良慶大橋鋼混凝土疊合梁橋面板施工方案研究

雷發(fā)錚，朱 廣

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；2.廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣西 南寧 530029)

良慶大橋鋼混凝土疊合梁橋面板施工方案研究

雷發(fā)錚1，朱 廣2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；2.廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣西 南寧 530029)

以南寧良慶地錨式鋼混凝土疊合梁懸索橋鋼箱梁為研究對(duì)象，根據(jù)不同的橋面板施工方案分別建立模擬施工階段的空間三維分析模型，研究鋼箱梁在不同橋面板施工方案下的受力情況，選擇最合理的橋面板施工方案。

懸索橋；鋼箱加勁梁；橋面板；施工階段；應(yīng)力

1 工程背景

良慶大橋是地錨式大寬跨比鋼混凝土疊合梁懸索橋，跨徑組成(168+420+168)m，成橋狀態(tài)下垂跨比1∶9。跨中設(shè)置鋼混凝土疊合梁，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)挒?8 m，近塔處橋面加寬至46 m，寬跨比約為1/10。下層為分離式鋼箱梁，它的組成形式為上下游吊索各連接一個(gè)鋼箱，通過(guò)工字型橫梁將上下游鋼箱連接成一個(gè)整體，再在橫梁頂?shù)撞坑霉ぷ中托】v梁貫穿連接從而加強(qiáng)整體性；上層橋面板，通過(guò)預(yù)制拼裝施工形成整體。

2 橋面板施工方案及有限元模型的建立

2.1 橋面板施工方案

橋面板分預(yù)制板、現(xiàn)澆板、端橫梁現(xiàn)澆段及縱橫向現(xiàn)澆縫。預(yù)制板采用C50混凝土，尺寸為5.16 m×3.03 m，厚20 cm，重約9 t，每塊橋面板設(shè)置4個(gè)吊鉤，放置時(shí)間在5個(gè)月以上。現(xiàn)澆板、端橫梁現(xiàn)澆段及縱橫向現(xiàn)澆縫均采用C60纖維硅，現(xiàn)澆板全橋共8塊，預(yù)制板間的橫向、縱向現(xiàn)澆縫寬分別為0.47 m、0.44 m。

同一橫斷面上有4塊需要吊裝,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況,提出了四種橋面板施工方案。方案①由北岸向南岸鋪設(shè)預(yù)制橋面板，即將橋面板轉(zhuǎn)運(yùn)到北岸引橋上，同一截面先鋪設(shè)靠橋軸線兩塊，在鋪設(shè)邊上兩塊，由一頭向另一頭施工；方案②則南岸、北岸同時(shí)向跨中處施工，即橋面板轉(zhuǎn)運(yùn)到南北兩岸引橋處，兩頭同時(shí)開(kāi)始鋪設(shè)，在跨中處匯合；方案③由跨中向南北兩岸施工。即由跨中處開(kāi)始鋪設(shè)，然后分別向南岸和北岸引橋方向完成鋪設(shè)；方案④由主跨1/4和3/4位置處開(kāi)始鋪設(shè)，然后其中一個(gè)向南岸和跨中施工，同時(shí)另一個(gè)則向北岸和跨中施工，各方案示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 橋面板施工各方案示意圖

2.2 有限元模型的建立

具體計(jì)算過(guò)程中中，主纜和吊索采用了只受拉索單元模擬，主塔、鋼箱加勁梁采用梁?jiǎn)卧M，鋼箱加勁梁通過(guò)等效剛度計(jì)算的方法采用了閉口箱型單鋼箱加勁梁，橋面板通過(guò)荷載等效的方式作用在相應(yīng)位置，并且計(jì)算過(guò)程中按上文提到的橋面板四種方案分施工階段模擬，全橋施工階段模擬過(guò)程大致為成橋→空纜→鋼梁吊裝→橋面板吊裝→二期恒載。

3 橋面板吊裝方案對(duì)鋼箱梁受力影響分析

以組合最大應(yīng)力為例，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)鋼箱梁截面橋面板施工階段應(yīng)力∣max∣>∣min∣，max值曲線如圖2，各方案最不利截面位置處應(yīng)力柱狀對(duì)比見(jiàn)圖3。

圖2 鋼箱梁各截面組合最大應(yīng)力max值曲線

圖3 最不利位置截面應(yīng)力max值柱狀對(duì)比圖

通過(guò)對(duì)比以上各圖數(shù)據(jù)可以得出：方案一中施工階段最大彎矩應(yīng)力值高達(dá)169 MPa，已非常接近應(yīng)力允許值200 MPa，存在安全隱患，其余方案均處于安全范圍內(nèi)，其中方案四彎矩應(yīng)力值僅為118 MPa，最大組合應(yīng)力僅為105 MPa，與方案一相差非常大；方案一單向施工，等同于一個(gè)施工段，方案二、方案三分別是對(duì)向或背向施工，相當(dāng)于兩個(gè)施工段，方案四在四分點(diǎn)既對(duì)向跨中又背向兩岸，相當(dāng)于四個(gè)施工段，橋面板施工過(guò)程中鋼梁應(yīng)力值大小規(guī)律為方案一>方案二、方案三>方案四，方案一和方案四差異尤其明顯，多施工段吊裝還能顯著地縮短工期，但是需要投入更多人員、機(jī)械及成本。

4 結(jié) 論

(1)方案一單向連續(xù)吊裝法施工過(guò)程中鋼箱梁產(chǎn)生了極大的應(yīng)力，威脅鋼箱梁受力安全，在實(shí)際施工中不宜采用。

(2)若僅從施工階段受力安全角度考慮，方案四是最優(yōu)方案，在實(shí)際條件允許情況下不僅優(yōu)化了鋼箱梁在橋面板施工階段受力，同時(shí)也能加快施工進(jìn)度。

(3)在良慶大橋?qū)嶋H施工中，方案二保證鋼箱梁受力安全，同時(shí)兼顧了施工工期和施工成本及現(xiàn)場(chǎng)有限人員、機(jī)械，是最合適方案。

[1] 張林釗.鋼-混凝土組合箱梁橋面板的組合施工技術(shù)研究[D].重慶交通大學(xué)，2015.

[2] 聶建國(guó)，陶慕軒，吳麗麗等.鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁研究新進(jìn)展[J].土木工程學(xué)報(bào)，2012，(6)：110-122.

[3] 趙偉，胡兆同，吳文娟.鋼桁梁懸索橋混凝土橋面板架設(shè)方式研究[J].中外公路，2011，(6)：167-171.

2017-03-14

雷發(fā)錚(1991-)，男，湖南永州人，碩士研究生，研究方向：橋梁結(jié)構(gòu)分析與施工控制。

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