cè)板。側(cè)板采用單壁結(jié)構(gòu)，為肋板式焊接結(jié)構(gòu)，面板為δ=6mm鋼板，豎楞均為I22a工字鋼，間距為610mm左右，水平加勁肋為∠75×75×8角鋼，側(cè)板制作時分成左右對稱的兩塊，單塊側(cè)板重量10t左右。為抵抗側(cè)板承受的水平荷載，吊箱在側(cè)板外側(cè)標高為-0.10m處設(shè)置一層導環(huán)。為便于拆卸倒用，側(cè)板在鐵駁上拼接完成后，導環(huán)通過連接板用螺栓連接形成閉合結(jié)構(gòu)。

③內(nèi)支撐系統(tǒng)。為保證吊箱在整體起吊和混凝土澆筑時平面幾何尺寸不變，吊箱在標高為+3.60m、+2.10m、-0.10m側(cè)板處設(shè)置三層內(nèi)支撐，并形成桁架結(jié)構(gòu)以加強整體剛度。底層桁架在承臺混凝土范圍內(nèi)，圈梁設(shè)在側(cè)板外側(cè)，由HN400×200型鋼組成的水平環(huán)，支撐桁架采用H型鋼，與圈梁間利用螺栓連接，利于側(cè)板拆除。中、上層圈梁設(shè)在側(cè)板內(nèi)側(cè)，支撐桁架由雙根槽鋼組成的組合桿件，各桿間及與圈梁間均焊接連接。④吊掛系統(tǒng)。吊掛支撐系統(tǒng)由吊掛分配梁、底板抗浮支撐桿及鋼護筒組成，吊掛分配梁的作用是承擔吊箱安裝的電壓相比較，經(jīng)過運放OP07比較放大后，作用在功率管2N3055的基極，從而使系統(tǒng)的輸出電壓趨于穩(wěn)定。

2.3穩(wěn)壓模塊設(shè)計方案

穩(wěn)壓模塊是由運放OP07、三極管、功率三極管三部分組成。運算放大器的第4引腳供-17V直流電，第7引腳供+17V直流電。數(shù)控量經(jīng)D/A模塊與穩(wěn)壓模塊的運放OP07正輸入端連接，反饋電壓與運放OP07負輸入端連接。運放OP07的輸出電壓隨著D/A的輸出電壓變化而變化。運放OP07輸出電壓經(jīng)過兩級放大后，作用在功率三極管的基極，從而的改變功率三極管2N3055的輸出電壓。而輸出電壓經(jīng)過采樣后，反饋回運放的反向輸入端，數(shù)控電壓與反饋電壓經(jīng)過運放的再次比較放大后，作用在功率管2N3055的基極以改變其導通率，從而穩(wěn)定系統(tǒng)的輸出電壓，并與輸入的電壓成1/3的比例。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1系統(tǒng)軟件設(shè)計思路

當系統(tǒng)上電之后，分別對單片機的GPIO、D/A轉(zhuǎn)換以及LCD1602進行初始化操作，并且對DAC0832賦初值0， DAC0832轉(zhuǎn)換的電流信號經(jīng)運放OP07后變成電壓信號，從而使調(diào)整管截止。單片機與LCD界面的實現(xiàn)人機操作界面，可顯示本課題具體要求，電壓輸出狀態(tài)以及預(yù)置電壓等界面。

3.2系統(tǒng)軟件執(zhí)行流程

系統(tǒng)程序分為三部分，分別為LCD液晶程序、D/ A轉(zhuǎn)換程序、主程序，在這三部分程序中，主程序起主導作用，負責與各個子程序的接口和檢測，并實現(xiàn)人機交互界面和數(shù)據(jù)輸出。當程序開始執(zhí)行時，系統(tǒng)對LCD液晶程序和D/A轉(zhuǎn)換程序中相對應(yīng)的接口進行初始化，P2.0、P2.2、P2.4、P2.5，對應(yīng)的按鍵名稱分別為。主控器檢測到有按鍵按下時，相對應(yīng)的GPIO的電平則被拉低，主控器立即記錄GPIO的狀態(tài)并執(zhí)行相對應(yīng)的程序。

3.3閉環(huán)回路調(diào)節(jié)

程控出來的電壓經(jīng)過穩(wěn)壓模塊中的運放比較放大，再經(jīng)過兩級三極管放大作用后驅(qū)動功率三極管，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。通過反采樣電阻對輸出電壓進行采樣，并反饋回運放OP07的反向輸入端，再與輸入電壓相比較后繼續(xù)作用在功率三級管的基極，實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定輸出。

4　結(jié)束語

相比于開關(guān)電源來說，數(shù)控線性電源是沒那么復雜的，但在設(shè)計系統(tǒng)時，由于個人的一時疏忽都會耽擱整個設(shè)計的進展。目前市場上的數(shù)控電源或者穩(wěn)壓電源，大到電壓輸出可實現(xiàn)0至幾千伏可調(diào)，輸出功率可以去到幾百瓦甚至上千瓦。小到拇指到的電源適配器，高頻低壓穩(wěn)定輸出。

［1］閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［3］郭天祥.新概念51單片機C語言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

U443.22

A

1671-3818（2016）09-0231-02