【word】 钢箱梁桥支座体系的调整设计

【word】 钢箱梁桥支座体系的调整 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 钢箱梁桥支座体系的调整设计 公路交通技术2008年2月第1期TechnologYofHighwayandTransportFeb.2008No.1 钢箱梁桥支座体系的调整设计 杜细春,罗强 (重庆交通科研设计院,重庆400067) 摘要:以厦门仙岳立交钢箱梁支座调整为工程背景,探讨钢箱梁的支座体系布置,设计支座调整机构,总结分析施 工过程中的经验教训,对类似工程有一定借鉴意义. 关键词:钢箱梁;支座;抗拔 文章编号:1009—6477(2008)01—0063—04中图分类号:U448,21+3文献标识码:B AdjustmentDesignforSupportSystemofSteelBoxGirderBridge DUXichun,LUOp 城市跨线匝道桥梁在水平及竖向面内大多为曲 线,单跨跨度20,30nl左右.桥梁施工过程中,桥 下面需保持车辆通行,施工工期要求较紧.在这个 跨度范围采用预应力混凝土结构较经济,但考虑到 保障通车采取的支架 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ,曲线桥预应力施工带来 的箱梁较大变形,支座位移等因素,在匝道桥的跨线 段或大曲率段采用钢箱梁相对经济,安全. 由于钢箱梁的自身恒载较小,钢材热传导率大, 板材厚度小,在钢箱梁的支座布置上,需考虑比预应 力混凝土箱梁桥更多的因素.本文结合厦门市机场 快速路仙岳立交工程实际,对钢箱梁支座设计调整 进行探讨. 1问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 提出 厦门市机场快速路工程是连接厦门高琦机场与 演武大桥,南北贯通整个厦门岛的城市干道,仙岳路 立交是其重要的综合全互通立交工程.其中,E匝 道连接机场路至仙岳路往东通道方向,横跨仙岳路 和机场路,实现机场路在此处的左转车辆通行. E匝道桥第2联为2跨钢箱连续梁桥,起于3 墩,经4墩,止于5墩,箱梁顶宽8nl,底宽3nl,梁 高1.5m.跨度23.6HI+21.4HI,平面曲线半径 1000nl,竖向纵坡2.701%.架设方式采用工厂预 制,分2段现场对接焊接拼装. 钢箱梁设计支承体系:3,5墩顶盖梁上均布 置双板式支座GJZF4300X500X49,支座间横桥向距 离2.2m,设计承载力1500kN;4墩顶布置固定盆 式橡胶支座CPZ(II)5GD1个.桥梁设计通行荷载 收稿日期:2007—06—11 作者简介:杜细春(1974一),男,湖北省武汉市人,硕士,工程师 为城市A荷载,其布置及结构如图1所示. 2007年元月,施工单位按混凝土桥梁常规方式 进行桥面防撞护栏混凝土体浇筑,施工作业在桥梁 单侧(东侧)进行.至元月12日,梁东侧完成了总长 45131中的38131.此时发现:钢梁顶板西侧上翘,下 方对应的板式支座与箱梁底板脱离,桥梁在横向倾 覆方向上产生扭转角度较大的变形,且横向水平产 生错位,箱梁往施工防撞护栏的一侧移动5CHI(顶面 测量值). 经现场对施工顺序进行调整,在对侧进行防撞 护栏的施作,以平衡先前造成恒载偏心扭矩,于元月 26日完成所有防撞栏施工.在对箱梁实施横向复 位调整后,箱梁及其支座体系恢复正常状态. 受施工偏载力矩引起钢箱梁支座体系失效的警 示,考虑到运营中特殊车列荷载的极限偏心作用,笔 者对桥梁支座体系的有效性进行了验算,并对现有 体系进行调整设计. 2支承分析计算 经分析,钢箱梁发生横向转动的原因为箱梁自 重较轻,平衡荷载的偏心扭矩有限,加之板式橡胶支 座无抗拔功能,导致箱梁发生侧向转角变形,且在偏 心扭矩的作用下,相对支座形成了横向水平分力,致 使箱梁横向错位.该错位亦是所选板式支座缺乏横 向限位功能的体现.