万新大桥主桥结构设计和施工控制

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图 3 自重及集中力作用下的索段
利用上述的分段悬链线理论, 得到万新大桥主 缆成桥状态的各吊索位置主缆线形坐标, 在反复迭 代过程中需对索鞍切点不断修正得到满意值为止。 2. 1. 2 主缆无应力长度计算
对于一般的悬索桥, 主缆各索股之间长度差别 仅是由于各股在索鞍处弯曲半径不同以及垂度的影 响。而万新大桥的主缆是一个封闭环形, 由 85 根钢 丝绳组成, 边跨主缆扭转 90°使得 85 根索股长度各 不相同。钢丝绳通过螺纹杆和套筒首尾连接, 由于锚 固区空间有限, 接头的总长度不能太长, 其调节长度 也 就 比 较 有 限, 设 计 为 ± 186 mm, 其 中 包 括 ±60 m m 的下料误差, 另外± 126 m m 用于调节施
温度对大跨径连续梁桥施工控制的影响
侯 波1, 钱宇峰1, 徐 变2
( 1. 长安大学 西安市 710064; 2. 江西省交通设计院 南昌市 330002)
摘 要: 以苏州斜 港特大桥 为背景, 介绍 了温度 效应对 大跨径 混凝土连 续梁桥 挠度和 应力的 影响以 及施工 控制。
关键词: 预应力混凝土连续梁桥; 温度效应; 施工控制; 挠度; 应力
公路 2005 年 4 月 第 4 期 HI GHWA Y A pr . 2005 N o . 4 文章编号: 0451- 0712( 2005) 04- 0066- 03 中图分类号: U 448. 252 文献标识码: B
万新大桥主桥结构设计和施工控制
收稿日期: 2004- 10- 18
2005 年 第 4 期 宋 鑫 邱文 亮: 万新大桥主桥结构设计和施工控制
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单位: cm 图 1 主缆布置
单位: cm 图 2 临时支架布 置
2 施工控制 在施工阶段, 由于自锚式悬索桥的主缆锚于主
梁两端, 因此主梁的变形会影响主缆线形的设计; 并 且, 在吊索张拉过程中, 存在各种非线性的影响, 如
为了尽量减少接长杆的数量, 将采取两个措施: 第一, 使塔顶索鞍预偏量在满足索股架设的情况下,
公路 2005 年 4 月 第 4 期 HIGHW AY Apr . 2005 N o . 4 文章编号: 0451- 0712( 2005) 04- 0069- 03 中图分类号: U 448. 213 文献标识码: B
由于各种不确定因素的影响, 实际架设的主缆 线形和标高与设计阶段的理想状态并不 能完全一 致, 可能会相差较大, 又由于桥面线形和标高一般由 总体确定, 不宜做较大变化, 而主梁已是在主缆架设 前就已经施工完的, 因此吊索实际下料长度不应以 设计阶段的理论值生产, 而应按实际架设的主缆线 形、主缆弹性模量、主梁自重等, 进行重新计算确定, 一旦已知主缆和主梁的实际参数, 就可以确定吊索 的长度。
1995, 15( 4) . [ 7] 楼庄鸿, 严文 彪. 自 锚式悬 索桥[ A ] . 中国 公路学 会桥
梁 和结 构 工 程学 会 2002 年全 国 桥梁 学 术 会 议论 文 [ C] .
