独塔斜拉桥边跨压重施工方案优化研究.pdf
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1、文章编号:():./.独塔斜拉桥边跨压重施工方案优化研究彭佳斌(中交第二公路勘察设计研究院有限公司 武汉市)摘 要:在独塔斜拉桥施工过程中辅助墩出现负支反力会导致结构受力状态变化使辅助墩支座受力不均或脱空进而损害支座 文章以降低压重混凝土用量和避免辅助墩出现负支反力为优化目标提出压重施加工序不变且支架分批拆除和压重分批施加且支架分批拆除两种施工改进方案 通过对比分析不同方案下的辅助墩支反力、施工过程中主梁应力、钢管支架立柱最大应力和成桥状态确定合理的辅助墩施工方案 关键词:独塔斜拉桥辅助墩支反力施工方案中图分类号:.文献标识码:引言独塔斜拉桥辅助墩是位于桥塔与过渡墩或边墩之间的桥墩 布置辅助墩
2、应综合考虑桥梁总体布置、水文地质条件、通航孔净高、索力分布、箱梁刚度、锚固跨压重施工造价等方面的技术和经济合理性 辅助墩压重的优化设计可使主体结构受力状态趋于合理化 斜拉桥辅助墩可改善全桥受力状态增强锚固跨对主跨的锚固作用有助于悬臂施工阶段箱梁挠度和主塔偏位的施工控制 辅助墩的设置也可有效改善成桥活载下锚固跨斜拉索的疲劳应力幅值增强箱梁整体刚度和施工抗风稳定性当辅助墩不高且桥墩基础施工相对便利时斜拉桥锚固跨辅助墩的设置具有良好的整体技术和经济指标优越性因混凝土材料抗压不抗拉混凝土辅助墩常以受压构件进行设计墩顶设置仅受压支座以避免其在施工及运营阶段承受拉应力 而当辅助墩施工过程中出现负支反力墩顶
3、支座必然产生支座脱空病害此时结构受力状态不利会导致支座整体支承状态异常 因此制定锚固跨压重混凝土施加及支架拆除施工方案时应以各施工运营阶段辅助墩不出现负支反力为控制条件通过有效的方案和经济指标比选确定合理的工序 工程概况某三跨连续固结体系独塔斜拉桥采用非对称双索面及预应力混凝土箱梁锚固跨设置有辅助墩桥梁跨径组合为主跨 锚固跨()桥面双向 车道采用城 级设计荷载铺装层及护栏二期恒载为/预应力混凝土单箱三室截面箱梁全宽为.采用施工预应力、合龙预应力和锚固跨支架现浇段预应力的纵向预应力体系设计合龙温度为 桥塔为钻石型钢筋混凝土结构塔高 桥面以上塔高 拉索为空间双索面桥塔两侧各设置 对斜拉索 有限元计
4、算模型如图 图 独塔斜拉桥有限元分析模型图该非对称双索面斜拉桥锚固跨合拢前为对称的双悬臂施工阶段合拢后转变为非对称单悬臂施工阶段其主塔两侧桥跨的拉索拉力处于相互不平衡状态 索塔不平衡拉力使锚固跨侧箱梁拉升后锚固跨的辅助墩和边墩墩顶将产生支座负反力 非对称独塔斜拉桥施工时设计上规避此类支座负反力时往往在锚固跨现浇段预应张拉阶段完成后首先进行现浇段压重混凝土灌注再进行锚固跨合龙非对称施工阶段采用增加的锚固跨压重平衡主塔两侧箱梁上的不平衡拉索索力 年 第 期 北方交通 辅助墩支反力分析.原方案与经济方案对比原方案施工工序如下:()锚固跨在边墩、辅助墩区段进行现浇支架施工()锚固跨现浇混凝土箱梁浇筑施
5、工()现浇混凝土箱梁的纵向预应力束张拉施工()锚固跨的压重混凝土浇筑后对锚固跨进行合龙施工锚固跨压重混凝土优化后的施工工序在与原设计方案保持一致的条件下缩减压重混凝土用量 材料及其浇筑施工方式与原设计方案一致缩减锚固跨箱梁内灌注的压重混凝土用量即压重荷载值由原方案的/降低至/两种方案的辅助墩支反力对比结果见图 图 原方案与经济方案辅助墩支反力对比图 表明在锚固跨合龙后主跨单悬臂状态浇筑完成 梁段至 梁段的施工过程中原方案的辅助墩处支反力全部为正值而经济方案中部分施工阶段出现了辅助墩负支反力 斜拉索张拉时辅助墩支反力变小反之浇筑混凝土时辅助墩支反力变大 由于辅助墩处单向受压支座不能约束顶部箱梁的
6、上翘位移经济方案势必造成支座脱空的支承状态异常现象极不利于维护施工阶段结构安全 因此保证辅助墩不出现负支反力是降低压重混凝土用量的首要前提 各方案中两个条件需同时满足主跨单悬臂浇筑施工阶段当经济方案的压重降低为/后辅助墩支座压力整体降低幅度在 左右 根据模型辅助墩支反力计算结果设计活载下辅助墩支反力变化范围为 自重、压重和二期恒载下辅助墩支反力为 远大于活载下负支反力满足运营阶段辅助墩不出现负支反力并具有足够支座压力储量的设计要求.原方案和改进方案的比选独柱墩斜拉桥施工过程中辅助墩处产生负支反力受拉状态后常采用临时固结措施进行受拉状态约束 限制辅助墩处箱梁的上挠以防止支座与箱梁分离最终导致钢筋
7、混凝土的辅助墩及其基础均处于受拉状态 桥墩及其基础的抗拉状态设计和施工等都将大幅增加工程造价 因此缩减锚固跨压重混凝土用量的前提是辅助墩处支座不允许出现负反力为此进一步提出经济方案的两种改进方案具体见表 和图 表 原方案与经济方案的改进方案(方案、)施工步骤原方案一次施加压重 主 跨 合龙支架拆除一次灌注/的压重混凝土主跨合龙张拉合龙预应力筋束后锚固跨现浇段支架拆除经济方案方案方案按原方案施工 逐 步 拆除支架逐步施加压重 逐 步 拆除支架/同材料的压重混凝土主跨单悬臂施工时锚固跨和主跨拉索对称张拉后从辅助墩按顺序分批逐步拆除锚固跨的箱梁现浇支架/同材料的压重混凝土分段灌注到辅助墩至边墩的部分
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