東海大橋近島段工程8×50m曲線頂推梁鋼導梁設計與施工(精)

1、o b l e m s i n p r a c t i c a l a p p I i c a t i o no f t h en o s e a r e p r o v i d e da sw e II .文章編號：1003-4722(2005 S 0-0024-03東海大橋近島段工程8N 50m曲線頂推梁鋼導梁設計與施工陳霜兵,彭康福,郗玉兵（中鐵大橋局集團第二工程有限公司，江蘇南京210015摘要：介紹東海大橋近島段工程8爲0m曲線頂推梁鋼導梁的設計與施工，分析 控制鋼導 梁設計的關鍵因素，并在實際施工中提出解決方案關鍵詞：曲梁；頂推法架橋；鋼導梁；橋梁設計；橋梁施工 中圖分類號:U 4

2、45.462文獻標識碼:AD e s i g na n dC o n s t r u c t i o no f S t e e l P a u n c h i n g So s e f o r I n c r e m e n t a II y P a u n c h e d 8N 50 Q mS p a nC u r v e d R i r d er s o fD o n g h a i B r i d geC I o s e t o I s I a n dS i d e A 6E #:9>% &'.? , &，B E #$C%& . 3>, + =

3、>(T h e 2n dE n g i n e e r i n g C o . , L t d . , C h i n aZ h o n g t i eM a j o rB r i d g eE n g i n e e r i n g G r o u p , N a n j i n g 210015, C h i n a A b s t r a c t :T h e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n o f s t e e I I a u n c h i n g n o s e f o r e r e c t i o n o f t h

4、e i n c r e m e n t a I -I y I a u n c h e d 8 >50-ms p a n c u r v e d g i r d e r s o f D o n g h a i B r i d g e c I o s e t o i s I a n d s i d e a r e d e s c r i b e d . T h e c r i t i c a I f a c t o r s c o n t r o I I i n g t h e d e s i g n o f t h e I a u n c h i n g n o s e a r e a n

5、 a I y z e d a n d s o I u t i o n s t o t h e p o s s i -b I e p r o r d s :c u r v e d g i r d e r ; i n c r e m e n t a l l a u n c h i n g e r e c t i o n ; s t e e ll a u n c h i n g n o s e ; b r i d g ed e -s i g n ; b r i d g e c o n s t r u c t i o 收稿日期:2005-04-28作者簡介：陳霜兵（1973-,男,工程師,1995年畢

6、業(yè)于上海鐵道學院橋梁工程專工學學士。1工程概況 東海大橋近大烏 龜島P M 451P M 459墩一側臨島，另一側臨海，橋位處為較為陡峭的斜坡，施工難度較大，尤其是梁部施工采用常規(guī)施工難以實現 。經多方論證比選，最終該段橋梁采用頂推梁設計方案，頂推方向由顆珠山向蘆潮港方向頂推,縱坡為0. 3%的上坡,頂推塊段長度為12. 5m+15 25m+12. 5m。該段橋梁位于R =2500m的平面曲線 上，為8爲Om單箱單室預應力連續(xù)箱梁,頂板寬15. 25m （頂推時頂板寬14. 85m ,底板寬7. 25m ,梁高均為3.5m ,高跨比為1/14. 3。主梁采用縱、橫向預應力體系：預應力包括32m

7、m粗鋼筋和12-15. 24m m高強度低松弛鋼絞線，縱向均沿箱 梁中心線對稱敷設。在頂推梁 施工中，為減少主梁 跨墩懸臂應力，前端需設置鋼導梁。2鋼導梁設計方案比選 鋼導梁的設計控制因素為導梁的最大正彎矩和 下翼緣承受的最大支反力。根據國內外資料和實踐 證明，導梁長度采用0. 75L為宜，故近島段頂推梁施工用鋼導梁長度定為0. 75L =0. 75 50m=37. 5m ,同時,鋼導梁剛度約為主梁的1/10。（1鋼桁梁與鋼板梁：鋼桁梁具有自重較輕，撓度較小的優(yōu)點，但由于下弦桿在 頂推過程中各點均需承受支點反力，特別是越靠近混凝土梁反力越大，下弦桿越高，鋼桁梁節(jié)省的材料有限，且由于本橋為2橋梁

