[波形鋼腹板PC組合梁頂推設(shè)計技術(shù)69頁PPT_PPT

1、波形鋼腹板PC組合梁頂推設(shè)計技術(shù)暨國內(nèi)第一座波形鋼腹板頂推箱梁-鄭州常莊水庫橋設(shè)計介紹波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題結(jié)語致謝目錄一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景 在遇到高墩、深谷、不可中斷的橋下交通線、橋下難于拆遷的建筑物等復(fù)雜地形條件限制時，使用頂推法從空中完成跨越作業(yè)，無疑是一種理想的方法。它可以在橋頭固定場所設(shè)置預(yù)制臺座逐段預(yù)制，然后使用千斤頂縱向頂推，使梁體通過各墩頂?shù)呐R時滑動支座面最終就位，由于作業(yè)場所限定在一定范圍內(nèi)，減少了材料的運輸和勞動強度，施工設(shè)備也相對簡單，具有其他施工方法無可比擬的優(yōu)點。 長期以來，預(yù)應(yīng)力混凝

2、土箱梁是頂推梁上部結(jié)構(gòu)的主流結(jié)構(gòu)形式。但由于混凝土梁存在自重大、抗剪和抗拉應(yīng)力低、需要為施工專門配置臨時預(yù)應(yīng)力鋼束等固有缺陷，預(yù)應(yīng)力混凝土頂推梁的發(fā)展一直受到局限，如其跨徑局限在4060m之間，同時頂推梁的用料指標較支架現(xiàn)澆、移動模架高。 波形鋼腹板組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于頂推梁上部結(jié)構(gòu)將彌補預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的上述缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：波形鋼腹板組合箱梁以高強度波形鋼腹板代替混凝土箱梁中最薄弱的部位-混凝土腹板，波折鋼腹板將解決了混凝土腹板抗剪、抗主拉性能低的缺點，混凝土的使用量可以減低約15%25%，箱梁自重得到減輕，降低了頂推施工的難度，減少下部結(jié)構(gòu)的造價；波形鋼腹板其固有的“手風(fēng)琴效應(yīng)”,

3、降低了箱梁的軸向剛度，頂?shù)装宓念A(yù)應(yīng)力效率得到有效發(fā)揮，預(yù)應(yīng)力鋼束指標將會降低。該結(jié)構(gòu)可以使用體內(nèi)和體外預(yù)應(yīng)力的混合配束方式，設(shè)計時可以根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造和受力特點靈活調(diào)整兩者的預(yù)應(yīng)力鋼束配置比例。由于頂推梁施工階段的彎矩包絡(luò)與成橋狀態(tài)有較大的差異，因此需要配置臨時的施工預(yù)應(yīng)力鋼束以保證梁體在正負彎矩交替作用下的安全性，該結(jié)構(gòu)可以使用拆換方便的永久體外預(yù)應(yīng)力鋼束當(dāng)做臨時體外預(yù)應(yīng)力鋼束，施工時不再需要針對施工階段額外增加臨時鋼束用量，避免了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中臨時預(yù)應(yīng)力鋼束的浪費。腹板重量的減輕使上部結(jié)構(gòu)輕型化，不僅免除了腹板鋼筋的綁扎、模板、腹板束等工序，還降低了頂推施工的難度，減少了下構(gòu)和基礎(chǔ)的造價。

4、一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景 目前在法國、日本、韓國均有使用波折鋼腹板PC組合箱配合頂推法施工的成功先例，尤其在日本，先后使用該技術(shù)修建了銀山御興橋、島崎川橋、桂島高架橋等多座橋梁。 “他山之石，可以攻玉”，首先先簡要介紹一下國外的工程案例及技術(shù)概況：1、法國Maupre高架橋 該橋于1987年建成，采用波形鋼腹板7跨連續(xù)梁橋，總長325m，最大跨度53.55m，橋面寬度10.75m，梁高3.0m，橋面板厚20cm，波形鋼腹板上緣設(shè)288 10mm的連續(xù)鋼板，使用角鋼連接件于橋面板結(jié)合。該橋于其他的波形鋼腹板箱梁橋最大的不同是使用鋼管混凝土桿件來代替混凝土底板，與傾斜45度的兩塊波形鋼腹

