許溝特大橋總體設計

許溝特大橋總體設計

徐溝特大橋位于洛陽3號公路k49和750公里處。義馬市郊區(qū)，常瑤水庫下游，徐溝。該橋布置自東向西為9×20m+220m+4×20m,全長493.14m,橋面縱坡為2%。主孔為等截面懸鏈線鋼筋混凝土箱型無鉸拱,截面為三室箱,拱軸系數m=1.543,凈跨徑L0=220m,凈矢高f0=40m,矢跨比為1/5.5,拱上建筑為13孔預應力混凝土空心板,橋面連續(xù),拱上立柱為雙柱式排架,柱間設橫向聯(lián)系(見圖1)。東西引橋為預應力混凝土空心板,橋面連續(xù),下部為雙柱式墩臺,基礎為鉆孔灌注嵌巖樁。橋面寬度為2×11m+2×0.5m,主拱拱箱采用C50混凝土。因橋位處橋面設計標高上空10m處有110萬伏高壓線通過,施工圖設計中的施工方案為有支架拼裝施工方案。其方案由拱腳20m現澆段和拱中段預制拼裝組成,拱腳段在滿堂支架上現澆,其余在萬能桿件組拼的支架上拼裝施工。其預制拼裝基本方法是安裝預制的邊箱U型段,再安裝邊箱頂板,而后安裝中箱底板、頂板,形成完整箱段,最后在拱頂將所有箱段合龍成拱。1支架設計1.1梁部支墩與支架布置根據現場制式器材的具體情況,采用鐵路軍用器材和常備萬能桿件組拼現澆支架主體,在近拱腳兩端34m范圍內采用萬能桿件組拼支架;中間大部分采用六五式鐵路軍用墩組立支墩,兩支墩墩頂設置六四式鐵路軍用梁,支墩之間設置萬能桿件縱系梁兩道,形成梁柱式結構體系的現澆支架;在整個支架上面設置碗扣式支架形成拱弧兼卸落設備。根據橋址處地質情況,整個支架組立于片石混凝土臨時墩上。支墩采用六五式鐵路軍用墩,其布置方式為2×5柱,根據位置不同其高度也不同,最低支墩為18.1m,最高支墩為36.6m,頂端因支承位置不同略有變化。梁部采用雙層六四式鐵路軍用梁,跨度均為20m,橫向共8片,由其配套器材形成橫向連結。兩拱腳34m范圍內采用萬能桿件直接組立,并與梁柱式結構聯(lián)結,形成一體支架共同受力,支架半立面如圖2所示。支架共8個支墩,位于跨中對稱布置,各柱之間通過側面聯(lián)結系和水平聯(lián)結系成為一體,形成可承受豎向荷載及水平荷載的支墩。各柱與其下面的墊梁栓接,墊梁與臨時墩預埋的U型螺栓相連。為形成整體受力的空間結構,及在水平力作用下支墩的穩(wěn)定性要求,在各支墩之間設置縱系梁兩道,縱系梁由萬能桿件拼組,用特殊節(jié)點板與軍用墩聯(lián)結,梁部承受全部主拱圈自重和施工荷載,其橫向聯(lián)結采用配套的鋼枕和U型螺栓,以及方木等(因橫向間距較大,未使用套管螺栓),其兩端簡支于支墩頂上,水平力通過連接角鋼將端構架的螺栓孔與墊梁焊接傳遞。在兩拱腳34m范圍內采用萬能桿件組拼支架,因拱腳附近水平力較大,采用抵抗水平力較強的結構體系,其與拱腳預埋件焊接,與支墩在豎向連接,其橫向與支墩布置基本相同,每2m設一主桁片,形成空間的承載體系。可調節(jié)高度的碗扣式支架既可按弧線變化,又可作卸落設備,形成支架的拱盔。立桿的水平間距分別按60cm和90cm間距布置,橫桿的高度、間距均按120cm布置。每根立桿底部設置墊座,頂端安裝30cm或60cm可調托撐,該可調托撐既可精確調整標高,亦可做為卸落設備。