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單索面斜拉橋后錨點(diǎn)掛籃的設(shè)計(jì)方法及經(jīng)驗(yàn)論文
摘要：大橋主梁為長(zhǎng)伸臂的單箱三室箱梁，掛籃的確定對(duì)保證工程質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、節(jié)約投資成本、保證結(jié)構(gòu)安全與施工安全具有相當(dāng)重要的作用，本文對(duì)斜拉橋常用的三種掛籃懸澆施工方案逐一進(jìn)行了比較，以江門大橋?yàn)槔榻B了掛籃設(shè)計(jì)方法及經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)嗡髅嫘崩瓨颍恢髁簯覞�；后錨點(diǎn)掛籃；前支點(diǎn)掛籃
1 工程概況
江門大橋?yàn)楠?dú)塔單索面斜拉橋，全橋長(zhǎng)1721.35 m，斜拉橋主橋跨徑布置為：240m+134m+42m+41.7m，主孔跨徑240m，邊跨217.7m，設(shè)二個(gè)輔助墩，斜拉索采用雙排錨固于主梁中央索錨區(qū)，主塔與梁和墩之間固結(jié)，在0#、2#、3#、4#墩各設(shè)兩個(gè)縱向活動(dòng)支座，梁端與引橋銜接處設(shè)位移量為320mm的伸縮縫。
斜拉橋主梁：主梁為三向預(yù)應(yīng)力砼倒梯形箱梁，單箱三室結(jié)構(gòu)，箱梁頂寬30m，箱梁底寬8m，高3.5m。主梁由頂板，底板，斜腹板，直腹板，縱隔墻和橫隔墻組成，主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面頂板厚22cm,底板厚30cm，縱隔墻厚3 4cm，斜腹板厚22cm，橫隔墻每3.5m設(shè)一道(半個(gè)索距)，壓重段橫隔墻4.0m設(shè)一道(一個(gè)索距)，橫隔墻厚25cm，在有斜拉索錨塊的中室橫隔墻加厚至40cm。主梁每邊各分33個(gè)節(jié)段，各有31對(duì)斜拉索，其索距為：在主跨為7m，在邊跨3#輔助墩前索距為7m，3#墩至4#墩間為4m。主梁采用C50砼，每個(gè)主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段預(yù)應(yīng)力布置如下：橫向在頂板布置5－7ф5扁錨共12束，豎向在斜拉索錨塊附近橫隔墻布置φ32精扎螺紋鋼筋16根，縱向布置ф32精扎螺紋鋼筋58根，并間隔張拉，在1 5#－31#節(jié)段布置7—7ф5和1 2—7ф5群錨縱向預(yù)應(yīng)力。其主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面2。
2 主梁懸澆施工的掛籃比選方案
江門大橋在工可階段時(shí)，曾提出斜拉橋主梁施工采用懸拼方案，后在專家評(píng)審會(huì)上，因橋位處水文條件很難較長(zhǎng)時(shí)間滿足大型船舶設(shè)備的施工，主梁現(xiàn)場(chǎng)懸拼施工難度大，即使克服困難，采用懸拼，也因工程造價(jià)太高，而被專家否定，最后專家評(píng)審會(huì)一致通過(guò)主梁施工采用懸澆方案。通過(guò)對(duì)斜拉橋主梁施工方案的大量比選，并參考同類型主梁形式懸澆施工方案，如四川綿陽(yáng)涪江橋、杭州錢塘江三橋和廣東崖門大橋等等，經(jīng)過(guò)綜合比較后，對(duì)江門大橋斜拉橋主梁懸澆施工掛籃，我們提出下列三種施工方案進(jìn)行論證：
2．1 后錨點(diǎn)掛籃施工方案
根據(jù)江門大橋主梁?jiǎn)蜗淙液驮O(shè)計(jì)要求一次性澆注的特點(diǎn)，為加快施工進(jìn)度，保證施工安全，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論與研究，認(rèn)為后錨點(diǎn)掛籃的施工方案是可行的，與其它施工方案比較有明顯優(yōu)勢(shì)。后錨點(diǎn)掛籃由主縱桁梁、上橫梁、底縱梁、底橫梁、縱桁支座與后錨、模板和吊桿等組成。鑒于江門大橋箱梁底板寬僅8m，而頂板寬30m，斜腹板斜長(zhǎng)8.01m，因此，我們提出了后錨點(diǎn)掛籃兩種結(jié)構(gòu)組合形式：
(1)4組縱梁+3組底橫梁
(2)6組縱梁+2組底橫梁
方案(1)因中間主縱梁與邊主縱梁間距達(dá)到近9m，為承受砼澆注和掛籃移動(dòng)過(guò)程中的各種荷載，故縱梁與橫梁均要求相當(dāng)強(qiáng)大，且受力不合理，四個(gè)主支點(diǎn)對(duì)箱梁的集中力較大，同時(shí)在空掛籃移動(dòng)過(guò)程中穩(wěn)定性較差。方案(2)主縱梁的最大間距為4.9m，無(wú)論在砼澆注過(guò)程中，還是在掛籃移動(dòng)過(guò)程中，掛籃的受力情況較好，縱梁與橫梁的剛度與強(qiáng)度要求均沒(méi)有方案(1)要求高，同時(shí)掛籃自重也較輕，掛籃行走較安全，主支點(diǎn)由4個(gè)變成6個(gè)，分散了對(duì)箱梁的集中力。主縱桁梁由槽鋼和鋼板焊接而成梯形桁架，每套掛籃共六組；前后底橫梁由槽鋼焊接成高度約為1.65m的矩形桁架，長(zhǎng)約31m，每套掛籃共二組，底縱梁對(duì)應(yīng)主縱梁每套掛籃布置六組，吊桿由垂32精扎螺紋鋼筋設(shè)在前后橫梁上；主縱桁底座由鋼板焊接而成。掛籃行走系統(tǒng)由后錨點(diǎn)壓梁和平滾組成，并依靠卷?yè)P(yáng)機(jī)或千斤頂牽引力在平滾上滾動(dòng)前進(jìn)。
