大跨度t型刚构桥梁施工阶段抗风设计.pdf

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编号:20181111064147655167    类型:共享资源    大小:163.63KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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资源描述:
大跨度T型刚构桥梁施工阶段抗风设计 于福1,李海2,徐永成3,徐润3,孙志刚3 (1.中交一航局第二工程有限公司,山东青岛266071;2.广西坛百高速公路有限公司, 广西南宁530028;3.山东省交通规划设计院,山东济南250031) 摘要:对京杭运河台儿庄复线船闸交通桥主桥施 工阶段进行分析计算。 关键词:风荷载;T型刚构;最大悬臂 中图分类号:U442.59 文献标识码:A Wind-resistant desi驴0f Long span T type rigid frame bridge in the stage of co璐tmction 砌凡1,凹讹i2,xu yo昭一出珂, XU融蠢,sUh z诫一g帆窖 (1.ⅣD.2西翊m硎,lg co唧∞y nd.旷CCCC风埘而kr6Dr西卿,黜矗昭 corrlP口町厶d.;‰ndD增Qi,础o 2660r7l c枋m;2.白彻铲£死,击面 晒g^M,,co,,弘ny厶正;‰,增弼盹,I,l均’530028吼打m;3.鼬,协昭 P砌i,lc谢commw血m幻m胁删增o,ld Des劬胁疵眦,鼯mdDng ^mn 25003l∞iM) Akitract:With the analysis aIld calcul砒ion on the ship。 lock tr幽c bridge of the gmd carIal in 7IKerzhu肌g section. Key words:wind load;T t)rpe ri舀d frame;t}Ie largest cantilever 1 工程概况 京杭运河台儿庄复线船闸交通桥位于京杭运河 台儿庄段,为复线船闸配套工程。桥位处京杭运河为 双线航道,航道中心间距100 m,河道通航标准为内河 二级航道,净宽80 m,净高7 m。为连续跨越航道,主 桥采用变截面预应力混凝土T型刚构,桥宽8 m,弓背 形桥面曲线,最大纵坡为7.25%;下部结构主桥刚构 墩和共用墩均采用矩形薄壁空心墩,群桩基础。上部 箱梁施工采用悬臂浇注方案。 收稿日期:2013—04—20 作者简介:于福(1979一),男,山东荣成人,工程师。 一48— 2主要设计参数 主桥箱梁顶面宽为8.0 m,底面宽为4.O m,翼 缘板悬臂长度2.0 m,采用单箱单室,竖直腹板截 面。墩顶0号梁段长14.0 m,T构悬臂梁纵桥向划 分为18段,梁段长度从根部至跨中分别为6×3 m、 3×4 m、9×5 m,累计悬臂总长82 m。悬臂浇筑梁 段最大控制重量约为1 217 kN;合龙段长度为1.0 m,现浇梁段长16.91 m。箱梁高2.54~8.04 m,按 1.8次抛物线变化。主桥箱梁采用双向预应力结 构。纵向预应力钢束设置了顶板悬浇束、腹板束、底 板连续束等多种型式;竖向预应力钢筋采用JL32精 轧螺纹钢筋,采用梁顶一端张拉方式,沿桥纵向按 50 cm间距按梅花型交错布置。每号梁段的腹板上 均设置抗剪齿口。 主桥刚构墩采用矩形空心墩,横桥向墩宽4.0 m 和箱梁底宽一致,壁厚为1.5 m,顺桥向长为7.0 m, 壁厚为1.0 m;主桥刚构墩采用承台加群桩基础,承台 厚3 m。 3 结构计算 3.1计算内容 按照《公路桥涵设计通用规范》(鹏D60— 2004)规定对各种作用效应按持久状况承载能力极限 状态、持久状况正常使用极限状态、持久状况和短暂 状况构件的应力状态等进行组合计算。 施工阶段根据梁段划分,模拟施工过程,考虑安 装挂篮、浇注混凝土、张拉预应力、转移挂篮等过程, 对各梁段施工过程中的应力和挠度进行了分析计算。 另外针对施工过程中可能出现的施工偏差、施工 荷载及风荷载进行验算。 3.2施工阶段荷载作用 T型刚构桥梁在悬臂施工过程中一直处于单墩 支撑状态,悬臂上的荷载变化对桥梁内力影响很大, 关系到施工期间的结构稳定及施工安全,因此必须充 分考虑悬臂施工中的各种荷载工况,并进行组合验 万方数据 山东交通科技 2013年第4期 算,确保施工过程中的安全可靠。其中合龙前T构处 于最大悬臂状态,梁端荷载作用力臂最大,因此作为 施工阶段验算控制阶段。施工阶段影响桥墩稳定性 的荷载主要包括6种荷载。 荷载1:梁体浇注误差引起的自重不均匀荷载; 荷载2:挂篮不同步转移及施工机具的不对称堆 放引起的不均匀竖向施工荷载; 荷载3:梁段混凝土浇注进度差异产生的竖向不 均衡荷载; 荷载4:由于施工事故一端挂篮坠落产生的反向 冲击荷载; 荷载5:竖向风荷载作用产生的竖向不均衡荷载; 荷载6:横向风荷载作用产生的桥墩横向不均匀 荷载。 前4种荷载的取值计算较简单,风荷载计算较复 杂而且易被忽略,因此重点论述最大悬臂施工状态抗 风计算。 