5、板及其混凝土頂板形成三角形斷面，從而上部結(jié)構(gòu)重量得到大幅度降低。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景1、法國Maupre高架橋 該橋使用頂推法施工，是世界上波形鋼腹板頂推梁的開山之作。不僅技術(shù)含量很高（采用波形鋼腹板及其將鋼管混凝土作為梁桿件使用，既能受壓又能受拉，正負彎矩均能適應(yīng)），而且包括橋墩在內(nèi)的整體造型美觀，設(shè)計新穎。 如圖所示，本橋三角斷面的頂推施工設(shè)計構(gòu)思巧妙，其在墩頂設(shè)置了鋼構(gòu)架，滑道設(shè)置于圖示支撐處。對施工設(shè)計的水平及施工質(zhì)量的要求也很高。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景2、北海道島崎川橋 該橋是北海道縱向線函館名寄線段跨二級河道島崎川橋的一座橋梁，全長554m；采用11孔波形

6、鋼腹板PC組合箱梁，最大跨度56m，橋梁全寬11.3m，箱梁高度3.1994.087m，根據(jù)河道及道路的交叉條件，橋墩高度又多在30m以上，最終采用頂推法施工。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景2、北海道島崎川橋 本橋具有三個技術(shù)特點： 1、采用波形鋼腹板及超高強度纖維加強混凝土組合結(jié)構(gòu)作為頂推導(dǎo)梁（導(dǎo)梁內(nèi)置）。 2、采用永久體外預(yù)應(yīng)力作為臨時預(yù)應(yīng)力使用。臨時體外預(yù)應(yīng)力的配置方式是直線配置，分別錨固于頂板頂緣和底板頂緣。 優(yōu)點是便于安拆，缺點是需要預(yù)埋臨時錨固件，浪費鋼材。 3、 導(dǎo)梁下緣底板蹄角材料使用UFC矩形構(gòu)件，施工完成作為底板的一部分；該材料是在高強混凝土中摻入2%的加強用鋼纖維，進

7、行蒸汽養(yǎng)護，材料的抗壓強度可達180Mpa，抗拉強度可達8Mpa。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景2、北海道島崎川橋一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋 該橋是日本第二東名高速公路上的一座橋梁，是世界上第一座混凝土肋梁搭配懸臂板斜撐斷面的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力PC組合箱梁，跨徑布置為454m，橋長216m，橋?qū)?7.0m，梁高3.9m。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋 該橋是日本第二東名高速公路上的一座橋梁，是世界上第一座混凝土肋梁搭配懸臂板斜撐斷面的波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力PC組合箱梁，跨徑布置為454m，橋長216m，橋?qū)?7.m，梁高3.9m。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技

8、術(shù)背景3、桂島高架橋 其主要技術(shù)特點如下：1）、采用混凝土肋梁搭配懸臂斜撐形成斷面； 因橋?qū)掃_17.8m，設(shè)計單箱單室橫向設(shè)計很困難，單箱雙室又嫌浪費，故在橋面板內(nèi)配置了橫向肋梁和斜撐，縮小箱室的橫向?qū)挾燃皹蚨諗嗝婷娣e。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋2）、中央箱室及斜撐、橋面板橫肋先行頂推到位，懸臂橋面板后澆工藝； 為減輕頂推施工中上部結(jié)構(gòu)的自重，采用了中央箱室及斜撐、橋面板橫肋先行頂推到位，懸臂橋面板后澆工藝，如此設(shè)計較常規(guī)設(shè)計減輕了50%的重量，大大降低了施工 難度。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋 3）、預(yù)制RC板及現(xiàn)澆混凝土橋面板工藝； 將預(yù)制的RC板