8、建設2005年增刊 曲線橋，導梁相應結構形式亦為曲線梁，曲線鋼桁梁的節(jié)點制造時難度較 大,梁體線形難以保證。鋼板梁和鋼桁梁相比，自重、撓度略大，但對于曲線導梁，鋼板梁更易加工、制造。(2 直線導梁與曲線導梁：由于本橋為曲線橋，導梁相應結構形式 宜為曲線梁，以免在頂推過程中導梁通過墩頂時產生橫向位移，從而造成橫向（徑向水 平力，導致受力復雜，因此導梁設計成與混凝土箱梁同曲率的曲線梁。經綜合比較，鋼板梁結構合理，受力明確，剛度大變形小，易加工制造，本橋采用曲線鋼板梁導梁設計方案。3鋼導梁設計3. 1控制工況(1 導梁前端最大撓度：最大懸臂狀態(tài)下（導梁接近前方墩頂時f m a x =19. 1c m

9、 ;（2箱梁與導梁連接處最大負彎矩:-21530k N m （導梁全懸臂狀態(tài)下；（3箱梁與導梁連接處最大正彎矩:35560kN m （導梁前端懸臂25m ; （4箱梁與導梁連接處最大剪力：6680k N （導梁根部位于 支承墩上時。3. 2導梁設計 導梁在預制第1節(jié)段混凝土梁之前準確就位，以其尾端作為箱梁端 模。鋼導梁、鋼連接塊和剪力梁，通過張拉豎向和水平混凝土梁體內預留32m m縱向預應力粗鋼筋與1號塊段箱梁相連。(1抗剪設計：導梁鋼結構的端部設有剪力釘并和混凝土箱梁澆筑 在一 起，剪力釘對混凝土梁的澆筑質量影響很小，為保證安全系數，增大其抗剪能力，避免剪力釘被剪壞，在混凝土梁與鋼導梁的連接

10、處頂部設置剪力梁。剪力梁采用21 55a型鋼,一端通過張拉混凝土梁內豎向 32m m預應力粗鋼筋與 混凝土梁連接，另一端在導梁腹板兩側設置錨箱，剪力梁通過豎 向32m m預應力粗 鋼筋與鋼導梁連接。其傳力途徑為：頂推過程中的剪力由導梁端腹板上的剪力釘、頂部剪力梁在混凝土與鋼結構間傳遞：頂推過程中彎矩形 成的拉力或壓力通過導梁根部加勁肋范圍內的預應力筋及剪力梁傳遞到混凝土箱梁(2 抗彎設計：在箱梁頂推過程中，箱梁與導梁連接處反復受拉或受壓，為保證箱梁頂推過程中彎矩形成的拉力或壓 力有效傳遞到混凝土箱梁中，在鋼導梁腹板端部兩側 均設有水平 方向的錨箱，通過張拉水平混凝土梁體內預留32m m縱向預應

11、力粗鋼筋(頂板16根、底板24根,將鋼導梁與混凝土梁 錨固。經檢算,其安全系數過小，故增大箱梁與導梁 連接處抵抗彎矩，加大安全系數，在不增加箱梁內永久縱向預應力粗鋼 筋的前提下，在導梁兩側腹板間設置上、下橫梁，并接長部分縱向32m m預應力粗 鋼筋，張拉并錨固，為使其受力明確，上、下橫梁均與 梁端保持一定距離。同時，頂部剪力梁也可提供部分抵抗彎矩。施工前,將混凝土梁體內部分永久縱向32m m預應力粗鋼筋接長，錨固在鋼導梁與上、下橫梁上；施工完畢后，拆除導梁時將縱向 32m m預應力粗鋼筋臨時放松，截去接長部分，重新錨固。為保證張拉后上、下橫梁的結構穩(wěn)定性，在上、下橫梁間設置桁架結構。剪力梁及上

