黄锋
中铁大桥局第二工程有限公司江苏南京210015
摘要:采用开口钢箱与混凝土桥面板构成的组合结构的主梁,悬臂架设时已架设块段和未架设块段接缝处,由于约束条件不一致,导致变形不一致,从而引起对位困难。本文通过理论计算,提出解决方案。
关键词:钢混组合梁;悬臂拼装;变形;对位
0引言
随着钢混组合梁应用的广泛,钢梁拼装对位难题摆在了施工的面前。钢混组合梁刚度较低,变形较大,吊装方式、受力结构的不同,会导致不同的对位难度。本文论述斜拉桥状态下,整节段悬臂安装时钢混组合梁对位问题。
1概述
主梁采用开口钢箱与混凝土桥面板构成的组合结构,采用双分离式钢-混组合梁断面形式,其间采用箱型横梁连接。钢箱梁顶宽12.8m,底宽11.52m,标准节段长12.5m。外侧腹板为斜腹板,倾角约为71°,内侧腹板为直腹板,斜拉索锚固在联系两开口钢箱的箱型横梁上,
锚索断面对应箱形横梁腹板位置处在钢箱梁内设置两道横隔板,间距4.0m,另外一道横隔板距离前后锚索横隔板均为4.25m,普通节段横隔板均采用桁架空腹式结构,任意两道横隔板之间设置一道横肋。
图2主梁锚索横断面图(cm)
开口钢梁主要由上翼缘板、腹板、底板、腹板加劲肋、底板加劲肋、横隔板以及横肋板组成。标准节段钢梁上翼缘板厚度为24mm,板宽1.2m;外侧斜腹板厚度为24mm,板宽3.905m,内侧直腹板厚度为24mm,板宽3.960m;底板厚度为26mm,板宽11.57m。在主塔和墩顶附近位置,各板件板厚根据受力需要进行局部加厚。钢梁纵向加劲肋采用板式构造,宽320mm,厚28mm。
标准节段横隔板厚16mm,上翼缘板厚16mm,板宽600mm。隔板根据受力需要设置竖向和水平加劲肋,加劲肋板厚为12~14mm,隔板斜杆均采用160×16mm的等边角钢。墩顶支点和主塔处横隔板板厚40mm,支座局部加劲肋厚36mm。两相邻横隔板之间布置一道横肋板,横肋板采用框架式构造,T形断面,腹板厚16mm,翼缘板厚12mm。
联系两分离钢梁的横梁采用箱形截面,截面高3.94~3.96m,腹板厚20mm,顶板厚24mm,底板厚26mm,箱内对应斜拉索锚固位置设两道隔板,厚24mm。靠锚固端一侧横梁腹板采用T形肋加劲,T形肋腹板高300mm,翼缘宽140mm,板厚均为14mm,靠出索口一侧横梁腹板采用板肋加劲,肋高200mm,厚20mm。
主梁采用施工吊机悬臂拼装方案。
2总体计算
2.1计算基本条件
2.1.1已架梁段受力体系
已架梁段受力体系包括钢梁自重、吊机荷载及斜拉索拉力。荷载示意图如图3所示。
图4起吊梁段示意图
2.1.3荷载
(1)自重;
(2)索力:索力按照1600t加载;
(3)点击支点反力,见图3;
(4)温度应力:按照白天顶板升温20°,夜间底板降温5°加载。
2.1.4计算工况
工况一:自重+索力;
工况二:自重+索力+梁顶升温;
工况三:自重+索力+梁底降温。
2.2已架梁段变形计算
箱梁结构左右对称,仅研究半幅桥面。
取底板外侧点变形为基准点,计算底板其余位置相对变形,将计算结果汇总,绘制图5和图6。
注:x表示箱梁截面至底板外侧点的距离,下同。
图7起吊箱梁竖向变形
图8起吊箱梁横向变形
3结果分析
1、在温度变化不剧烈的常温下,接口处相对变形量较小,故接口施工尽量选在温度变化较小的夜间或者凌晨施工。将常温下已架梁段接口和起吊箱梁接口的变形绘制于图9和图10。
图9接口处竖向位移比较
图10接口处横向位移比较
由图9和图10可以看出,将起吊箱梁整体下放4mm后,竖向相对位移最大值为4mm,横向相对位移最大值为5mm。
2、根据计算结果,索力的大小直接影响已架箱梁接口处变形情况。
3、传统的钢梁整节段悬臂拼装时,钢梁接口处对位相当困难,而斜拉桥钢梁通过索力的调整,可有效避免已架钢梁与待架钢梁的变形差值,从而加快钢梁拼装速度。参考文献:
[1]张鹏:三主桁斜边桁大跨度钢梁悬拼施工技术,科技风,2013(5)
[2]李二伟:郑焦城际铁路黄河大桥钢桁梁悬臂拼装施工技术,企业科技与发展,2014