9、架設(shè)于肋梁間，當(dāng)做后澆橋面板的底模，然后在上面澆筑混凝土橋面板。此種施工方法可以縮短工期并且節(jié)省施工人力。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋 4）、頂推施工所使用的臨時預(yù)應(yīng)力體外束頂推到位后轉(zhuǎn)換為永久體外預(yù)應(yīng)力使用。 箱梁在頂推施工階段和成橋階段的斷面內(nèi)力及方向有相當(dāng)大的差別，一般傳統(tǒng)做法是在施工階段配置施工臨時鋼束，頂推到位后再予以拆除，此法將浪費一定的鋼束用量。本橋在施工階段將體外束以直線形式分別配置與箱梁頂?shù)讉?cè)，完工后轉(zhuǎn)化為類似腹板束的彎起形狀，當(dāng)做永久體外束使用。頂推階段體外束線型臨時頂板體外束成橋階段體外束線型到位拆除的臨時底板體外束臨時頂板體外束轉(zhuǎn)化為永久體外束 不足

10、后補永的久體外束一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景3、桂島高架橋 其主要技術(shù)特點如下：5）、主動反力控制系統(tǒng) 傳統(tǒng)的頂推施工過程中，箱梁直接支撐于滑道上，施工時無法控制箱梁各臨時支點的反力和箱梁應(yīng)力，本橋為解決這一弊端，則采用了主動控制系統(tǒng)，在滑道下設(shè)置了垂直千斤頂，并配合自動控制液壓泵站，隨時可以得到各支點的反力，并可根據(jù)梁體應(yīng)力情況隨時調(diào)整反力的大小。 桂島高架橋全長只有216m，但卻采用了多項新技術(shù)，其在設(shè)計和施工技術(shù)上堪稱日本橋梁精細化設(shè)計、精細化施工的典范。一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景4、其他案例 其他案例還有幾座，比如韓國的Ilsun橋全長801m，跨徑組合是 50m+106

11、0m+50m+250.5m；日本的銀山御興橋全長210m：跨徑組合是27.4m+345.5m+44.9m等橋梁（冬季施工 吊索塔架輔助頂推）；Ilsun橋銀山御興橋橋式圖銀山御興橋照片一、波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題結(jié)語致謝目錄二、常莊水庫橋設(shè)計-工程概況 鄭州市隴海路快速路通道工程位于鄭州市中部，由東向西全線高架貫通，為鄭州中心城區(qū)快速路系統(tǒng)總體規(guī)劃“兩橫”中的一條；該工程東起京港澳高速東，西至西四環(huán)西，全長約29km。 本期工程范圍 本快速通道西段工程在XK4+327XK5+267范圍內(nèi)穿越常莊水

12、庫泄洪干渠，該干渠位于淮河流域沙潁河水系賈魯河支流賈峪河下游，屬于淺山區(qū)向平原區(qū)過渡地帶?？绯Ｇf水庫段常莊水庫二、常莊水庫橋設(shè)計-工程概況 橋址區(qū)地表呈黃河沖積階地下切和堆積而形成的河谷深溝地貌，地形破碎，溝深坡陡，兩岸峭壁高達1520m，多為不穩(wěn)定的土質(zhì)斜坡。土質(zhì)疏松且成濕陷性，因此采用高架橋常規(guī)的現(xiàn)澆支架施工工藝在經(jīng)濟性、技術(shù)可行性已不占優(yōu)勢，經(jīng)過方案比選，使用頂推法設(shè)計本段橋梁是比較合適的選擇。二、常莊水庫橋設(shè)計-工程概況 橋式布置 經(jīng)分析比較，橋梁單孔標準跨徑采用50m是較經(jīng)濟合理的方案。 該橋梁段線路總長將近950m，分聯(lián)設(shè)計是總體設(shè)計時需要重點考慮的問題；考慮因素包括施工工藝、進度

