[分享]南京大胜关长江大桥钢桁拱架设墩旁托架结构设计与施工

发表于2017-09-26    2151人浏览    5人跟帖    总热度:850  


南京大胜关长江大桥主桥钢桁拱采用架梁吊机双悬臂架设方案, 主墩墩旁托架作为架梁的辅助支承体系必不可少。介绍墩旁托架的结构设计与施工步骤、接头处理方案。
南京大胜关长江大桥钢桁拱架设墩旁托架结构设计与施工_1
一、工程概况
南京大胜关长江大桥主桥全长1 615 m, 由北向南孔跨布置为: 2 ? ( 84+ 84) m 连续钢桁梁+( 108+ 192 + 336+ 336 + 192+ 108) m 连续钢桁拱[ 1] , 主桥桥跨布置示意见图1。

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主桥桥面按6 线( 京沪高速铁路双线、沪汉蓉铁路双线、南京地铁双线) 标准设计。336 m 主跨钢桁拱拱圈矢高84. 2 m, 拱圈桁高跨中为12 m、拱脚处为56. 8 m; 钢桁拱桥面横向宽度40. 4 m。钢桁拱节间距除主墩支点两侧各4 个节间为15 m 外, 其余均为12 m, 采用3 片主桁的三角形桁式结构。

六跨连续钢桁拱架设采用从两侧往跨中架设、跨中合龙的总体方案, 均由主墩位置开始向两侧双悬臂对称架梁, 利用墩旁托架作为辅助支承体系。192 m 边跨合龙后, 在6 号、8 号主墩各设置1 座吊索塔架, 作为大跨度单悬臂架梁的辅助措施; 7 号主墩顶在向两侧各架设6 个节间后, 开始安装两悬臂之间的第1 层平索( 共3 层) , 作为大跨度双悬臂架梁的辅助措施。

二、墩旁托架的功能及结构形式
根据钢桁拱架设方案要求, 6 号、7 号、8 号主墩均设置有墩旁托架, 施工中可实现如下功能:
(1)墩旁托架通过与主墩墩身固结, 和墩顶正式支座形成一个稳定的结构体系共同受力, 能够作为墩顶拱脚起始两个节间钢梁的安装和定位胎架,实现钢梁起始杆件的精确定位安装。
(2)钢桁梁双悬臂拼装时, 墩旁托架体系有足够的刚度和强度克服钢梁杆件拼装过程中主墩两侧出现的各种不平衡力矩, 确保钢梁架设安全可靠。
(3) 通过墩旁托架可调式接头, 可预留钢梁安装线形调整措施, 同时满足墩旁托架的卸载和拆除要求。

墩旁托架分为底节和顶节, 两节之间设置可调式接头。其中, 托架顶节采用类似钢梁主体结构的箱形杆件, 通过拼接接头与墩顶拱脚两个节间加劲弦预留出来的节点板连成一体, 结构按正式钢梁要求加工; 托架底节采用6- ?1. 8 m 钢管混凝土立柱结构, 通过预埋件与主墩承台、墩身固结。6 号墩旁托架结构布置示意见图2。
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三、托架施工

墩旁托架按如下步骤施工:
(1)安装墩旁托架底节钢管立柱, 并与墩身固结, 精确测量立柱平面位置和柱顶高程, 并调整偏差, 形成底节平台。
(2)利用底节平台安装墩旁托架顶节, 并将顶、底节临时锁定固结。
(3)利用浮吊在墩旁托架上安装墩顶拱脚两个节间钢梁, 并精确测量该部分钢梁杆件的安装高程及中线偏差, 解除托架接头处临时锁定, 在托架底节平台上布置千斤顶进行钢梁调偏。
(4)重新将墩旁托架接头锁定、焊死, 在钢梁上弦顶面安装架梁吊机, 并双悬臂对称架设钢梁。
(5)主桥192 m 边跨合龙后, 解除6 号、8 号墩旁托架支承受力; 主桥336 m 中跨合龙后, 解除7 号墩旁托架支承受力。通过顶、底节间的可调式接头,墩旁托架卸载之后予以拆除。

四、托架结构验算

利用MIDAS 整体建模模拟分析墩旁托架在各个不利工况下的受力, 从而提供托架控制受力状态,为结构设计和施工提供依据。墩旁托架工作状态下, 主墩钢梁最大双悬臂状态布置见图3、图4。

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1、验算条件

南京大胜关长江大桥钢桁拱架设墩旁托架结构设计与施工_6
托架与钢梁、墩身及承台之间均固结。墩顶支座约束采用正式支座, 各墩顶支座约束如下。
6 号/ 8 号墩: 中桁支座约束竖向和横桥向双向平动自由度和相应转角, 不约束顺桥向平动自由度和相应转角, 边桁支座约束竖向平动自由度和相应转角( 横桥向、顺桥向自由度和相应转角不约束) 。
7 号墩: 中桁支座约束三向平动自由度( 转角约束) , 边桁支座约束竖向和顺桥向平动自由度和相应转角( 横桥向自由度和相应转角不约束) 。
计算中考虑桥面板提供的刚度影响。

2、验算荷载

(1)基本荷载: 钢梁安装过程中的基本荷载主要包括钢梁杆件自重、桥面施工荷载、架梁吊机自重荷载。其中, 钢梁结构自重计入节点板、螺栓等连接件重量, 模型中按110 kN/ m 线荷载施加; 桥面荷载( 包括临时施工荷载) 取3 kN/ m2 ; 架梁吊机自重取480 t / 台, 在计算过程中, 将吊机自重按1?1. 2?1 分配到3 片主桁中去, 模型按节点荷载施加。

