东南联络线2#双线特大桥联络线挂蓝专项方案.doc
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1、东南联络线2#双线特大桥连续梁挂蓝施工专项方案一计算依据1. 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南 TZ 203-20082. 铁四院东南联络线2#双线特大桥设计图 第二册合福施(桥)-5223. 铁四院有碴轨道预应力混凝土连续箱梁双线(40+64+40)m预应力混凝土连续梁(挂篮悬臂浇筑施工)合福施(桥)参944.路桥施工计算手册周水兴 等编著5、清华大学结构力学求解器二、工程概况东南联络线2#双线特大桥中心里程L1DK3+944.135,桥梁全长711.37米。连续梁跨为17#20#墩,下部结构为,主墩18#、19#基础采用10根1.5米钻孔桩基础,桩长28.5米和28米;承台尺寸为14.6(
2、横向)9.5(纵向)3.5米(高度);桥墩采用双线圆端形实体桥墩,截面尺寸为10(横向)4米(纵向),墩高为9.35米(含支撑垫石0.35m);副墩17#、20#基础采用8根1.25米钻孔桩基础,桩长为21.5米和19米;承台尺寸为12.3(横向)6.0(纵向)2.5米(高度),桥墩采用双线圆端形实体桥墩,截面尺寸为9.2(横向)3.6米(纵向),墩高为10.25米和7.25m(含托盘、支撑垫石);。主桥采用主跨为1-(40+64+40)m预应力混凝土双线连续梁,连续梁全长145.5m,位于曲线上。主梁采用GTQZ球型支座,每个支点设两个,中支座为25000t级,端支座为5000t级,固定支座
3、设在18#墩上。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构,箱梁顶宽12.012.6m,底宽5.025.74m,中支点横隔板处加宽至6.352m。各控制截面梁高分别为:端支座处及边跨直线段和跨中处为2.8m,在中支点处5.2m,梁高按圆曲线变化,圆曲线半径R=195.002m。顶板厚度34cm,腹板厚度分别为50cm、70cm、90cm,底板厚度由跨中的44cm按圆曲线变化至74.3cm,在中支点梁根部增厚至100cm;全桥共设5道横隔梁,分别设于中支点、端支点和中间跨跨中截面,中支点处横隔板厚度2.0m,边支点处横隔板厚度1.35m,跨中合拢段处横隔板厚度0.6m。隔板设进人孔,供检查人员通过。三、
4、挂蓝选型因工程所需的挂蓝用量较大,因此在挂蓝选型上不仅要满足设计的受力要求,而且还要充分利用现有的挂蓝设备,尽量减少新制杆件的用量,降低施工成本。我分部按照2套方案进行了比选。方案一:采用三角形挂蓝。该方案挂蓝重量轻、结构受力合理、刚度大,但新制杆件量大、加工精度要求高,制作成本高。方案二:采用贝雷桁架式挂篮。该方案挂蓝重量轻、结构受力合理、新制杆件量少、拼装方便简单,但刚度较三角挂蓝要小,前端扰度相对三角挂蓝较大。通过对两套方案的比较和计算,并对现有的挂蓝设备进行了调查,选用方案二是可行的。在方案中,主桁架采用贝雷桁架拼装,充分利用了现有的设备,且重量轻,施工成本低。虽然贝雷桁架的强度或刚度
5、不如三角挂蓝的大,但每桁采用4片贝雷桁架无论在强度上还是刚度上均能满足施工要求。混凝土施工时,主桁架前端的扰度可以通过调整挂蓝底模前吊点来满足设计要求。底模采用桁架式钢骨架,均用小型槽钢、角钢焊接而成,结构受力明确,自重轻,刚度大。挂蓝前移采用桁架系和模板系分别前移到位,增加了移动的灵活性和稳定性,使挂蓝的受力体系更合理。除0#块采用在支架上现浇外,连续梁采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工。四、挂蓝构造挂蓝主要由主桁架、外导梁、模板、锚固系统和滑道等体系组成。详见图1-14.1主桁架系统主桁架系统由平行桁架、前横梁、联接系组成,是挂蓝的主要受力结构。一个挂蓝由2行主桁架组成,每一组桁架由4片贝雷梁