13、和臨時設(shè)施的投入，以及抗震設(shè)計的難度等等。 本橋采用兩聯(lián)布置是最佳的方案；因為每聯(lián)橋長控制在450m左右，是頂推梁聯(lián)長設(shè)計的常規(guī)長度，另外國內(nèi)已經(jīng)擁有多座類似聯(lián)長的頂推梁施工成功經(jīng)驗，頂推施工難度整體可控；兩聯(lián)梁體預(yù)制作業(yè)點可分別布置在線路兩端，作業(yè)點分散，具有施工時彼此獨立，相互不會干擾的優(yōu)點；頂推施工時兩聯(lián)分別相向頂推，頂推最后在中間交界墩會合。 該段橋梁中間的平面線型為緩和曲線+直線線+緩和曲線；其中東側(cè)道路曲線半徑為1500m，緩和曲線長度為西側(cè)道路曲線半徑為1000m；中間直線段長度為674m。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-橋式布置 橋式布置 考慮到頂推梁施工的特點，道路立面縱坡線型設(shè)

14、計為0.5%和-1.4%組合凸曲線；曲線導(dǎo)線點設(shè)在中間交界墩處，單側(cè)曲線長度控制在單孔跨徑內(nèi)。 東側(cè)聯(lián)由9孔50m標準跨和1孔40m組成10孔一聯(lián)，聯(lián)長490m，西側(cè)聯(lián)跨度布置為9孔50m標準跨組成9孔一聯(lián)，聯(lián)長450m。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-橋式布置 施工節(jié)段劃分 箱梁分段設(shè)計需要考慮到臨時設(shè)施的費用、工期和預(yù)應(yīng)力配束等因素。從受力上考慮，節(jié)段分界線需錯開最不利斷面，一般等跨連續(xù)梁1/4跨徑處為恒載的反彎點，該位置作為節(jié)段線較合理。 受本橋工期限制，若采用常規(guī)1/2跨徑頂推節(jié)段長度設(shè)計，分段數(shù)量達到12個，無法滿足工期的要求。對此設(shè)計經(jīng)過詳細的計算分析，決定突破常規(guī)設(shè)計，采用長節(jié)段頂推

15、的設(shè)計方案，即將標準跨徑50m作為頂推節(jié)段長度，頂推數(shù)量較常規(guī)減少了一半，為在計劃工期內(nèi)完成梁體施工提供了可能。 本橋兩聯(lián)橋梁的尾部位于緩和曲線上，設(shè)計時考慮將預(yù)制臺座設(shè)在緩和曲線的前端、直線段的尾部，曲線段箱梁可以在頂推完成后，利用預(yù)制臺座作為其現(xiàn)澆施工的支架，該設(shè)計方案既消除了曲線段頂推施工的難度，又降低了工程臨時設(shè)施的費用。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-橋式布置 橋面布置 主線高架道路斷面總寬25.5m，橋面布置為（0.5m防撞墻+12.0m機動車道+0.5m中央分隔帶+12.0m機動車道+0.5m防撞墻）；橋梁結(jié)構(gòu)分成兩幅布置，兩幅之間設(shè)20mm斷縫；每幅箱梁采用單箱單室結(jié)構(gòu)，箱梁頂板寬

16、12.75m，底板寬6.0m。 二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-橋面布置 技術(shù)標準（1）道路等級：城市快速路（2）計算行車速度：80km/h（3）橋梁設(shè)計基準期：100年。（4）橋梁設(shè)計荷載：城-A級。（5）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級：一級。（6）環(huán)境類別：類。（7）地震烈度：抗震基本烈度7度， 設(shè)計基本地震加速度為0.15g。 地震分組為第1組。 二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-技術(shù)標準 截面形式 本橋采用單幅單室等截面箱梁，截面形式如圖所示。組合箱梁截面主要由混凝土頂?shù)装?、波形鋼腹板、鋼上下翼緣及連接件組成。 單幅斷面采用單箱單室斜腹板截面，頂板寬度為12.75m，底板寬度為6.0m，腹板傾斜角度為75

