甬江特大桥钢混结合段支架设计与施工技术

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  摘要:甬江特大桥主桥为双塔双索面钢-混混合梁铁路斜拉桥,混合梁接头采用钢混结合段联接,设于索塔向跨中侧24.5m处,钢混结合段支架采用钻孔桩+扩大基础+钢管立柱+贝雷梁组成的施工方案。本文对其设计与施工技术展开阐述,供类似工程参考。
  关键字:甬江特大桥;斜拉桥;钢混结合段;支架设计;Midas/Civil
  
  中图分类号:K928文献标识码: A
  Design and Construction Technology of Framing of Steel-Concrete Section of Yong Jiang Bridage
  
  XING Ming
  (The Second Engineering Company of China Raiway No.4 Engineering Group Go.,LTD,Suzhou,215131,China;)
  Abstract: The main bridge of Yongjiang bridge is railway hybrid girder cable-stayed bridge with twin towers and double cable plane. The hybrid girder joint which located at 24.5m and stay away from the bridge tower to the midle of span linked with steel-concrete composite segment. The steel-concrete section use the construction scheme which consists of bored pile, broaden the base, steel tube column and Bailey truss. This paper facus on the Design and construction techniques of Yongjiang Bridge.It is useful for reference of the same project.
  Keywords: Yongjiang Bridge; cable-stayed bridge; steel-concrete section; bracket design; Midas/Civil
  
  1.工程概况
  甬江特大桥位于浙江省宁波市,是宁波铁路枢纽北环线上控制性工程,其主桥设计桥型在国内铁路工程中首次采用了大跨度钢箱混合梁斜拉桥结构,全长909.1m,孔跨布置为(54+50+50+66+468+66+50+50 +54)m,主跨以468m钢箱混合梁一跨过甬江。中跨419m为钢箱梁,两侧锚固跨为预应力混凝土箱梁,通过钢-混结合段联接,钢-混分界点位于主跨侧距中心24.5m处,采用阶梯状填充混凝土前后承压板式钢-混接头。整个结合段长14.05m,包含3m顶底腹板变厚混凝土箱梁过渡段、2m混凝土横隔梁、4.05m顶底腹板变厚钢混过渡段、5m顶底板U(V)肋加焊变高T肋钢箱梁过度段共4部分。结合点设置在2m厚的横隔梁处,两侧梁体通过该实心梁段传力,见图1-1。
  
  
  
  图1-1 钢混结合段构造图
  其中钢结构部分全长12.35m,包括7.35m长钢—混结合段和5m长刚度过渡段,顶板、底板及中纵腹板、T形加劲肋板厚均为28mm,边板和边纵腹板厚为30mm,顶板(含风嘴)全宽约21m,中心高约5m,全桥共设置2处钢混结合段,钢混结合段支架承重达2600t。
  2.钢混结合段支架系统
  2.1支架构造说明
  钢混结合段所在位置东临宁波绕城高速清水浦大桥仅20m,且上跨热力管道、沿江河道及沿江公路。由于桥址区地形复杂,设计支架分别在塔座、承台、钢-混段支墩和道路处布设钢管作为支撑,塔座和承臺布设一排七根直径为530 mm、厚度为10 mm的钢管,钢混段支墩布设一排9根直径为630 mm、厚度为12 mm的钢管,道路扩大基础处布设一排9根直径为530 mm、厚度为10 mm的钢管,支架平联采用P219×5钢管,见图2.1-1。
  在钢管顶部设砂箱和横向分配梁,其上铺设贝雷片。根据贝雷片之间的间距,贝雷片之间采用连接件连接,用塔吊配合履带吊安装就位。采用支撑片将贝雷梁连成整体后,安装结合段胎架及3B段三角桁架,拼装结合段钢箱梁后,立模后先浇筑3B段混凝土后浇筑结合段补偿收缩混凝土,见图2.1-2。此钢管支架设计,满足了沿江通行要求,且保护了热力管道和沿江河道。
  
  
  
  图2.1-1 南岸结合段支架及基础平面布置图(单位mm)
  
  
  
  图2.1-2 南岸结合段支架及基础侧面布置图
  2.2荷载分析
  施工阶段分析,混凝土主梁3B段浇筑后浇筑钢混结合段混凝土,此时为整个支架系统受力最大时刻,取该工况建立有限元模型进行分析。
  计算过程:截面荷载计算 →贝雷梁分析 →分配梁计算 →钢管支架→基础。计算假定:384.1T结合段钢箱梁自重等效钢板,均布在12.35米长21米宽胎架上。
  根据设计图纸,钢-砼段钢箱重量,箱梁截面尺寸,宽为21m,底板宽度为6.6m,斜底板宽7.691m,钢-砼段长度为12.35m。将钢混结合段钢箱梁重量等效为底板钢板厚度,换算底板厚度为。
  对于混凝土箱梁自重,根据设计图纸,取主要变化截面,按风嘴区、斜底板区、腹板区和底板区分段计算,底板区和斜底板区计入相对应的顶板混凝土,得到各区段的压力换算表,见表2.2-1和2.2-2
  表2.2-1 各区域荷载值和分项系数(kN/m2)
  
