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斜拉桁架橋的施工實施與認識

08-22 12:25:53  瀏覽次數:781次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 斜拉桁架橋的施工實施與認識,http://www.tljciu.live
  摘 要: 斜拉桁架橋是一種新型橋型,本文結合工程實際介紹已建斜拉桁架橋的橋型與結構特點,該橋型的造型、主桁架施工及其經濟合理性。 關鍵詞:斜拉桁架 結構 造型 施工 斜拉桁架橋是在斜接橋和預應力混凝土桁架梁的基礎上構思出來的,自1994年11月蘇南運河(京杭運河蘇南段   摘 要:斜拉桁架橋是一種新型橋型,本文結合工程實際介紹已建斜拉桁架橋的橋型與結構特點,該橋型的造型、主桁架施工及其經濟合理性。關鍵詞:斜拉桁架 結構 造型 施工  斜拉桁架橋是在斜接橋和預應力混凝土桁架梁的基礎上構思出來的,自1994年11月蘇南運河(京杭運河蘇南段)上第一座斜拉桁架橋——橫林東橋建成之后,1995年在該運河上又先后建成了4座斜拉桁架橋,即碩放大橋、新安南橋、向化一號橋、煤石橋。1987年建成的浙江長興縣的港口大橋,是同濟大學設計的一座斜拉桁架試驗橋。1 斜拉桁架橋的橋型與結構特點  斜拉桁架橋不僅具有斜拉橋和桁架梁受力合理的特點,還可結合連續梁、T型剛構、懸臂梁等的特點,組成幾種不同的結構形式,碩放大橋稱之為下承式預應力混凝土斜拉桁架連續梁(見圖1),新安南橋稱之為下承式預應力混凝土桁架T構(見圖2),向化一號橋可稱之為下承式預應力混凝土斜桁架懸臂梁(見圖3)。桁架T構與斜拉桁架懸臂梁相鄰的兩個懸臂在跨中均可用剪力鉸或跨徑較小的掛梁聯成一體,稱之為帶鉸或帶掛梁的桁架T主斜拉桁架懸臂梁,這兩種橋型的錨跨均設拉壓支座。三座橋的概況見表1。圖1(單位:cm)圖2(單位:cm)圖3(單位:cm)表1項 目碩放大橋新安大橋向化一號橋跨徑組成(m)45+70+4524.6+60+24.6228+55+228塔身高(m)106.56.0下弦桿長(m)664845.6橋面寬(m)凈7凈5凈7縱坡(%)3.55.54.0豎曲線半徑(m)175010001000下弦桿斷面形式箱形T形矩形人行道有無無荷載等級汽車-20汽車-10汽車-20通航凈空(m)50×7  斜拉桁架橋的主桁架主要由主塔(或豎桿)、上弦桿、下弦桿、腹桿組成。主塔為承壓構件,主塔與主墩有固結和鉸接之分,桁架T構屬固結,斜拉桁架連續梁及斜拉桁架懸臂梁屬鉸接形式。腹肝均為斜桿,有拉壓之分。在上弦桿與受拉腹桿內布置預應力筋,靠近主塔的一切上弦桿內力最大,預應力筋也最多;與下弦桿交匯處的節間內力最小,預應力筋相對布置的也少。所以,上弦桿預應力筋的一端均錨固在主塔節點處,另一端按各節間內力大小分別錨固在弦桿內。固端錨固方式現有兩種,單根或單元構件拼裝時,可用OVM錨;分片預制或現澆時,可采用現場壓花錨固技術。下弦桿內力主要視橫梁布置方式而定,橫梁布置在節點處,則下弦桿受壓;若橫梁不在節點處,橋面板與下弦桿連成整體,或設有人行道,有這三種情況之一者,則下弦桿為壓彎構件,彎矩不控制。下弦桿截面一般為矩形、工形、T形和箱形4種,其它桿件一般均采用矩形截面。為了增加主塔的橫向剛度,在兩根塔柱之間加設一根風撐。2 造型與美觀  斜接桁架橋作為一種新橋型,因具有良好的比例關系及點、線、面的配合,加之陰影效果的運用,使橋型美觀,故受到很多人的關注。2.1 碩放大橋的造型  碩放大橋具有良好的造型,主要體現在以下幾個方面:  (1)主塔往上延伸2.0m,成為塔頂,并設計有塔尖——為飛機小模型和避雷針,具有裝飾作用,是一個完整的“塔”的造型。主塔有一定的體量,是斜拉桁架橋的重要標志之一。  (2)塔身高與下弦桿長度間有良好的比例關系。塔高對桁架梁美觀有重要影響,塔高應視下弦桿的長度而定。該橋塔高10m,下弦桿長66m,比例為1∶6.6。  (3)腹桿與弦桿、弦桿與主塔間斷面尺寸的遞增有一個量的關系。腹桿為32×48cm,上弦桿為36×70cm,下弦桿為100×120cm。主塔為100×160cm(見圖1)。給人一種和諧美和有序感。  (4)欄桿高度與主塔高度雖構不成比例關系,但欄桿的高矮、通透性也會影響橋型的美觀。該橋雖為混凝土欄桿,但屬輕型設計,通透性好,加上飛機小飾品裝飾,構思巧妙。  (5)下弦桿及主塔設計成凹凸斷面,產生良好的陰影效果。倒角的運用,風撐鏤空,使構件不再顯得呆板、沉重。桁架桿件的內夾角做成圓弧形,不但能減少應力集中,而且也很美觀。2.2 其它橋的造型缺陷  (1)塔頂的延伸高度不夠,并且載塔尖或小飾品給人一種殘缺感。某些斜拉桁架橋,塔身體量較小,