17、度。截面頂緣采用雙向2.0%橫坡，梁底水平布置，箱室中心線處梁高3.5m，箱梁頂板懸臂長度3.2m，內(nèi)室寬度4.35m，頂板懸臂端部厚0.2m，根部厚0.55m；頂板一般厚度均為0.3m，底板一般厚度為0.25m，支點橫梁處加厚至0.55m。箱梁混凝土等級為C60;二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-截面形式 箱梁橫梁及橫隔板布置 箱梁端橫梁寬1.8m，中橫梁寬2.2m，橫梁上設(shè)0.751.2m人洞，箱梁沿順橋向在每跨均設(shè)置3道隔板，以加強主梁的抗扭剛度；橫隔板厚0.35m，轉(zhuǎn)向塊局部加厚到0.75m。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-箱梁橫梁及橫隔板布置 內(nèi)襯段混凝土 為提高支點處截面豎向抗剪性能，避免波

18、形鋼腹板發(fā)生屈曲失穩(wěn)，同時使剛度均勻過度，在靠近支點處的波形鋼腹板側(cè)面設(shè)置內(nèi)襯混凝土。 除YU02聯(lián)40m邊跨端橫梁內(nèi)襯段長度采用2.9m外，其余均采用3.2m。內(nèi)襯段端部厚0.3m，根部厚0.6m；二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-內(nèi)襯段混凝土 波形鋼腹板 波形鋼腹板采用BCSW1600 型，波形板水平幅寬430mm、斜幅水平方向長370mm、波高220mm。材質(zhì)采用Q345qC。 鋼板厚度采用t=16mm、t=20、t=24mm三種， t=16mm適用于跨中常規(guī)節(jié)段，t=20mm適用于支點處鋼腹板節(jié)段（節(jié)段長度10m）及導(dǎo)梁前端節(jié)段；t=24mm適用于導(dǎo)梁根部節(jié)段。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-波

19、形鋼腹板 波形鋼腹板 波形鋼腹板與混凝土頂板采用Twin-PBL方式連接，其中除導(dǎo)梁段翼緣鋼板厚20mm外其余一般節(jié)段翼緣鋼板采用16mm，翼緣寬度均采用450mm；開孔鋼板厚16mm；開60mm長圓孔孔，順橋向孔間距150mm，高度為200mm，貫穿鋼筋25； 波形腹板與混凝土底板的連接采用栓釘方式連接，其中除導(dǎo)梁段翼緣鋼板厚20mm外，其余一般節(jié)段翼緣鋼板采用16mm，翼緣寬均采用400mm，栓釘直徑采用22mm，長度150mm。 波形鋼腹板節(jié)段間除導(dǎo)梁段外縱向連接采用貼角焊搭接連接方式，使用螺栓臨時固定。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-波形鋼腹板 波形鋼腹板 工廠制作塊段長度根據(jù)運輸條件確定

20、，最大長度為10.4；絕大部分為8m長；塊段運至工地后按下圖連接方式拼接。 二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-波形鋼腹板 波形鋼腹板 波形鋼腹板內(nèi)外表面防護采用重防腐涂裝，涂裝耐久性要求不小于25 年。施工環(huán)境的溫度不得低于5C，相對濕度不得高于85%，工件表面溫度不得高于50C，工作表面不可有油及其它污漬。除表面的面漆可在工地露天施工外，其余均應(yīng)在室內(nèi)進行。波形鋼腹板外表面涂裝工序設(shè)計建議如下：序號工序名稱施工要求施工方法涂裝總厚度1噴砂表面處理Sa3.0級Rz4080m噴射除銹2電弧熱噴鋁2道電弧噴涂150m3環(huán)氧封閉漆2道無氣噴涂50um4環(huán)氧云鐵中間漆1-2道無氣噴涂150m5聚氨酯面漆2道