(2)悬臂两端钢梁杆件安装差异荷载F 1 : 考虑不对称安装相差3 根杆件, 模型中不单独考虑某3根杆件的重量, 在需计入该倾覆力时将相应杆件消隐即可。
(3) 两端架梁吊机位置差异荷载F2 : 考虑架梁吊机不对称站位, 且相差1 个节间长度。
(4)施工中不对称临时施工荷载F3 : 该荷载仅针对7 号墩钢梁安装考虑, 主要为桥面运梁台车荷载。假定施工中一运梁台车到了前端, 而另一台还在拱脚附近, 则此时产生相应倾覆力。
(5)强迫合龙竖向力F4、水平力F5 : 合龙时, 考虑每片桁施加1 000 kN 的竖向力和水平力。
(6) 正常施工时竖向风压力F6、横向风压力F7 : 取6 级风压进行加载。
(7) 最不利竖向风压力F8、横向风压力F9 : 最不利风压力计算分别取3 种风况, 即安全风压( 6 级风) 、设计风压( 10 级风) 和极限风压( 12 级风) 。

3、验算工况组合
各主墩墩旁托架各杆件受力检算荷载组合工况见表2、表3。

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4、验算结果

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从表4 中可看出, 托架杆件内力均在相应材质允许应力范围内, 并且留有足够的富余, 本结构设计以刚度控制为主。

五、托架接头处理
通过墩旁托架的分节和可调式接头处理, 使托架结构在满足支承强度和刚度要求的同时, 预留有锁定、调整与卸载措施, 满足架梁施工要求。

1、接头形式
(1) 支承面。接头处支承垫块采用150 mm 厚钢楔块, 其坡面倾斜度为8%, 满足自锁要求。支承垫块顶面高程通过抄垫板调节, 平面位置通过其底部滑动垫层调节。滑动垫层为MGE 板和不锈钢板, MGE 板厚20 mm, 容许压应力为20 MPa。
(2) 调节及顶升装置。接头处设4 台200 t 水平千斤顶/ 柱、4 台500 t 竖向千斤顶/ 柱, 作为钢梁调偏和卸载装置。
(3)锁定装置。接头处通过20 块40 mm 厚钢板焊接, 将托架顶、底节连接成锁定整体, 以克服钢梁架设中大悬臂状态下由不平衡风荷载所引起的水
平扭矩。
墩旁托架接头处理构造示意见图5。

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2、接头调整
在主墩顶完成两个节间的钢梁安装之后, 对其安装中线和高程进行一次精确调整, 其顺序为: 先调整高程偏差, 再调整平面中线偏差。即: 利用竖向千斤顶起顶托架顶节, 调整钢梁节间安装高程并使其误差控制在? 1 mm 以内, 对钢楔块进行抄垫、落梁; 布置水平千斤顶, 对钢楔块施顶以调整钢梁节间中线位置, 之后将托架接头用加劲板锁定、焊死。

3、接头卸载
根据钢梁各跨合龙先后顺序, 进行墩旁托架的支承卸载, 其顺序为: 利用竖向千斤顶对托架顶节施顶, 割除接头处所有加劲板; 解除钢楔块支承, 千斤顶回油, 托架接头处脱空, 完成卸载。
六、结语

南京大胜关长江大桥主桥钢桁拱跨度大、荷载重、安装难度高, 通过此类墩旁托架的设置, 能够很好地克服大悬臂安装状态下的各种不利荷载, 为钢梁的安装和合龙创造了良好的条件。用已建成的加劲梁桥面搭设支架, 再用卷扬机分段提升、拼装焊接钢拱肋、风撑, 然后灌注拱肋内部自密实混凝土, 拱肋落架, 第1 次张拉吊杆, 加劲梁落架。最后施工桥面系, 并张拉吊杆到设计张拉力, 作通车准备。
预应力混凝土连续梁- 提篮拱组合体系桥作为一种新的梁拱组合形式, 首次应用在国内大跨度桥梁结构上。该桥型具有优良的静动力性能, 有广泛的适用性; 全桥整体性良好, 耐久性较好, 吊杆更换方便; 施工较为灵活、方便; 同时, 桥梁造型优美流畅。通过设计理论和施工工艺的不断完善, 有望成为80~ 200 m 跨径桥梁方案的有力竞争者。目前,杭钢河大桥已进入实施阶段, 预计2010 年6 月竣工通车。
南京大胜关长江大桥钢桁拱架设墩旁托架结构设计与施工_11
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点评+1

奖励      筑龙币+50

  •    xhf0293  奖励于 2017-09-27 21:23:25

 发表于2017-09-26   |  只看该作者      

2

南京大胜关长江大钢桁拱架设墩旁托架的设计施工,讲解的相对详细可以参考

 发表于2017-09-27   |  只看该作者      

3

南京大胜关长江大桥,经典的大

 发表于2017-10-15   |  只看该作者       筑龙币+10

4

学习了,收藏下南京大胜关长江大钢桁拱架设墩旁托架的设计施工,讲解的相对详细可以参考

 发表于2018-07-16   |  只看该作者       筑龙币+20

5

不能下载吗,正等着用这个资料呢

 发表于2019-03-10   |  只看该作者      

6

点评   byyhgd  发表于  1楼   2017-09-26  南京大胜关长江大桥主桥钢桁拱采用架梁吊机双悬臂架设方案, 主墩墩旁托架作为架梁的辅助支承体系必不可少。介绍墩旁托架的结构设计与施工步骤、接头处理...

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