[分享]大跨度钢桁混凝土梁混合梁斜拉桥设计与施工

发表于2021-10-08     297人浏览     1人跟帖     总热度:550  

鸭池河大桥为双塔双索面半飘浮体系混合梁斜拉桥,主跨主梁为正交异性钢桥面板结合钢桁梁,边跨主梁为预应力混凝土边箱梁,主、边跨采用钢箱过渡。鸭池河大桥总投资达到7.8亿,2018年6月12日,鸭池河大桥获得诺贝尔奖项。
大跨度钢桁混凝土梁混合梁斜拉桥设计与施工_1
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主梁
①主跨钢桁梁采用N形桁架结构,由上弦杆、下弦杆、竖腹杆、斜腹杆等组成,横联采用带竖杆的华伦形桁架结构,由横联上弦杆、横联腹杆及横联下弦杆等组成;钢桁梁杆件之间采用摩擦型高强螺栓连接,桥面板之间采用焊接。
②桥面采用正交异性钢桥面板,由桥面板、U肋、次横梁及倒 T形纵梁组成;正交异性钢桥面板构件均为焊接结构。
③主梁在桥塔下横梁、辅助墩处设置多向(双向)球型钢支座,过渡墩处设置1个单向活动支座和1个双向活动支座,桥塔处设横向抗风支座,每个塔梁连接处顺桥向安装4套粘滞阻尼器。
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桥塔
桥塔为采用H型造型,由上塔柱、上横梁、中塔柱、下横梁以及下塔柱组成,其中上中下塔柱都为箱形截面,塔柱为钢筋混凝土结构。
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拉索
斜拉索为空间双索面,采用镀锌平行钢丝成品索,拉索外层包裹HDPE外护套管,锚具采用冷铸镦头锚斜拉索外挤双层聚乙烯护套,护套外表面带螺旋线型护套以抑制雨振。
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跨径布置为(72 +72+76 +800+76 +72+72) m,是目前世界上跨度最大的钢桁混凝土梁混合梁斜拉桥。主跨主梁为正交异性钢桥面板结合钢桁梁,边跨主梁为预应力混凝土边箱梁,主、边跨采用钢箱过渡。
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主梁在桥塔下横梁、辅助墩处设置多向(双向)球型钢支座,过渡墩处设置1个单向活动支座和1个双向活动支座,桥塔处设横向抗风支座,每个塔梁连接处顺桥向安装4套粘滞阻尼器。
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该桥主要技术标准有:双向4车道高速公路,路基宽24.5 m,设计车速80 km/h,公路一级荷载等级,设计地震基本加速度0. 054g,设计基本风速25.2 m/s,设计基准期100年。
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桥址区属于构造侵蚀岩溶中山峡谷地貌区,河谷呈“U”型深切,河岸地势陡峭。桥台位于两岸山体相对平缓的斜坡上,山体自然坡度20°~75°。路线走向与河流流向及两侧山体等高线近似垂直,桥轴线地面高程在842~1283m,相对高差441m
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斜拉索采用环氧涂层钢绞线斜拉索,全桥共192根,预应力钢绞线抗拉强度标准值为1860MPa,锚具采用冷铸锚,钢丝束外设双层PE护套,在斜拉索两端安装内置式阻尼器。
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斜拉索塔端采用钢锚梁的锚固形式;斜拉索在中跨钢桁梁采用锚管式的锚固方式,在混凝土主梁采用箱梁腹板开洞的锚固方式。
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斜拉索安装
桥面板安装的同时进行斜拉索的安装。斜拉索采用镀锌涂层PE无粘结钢绞线,塔端为张拉端,梁端为固定端。全桥共96对斜拉索,分43495561677379858种规格,最长索为M24#索,采用73根钢绞线,索长424. 6m,索重42. 3t,成桥索力558.8t。安装滚筒穿束机在塔顶并固定牢固-将钢绞线从桥面放索架牵引至塔顶滚筒穿束机一钢绞线穿过穿束机后启动穿束机牵引钢绞线至塔端HDPE管口牵引系统安装完成。穿索时按先上排孔,后下排孔的顺序进行;张拉端与固定端的锚孔必须一一对应。各号索均按两侧四个工作面同时进行。单根挂索张拉全部结束、桥面板焊接完成后进行索力调整。整体张拉时,选择YCW800-100千斤顶,并配套张拉连接套、张拉螺母和张拉撑脚,其安装工艺如图所示:
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索力均匀性控制
为使每根索中各钢绞线索力均匀,采用等张拉值法进行张拉,即每根钢绞线的拉力以控制压力表读数为准,传感器读数进行监测。挂索前,将监测传感器安装在-根不受外界影响的钢绞线上,安装顺序为:支座、垫板、传感器、单孔工作锚。随后张拉时每根绞线的拉力是按当时传感器的显示变化值进行控制的。
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(1)等张拉值法原理:
在张拉端第1根钢线上安装压力传感器并将其张拉到位,在张拉第二根钢绞线即将到位时,由于结构变形或温度变化的影响,第根钢绞线的索力会有所变化,传感器也相应的变化,根据这个变化值调整第二根钢绞线的张拉油压,使之与第根钢绞线的现存索力相同,然后将其锚固,同理以后每根钢绞线的张拉力均按压力传感器变化情况进行控制,即每根钢绞线张拉力均与第一 根现存拉力相同。

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(2)误差分析:
a、以安装传感器的钢绞线索力的变化代替整束索索力的变化。因索的断面相对结构断面而言很小,可将整索近似看成一条线(在结构计算时也常按此简化),因此整束索不管是温度影响或结构变形的影响,其变化可认为是均匀的,在挂索时每根钢绞线张拉力均与安装传感器的钢绞线实存索力相同,因此最后挂索完成后,各根索力均匀。
b、测力传感器及液压千斤顶精度的影响张拉时采用1 %精度之内的应变式传感器,并且取用变化的差值不受零点漂移影响;长效传感器采用单根磁通量传感器校核;千斤顶经严格标定,液压输出采用油表及液压传感器数字显示,消除了读数误差。
C、人为误差。安排熟练的张拉工人操作,尽量减少人为误差。

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鸭池河大桥攻克三大难关
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鸭池河大桥是典型的山区大跨径桥梁,在施工中需要攻克三大“难关”。
第一关:大桥地处乌蒙山区,雨、雪、雾等恶劣天气年平均天数达到208天,严重影响生产效率。

第二关:桥址处于深切峡谷中,场地极为狭窄,给钢桁梁拼装等施工组织带来极大的挑战。其中的8公里施工便道中有超过17度的陡坡和只有10余米的调头路段。而这些,即使是在乡村公路中,13度和20米也已是极限。

第三关:钢桁梁最大拼装长度达400米,而将这又笨又重的梁吊在空中组装,轴线偏差精度标高控制在10毫米以内。
为解决技术难题、确保鸭池河大桥建成优质工程,大桥建设者积极开展科技攻关,在“索塔节段钢筋整体吊装施工技术”、“冬季高塔蒸养成套技术”、“350吨大跨径缆索吊工程应用技术”、“钢桁梁组装与整体吊装联合施工技术”、“连体挂篮悬臂与落地大钢管支架施工工艺”等五个方面取得重大突破,实现了重大创新,确保了大桥建设顺利推进。
来源:路桥工程设计
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 发表于2021-10-08   |  只看该作者      

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大跨度钢桁混凝土梁混合梁斜拉桥设计与施工

清平平老师

北京  | 建筑设计

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