www.tljciu.live為滿足預應力筋的布置要求,上節點設計得較大,象戴了個“帽子”。塔高與下弦桿長度比例不合適,新安南橋為1∶7.4,向化一號橋為1∶7.6,塔身可再高些。  (2)不設人行道的斜拉桁架橋,下弦桿宜采用陰影效果好的工形或T形斷面,不宜采用矩形或箱形斷面。  (3)豎曲線半徑太小時,產生較大的拱高,從而影響了橋的造型。筆者認為,斜拉桁架橋的豎曲線半徑不宜小于1800m。  (4)欄桿太高通透性不好。宜采用造型簡潔、通透性好的鋼結構或鋼筋混凝土結構欄桿。安裝在護輪帶上的欄桿,其高度應從路面算起,不宜過高,以采用鋼結構護欄為好。3 主桁架施工3.1 懸拼與澆注相結合  無錫段三座斜拉桁架橋主桁架采用的是懸臂拼裝、有支架拼裝和有支架澆注相結合的施工方案。大浮吊工作半徑內的主孔和邊孔構件用懸臂拼裝法,岸上邊孔構件部分為有支架澆注或拼裝,部分用汽車吊懸拼。3.2 懸拼形式  根據設備條件、起重能力,主桁架除主塔外,懸臂拼裝可分成單根、單元、桁架片三種構件形式。3.2.1 單根桿懸拼  (1)吊裝帶上節點的受壓腹桿;  (2)吊裝上弦桿,穿束張拉;  (3)吊裝帶下節點的下弦桿,下弦桿置于掛籃上;  (4)吊裝受拉腹桿,穿束張拉,接著安裝橫梁和橋面橋。重復以上步驟。3.2.2 單元構件懸拼  (1)吊裝帶上節點、上弦桿和受壓腹桿的單元構件,穿束張拉上弦桿;  (2)吊裝帶下節點、下弦桿和受拉腹桿的單元構件,穿束張拉受拉腹桿,接著安裝橫梁和橋面橋。重復以上步驟。3.2.3 桁架片懸拼  穿束—腹桿張拉—起模裝船運至橋位—吊裝—張拉上弦桿通長束—安裝靠近主塔的一根受壓腹桿,接著安裝橫梁和橋面板,工序十分簡單。  筆者以同一種斜拉桁架橋,用這三種構件主孔懸拼工藝流程對比,結果表明:  (1)單根桿件懸拼,對設備起重能力的要求低,但工藝復雜、施工周期長,線形不易控制,拼裝接頭多。  (2)桁架片懸拼恰與單根桿件懸拼的優缺點相反。  (3)單元構件懸拼的優缺點介于上述兩者之間。4 經濟指標比較  斜拉桁架橋與系桿拱橋、箱形連續梁橋或T型剛構相比,均能減少建筑高度,從而能降低線路標高以改善縱坡,并能減少引道土方工程量及擋墻圬工量。系桿拱橋的經濟指標優于箱形連續梁,斜拉桁架橋又比系桿拱橋施工方案選擇余地大,可以采用簡便、快速的懸臂拼裝法,經濟指標也較優。斜拉桁架橋和系桿拱橋經濟指標比較見表2。表2項  目下承式斜拉桁架梁(碩放大橋)下承式系桿拱(洛社大橋)橋 長(m)70+2×45+2×20=20070+6×20=190數量混凝土(m3)2471.922904.25普通鋼筋(t)234.68252.35預應力筋(t)30.4119.57指標混凝土(m3/m)12.5615.286普通鋼筋(t/m)1.1731.328預應力筋(t/m)0.1530.103  注:橋面寬凈7m,汽車-20,掛車-100。5 結束語  (1)斜拉桁架橋應有一個合適的塔高。加大塔高不僅能提高全橋剛度,也能使上弦桿的應力降低,使受力更趨合理。但塔太高會增加主塔設計和施工的難度,太低又會影響上弦桿的效率,也影響美觀。  (2)斜拉桁架的上弦桿本質上就是單對剛性拉索,它能約束主梁(下梁桿)的線位移和轉動,腹桿則進一步起到了約束作用,并且梁體用腹桿吊住,使梁體內彎矩減少,具有加勁功能,同時也降低了主梁的建筑高度。  (3)帶鉸桁架T構,加上錨跨設置的拉壓支座,是一種安全可靠的橋型。采用帶鉸或帶掛梁的斜拉桁架懸臂梁,拉壓支座的設計應更慎重些。  (4)帶鉸的斜桁架橋,鉸的工藝復雜,維修不易,而帶掛梁的斜拉桁架橋,撓度曲線有轉折點,二者均有對行車不利的弊端。筆者傾向于采用斜拉桁架連續梁。  (5)斜拉桁架橋具有建筑高度小、自重輕、經濟合理、施工方案選擇余地大等優點。只要在塔高和節間長度方面作優化設計,研究它的造型,對結構形式進行篩選,提高機械化施工水平,相信這種橋型會有更大的發展前途

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