可調托撐頂部放置橫向方木,各方木之間由縱向方木連為一體,方木上面鋪設組合鋼模板,形成底模和施工平臺。1.2采用梁元和桿元組成的剛鉸混合結構分析模型將全部支架進行整體受力分析,以準確的掌握結構的內力和變形情況?？紤]到整個結構基本上承受恒載,所以可以按平面結構進行計算分析。軍用梁按剛鉸混合模型計算,即焊接的各三角內部桿件按剛結點的梁元處理,而各三角之間按鉸結點處理,這樣比較符合其受力特點。軍用梁與軍用墩采用固定角鋼連接,每片軍用梁一端設4個?22螺栓,按兩端鉸結模型計算。軍用墩立柱與各立柱之間的連接桿件剛度相差較大,計算分析中立柱按梁元處理,而水平與斜向聯(lián)結桿件按桿元處理,立柱與下面的墊梁系采用夾板和預埋U型螺栓聯(lián)結,按剛結進行計算?？v系梁采用萬能桿件拼組,可全部采用梁元計算,其與軍用墩立柱連接采用剛性聯(lián)結計算。萬能桿件拼組的支架部分,立柱均為弦桿按梁元計算,其它為桿元。每個支架與基礎的聯(lián)結有3處采用預埋桿件,按剛性聯(lián)結,其它處按鉸結計算。通過以上分析簡化后,建立起由梁元和桿元組成的剛鉸混合結構分析模型,該模型劃分為2254個單元和1220個結點。考慮到施工過程中的各種施工狀態(tài),計算所取工況為27個,劃分的原則是現澆第1段為一個工況,澆筑第13段為第二工況,澆筑第2段為第三工況,依次類推,最后工況為澆筑濕接縫合龍。拱圈及施工荷載通過模板、上方木、碗扣式支架、下方木傳到支架上,碗扣式支架可按整體考慮,且因鋼木之間的摩擦系數大于計算中所取的混凝土與模板間的摩擦系數,顯然碗扣式支架底部足以承受上部傳來的水平力,所以支架計算荷載時直接計算即可。2主要框架施工和沉降程序2.1混凝土澆筑順序整個主拱圈分13段現澆,段間設有長1.5m的混凝土濕接縫。每段3.4m高的拱箱分為1.5m和1.9m兩層分次澆筑,即先澆筑下層開口箱,再澆筑上層形成閉合箱段。相鄰兩拱段施工完畢后澆筑濕接縫混凝土。施工時對稱澆筑,以便于控制施工線形,澆筑順序如圖3所示。最后合龍采用近拱腳合龍方式,在兩拱腳段與中間段間留有2m的現澆縫,主拱一次合龍。2.2次循環(huán)卸落量設計支架卸落由碗扣式支架可調托撐完成,每一截面內有10個可調托撐,整個主拱圈卸落點為5600個,形成多點卸落體系。卸落從拱頂向拱腳分3輪循環(huán)進行,在橫橋向同步均勻,縱橋向同步對稱。拱架卸落時分2個作業(yè)面由拱頂至拱腳按截面依次進行,每次循環(huán)卸落量約為總卸落量的1/3。第一步,卸落拱頂第4號軍用墩至第5號軍用墩范圍內的支架,125～133號桿卸落量3cm。卸落第3號(第5號)軍用墩至第4號(第6號)軍用墩范圍內的支架,110～124號桿卸落量2cm,100～109號桿卸落量1cm。第二步,再次卸落拱頂第4號軍用墩至第5號軍用墩范圍內的支架,125～133號桿卸落量3cm。再次卸落第3號(第5號)軍用墩至第4號(第6號)軍用墩范圍內的支架,110～124號桿卸落量2cm,卸落第1號(第6號)軍用墩至第3號(第8號)軍用墩范圍內的支架。48～109號桿卸落量1cm。第三步,從拱頂開始到拱腳全部卸落各立桿,卸落量均大于3cm。要求模板與主拱圈完全脫離。根據落架過程中的測量結果,理論分析與實測值比