抚顺市万新大桥位于抚顺市区东部, 跨越浑河, 道路等级为城市主干路, 机动车道为双向 6 车道, 两 侧各有 2. 5 m 宽人行道和 3. 5 m 宽非机动车道, 桥 面总宽 41 m。主桥是一座自锚式混凝土悬索桥, 主跨 为 160 m, 边跨长 70 m, 锚固跨长 15 m , 全长 330 m, 主梁为 5 跨连续箱梁, 主缆中心距为 26. 5 m , 吊索 沿顺桥向间距为 5 m。 1. 2 主梁
工产生的误差, 如桥长误差, 桥宽误差, 塔高、塔距等 误差, 还要对长度的计算误差进行调整。因此对主缆 索股长度的计算精度要求较高。另外由于主缆设计 为环形, 并存在 85 个接头, 为了尽量减小接头部位 的直径, 将 85 个接头分散在 4 个区域 12 个位置, 这 样对主缆作标记就比较复杂, 为了架设时方便控制 线形, 需在索股经过的 10 鞍处制作标记, 因此, 万新 大桥索股下料长度和标记的计算是一个 复杂的问 题。由于无应力长度是主缆制作的依据, 因此施工控 制应计算各索股的无应力长度 S 0, 校核设计单位给 出的索股无应力长度的准确性。 2. 2 吊索长度及索夹安装位置的确定
西南交通大学出版社, 1999. [ 4] 楼庄鸿. 近年 来悬索桥发 展的若干 趋势[ J] . 公 路交通
科技, 1999, 16( 3) . [ 5] 邱文亮. 自锚式悬索桥非线性研究与试验研究[ D ] . [ 6] 万 国朝. 90 年 代桥 梁工 程 发展 趋势 [ J] . 国外 公 路,
索塔为 H 形, 塔柱采用实体矩形截面, 桥面以 上尺寸为 2. 5 m ×3. 5 m, 桥面以下为变截面, 根部 尺寸为 4. 06 m ×3. 5 m 。上横梁采用由 2 条曲线组 成的变高度箱形截面。
河床为岩石地质条件, 基础采用扩大基础, 基底 尺寸为 11. 3 m ×11. 3 m。 1. 4 主缆和索鞍
主缆中跨矢跨比为 1/ 6, 主缆直径为 54. 3 cm , 由 85 根 54 m m 镀 锌 钢 丝 绳 组 成, 钢 丝 标 准 强 度 为 1 960 M Pa。主缆设计为封闭环形, 连续绕过全桥 10 个
索鞍, 采用螺纹套筒连接, 连接接头可以调节主缆长度误 差( ±183 mm , ) 如图1 所示。塔顶索鞍和梁上滑动索鞍 底设四氟滑板, 以便从空缆状态向成桥状态转变过程中 可以滑动, 梁上固定索鞍由锚栓固定于混凝土梁上。
主梁采用钢筋混凝土箱梁, 箱梁标准断面为单 箱 5 室, 梁宽为 41 m, 梁 中心高度 2. 5 m, 设双向 1. 5% 横坡。箱梁顶板厚度 20 cm , 底板厚度18 cm, 边腹板厚 50 cm, 中间腹板厚 40 cm。箱梁内每 5 m 设一道横梁, 横梁中间厚度 40 cm, 端部加厚为 95 cm , 以利于锚固吊索, 横梁内配置 32 根 15. 24 mm 钢绞线预应力束, 分为 2 束布置。 1. 3 索塔
受两端接线和设计洪水位的限制, 为满足桥下 净空要求, 锚固构造的最大高度不得大于 3. 76 m , 如果将主缆在梁端分散锚固, 所需尺寸将大于 5 m , 因此该桥采用环形主缆, 通过索鞍将主缆力传递于 主梁, 使锚固构造高度降低为 3. 65 m , 满足了桥下 净空需要。 1Байду номын сангаас 5 吊索
吊杆采用 121 × 7 镀锌高强平行钢丝, 强度为 1 670 M Pa , 钢丝束外设 PE 护套, 两端配冷铸锚。吊杆 上端通过索夹固定于主缆, 下端锚固于主梁的横梁两端。 1. 6 施工方法
吊索张拉对其他吊索力的影响是非线性的, 鞍座的 滑移和推顶过程对结构的影响是非线性的, 吊索张 拉过程中主梁与支架之间的相互作用力的变化是非 线性的。由此可知抚顺万新大桥的施工控制具有一
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参考文献:
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交通出版社, 2002. [ 2] 铁道 部大 桥工程 局桥 梁科 学研究 所. 悬索 桥[ M ] . 北
京: 科 学技术文献出版社, 1996. [ 3] 钱冬生, 陈仁福. 大跨 悬索桥的设计与施 工[ M ] . 成都:
当假定主缆所受荷载为沿水平方向均布时, 主 缆线形为二次抛物线; 当假定主缆所受荷载为沿主 缆弧长均布时, 主缆线形为二次抛物线。考虑到实际 情况, 成桥时主缆所受荷载为沿主缆弧长均布的主 缆自重( 包括缆丝和防护等) 及通过吊索传递的集中 力( 加劲梁的自重和二期恒载) 。因此悬索桥的主缆 受力图式可简化为承受沿弧长均布荷载与吊索处作 用有集中力的柔性索, 各吊点之间的主缆线形为受 主缆自重作用的悬链线, 即整个主缆可以视为按吊 点划分的多段悬链线的组合, 如图 3 所示。
定特点和难度。 2. 1 主缆线形控制 2. 1. 1 主缆成桥线形的计算
成桥主缆线形是主缆设计的目标和基础, 主缆 索股的无应力长度计算、主缆索股架设线形计算、索 鞍的预偏量计算、空缆状态索夹的位置计算、吊索的 设计长度均与成桥主缆线形有关, 或者说由它来决 定, 因此准确地计算主缆成桥线形是完成施工控制 的前提。
单位: cm 图 1 斜港特大桥主桥总体布置
收稿日期: 2004- 12- 29
尽量取较大值, 使边跨主缆垂度增加, 使空缆状态时 吊索的下端冷铸锚杯穿过主梁, 并可以使其锚环完 全拧上; 第二, 合理安排张拉顺序。
3 结论 自锚式悬索桥的施工控制, 应结合其固有的结
构特点, 采取针对性的措施来进行。该大桥的施工控 制实践证明: 紧扣重点, 抓住难点, 就能保证设计意 图的真正实现。
宋 鑫, 邱文亮
( 大连理工大学桥梁研究所 大连市 116024)
摘 要: 抚顺万新大桥主桥是 跨径为 15 m+ 70 m + 160 m+ 70 m+ 15 m 的混凝土自 锚式悬索桥, 采用环形主 缆, 介绍该桥的结构设计及施工控制。
关键词: 自锚式悬索桥; 封闭环形主缆; 施工控制
1 结构设计 1. 1 总体布置
索夹位置的理论计算值, 可由在成桥状态时计 算各索夹间的无应力索长来标记, 但由于实际的主 缆线形与设计理论计算不一样, 索夹的实际位置也 需做相应的变化。 2. 3 吊索张拉过程的计算与控制
主缆架设并安装索夹后, 下一步的施工便是吊 索张拉使主梁脱离支架。自锚式悬索桥由于主缆成 桥线形与空缆线形相差很大, 多数吊索不能直接安 装在主缆和主梁上, 而且也不能通过一次张拉使其 两端安装于主缆和主梁( 受张拉设备和吊索承载力 的限制) , 这与一般悬索桥是不同的。计算和经验表 明, 必须利用接长杆, 先将部分长度不够 的吊索接 长, 使两端固定于主缆和主梁, 然后分级多次对全桥 吊索均匀张拉, 才能使吊索两端不用接长杆即可固 定于主缆和主梁上, 并使支架承担的力逐渐减小, 使 主梁最终脱离支架。而吊索张拉的次数、索鞍顶推的 次数、接长杆的数量和长度将对施工工作量、工期及 施工费用有较大的影响。因此, 采用合理的张拉方 案, 尽量减少反复张拉和顶推次数, 减少接长杆的数 量和长度, 是施工控制计算需要研究的问题。
1 工程概况 斜港特大桥位于苏州市郭巷镇, 是东方大道新
建工程上跨越苏申外港线的一座特大桥。主桥采用 预应力混凝土 变截面连续箱 梁, 全长 230 m, 桥宽 45. 5 m , 为双箱单室结构。顶面宽度为 10. 625 m , 箱
宽为 5. 8 m 。箱梁根部梁高为 5. 8 m, 边跨及中跨合 拢段梁高为 2. 3 m , 梁底下缘按二次抛物线变化。设 计荷载为: 汽车- 超 20 级, 挂车- 120。总体布置见 图 1 所示。
首先施工主塔及边墩扩大基础, 爬模施工塔柱 和边墩, 同时在中跨和边跨施工临时支墩, 临时支墩 采用直径为 820 mm 、厚度为 8 mm 的钢管, 横桥向 设 4 根, 顺桥向间距为 10 m , 如图 2 所示。锚固跨主 梁采用满堂支架施工, 中跨和边跨主梁采用支承在 临时支墩上的 滑动贝雷桁架 逐段施工, 每 段长 10 m , 混凝土达到一定强度后, 滑动贝雷桁架移至下一 节段, 主梁由临时支墩直接支承, 支墩顶 设四氟滑 板。边跨主梁和锚固跨合拢后, 安装塔顶索鞍和梁上 索鞍, 架设主缆。主缆架设完后, 安装索夹, 并张拉吊 杆使主梁脱离支架, 张拉吊杆过程中需顶推塔顶索 鞍。主梁下支架拆除后, 安装预制悬臂横梁、非机动 车道和人行道预制板, 施工桥面铺装及附属设施。
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