6、组拼成。主桁架前端设有一组前横梁,尾部设有两组后锚梁,两组桁架之间设有横向连接系。这样两行分离的主桁架构成一个框架结构成为一个整体。施工时混凝土和模板的近一半荷载通过前吊带传至主桁架,通过后锚梁处的吊带将倾覆力传至已浇筑的梁体来承担。4.2外导梁系统外导梁系统由外导梁、吊杆组成,主要用于支撑侧模重量,并随主桁架共同前移。当模板向前移动时外导梁又是模板移动的滑道。外导梁的前端通过吊杆悬挂于前横梁上,尾部则悬挂于已浇筑的梁体翼缘上。吊点处均设有螺旋千斤顶,可方便调整侧模标高。4.3模板系统该系统由侧模、底模及内模组成。侧模采用型钢钢骨架,底模采用桁架式钢骨架,5mm钢板为模面板,所以面板的整体性好
7、,刚度大,混凝土的灌注质量高,且外形美观。内模采用木模,施工成本较低且易施工。侧模悬挂在外导梁和外挂梁上,模板钢骨架上设有圆滚,已供模板前移时使用。利用梁体通风孔,在侧模上设有拉杆,当主桁架前移时兼做模板支撑。底模设有前后托梁。前托梁设有吊点,通过吊带悬挂在前横梁上,后托梁则用后锚杆锚固在已灌注成型的箱梁底板上。4.4锚固系统锚固系统由锚固梁、吊带组成。根据该桥的特点,本别采用了两种锚固方式,已平衡挂蓝在模板前移时或灌注混凝土时所产生的倾覆反力。施工1#块时,将预埋在0#块中的直径为32mm的精轧螺纹钢通过连接器锚固在后锚梁上,施工其他块件时,通过预留孔将后锚梁上的吊带锚固在梁体内,从而将倾覆
8、反力传至已浇筑的梁体。4.5滑道系统滑道系统由上滑道、下滑道和垫块组成,是支撑挂蓝和挂蓝移动的导向装置。每行主桁架下设置一滑道,上滑道设置在主桁架下弦接点处用30#槽钢现场制作,下滑道利用双拼20#槽钢现场制作,通过垫块与之固定。东南联络线2#双线特大桥1-(40+64+40)m连续梁悬浇段采用贝雷桁架式挂篮施工其各段基本情况如下:名称砼(M3)重量(T)长度(M)高度(M)底板(M)腹板(M)顶板(M)1#块2#块3#块4#块5#块6#块7#块8#块五、挂篮设计5.1主要材料技术参数(1)钢筋砼自重G砼=26KN/m3(2)钢材弹性模量E=2.1105 Mpa(3)贝雷片抗弯模量W3570C
9、M3(4)材料允许应力 精轧螺纹钢W=785Mpa 321贝雷W=210Mpa,=120Mpa5.2、设计工况及荷载组合 通过对挂篮施工过程进行分析得出挂篮设计工况如下工况一、浇筑1#块荷载组合为:混凝土自重+人群机具荷载+挂篮自重+模板自重工况二:挂篮行走荷载组合为:挂篮自重+人群机具荷载+模板自重5.3、荷载取值超载系数为:K1=1.05;混凝土浇筑时的动力系数:K2=1.2;挂篮行走冲击系数:K3=1.3;人群机具荷载为J=2.5Kpa六、挂蓝结构复核验算浇筑1#块时挂篮各部分的受力最大,故取1块为对象对挂篮进行验算。1、箱梁中心高501.3cm 2、底板厚66.5cm3、节段长300c
10、m4、腹板厚75cm5、节段体积48.69m36、节段重量126.59T6.1主桁体系计算由挂篮结构设计图纸可知,主桁承重系统主要采用8排上、下加强的321贝雷桁架,分成2组用110框架拼装而成。2组主桁之间用I28作平联,同时用14#设置剪刀撑,以保证结构的整体稳定性。主桁架为对称的桁架式承载构件联结而成,因此只需计算其中一件的受力和应变情况,可以确定主桁架是简支结构、杆件间以销轴连接,所以不存在超静定问题。(1) 节段浇注砼最大重量:126.6T,箱梁混凝土浇筑时考虑1.05的超方系数,重量为126.61.05=132.9T(2) 挂篮总重:39T其中:主桁系统及上横梁23T,底模及下横梁