2．2 C型掛鉤的前支點(diǎn)掛籃施工方案
斜拉橋C型掛鉤的前支點(diǎn)掛籃施工方案是最近幾年采用較多的掛籃之一，一套掛籃由2組縱梁、4組橫梁、C型掛鉤、牽索轉(zhuǎn)動(dòng)錨座、水平止推裝置和模板等組成。這種掛籃較適應(yīng)雙索面斜拉橋施工，尤其是雙索面肋板主梁施工起來(lái)最為方便；在設(shè)計(jì)上C型掛鉤的布置很好處理，其主梁結(jié)構(gòu)也能承受較大的集中荷載。而江門大橋主梁為寬幅箱梁，強(qiáng)大的掛籃縱橫梁將導(dǎo)致掛籃自重大，C型掛鉤集中力將使箱梁結(jié)構(gòu)無(wú)法承受，而且中間索面前支點(diǎn)將使掛籃橫向穩(wěn)定性差，施工難以控制。
2．3 軌道梁的前支點(diǎn)掛籃施工方案
軌道梁的前支點(diǎn)掛籃由底籃、軌道梁行走系統(tǒng)、牽索系統(tǒng)、水平止推裝置、模板等組成。這種掛籃較適應(yīng)箱形截面主梁的懸澆施工，軌道梁前支點(diǎn)掛籃因施工安全隱患多，可靠性差，現(xiàn)場(chǎng)操作復(fù)雜，故在主梁懸澆施工中很少采用，對(duì)于江門橋這種大斜腹板箱形主梁，掛籃前移行走在最外側(cè)斜腹板與翼板結(jié)合處的軌道托輪處理是一個(gè)很棘手的問(wèn)題，因?yàn)榉戳^大的托輪不適合在斜坡面上行走。
3 各種掛籃的設(shè)計(jì)參數(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)
3．1 各種掛籃方案主要參數(shù)比較見(jiàn)表1。
3．2 三種掛籃施工方案在最不利工況時(shí)對(duì)主梁的集中力。 3．3 各種掛籃施工方案主要優(yōu)缺點(diǎn)
掛籃方案僅從施工的角度考慮是不夠的，為保證大橋優(yōu)質(zhì)高速的完成，保證大橋施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全與施工安全，我們對(duì)主梁各種掛籃施工的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，見(jiàn)表2。
4 最終后錨點(diǎn)懸澆方案的確定與受力分析
根據(jù)本橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次論證，建橋五方一致同意采用后錨點(diǎn)掛籃懸澆方案，為減少掛籃對(duì)主梁的反力，每個(gè)節(jié)段分兩次澆筑，即一次澆3.5m，為加快施工進(jìn)度，掛籃移一次澆兩段，掛籃主支點(diǎn)移到斜拉索錨固橫隔墻上，澆第二個(gè)3.5m時(shí)，在非斜拉索錨固橫隔墻上設(shè)立輔支點(diǎn)。掛籃受力分析采用ANSYS5.7作空間模擬計(jì)算，掛籃桁架桿件單元按空間梁?jiǎn)卧狟EAM4考慮，不考慮剪切變形的影響。根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，取一側(cè)掛籃的一半建模，則模型中主縱梁三組，前上橫梁一組，后上橫梁一組，底籃縱梁三組，前底橫梁一組，后底橫梁一組。計(jì)算中不考慮已澆梁段的彈性變形，現(xiàn)澆梁段砼作為分布荷載作用于掛籃上，荷載集度用杠桿法進(jìn)行計(jì)算，振搗荷載按2KP�？紤]。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知：空掛籃在自重作用下的最大豎向撓度為后底橫梁中部4.2cm(在空掛籃行走工況)，標(biāo)準(zhǔn)梁段澆筑時(shí)最大豎向撓度為前底橫梁端部3.71cm，標(biāo)準(zhǔn)梁段澆筑時(shí)主縱梁端部最大撓度為3.29cm，各桿件軸向拉應(yīng)力均在170Mp。以下，壓應(yīng)力均在145Mp。以下，壓桿均在穩(wěn)定狀態(tài)工作，掛籃懸澆工況對(duì)主梁的反力位置，計(jì)算反力數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
5 結(jié)束語(yǔ)
江門大橋斜拉橋主梁各項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計(jì)先進(jìn)，且同類型橋梁的施工大多采用懸掛方式。采用掛籃懸澆對(duì)施工要求很高。用后錨點(diǎn)掛籃，比前支點(diǎn)掛籃更能適應(yīng)江門大橋斜拉橋主梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，更好的滿足設(shè)計(jì)要求，且能有效保證施工安全和工期，節(jié)約投資成本。同時(shí)也說(shuō)明后錨點(diǎn)掛籃在單索面斜拉橋主梁懸澆施工中有其明顯的優(yōu)勢(shì)。
【單索面斜拉橋后錨點(diǎn)掛籃的設(shè)計(jì)方法及經(jīng)驗(yàn)論文】相關(guān)文章：
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