贵州平寨特大桥挂篮设计与稳定性分析

1、文章编号:100926825(20090320305202贵州平寨特大桥挂篮设计与稳定性分析收稿日期:2008209215作者简介:王浩(19822,男,硕士,助理工程师,中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆400013刘芳平(19812,男,硕士,讲师,重庆三峡学院建筑工程系,重庆404000肖光宏(19572,男,硕士生导师,教授,重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074王浩刘芳平肖光宏摘要:介绍了贵州平寨特大桥挂篮的设计,对挂篮承重结构整体稳定性进行了分析,指出该桁式斜拉挂篮的组成与拼装十分灵活,对各种不同跨度、宽度的桥梁具有良好的适应性与通用性。关键词:特大桥,挂篮,稳定性中图分类号:

2、U445文献标识码:A1工程概况沪瑞国道主干线镇宁胜境关公路平寨特大桥全长1382m ,其中主桥为五跨(130+3×235+130m 预应力混凝土连续刚构体系。主桥分为左右两幅桥,每幅桥上部主梁为变截面单箱单室箱梁,箱梁顶宽12.0m ,底宽6.5m ,梁段长度为三个级数:3.5m (1号9号,4.0m (10号17号,4.5m (18号27号2挂篮设计2.1挂篮技术参数1悬浇箱梁最大块件重量:288.33t (按300t 设计;2悬浇箱梁最大分段长度:5.5m ;3悬浇箱梁高度变化:13.4m 4.1m ;4挂篮行走方式:滑动行走;5提升模板方式:液压千斤顶提升;6挂篮总重:120

3、t ;7挂篮主桁最大弹性挠度:20mm ;8挂篮底篮最大弹性挠度:30mm ;9工作适应纵坡:4%。2.2挂篮的结构和特点平寨特大桥桁式斜拉挂篮由主桁承重系统、悬吊系统、锚固系统、行走系统、底篮和模板系统五个部分组成。2.2.1主桁承重系统主桁承重系统包括主桁架、前上横梁及水平与竖直联系杆系三部分。主桁架为两组斜拉桁架,每组斜拉桁架由三片并列的贝雷桁片组成,其中水平的桁架为经改造的贝雷桁片,斜拉部分竖压杆及斜拉杆为型钢加工构件,水平桁架通过立联桁片与平联桁片连成一组整体桁架,斜拉部分的竖压杆则通过竖直联系杆系连成整体,两组桁架之间则通过水平联系杆系与前上横梁及竖直联系杆系连接成整体稳定承重体系

4、。水平桁架、竖压杆及斜拉杆之间采用<50销子连接,横向联系则采用螺栓连接。2.2.2悬吊系统悬吊系统的作用是将底模荷载、外侧模荷载、内模荷载、主梁节段自重及施工荷载传递给挂篮主桁承重系统及已浇混凝土梁段1。本挂篮悬吊系统由前吊系统与后吊系统组成。1前吊系统。前吊系统共有11个吊点,其中上吊点7个,下吊点4个,各吊点悬挂于前上横梁,上吊点直接吊住内外滑梁,下吊点则吊住前下横梁并通过前下横梁上的铰底座支承底模纵梁。下吊点的吊带为单根16Mn 钢吊带,上吊点吊带为2根<40圆钢(钢号Q235,吊带下端与下横梁铰接,吊带上端设有横担与提担,通过提担与两根可调距的<52钢棒(采用梯形螺

5、纹连接。钢棒上部设有限位横担,下道横担置于前上横梁上,上下横担之间设有千斤顶,通过千斤顶升降来调节模板标高。2后吊系统。后吊系统共有13个吊点,其中上吊点7个,下吊点6个。7个上吊点中有3个内吊点,4个外吊点,3个内吊点吊住内滑梁,4个外吊点中的两个吊住外滑梁,另外两个吊住分配梁;内外滑梁吊点的吊杆为<32精轧螺纹粗钢筋,钢筋上端通过螺母与垫板固定于已浇箱梁顶面,钢筋下端与滑梁小车连接。分配梁吊点受力较小,悬吊机构为行走小车。6个下吊点吊住后下横梁,其中4个内吊点为主吊点,每个主吊点的吊杆为2根<32精轧螺纹粗钢筋,由于其荷载较大,为便于提紧模板及方便脱模,设千斤顶支承于已浇梁的底