11、7T,边模7T,内模2T;人群机具荷载为J=2.5Kpa,箱梁底模尺寸为3m7m,则人群机具荷载为2.537=52.5kN,计5.25T(3) :再加上冲击系数1.2(126.61.05+39+5.25)0.2=35.4T 以上重量共计:212.6T。这个负荷全部由主桁架和箱梁前节段端部定两者各承担一半,且一侧挂蓝系统由两个挂蓝桁架组成,则挂蓝单侧主桁架前端所受荷载力为212.622=53.15T计算。6.2挂蓝主桁架强度验算1、 受力简图:由前可知主桁架中一端负载按53.15T计算(对贝雷片不作均布计算)。Mmax=53.15*4.85=2578KN.m每片贝雷片抗弯模量W3570CM3四排
12、双层的可按单排单层的乘以8再乘0.8弯拉应力=M/W=2578*103/(357080.8*10-6)=112.8 Mpa容210 Mpa,满足要求;剪应力Q/A531.5*103/(25.4880.8*10-4)32.6 Mpa容120 Mpa,满足要求;由支反点平衡求得:R拉53.15*4.85/832.2T每侧由2根32的精轧螺纹钢承担,安全系数K51.3/(32.2/2)=3.2故主桁架梁和后锚带满足强度要求。6.3前下横梁的强度及挠度计算从该桥施工过程知道,浇注砼重量126.6T,并不是挂篮中单一构件承担的。它是由侧模、内模、底模共同承担,所以有必要对其重量进行分配。根据清华大学开发
13、的结构力学求解器程序建立贝雷桁架式挂篮体系受力计算模型如下:1、强度计算从挂篮总图可知,前下横梁有7个吊点,其中2个用于侧模,5(F2)个用于底模,假定翼板及底板以均布荷载作用于下横梁,腹板处以集中力作用于下横梁,如下图:加2.5%施工负荷:则Q1=(19.4+7) 43.251.025=2.08T/m P1= (5.17-0.69)30.752.61.025=26.86T Q2=(92.6+726.86 2 )271.025=3.28T/m 弯距(由结构力学求解器求得):内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 9
14、.13309109 24.9847790 -4.53444876 9.13309109 -6.42322096 19.5955767 2 15.1998373 11.8753605 25.3765170 15.1998373 -14.9716395 22.4350519 3 17.0361052 -0.81171454 33.1488122 17.0361052 -8.88471454 21.9979188 4 16.5883689 2.31866561 28.8154605 16.5883689 -5.75433439 24.8644414 5 14.0087101 5.17299246 2
15、8.3244087 14.0087101 -21.6740075 12.6484444 6 7.96261363 -9.54482831 20.3938069 7.96261363 -14.9528283 -11.4531466-可知前下横梁所受最大弯矩: Mmax=33.14KN.m前下横梁为20、20A型槽钢各两根(组合形式如上图),用10槽钢连接成整体, 其抗弯截面模量为(偏安全计算)Ix=41780+428.83202=53248 cm4W=1774.9cm3A=228.83+232.83=123.32 cm2根据前下横梁的截面特征计算前下横梁的内部应力为:= M/W 为前下横梁的内部
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