3.3最大悬臂施工状态抗风计算 (1)施工期间的设计风速 本桥位于运河上,河道开阔,易形成东西风道,因 此施工阶段基本风速采用100年重现期风速,即K。 =27.2 n∥s(风速重现期系数k=0.75)。 (2)横桥向风荷载 根据《公路桥涵设计通用规范》(JrI’G D60— 2004)…规定,横桥向风荷载假定水平垂直作用于桥 梁各部分迎风面积的形心上,其标准值可按公式计 算:F汕=‰_j}。也耽A。。。后。为风载阻力系数,根据通用 规范…中公式4.3.7—6可知,I|}.与桥宽和梁高的比 值有关,由于本桥梁高按1.8次抛弧线变化,故每个 箱梁分段的后。均为不同值,见图1。||}:为考虑地面 粗糙度类别和梯度风的风速变高度变化修正系数,按 照通用规范…提供的表格4.3.7—3,根据地表类别取 用,具体数值图2。 2.10 2.05 2.oo 1.95 j璺 二1.90 1.85 1.75 1.70 20 17 14 1l 8 5 2 O 3 6 9 12 15 18 主梁分段号 图1风载阻力系数。示意图 1.3 1.2 j粤 1·l s{ l O.9 .——一 l■_一。一,。 5 10 15 20 墩高H(m) 图2修正系数后:示意图 由于主桥梁高按1.8次抛物线变化,因此桥梁横 向风荷载标准值随梁高变化。根据《公路桥梁抗风设 计规范》(JTG/T D60—01—2004)口1第4.5.1条规定, 考虑不均匀风荷载,左侧承受100%风荷载,右侧承受 50%风荷载,根据通用规范…公式4.3.7—1,计算结 果见图3。 15.4 kN,m (3)竖向风荷载竖向风压可以取横向风压的0.4 倍,具体数值参见图4。 。。...竺型竺.....。 2J0‰ ~~~~~~~上一一一一一一一 I. 墅型 警… 82堡. .1 3.4施工阶段计算分析 利用空间计算软件MIDAs Civil对主桥最大悬臂 最不利施工状态建立空间计算模型。对施工阶段影 响桥墩稳定性的6种荷载进行4种荷载组合。 组合1:荷载1+荷载2+荷载3; 组合2:荷载1+荷载4; 组合3:荷载1+荷载2+荷载5; 组合4:荷载l+荷载2+荷载6。 (1)桥墩抗弯验算 各荷载组合作用下,刚构墩底截面弯矩及轴力见 表1。 表1 墩底内力计算结果汇总 一49— 万方数据 于福,李海,徐永成,徐润,孙志刚:大跨度T型刚构桥梁施工阶段抗风设计 由表l看出顺桥向组合2受力最不利,经验算均 能满足要求。 (2)桥墩抗扭计算 桥墩在荷载6作用下产生扭矩为10 071 kN·m,剪 力987 kN,根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范》(JrI’G D62—2004)“’中第5.5.1条~5.5.4 条进行受弯、剪、扭截面的截面验算及抗剪、抗扭承载力 验算。桥墩抗扭承载力为20 400 kN·m,满足规范要 求。悬臂端横桥向位移3 cm,满足规范要求。 另外考虑横向风载极限偏载情况下的抗扭能力。 假设左侧承受100%风荷载,右侧无风,横向风力产生 扭矩为20 142 kN·m略小于桥墩抗扭承载力20 400 kN·m,亦满足规范要求。 4结语 通过对本桥2×100 m T型刚构最大悬臂处的最 不利施工荷载特别是风荷载作用下的分析得出,横向 风荷载对结构的稳定性影响较大,在设计时应引起足 够的重视,根据计算结果加强桥墩抗扭设计,或通过 施工临时锚固措施加强桥墩抗扭能力,确保施工阶段 及运营阶段的安全。 参考文献: [1]JrI℃D60—2004,公路桥涵设计通用规范[s]. [2]JrI'G/T D(m—Ol一2004,公路桥梁抗风设计规范[s]. [3] J,I’G D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计规范[s]. [4] 刘效尧,徐岳.梁桥[M].北京:人民交通出版 社,2011. [5] 陈晓波.马水河特大桥T形钢构桥设计[J].桥梁建 设,20ll(03). (上接第47页) [4] 刘劲草,许光哲.钢筋混凝土刚架拱桥荷载试验[J]. 黑龙江交通科技,2009(10):96—98. [5] 李宏江,叶见曙,虞建成.伊家河刚架拱桥病害的结构 分析[J].桥梁建设,2002(05):19—23. [6] 谭德盼,姜海波,何柏青,吕艳.斜腿刚架拱桥微弯板 的病害原因分析[J].广东工业大学学报,2007,24(03):88 —91. [7] 余祖强,刘志强,付永乐,谭谦.刚架拱桥的静载试验 一50一 与空间有限元分析[J].交通科技,2006(05):l一3. [8] 周新平,宗雪梅.刚架拱桥荷载横向分布系数研究 [J].郑州大学学报(工学版),2007,28(02):10l一104. [9] 贾廷跃,乔华.斜腿刚架拱桥拱脚约束计算模型的选 择及其合理性分析[J].内蒙古公路与运输.2007(01):42 —45. [10] 莫露露,莫其荣.某钢筋混凝土刚架拱桥的承载力分 析计算[J].广东土木与建筑,2002(02):28—30. 万方数据
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