6、板上,吊杆下端通过横担与后下横梁连接;两个外吊点为副吊点,在箱梁浇筑期间受力较小,其主要作用是在挂篮行走时吊住后下横梁。4结语为了降低评估过程中的主观性,底层指标的评分标准需细化。桥梁养护评估是一项迫切而艰巨的科研课题,从目前的研究现状来看,还有很多问题有待深入研究。参考文献:1李洪兴.因素空间理论与知识表示的数学框架(变权综合原理J .模糊系统与数学,1995,9(3:129.2李亚东.既有桥梁评估初探J .桥梁建设,1997(3:18221.3郑志刚.试论桥梁定期检查J .工程建设与设计,2005(8:79281.4张仁巍.石拱桥旧桥健康等级的综合评估J .山西建筑,2007,33(21:

7、3372338.On the assessment method of the maintenance of concrete beam bridgeFU Jun 2xiAbstract :Based on practice of conservation assessment ,the thesis addresses the existin g problems of the current bridge assessment method ,according to which ,a corres ponding assessment method is put forward ,wit

8、h an assessment practice for example ,proves the feasibility of the evaluative method of bridge technology.K ey w ords :bridge ,assessment model ,weight ,variable weight ,index503第35卷第3期2009年1月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol.35No.3Jan.20092.2.3锚固系统锚固系统作用有:1在箱梁节段施工时锚固主桁尾部;2在挂篮行走时压住主桁后部。此两种功能对应两种工作状态,即施工锚固

9、状态与行走锚固状态。本挂篮采用<32精轧螺纹粗钢筋作为锚筋提供锚固反力,通过主桁下的转换杆将力转换后再通过拉筋传至主桁上的压杆,在主桁上方设压座和保险压杆,主桁尾部通过螺纹钢筋调节。2.2.4行走系统行走系统的作用是为挂篮提供行走条件,满足挂篮行走要求。本挂篮的行走方式为滑动行走,在箱梁顶面设行走轨道,在轨道上(支点下置四氟滑板,在主桁尾部亦设有滑道,同时在滑道与后锚压杆间置四氟滑板,箱梁内模与侧模下设有滑梁,滑梁后部吊杆下设有行走小车,行走时用22t 张拉千斤顶及钢绞线牵引挂篮前移。挂篮行走前先在支点处座梁两端置千斤顶将挂篮顶起,将行走轨道前移,然后下落挂篮再向前行走。箱梁悬臂前半段块

10、件较短,可直接行走到位,后半段块件较长,需转换后锚位置方能行走到位,保险压杆可兼作换位压杆满足后锚换位需要。2.2.5底篮和模板系统底篮的主要承重构件是底纵梁,底纵梁选用32a (顶底面加焊厚12mm ,宽150mm 钢板加强,箱梁两腹板下各置4根32a ,底板下置5根32a 。模板系统包括钢模板(含模肋及背杆(背销,底模置于底纵梁上,底模通过其分布横肋将箱梁底板及腹板荷载传于底纵梁。3挂篮稳定性分析3.1分析方法简介挂篮在施工荷载及风荷载作用下,应具备足够的整体稳定性。从两个方面分析挂篮的整体稳定性:1挂篮在满负荷工作状态及风载作用下是否具有在纵桥向抗倾覆的稳定性,以及挂篮在施工空载状态和行

11、走状态在横桥向抗水平转动的稳定性;2挂篮在施工满载作用下,承重结构的各受压部件是否具有足够的稳定性。挂篮承重结构的整体稳定由承重结构各受压部件的稳定性得以保证,即各受压部件稳定,则整体结构稳定。挂篮承重结构的受压部件有:主桁竖杆,立联外水平杆,主桁水平桁架的弦杆和腹杆,平联横杆,其稳定性应逐一进行验算,下面主要介绍挂篮承重结构在荷载作用下整体稳定性分析。3.2挂篮承重结构整体稳定性分析3.2.1抗纵向倾覆稳定分析主桁倾覆稳定性计算考虑在满载工况下,后锚力提供抗倾覆力矩,主桁加载点(即前上横梁作用点的荷载提供倾覆力矩,不同梁段上加载点不同,加载点的荷载也不同,在3.5m 梁段(1号块件荷载作用下