21、無氣噴涂80m二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-波形鋼腹板 波形鋼腹板 波形鋼腹板內(nèi)表面涂裝工序設(shè)計建議如下：序號工序名稱施工要求施工方法1噴砂表面處理Sa3.0級Rz4080m噴射除銹2環(huán)氧富鋅底漆1道無氣噴涂60m3環(huán)氧云鐵中間漆2道無氣噴涂120m4環(huán)氧（厚漿）漆1道無氣噴涂80m 考慮到鋼腹板的連接部分采用現(xiàn)場焊接，焊縫附近涂裝宜先涂裝底漆，待焊接施工完畢后，再涂裝中涂層及面層，修復(fù)寬度以焊接施工時不破壞相鄰?fù)垦b為準，各層修復(fù)厚度應(yīng)以原設(shè)計厚度的120%為準，修復(fù)時間應(yīng)在箱梁施工完成后盡快進行?；炷恋装迮c鋼腹板連接處以上20cm的范圍內(nèi)，額外增加一層外面涂裝。涂裝應(yīng)遵守公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂

22、裝技術(shù)條件（JT/T 722-2008）的基本規(guī)定，以確保涂裝質(zhì)量，保證橋梁使用壽命。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-波形鋼腹板 預(yù)應(yīng)力配束原則 預(yù)應(yīng)力混凝土頂推梁由于在頂推過程中結(jié)構(gòu)體系不斷發(fā)生變化，每個截面要反復(fù)出現(xiàn)正、負彎矩，造成梁體施工內(nèi)力包絡(luò)圖和成橋內(nèi)力圖截然不同；因此傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土頂推梁需要按中心受壓原則配置施工階段臨時鋼束，頂推到位再拆除施工臨時鋼束，并補拉運營階段需要的腹板；另外混凝土腹板的抗剪和抗拉應(yīng)力極低，為保證腹板不出現(xiàn)斜裂縫，預(yù)應(yīng)力混凝土頂推梁還需布置運營階段并不必須的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，增加了工程成本。 二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計施工階段包絡(luò)彎矩與成橋階段彎

23、矩對比圖（僅示頂推部分） 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力 主梁永久預(yù)應(yīng)力采用體內(nèi)、體外預(yù)應(yīng)力混合配置方式。 永久頂板體內(nèi)束規(guī)格均采用YM15-9；底板體內(nèi)束采用YM15-12，錨下控制應(yīng)力（扣除錨圈口損失后）采用0.70fpk=1302Mpa；二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束頂板束墩頂斷面布置8束，底板束跨中斷面布置10束預(yù)應(yīng)力鋼束，采用交錯方式布置；二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束 橫向體內(nèi)預(yù)應(yīng)力 橋面板內(nèi)設(shè)置BM15-3橫向體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束，縱向間距500mm；二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-橫向體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束 體外預(yù)應(yīng)力 永久體外束采用YM15-27低松弛環(huán)氧涂覆無

24、粘結(jié)成品索；錨下控制應(yīng)力（扣除錨圈口損失后）采用1150Mpa； 體外預(yù)應(yīng)力束每跨布置4束，另設(shè)兩束備用孔道，相鄰跨體外束在橫梁處交錯布置； 頂推施工時需設(shè)置施工臨時體外束；臨時體外束規(guī)格、張拉控制應(yīng)力和永久鋼束相同，臨時體外束利用其中一根永久體外束反向布置，頂推到位后拆除并轉(zhuǎn)化成永久體外束，為保證鋼絞線不受損傷，該鋼束較永久束長度適當(dāng)加長，并使用延長筒錨固鋼束，避免夾片咬合點處于永久體外束使用范圍內(nèi)。 二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-體外預(yù)應(yīng)力鋼束永久體外束轉(zhuǎn)向器張拉端張拉端轉(zhuǎn)向器臨時鋼束備用孔道二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-體外預(yù)應(yīng)力鋼束二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-體外預(yù)應(yīng)力鋼束二、鄭州常莊水庫

