1 工程概况
白草口一号特大桥位于国道主干线二连浩特至河口公路中的新(广武)—原(平)段高速公路。该桥分左右两幅,主桥桥墩为钢筋砼薄壁空心墩,墩壁厚60cm,墩高50余米;上部结构为预应力砼连续刚构桥,为单箱单室箱形断面,跨径组成为55m+2×100m+55m。
主桥连续箱梁采用三角形挂蓝悬臂现浇法施工,箱梁纵向分段长度为6×4.0m+5×4.5m,0
#块长度为4.5m,中跨、边跨合拢段长度分别为2.5m和2.09m。0
#块长度达不到拼装挂蓝的要求,须将1
#块与0
#块同时浇注,一次浇注长度12.5m,浇注砼152.1m
3,块体共重3954 KN,其中1
#块重1122 KN。
2 方案选择
由于该桥墩身较高,采用落地支架浇注砼显然不现实。常规施工方法是在墩顶段墩身设置预埋件,拼装牛腿式悬臂支架作为支撑,在支架上浇注砼。支架材料一般采用贝雷架、拆装式桁梁、军用梁、万能杆件或型钢桁架,考虑现场有部分闲置万能杆件,经技术和经济效益分析,决定采用万能杆件在墩顶两侧拼装托架,作为浇注0#及1#块砼的支撑。
为避免在高空拼装挂蓝的底模架、底模板及侧模板,并节省资金,在浇注0#及1#梁段砼时,即利用挂蓝的底模纵梁、底模板及侧模板,待0#、1#块施工完成后,在其梁面组拼挂蓝三角架并就位到2#块施工位置,然后安装挂蓝后锚固、前上横梁、外模走行滑梁及其吊杆,将预先放置在托架上的后托梁与底模纵梁后端拼连,吊装前托梁并与底模纵梁前端拼连,通过前后托梁将底模平台临时吊挂在外模桁架上,倒链牵引外模及底模平台沿滑梁向前滑移,直至2#块施工位置,安装挂蓝底模前后吊挂,解除底模平台与外侧模间的临时连接,即可进行2#块施工。
3 设计检算
3.1托架形式
如何防止0#及1#块砼开裂是托架设计时要重点考虑的问题。0#及1#块砼浇注过程中,由于砼龄期较短,其抗剪强度较底,随着砼的浇注,支架逐渐产生变形,底模发生不均匀沉降,造成下部已初凝的砼内部产生剪应力,当剪应力超过其抗剪强度时,即产生竖向裂缝(纹),影响结构的强度和使用安全。因此,要求托架除具有足够的强度外,还必须保证有较大的刚度,并尽量减轻自重。
托架采用N型万能杆件拼装成空间悬臂结构,主桁架为三角形,墩身每侧共用4片主桁架,每片主桁架在纵向及竖向均为2节,节间距离为2mwww.tmgc8.com,横向受墩身宽度限制,4片主桁架的间距为2m+1.5m+2m,需另加工1.5m的非标准横联,作为补充构件。
根据万能杆件的使用要求,托架均为节点受力,所有杆件均为拉(压)杆,只承受轴力作用。
托架形式如图1所示。
3.2预埋件
预埋件的作用是将托架承受的施工荷载传递到墩身,是整个支撑结构的关键部位。预埋件的形式既要保证结构受力安全,又要考虑工地施工条件,避免加工质量不稳定而降低结构的安全度。
设计时对于预埋件与主桁架的连接形式考虑了二种方案,一是焊接,二是栓接。前者具有施工操作简单的优点,但焊接质量取决于焊工的操作水平,具有较大的离散性,焊缝的受力强度不明确;后者具有受力明确,连接质量稳定的优点,但施工操作困难,为保证主桁架的顺利拼装,需要较高的预埋精度。综合分析上述二方案的优缺点后,决定采用栓接方案,并通过必要的工艺措施确保预埋件的预埋精度。
本桥的特别之处是墩身为薄壁空心墩,壁厚仅为60cm,而预埋件埋置深度需在80cm左右,结构尺寸本身就无法满足要求。另外,由于墩壁较薄,其本身难以承受预埋件传递的巨大的水平拉(压)力。考虑诸因素,将墩身两侧预埋件设计成穿过整个墩身通长布置,使预埋件在墩身两侧托架对称的拉(压)力作用下而自身受力平衡,从而使墩身砼基本不承受水平力。
为避免预埋件下部砼承受较大竖向压力而产生局部受损,在预埋件以下50cm范围内布置适当数量的构造钢筋网,以提高该部分的抗压强度。
预埋件采用2根背对25b(下部为28b)槽钢,外露端钻孔,与加工件节点板螺栓连接,结构如图2所示。
3.3垫梁
为保证托架的节点受力,所有垫梁均布置在节点处。垫梁是以分配荷载为目的,为保证各片主桁均匀受力,垫梁要求具有较大的刚度,本设计采用I32b工字钢。
3.4底模支架
根据1#块箱梁底部线位标高设置底模支架,支撑底模纵梁,并设置适当数量的硬杂木对头木楔,以调整标高和方便拆除模板及支架。
3.5结构检算
整个结构对两部分进行了检算,一是底模纵梁的检算,二是万能杆件主桁架的检算。www.tmgc8.com
检算采用容许应力法,均不考虑各项荷载的分项系数。
3.5.1底模纵梁检算
底模纵梁检算的目的是分析其对上部荷载的分配情况,即计算万能杆件各节点的支撑反力。
荷载组合:
底模纵梁承受的荷载为:梁部钢筋混凝土重量+底模板、底模纵梁、内模板及内模支架重量+施工人员、机具荷载+振捣砼产生的荷载。
计算简图如图3所示。
计算结果:
纵梁剪力图如图4。
由剪力图可计算出各支点的反力:
RA = 45.3 KN[1] [2] 下一页
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