  
  
  各截面荷载分析如下:
  表2.2-2 各截面荷载值(kN/m2)
  
  
  
  2.3钢-混结合段整体模型建立
  采用Midas civil 2006软件建立有限元模型,建立有限元模型时支架、贝雷梁、分配梁、桁架、胎架等采用梁单元建模,模板及结合段钢箱梁采用板单元建立;采用释放梁端约束模拟贝雷梁销子处连接,贝雷梁上下加强弦杆采用调整截面特性系数模拟,边界条件采用约束三向平动自由度模拟;整体模型共计节点19732个,板单元1348个,梁单元40656个。模型图及荷载加载方式图,见图2.3-1。
  
  
  
  图2.3-1 钢混结合段及混凝土
  2.3.1胎架检算
  为掌握钢混结合段钢箱梁在拼装及混凝土浇筑过程中胎架的受力情况(不计算操作平台受力位移情况),分为两个工况进行模拟分析,工况一:钢混结合段钢箱梁在拼装完成后,工况二:结合段补偿收缩混凝土浇筑完成后,采用MIDAS CIVIL2006进行验算。
  表2.3-1 钢混结合段支架胎架各工况计算结果
  
  
  
  2.3.2贝雷片检算
  相邻两片贝雷片纵向连接考虑销子连接,即为铰接,采用释放梁端约束边界条件模拟。其整体模型见图2.3-2。
  
  
  
  图2.3-2 贝雷梁整体模型
  表2.3-2 钢混结合段支架贝雷梁计算结果
  
  
  
  2.3.3横向分配梁检算
  扩大基础处分配梁采用HW400型钢,钢混段支墩处和P6承台处分配梁采用三拼I450a字钢,P6塔座处分配梁采用双拼I字钢。
  通过Midas Civil 2006检算,型钢分配梁剪应力:,分配梁最大剪应力满足规范要求;型钢分配梁最大应力:,型钢分配梁最大应力满足规范要求。
  2.3.4钢管立柱检算
  通过整体模型计算求得钢管支架结构应力及位移值。对于P530×10钢管,惯性矩I=5.52×102mm4,面积A=1.63×104mm2,回转半径,长细比,查表,可得钢管稳定性系数。
  表2.3-3 钢混结合段支架钢管立柱计算结果
  
  
  
  2.3.5三角桁架验算
  取四片三角桁架连接为整体进行验算,其上铺设间距为30cm的10cm方木。模型,如图2.3-4。
  表2.3-4 钢混结合段支架三角桁架计算结果
  
  
  
  2.4基础设计及检算
  钢管的支反力传递到各基础,沿线路方向基础依次为塔座、P6承台、钢混段支墩和道路扩大基础,本处对支墩桩基承台和扩大基础临时结构做检算。
  2.4.1 钢混支墩承台计算
  钢—混结合段基础承台尺寸长21.8m×宽2m×高2m,承台上作用9根钢管,承台下与钢管立柱对应有9根直径为1m的钻孔灌注桩。考虑作用在承台上的钢管支撑力的作用效果,钢管立柱按封口钢板计算,荷载为作用在桩基承台上的支撑力,按直径为1m的钢板作用在承台上,将支反力折算为压力荷载,建立实体模型,约束条件:钻孔桩实体单元底面的节点弹性支承(Kx=1×1010N/mm2,Ky=1×1010N/mm2 ,Kz=1×1010N/mm2),得出每根桩基所受的力,每根桩承受的力为钻孔桩底面每个节点支撑力之和,如图2.4-2。
  通过Midas Civil 2006检算,承台混凝土最大应力:,混凝土抗压强度满足规范要求;承台在荷载及自重作用下,最大压缩变形值:f=0.18mm。
  2.4.2钢混段支墩桩基计算
  钻孔灌注桩直径为1.0m,共9根桩;每根桩基所受到的力,通过Midas计算结果导入,如下简图。
  单桩容许承载力根据《路桥施工计算手册》按摩擦桩单桩轴向受压承载力容许值公式:
  
  安全系数=桩基容许承载力/桩基承载力设计值×1.2,桩基布置如下图2.4-1,根据工程地质报告,桩基计算结果如下表2.4-1。
  
  
  
  图2.4-1 桩基编号
  计算时,考虑在局部冲刷线以下,桩身自重取1/2,容许承载力提高25%。
  表 2.4-1 钢混结合段钢管立柱受力与桩基承载力
  
  
  
  2.4.3道路上扩大基础验算
  扩大基础位于甬江岸堤道路上,车辆过往频繁,路基容许承载力取值为100kPa。采用整体条形扩大基础,其结构形式如图2.4-2。
  
  
  
  图2.4-2 扩大基础结构图
  作用在扩大基础上的力之和F=1861.5kN。基础底面应力:
  
  满足要求。
  扩大基础抗冲切验算:
  取中间扩大基础2m×2m计算。
  根据规范,受冲切承载力应按下列公式验算:
  
