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鄂黃長江公路大橋牽索式掛籃的設計及應用

08-22 12:27:43  瀏覽次數:388次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 鄂黃長江公路大橋牽索式掛籃的設計及應用,http://www.tljciu.live
  【摘 要】 本文著重介紹了鄂黃長江公路大橋予應力砼主梁施工所用牽索式(前支點)掛籃的結構設計,闡述了其結構的新穎性、合理性和可操作性;通過同傳統牽索式掛籃的比較突出了其經濟價值。 【關鍵詞】 斜拉橋 砼主梁 牽索式 掛籃 1. 概 述 1.1 工程項目概況 湖北鄂黃長江   【摘 要】 本文著重介紹了鄂黃長江公路大橋予應力砼主梁施工所用牽索式(前支點)掛籃的結構設計,闡述了其結構的新穎性、合理性和可操作性;通過同傳統牽索式掛籃的比較突出了其經濟價值。【關鍵詞】 斜拉橋 砼主梁 牽索式 掛籃 1. 概 述1.1 工程項目概況湖北鄂黃長江公路大橋是國道106線在湖北鄂州與黃岡兩市之間跨越長江的一座特大型橋梁,全長2670m,橋面寬24.5m(雙向四車道),設計荷載為汽車―超-20級,掛車-120,設計行車速度80km/h,設計洪水頻率300年一遇。其主橋橋跨布置為55+200+480+200+55m的五跨連續雙塔雙索面預應力砼邊主梁斜拉橋,主跨480m,居同類橋型亞洲第二世界第三。主橋橋跨布置如圖1-1所示。圖1-1 主橋橋跨布置圖 (單位:cm)1.2預應力砼主梁結構及特點概述該橋主梁采用預應力砼雙肋板式截面,標準梁段梁高度2.4m(對應橫向寬度24.5m的位置),在200m邊跨輔助墩(主4、7號墩)兩側一定范圍內采用變高度的雙肋板式截面,55m跨主梁高度由2.6m高變化至4.9m,200m邊跨靠近輔助墩一側一定范圍內主梁高度由2.4m變化到4.9m。在變高梁范圍內,主梁梁底設置了開口底板,主梁梁頂寬27.7m,橋面板厚32cm,橫梁標準間距8.0m,與斜拉索索距相對應,橫梁均為預應力砼橫梁。主梁橫斷面結構如圖1-2所示。圖1-2 標準節段主梁橫斷面圖 (單位:cm)8.0m標準節段主梁采用牽索式掛籃懸臂對稱澆注施工。單側每節段砼澆注方量為147.4m3,普通鋼筋216.3kn,預應力鋼絞線44.2kn,預應力粗鋼筋14.7kn;每節段的施工重量達到3812.8kn;因此主梁施工具有單段重量大、節段長、橫橋向跨度大的特點。2.掛籃設計 2.1 掛籃設計目的及目標掛籃是砼主梁懸澆施工的施工工具,主梁施工質量的好壞、施工進度的快慢,很大程度上取決于施工掛籃的先進與否。針對鄂黃橋8m節段主梁的特點,通過分析傳統的前支點掛籃結構及運行情況,經過精心設計,使得鄂黃橋掛籃輕型化且結構功能多元化,特別考慮了液壓系統的使用,使其安全可靠、操作簡便等特性在掛籃的結構設計中得到充分的體現,進而提高施工工效,使主梁施工達到“確保質量,縮短工期,提高效益”的目的,從而實現全橋質量目標。2.2 掛籃結構設計2.2.1設計依據及設計規范(1)《鄂黃長江公路大橋施工設計圖》(中交二院)(2)《公路橋涵設計通用規范》(jtj021-89)(3)《鐵路橋梁鋼結構設計規范》(tb1002.2-99)(4)《鋼結構設計規范》(gbj17-88)(5)《公路橋涵施工技術規范》(tjt041-2000)(6)《鋼結構高強度螺栓連接的設計施工及驗收規程》(jgj82-91) 2.2.2設計荷載根據鄂黃大橋施工圖設計要求,主梁采用的前支點牽索式掛籃最大承載力不小于4000kn,空掛籃自重控制重量為2000kn(包括模板和其它相關的施工荷載)。設計考慮沖擊系數1.1,施工機具及人群荷載150kg/m2。2.2.3掛籃的主要結構特點及功能本掛籃由承重系統,提升錨固及止推系統,定位調整系統,行走系統和模板系統等幾部分構成。其整體結構如圖2-1及圖2-2所示。圖2-1 掛籃整體結構立面圖2.2.3.1 承重系統掛籃承重系統直接或間接承受砼主梁施工時的全部荷載,該系統包括兩根長度分別為20m的鋼箱主縱梁及聯系兩縱梁的前、中、后三根橫梁和加勁桁片。其中主縱梁橫斷面尺寸為1700 mm(寬)×1800mm(高)。主縱梁前端為弧形首,便于牽索(斜拉索)的臨時錨固;前、中、后三道橫梁均為工字形斷面,上、下翼緣板寬為300mm。其中前橫梁因用于支承砼主梁橫隔梁的重量,高度為1800mm;在前橫梁外側設置加勁桁架,以增加其側面剛度,同時作為操作施工平臺。中、后橫梁間用鋼管連接形成桁架,以增加工字梁的側向穩定和掛籃的整體剛度。圖2-2 掛籃整體結構平面圖 (單位:mm)2.2.3.2提升錨固及止推系統該系統包括中、后吊桿組,c型掛鉤和止推塊三部分。其中中吊桿組設置于梁中部與c