25、干渠橋設(shè)計-體外預(yù)應(yīng)力鋼束 在波形鋼腹板PC組合箱梁中，鋼腹板上、下翼緣和頂、底板結(jié)合面、內(nèi)襯段端部、橫隔梁和鋼腹板接合部位存在開裂的可能，附著在鋼板上的水滴或空氣濕氣、結(jié)露可能會流或滲入裂縫中，造成鋼筋或波形鋼腹板的銹蝕，因此需要對以上接合部位進行防水密封；設(shè)計要求沿所有的鋼混結(jié)合面涂刷10mm高施工性能、耐久性能都很好的橡膠彈性密封材料，以確保接合部位的密封； 二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-耐久性細節(jié)防水設(shè)計 導(dǎo)梁 預(yù)應(yīng)力混凝土頂推梁一般是在混凝土梁端外接鋼板梁作為導(dǎo)梁，頂推到位后導(dǎo)梁需要拆除摒棄；而頂推梁工藝在橋梁施工中并不是廣泛使用的施工工藝，作為臨時結(jié)構(gòu)的導(dǎo)梁周轉(zhuǎn)利用次數(shù)較少，勢必會增

26、加工程的施工成本。 本橋為了充分發(fā)揮波形鋼腹板的作用，參考日本島崎川橋的做法，將首跨梁體的前端35m長度作為導(dǎo)梁段，該段先只安裝波形鋼腹板，對該腹板進行適當(dāng)處理后作為頂推階段的導(dǎo)梁，頂推到位后再澆筑頂?shù)装寤炷?，形成波形鋼腹板PC組合永久結(jié)構(gòu)。使用波形鋼腹板替代傳統(tǒng)的外置臨時導(dǎo)梁，不僅會節(jié)省導(dǎo)梁的材料用量，而且還會免除導(dǎo)梁的拆除工序。二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-導(dǎo)梁 為避免PC組合梁與導(dǎo)梁在結(jié)合處附近的剛度突變，同時提高導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力，在導(dǎo)梁靠近主梁22.9m的范圍內(nèi)設(shè)置全封閉鋼頂板，頂推到位后，該鋼頂板作為澆筑導(dǎo)梁段頂板混凝土的底模使用。 二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-導(dǎo)梁為保證剛度協(xié)調(diào)，

27、頂?shù)装逡猜袢胍欢ㄩL度；二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-導(dǎo)梁頂推施工關(guān)鍵數(shù)據(jù)最大支反力1350t頂推梁體總重8038t導(dǎo)梁總重130t40t（永久結(jié)構(gòu)）90t（臨時結(jié)構(gòu)）頂推梁體延米重25t/m二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-關(guān)鍵數(shù)據(jù)經(jīng)濟指標混凝土0.69 m3/m2永久體內(nèi)預(yù)應(yīng)力19.4 kg/m2臨時連接預(yù)應(yīng)力1.5 kg/m2總量9t永久體外預(yù)應(yīng)力10.5kg/m2合計31.4kg/m2普通鋼筋主體用量:130.0其他：22 kg/m2鋼腹板85kg/m2一般跨103kg/m2導(dǎo)梁跨二、鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計-關(guān)鍵數(shù)據(jù)波形鋼腹板組合箱梁頂推技術(shù)背景鄭州常莊水庫干渠橋設(shè)計波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的

28、幾個關(guān)鍵問題結(jié)語致謝目錄1、 “十頂九裂” 對于大跨度全斷面頂推預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，頂推過程中存在著局部開裂的現(xiàn)象，在國內(nèi)橋梁界有“十頂九裂”之稱；根本原因是箱梁底板梗脅處需要承受巨大的臨時局部反力，受力非常復(fù)雜；而波形鋼腹板頂推梁這個問題較常規(guī)混凝土頂推梁更為突出，需要進行周密的研究和設(shè)計。其問題的實質(zhì)是箱梁底板倒角細部構(gòu)造尺寸和最小滑道寬度的尺寸設(shè)計。 三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題1、 “十頂九裂” 設(shè)計時通過建立實體模型，進行了多參數(shù)的敏感性分析。 三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題ANSYS節(jié)段模型示意圖 模型邊界條件示意圖1、 “十頂九裂”1）滑道尺寸的影

