张家溪大桥0#块托架设计与施工研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 张家溪大桥 0#块托架设计与施工研 究 摘要：0 号块是挂篮施工过程中 的关键点和难点，所以 0 号块托架的选 择成了影响工程进度及质量的决定因素， 本文结合张家溪预应力混凝土连续刚构 桥设计与施工，介绍了在墩身预埋牛腿， 以 Q345 的钢带作为主构架系统的 0 号 块托架的设计验算及施工方法，并进行 预压实验进行检验，通过实践和计算证 明了该方法的可行性，对同类桥梁的施 工具有一定的参考意义。 中国论文网 /2/view-12794977.htm 关键词：0 号块；连续刚构；应 力；位移；托架 中图分类号：TG457.22 文献标 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 识码： A 文章编号： 我国是有着 5000 年悠久历史的 伟大国家。幅员辽阔，地形多种多样， 河流众多；从古至今中国人建设了数以 千万计的桥梁，成为华夏文化与交通的 重要组成部分。目前的社会发展迅速， 人们由于需要也越对桥梁结构的要求来 越高，当然伴随着也产生了越来越多得 施工方法，挂篮施工是悬臂浇筑法施工 中的一种主要施工方法,它不需要架设支 架,不使用大型吊机。随着高等级公路建 设的飞速发展，对路线指标的要求、造 价与路线环境的配合日趋提高，桥梁结 构向高墩、大跨、薄壁、轻型、整体的 方向发展，特别是在山区由于受地理条 件的限制，高墩大跨预应力混凝土连续 刚构桥修建得越来越多，与其他方法相 比,挂篮施工具有结构轻、拼制简单方便 和无压重等优点。0 号块作为墩项梁体 悬浇的起始块段，具有结构复杂、施工 难度大、质量标准高、施工条件差等特 点。所以 0#段托架选择需根据 0 号块段 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 混凝土数量的多少，侧面积大小，梁体 高低等方面进行选择并按现场实际情况 进行优化。由于高墩大跨结构的 0 号块 是控制大桥线形的关键部位，所以它的 施工就显得越来越重要。目前有很多人 对 0 号块的托架设计与施工作了很多研 究，但由于不同的工程背景就有不同的 托架设计，因此，研究 0 号块托架的设 计与施工对同类桥型的托架设计可以提 供一定的参考。 一、工程概况 张家溪大桥位于高义口和会展中 心站之间，横跨张家溪。张家溪桥的桥 跨布置为 46+80+46m，结构形式为预应 力混凝土连续刚构桥，该桥起始里程为 K9+136.454，终点里程为 K9+313.294，桥梁全长为 172.84m。由 于张家溪大桥桥墩较高，施工需采用托 架现浇 0 号块，施工单位设计了托架方 案，设计详图见张家溪大桥 0 号块施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 工托架设计图 。为了保证施工的安全， 需要对托架受力状况进行分析计算。托 架设计简图见图 1。 二、计算模型 张家溪大桥托架承载力计算采用 大型有限元软件 ANSYS 建立平面应力 模型进行仿真分析，建模过程采用 BEAM3 单元模拟托架，与桥墩连接处 采用铰结。根据设计方案，单边托架共 4 榀钢架，每榀钢架间隔 1.5m。在计算 过程中，根据其 0 号块的对称性，将取 中间的其中一榀受力较大的钢架进行模 拟，设计模型所取参数见表 1，托架计 算模型见图 2 。共划分 93 节点，93 个 单元。根据施工单位提供的荷载，0 号 块总重 611.8 吨，箱梁悬挑出来的部分 单边总重 167.21 吨，作用在墩上的总重 277.325 吨。偏于安全考虑，荷载取值 250 吨，将其转换为集中荷载作用在托 架上，考虑箱梁截面荷载分布的不均匀 性，从左至右分别为作用 213KN、261KN、235KN124KN 的竖向 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 荷载。 图 1 托架设计简图图 2 托架计 算模型 三、计算结果 3.1 托架变形及位移计算结果 在施工过程中，由于 0 号块的作 用，托架会产生一定的变形和位移，运 用有限元模型计算，我们提取出托架的 最大变形场值，并且提取出托架在 X 方 向的最大位移，Y 方向最大位移值及最 大转角位移值，如表 1。 表 1 最大位移值（mm） 通过对表 1 的分析，可以知道在 0 号块的作用下，托架产生了水平方向 的变形及位移，经过有限元分析得出托 架最大水平位移值为 1.17mm,发生部位 在斜支撑的中部。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 通过对表 1 的分析， 可以知道 在 0 号块的重力作用下，托架产生了竖 向位移及转角位移，经过有限元分析得 出托架最大竖向位移值为 5.93mm，发 生在水平支撑的中部；同时得出托架最 大转角位移值为 4.77mm，发生在水平 支座的地方。 3.2 托架内力及支座反力的计算 施工过程中，在 0 号块自重影响 条件下，通过有限元分析，提取出托架 轴力、剪力及弯矩值，同时对关键节点 的分析得到托架支座的反力值见如表 2。 表 2 应力及支座力 由上图可以知道，通过有限元分 析得到托架最大拉轴力为 4.18E+05N， 发生在水平支撑上，最大压轴力为- 5.89E+05N，发生在斜支撑上；得到最 大剪应力为-4.26E+05N ，发生在水平支 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 撑支座上；得到最大弯矩为 2.44E+05N.m，发生在水平支撑的中间。 四、计算结果分析 4.1 强度验算 根据钢结构设计规范拉弯和 压弯构件的强度计算式： 。 材料截面信息见表 2。 表 2 材料截面信息表 在计算中，针对 45a 工字钢和 232b 槽钢将取组合值最大的进行计算。 对 45a 工字钢： 对 232b 槽钢： 通过以上计算结果，可以看出强 度在规定范围之内，满足设计要求。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 4.2 挠度验算 由以上位移云图可知，其最大位 移值为 5.945mm，小于规范要求的，即 7.5mm。 4.3 稳定性验算 根据钢结构设计规范压弯构 件整体稳定性的计算公式： 。 满足规范要求。 五 结论 根据施工荷载的实际情况，考虑 一定的安全系数，对托架进行了内力计 算、变形计算和应力计算。计算结果表 明，在整体现浇 0 号块时强度和稳定性 虽然能够满足设计要求，但应力和位移 还是偏大，为了安全起见，在此建议托 架采用 Q345