www.tljciu.live型掛鉤相對應位置,由兩根φ80mm圓鋼組成;其在主縱梁上的錨固點位于同c型掛鉤對應的內側壁板上,中軸線與掛鉤軸線重合,這樣吊桿即不穿過砼主梁的邊肋而減小其斷面面積,又使主縱梁在該位置形成內外對稱的吊點而不至于偏心受力,使主縱梁有良好的側向穩定性。后吊桿組位于主縱梁尾部,與前吊桿組中心間距為8.0m,同樣由兩根φ80mm的圓鋼組成,主要起到穩固掛籃尾部的作用。止推塊固定設置于主縱梁尾部頂面,其對應于砼主梁斜拉索錨盒位置,這樣可利用錨盒結構承受水平推力。止推塊作為掛籃前支點牽索水平分力的傳力結構,將水平分力傳遞至已澆砼梁段上,從而起到止推作用。2.2.3.3定位調整系統掛籃縱向定位由行走液壓千斤頂行程控制,通過行走距離長度來控制定位縱向位置,橫向定位及調整依靠設置于行走掛鉤側面和主縱梁主縱梁尾部的反力輪。每套掛籃共設置4個定位輪,上、下游各2個,行走時通過定位輪與已澆砼主梁的邊肋外側面的接確限位掛籃的橫橋向平面位置,同時通過設置于后定輪處的千斤頂微調,使行走到位后的掛籃中軸成與待澆梁段中軸成重合。掛籃豎向定位及調整是由設置掛鉤與已澆砼主梁頂面之間的液壓千斤頂和對口鋼楔塊以及主縱梁尾部梁頂與已澆砼梁段邊肋底面間的液壓千斤頂來實現,同時前支點牽索的張拉也起到調整的作用。2.2.3.4行走系統該掛籃的行走系統由行走掛鉤、反力輪、走道和頂推液壓千斤頂等部分構成。c型掛鉤是掛籃行走的承重結構,通過高強度螺栓連接于主縱梁中部外側,c型掛鉤底面設置四氟滑板。走道置于已澆梁段頂面并通過預埋螺栓臨時固定。為確保掛籃行走時前后端基本保持水平,特在兩主縱梁尾分別設置2個行走反力輪。掛籃的行走由通過液壓千斤頂對掛鉤的頂推來實現。2.2.3.5模板系統掛籃模板系統由模板和模板支架以及支架液壓提升系統三部分組成。掛籃主縱梁頂板即作為砼主梁邊肋底模,同樣前橫梁與砼主梁的橫隔梁相對應,因此其上翼緣板(頂板)即作掛籃為砼橫隔梁的底模板,側模均為特制大塊鋼模。砼主梁頂板內模支架采用無推力三鉸系桿鋼管拱結構。整個拱架順橋向由等間距的5片主拱肋構成,肋間由鋼管桁架相連,使其形成整體,每片拱肋的拱腳通過滑道與主縱梁側面相連,滑道用高強度螺栓固定于主縱梁內側面壁板上,整個拱式支架可以順著滑道上、下滑動。當完成前一段主梁的澆注施工作業后,拱架在整個掛籃前移時下放至橫隔梁底標高以下,掛籃行走移動到位后再將拱架提升至設計位置采用鋼銷將拱腳固定在滑道上。拱肋主拱管采用無縫鋼管,其拱軸成為二次拋物線,矢跨比為1/10。主拱管上設鋼管立柱,柱頂布置有槽鋼分配梁,以支承底模。拱腳間的水平系桿中部設置調節螺桿,可通過調節螺桿的長度來控制拱腳水平推力大小,從而達到減小或消除拱腳水平推力的目的。2.2.4掛籃主要受力結構的安全性驗算本掛籃設計承載4000kn,其主要受力結構有主縱梁、前橫梁、c型行走掛鉤、中錨桿組、頂板內模拱架系等。設計時均以其最不利受力狀態控制,采用所用材料的容許應力值驗算。3.掛籃應用3.1 掛籃循環使用 3.1.1掛籃循環使用操作程序圖3-1 主梁節段施工工藝循環流程框圖3.1.2掛籃循環使用狀態掛籃循環使用操作示意圖如圖3-2所示圖3-2 掛籃循環使用操作示意圖3.2 實施效果綜述3.2.1 輕型化掛籃采用了合理的梁、拱組合體系結構;各分部結構功能的多元化,使得其自重較輕:一套掛籃重量為1545kn,而每節段砼主梁的施工重量為3812.8kn,兩者之比(自重系數)為0.405,較傳統牽索式掛籃輕,從而節省了掛籃制造原材料并減輕了施工荷載。3.2.2 操作簡便、工效提高無論是掛籃的整體升降、行走前移,還是掛籃平面位置的調整,以及模板系統的升降、安拆,液壓系統在其設計和運用中都得到了充分的體現。合理的梁、拱組合體系使得該掛籃操作簡便、施工快捷,從而極大地縮短了循環周期,提高了工效。3.3.3 梁段現澆砼優質高效本套掛籃從2001年1月12日正式投入使用至2001年11月25日完成了該橋b標主橋全部28對8.0m標準節段主梁的澆注施工,所澆主梁整體線形好,外觀優美,局部結構均符合規范要求。4.結 語本牽索式全液壓工具式掛籃的研究開發,通過在鄂黃長江公路大橋主梁施工中的應用驗證,證明其結構合理、應用操作簡便、節約工期、提高了工效、節省了成本,達到了設計預期目的。為全橋實現“確保部優,爭創國優”的質量目標給予了可靠的技術保證,并取得了良好的社會效益和經濟效

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