12、、下橫梁結 構位置關系見圖1。圖1剪力梁及上、下橫梁位置示意 4鋼導梁主要結構形式及制造 圖2頂推梁鋼導梁 因本橋頂推梁位于R =2500m (橋中線處的平面曲線上,鋼導梁采用曲線鋼板梁，鋼導梁主梁長 度因所在位置的平面曲線半徑不同而不同。由于鋼導梁下翼緣在頂推過程 中各點均需 承受支點反力，且越靠近混凝土梁反 力越大，故本橋鋼導梁為變截 面鋼導梁，且越靠近混凝土梁端鋼導梁主梁越高，鋼導梁結構形式見圖2。2東海大橋近島段工程8 Wm曲線頂推梁鋼導梁設計與施工 陳霜兵，彭康福, 郗玉兵(1導梁主要構造：導梁長度為37. 5m (橋中線處長度,高度為22503570mm ;每套導梁由2片I形斷面的

13、鋼板梁通過上下平聯(lián)及橫聯(lián)連接而成，上下平聯(lián)及橫聯(lián)均為焊接H形桿件。導梁端部 設有156顆22m rnK 150m m剪力釘，每一顆剪力 釘容許承載的剪力為50k N。導梁端部腹板兩側的 臨時預應力錨箱長度為1624m m ,頂推過程中彎矩 形成的拉力或壓力通過剪力釘、剪力梁及上下橫梁、錨箱相互傳遞。(2導梁前端接墩形式：導梁接近前方墩頂時的最大撓度為19. 1m ,所以 將導梁前端下緣設計成一斜坡，滑移接墩，不設接墩起頂千斤頂。(3導梁制造：導梁制造可根據工廠以及現場的施工條件分段加 工，分 段長度由工廠及施工單位自行確定，在工地上栓接接長，接長時等強對接, 本橋使用的鋼導梁每套(單側共分3段

14、。5鋼導梁施工(1鋼導梁的拼裝：鋼導梁在工廠分段制造，在工地上進行現場 拼裝。安裝鋼 導梁之前，應將箱梁底模、側模調整至 設計位置。為保證導梁安裝的精 確度及后續(xù)施工方便，鋼導梁安裝宜遵循 先主梁后 平聯(lián)、由梁端向頂推方 向逐 步進行”的原則，以避免產生安裝誤差，導致部分平聯(lián)無法安裝或安裝困難 。鋼導梁底面要經過 各墩臨時滑動支座滑動，應保證導梁分段接頭位置 底面平 整度，接頭處平整誤差不應超過±m m。(2剪力梁及上、下橫梁結構的安裝：在1號塊段箱梁進行混凝土澆筑施工之 前，將鋼導梁、箱梁模 板調至設計線形，然后安裝上下橫梁結構及導梁腹板兩側 錨箱，并將縱向32m m預應力粗鋼筋接長(不錨固，在安裝上、下橫梁時, 應設置臨時支撐，防止上、下橫梁因自重下?lián)隙a生安裝次應力，同時在安裝過 程中拆除的鋼導梁上、下平聯(lián)在上、下橫梁安裝完畢后需適當恢復，以保證鋼導 梁整體剛度。待1號塊段混凝土施工完畢后，再安裝頂部剪力梁 結構，剪力梁 一端與鋼導梁頂部頂緊焊接，另一端(剪力梁與箱梁連接端 頂部高差用7. 5號砂漿 抄墊平整，防止其因受力不均而產生變形，影響張拉效果。同時，在焊接上、下 橫梁結構及剪力梁時，應對精軋螺紋鋼筋進行保護，防止電焊打傷精軋螺紋鋼筋。(3待箱梁混凝土達設計張拉強度后，張