  
  满足抗冲切力要求。
  3.支架安装
  3.1基础施工
  钻孔桩施工在原位进行,利用双台联动振动锤施沉长大钢护筒,工程钻机气举反循环成孔,PHP泥浆护壁,钢筋笼在后场采用长线法加工,分段运至施工现场安装,100t汽车起重机吊装下放钢筋笼,2台汽车混凝土输送泵同时灌注。钻孔桩施工完毕后进行桩底注浆。扩大基础采用大块组合钢模,拼缝采用封胶带密贴,立模前进行打磨涂脱模剂,砼拆模后,及时分层回填夯实。
  3.2支架施工
  钢管支架拼装时采用50t履带吊吊装,钢管拼装及支架防护见图3.2-1。贝雷梁拼装采用双履带吊抬吊工艺施工。
  
  
  
  图3.2-1 钢管支架拼装及防护图
  钢管支架安装过程中应及时校正,垂直度偏差不应大于支墩高度的1/500,且柱顶偏移值不得大于50mm。下层剪刀撑安装完成后方可进行上层钢管安装。剪刀撑安装前应采取临时措施稳定钢管。
  型钢横梁及纵向贝雷梁安装前应准备标识安装位置,安装误差不得大于20mm,安装时应严格控制侧向弯曲,侧向弯曲矢高应小于跨度大1/1000且不大于20mm。
  支架原材料及构配件进场后应检查验收其材质、规格尺寸、焊缝质量、外观质量、锈蚀情况等。
  4.变形观测
  按照结构实际重量,在支架上放置钢带模拟结构自重,对支架进行预压。在预压之前,在支墩的基礎和纵梁跨中对称梁体中心线各布置5个监测点并测量观测各点标高,做好记录,每级加载完成后,间隔6h对支架沉降量进行一次监测。用水准仪及全站仪观测各检测点不同预压工况的标高及坐标,计算分析出支架沉降总量及支架弹性变形量,其中的弹性变形量作为调整立模标高的参考数据。变形观测结果如表4-1和4-2。
  表4-1 基础沉降观测结果(单位:mm)
  
  
  
  表2.3-4 纵梁跨中挠度观测结果(单位:mm)
  
  
  
  5.结束语
  在钢箱混合梁斜拉桥结构中,钢箱梁与混凝土箱梁的联接是关键,钢-混结合段的设置主要解决钢-混二者之间的刚度过渡平顺、应力传递均匀和钢-混结合可靠连接的问题,结合段钢箱梁通常都有结构大、自重重、定位精度要求高等特点。作为全桥施工的关键点,而且钢混结合段所在位置东临宁波绕城高速清水浦大桥仅20m,且上跨热力管道、沿江河道及沿江公路,其支架设计难度大且要求高。通过对支架结构存在的相应问题就行探讨深究,在保护热力管道、沿江河道及沿江公路前提下,保证了支架结构的整体稳固,同时满足了施工设计要求,也为施工安全和工期提供了的保证,为其他类似施工提供参考。
  参考文献:
  [1] 中铁第四勘察设计院.甬江(左线)特大桥钢箱混合梁斜拉桥设计施工图.武汉.2012,05.
  China Railway Siyuan Survey And Design Group CO.,LTD.The technical drawing of Yong Jiang-Left-Line Cable-Stayed Bridge.Wuhan.
  2012,05.
  [2] 陈开利,余天庆,习刚.混合梁斜拉桥的发展与展望[J].桥梁建设.2005(02):1-4.
  CHEN Kai li,Yu Tian qing,XI Gang.Development and Prospective of Hybrid Girder Cab le-stayed Bridge [J].Bridge Construction,2005(02):1-4.
  [3] 陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京:人民交通出版社,2003.
  Chen Mingxian. Cable-Stayed Bridge Construction Technology [M]. Beijing:China Communication Press, 2003.(in chinese)
  [4] 徐国平等.混合梁斜拉桥[M].北京:人民交通出版社,2013.
  Xu Guo-ping.et. Hybrid Girder Cable-Stayed Bridge [M]. Beijing:China Communication Press, 2013.(in chinese)
  [5] 幸小兵,王东明. 自锚式悬索桥钢-混结合段施工技术[J]铁道建筑技术,2009,(10):35- 36.
  XIN Xiao bin, WANG Dong ming. Construction Technology for Steel-concrete Composite Segment of Self-anchored Suspension Bridge[j] Railway Construction Technology,2009,(10):35-36.
  [6] 张建伟. 连续梁桥满堂支架施工控制技术研究[D].长安大学,2010.
  ZHANG Jian wei. Research on the construction control technology in the over framing of continuous bridge[D]. Changan University, 2010.
  [7] 梁兵. 48m简支箱梁现浇组合支架设计与施工技术[J]. 价值工程,2014,11:97-99.
  LIANG Bing. 48m Simple Box Girder Cast-in-place Combination Bracket Design and Construction Technology[J]. Value Engineering, 2014, 11:97-99.
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