29、響 滑道尺寸對梗腋的主拉應(yīng)力影響很大，滑板越窄主拉應(yīng)力越大，反之越小，因此在實際工程中 盡量加寬滑板的寬度，有利于改善梗腋處的受力。經(jīng)過計算，我們在設(shè)計中提出了“墩頂滑道尺寸不得小于1200mm（橫橋）1500(mm)（順橋）”的要求。對滑塊提出“滑道滑塊要求采用MGE橋梁頂推專用滑塊，厚度不小于35mm。”要求。三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題1、 “十頂九裂” 三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題2) 梗腋尺寸的影響1、 “十頂九裂” 三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題2) 梗腋尺寸的影響 對比計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在滑道面積一定的條件下，增加梗腋高度可較有效的減少混

30、凝土底板的主拉應(yīng)力，但對比圖 方案一和方案四，發(fā)現(xiàn)改變底板梗腋長度不能有效減少主拉應(yīng)力。 方案一的混凝土用量最小，且最大的主拉應(yīng)力已經(jīng)滿足規(guī)范要求。 2、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題 波形鋼腹板PC組合箱梁在頂推施工過程中，每個斷面都將作為支點承受臨時支反力作用，波形鋼腹板受力呈豎向受壓和受剪復(fù)合受力狀態(tài)，腹板下緣可能發(fā)生局部屈曲。目前還沒有設(shè)計規(guī)范涉及這一問題。這是波形鋼腹板頂推梁獨有的力學(xué)問題，需要設(shè)計進行深入的研究，確保結(jié)構(gòu)安全。2、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題 本橋針對這一問

31、題，采用了有限元和解析方法（優(yōu)缺點）： A、有限元方法 通過建立有限元模型，計算波形鋼腹板的各項應(yīng)力及失穩(wěn)模態(tài)。屈曲階數(shù)特征值屈曲位置屈曲模態(tài)115.590滑道處波形腹板局部失穩(wěn)216.108滑道處波形腹板局部失穩(wěn)316.552滑道處波形腹板局部失穩(wěn)416.736滑道處波形腹板局部失穩(wěn)516.999滑道處波形腹板局部失穩(wěn)2、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題B、解析方法 參照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范及國外的相關(guān)研究成果，驗算以下內(nèi)容： 1）腹板端部局部承壓應(yīng)力計算 2）腹板折算應(yīng)力計算 3) 波形鋼腹板支承處平面外穩(wěn)定性驗算 4) 波形鋼腹板支承處板件局

32、部穩(wěn)定性驗算 （鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范公式）（ ）2、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題B、解析方法 1）腹板端部局部承壓應(yīng)力計算波形鋼腹板可視為未設(shè)加勁肋的腹板，參照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范4.1.3條計算腹板邊緣的局部承壓應(yīng)力的方法和要求，驗算臨時支承反力下的鋼腹板邊緣的局部承壓應(yīng)力：2、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題B、解析方法2）腹板折算應(yīng)力計算 參照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范4.1.4條計算折算應(yīng)力的方法和要求，驗算施工階段腹板邊緣點的折算應(yīng)力： 2、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂

33、推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題B、解析方法3、波形鋼腹板支承處平面外穩(wěn)定性驗算2、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題B、解析方法4、列出波形鋼腹板支承處板件局部穩(wěn)定性驗算 板厚（mm）最值名稱豎向力（kN）剪力（kN）豎向應(yīng)力（Mpa）剪應(yīng)力（Mpa）(1) (2)(1)+ (2)16最大剪力11970.08168.0138.5114.80.230.50.7516最大豎向力12718.07491.0147.2105.30.260.40.6920最大剪力12370.011373.095.4106.50.110.40.5520最大豎向力12445.08762.096.082.10.110.30.3724最大剪力10786.012562.083.2117.70.080.50.6224最大豎向力12758.07483.098.470.10.120.20.312、 施工階段局部承壓下的波形鋼腹板承載能力三、波形鋼腹板組合箱梁頂推設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題 實踐證明，使用上述計算方法能夠保證波形鋼腹板在施工階段豎向受壓和受剪復(fù)合受力狀態(tài)下的安全。3、 內(nèi)襯段混凝土的設(shè)計三、