12、倾覆力矩最大,前上横梁作用在每片主桁上的荷载为F =324.1kN ,故每组主桁(3片主桁片的倾覆力为P =3×324.1=972.3kN ,倾覆力矩为M 倾=F ×4.5×3=324.1×4.5×3=4375.3kN m 。而主桁自重和风载对主桁纵向倾覆影响很小,不予考虑。4根<32精轧螺纹粗钢筋承担一组主桁的后锚力,为挂篮提供抗倾覆力矩,后锚4根<32精轧螺纹粗钢筋(不考虑保险压座的锚固力的流限拉力为4×750×803=2409000N =2409kN ,考虑各精轧螺纹粗钢筋受力不均匀的强度折减系数取0.9,

13、故后锚可以提供的锚固力为2409×0.9=2168kN ,它对主桁产生的抗倾覆力矩为M 抗=2168×4.5=9756kN m 。后锚处的安全系数:M 抗/M 倾=9756/4375.3=2.2>k =2,结构安全。3.2.2抗横向转动稳定分析施工状态1号块件体积最大,故其承受的风荷载也最大,作用在侧模板上的风荷载为F w h 1=133.9kN (百年一遇风力。施工过程中底模已提紧,侧模下半部分风载传递给底篮,上半部分风载的1/2由侧模板传递给已浇梁段,另1/2通过滑梁吊杆传给前上横梁,进而传给主桁,因此主桁所受风载为侧模风载的1/4,即F 风=133.9/4=33

14、.5kN ,风荷载对挂篮支点的力矩M 转=F 风×l =33.5×4.5=150.7kN m 。横向抗转动力矩由主桁支点处的摩擦力提供,施工阶段每片主桁支点处空载的支点反力与挂篮行走状态的支点反力相等即F 支=203.8kN ,每组主桁有3片主桁,对应2个支点,故每个支点处的压力F 支=3F 支/2=3×203.8/2=305.7kN ,共有4个支点,每侧2个 ,相互位置关系见图1。对A 点取矩,取滑动摩擦系数0.3进行计算。则抵抗力矩:M 抗=0.3×305.7×(0.9+5.8+6.7=1228.9kN m 。挂篮施工横向稳定安全系数为:M

15、 抗/M 转=1228.9/150.7=8.15>k =2,结构安全。4结语平寨特大桥已经顺利合龙,该种桁式斜拉挂篮由于其装有强大的斜拉承重杆系,为承载力强、刚度大的轻型挂篮,如用平寨特大桥的该桁式斜拉挂篮2,挂篮自重与承受的浇筑块件重量之比仅为95/288=0.33。这种桁式斜拉挂篮的主桁结构由两组桁梁组成,每组桁梁由三列(或两列贝雷桁片与斜拉承重杆系以及联系桁片拼装而成,由于桁架具有良好的抗压曲稳定性,且一组桁梁在横桥向具有两个支承点,其自身已具有横向稳定性,再加上两组桁架之间的立联杆系与平联杆系的连接作用,使挂篮具有良好的整体稳定性。桁式斜拉挂的组成与拼装十分灵活,对各种不同跨度、

16、宽度的桥梁具有良好的适应性与通用性。参考文献:1顾安邦.桥梁工程(下册M .北京:人民交通出版社,2000:43244.2交通部第一公路工程局.公路施工手册桥涵(下册M .北京:人民交通出版社,2000:1362138.Design of h anging b asket and the stability analysis of Pingzh ai super large B ridge in G uizhouWANG H ao L IU F ang 2ping XIAO G u ang 2hongAbstract :The paper introduces the design of the hanging basket of Pingzhai super large Bridge in Guizhou ,analyzes the whole stability of the load 2bearing structure of the hanging basket ,points out tha