箱梁在变形后仍处于新的平衡 状态,但非稳定平衡. 箱梁支承稳定性分析采用有限元软件(Midas) 数值模型分析方法,对箱梁在施工阶段单侧护栏施 公路交通技术2008丘 立面 平面 缝 断面 7oo 图1.钢箱梁桥型及横断面 工带来的后果进行验证,对运营阶段设计荷载进行 复核,对特殊荷载进行结构安全验算. 2.1数值模型 钢箱梁以空间梁单元建立模型,以钢箱梁的设 计截面作计算单元截面,梁顶的混凝土层及沥青铺 装层,横隔等结构均以恒载的形式体现.为了反映 防撞护栏恒载偏心位置,在粱单元横向设置虚拟横 梁,将防撞护栏的自重离散成恒载施加于虚拟横梁 端部.边墩上双支座对横向扭转的限制作用,则通 过在支座上设置虚拟横梁,横梁再与主梁固接的方 法来实现.所有虚拟横梁的刚度均为无限大,与钢 箱梁固结,以真实反映箱梁的抗扭刚度对支座反力 的影响. 根据桥梁实际情况,两端的4个支点选用活动 铰约束(放松桥轴线方向限位),中间支点采用固定 铰约束.当各支点反力出现负反力(向下)时,表明为 了使结构处于稳定状态,必须给该处增加抗拔措施. 计算活载分别采用单侧施工防撞护栏(偏心恒 载),城A车道荷载,土石运输车密布(特殊车列). 活载在梁上的横向布置均取最不利工况位置. 计算模型简图如图2所示.特殊车列的布置示 意如图3所示. 一 一 -.? 一一 一, 一 一一一一一?一一 一 一一.一 ?l睁I一一一 图2计算模型 2.2计算结果 通过计算,在各工况下最小支反力如表1所示. l 7.5,120kN ‘—————280kN 注:图叶l尺寸除标明外.均以m汁 图3特殊车列布置示意 表1对应各工况最小支反力 2.3结果分析 从计算结果可看出,在施工过程中,单侧施工防 撞护栏的混凝土体将引起端部支座脱空,此结果与 现场实际吻合.施工过程中的扭转角度过大是施工 荷载偏载的直接后果,与箱梁的自身结构无关.同 时,在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 荷载城A作用下,结构也能保证支座均 处于压力状态,桥梁安全性有保障.但如果遭遇桥 面维修致使特殊车列单侧最大偏心行驶,且遇堵车 使得车距极近时,原支座体系将出现不安全状态. 同时,在车辆偏心冲击力和风载水平力的作用 下,桥梁有在平面内绕中间支点转动的自由度,这对 桥梁的运营安全也是隐患. 为确保特殊情况下桥梁支承体系的有效性,决 定对原支座体系进行调整,改造,增加两端支座的抗 拔功能和横向限位功能. 3调整设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 对支座的调整设计有如下考虑: 2008年第l期杜细春,罗强:钢箱梁桥支座体系的调整设计 (1)钢箱梁在温度变化范围内的自由伸缩(含 纵向及横向范围); (2)梁顶沥青铺装层有待施工,调整措施实施 时间尽可能短; (3)钢箱梁底板离桥墩盖顶面距离较小,原 支座垫石高度较小; (4)如果继续利用原有支座,则调整结构部分 不应参与分担支座的受压力. 基于以上因素,笔者提出了3种调整措施:方案 1为原支座外侧设置抗拉耳座,方案2为原支座内 侧设置抗拉板,方案3为更换板式支座成拉力支座, 见图4,6 挡块 支鹰: 支鹰垫 单位:rllln 图4抗拉耳座方案 单位:lnln 图5抗拉扣件方案 单位:FO_FO_ 图6拉力支座方案 方案1特点:抗拉受力中心间距3.4m,换算得 其最大拉力350kN,设计抗拔力为50t,由孔销连接 幅实现连接;每个底座埋置4根高强螺栓M30,螺栓 埋入盖梁350mill,配双螺母,垫板;所有施工在箱梁 外部进行,不影响桥面同时施工铺装层等结构,不起 顶箱梁,植筋钻孔空间足够,对盖梁承载力无影响; 结构制造及安装较为方便,结构竖向及横向抗力较 大;但施工后耳板一部分显露,对外观稍有影响. 方案2特点:抗拉受力中心间距1.1m,换算得 其最大拉力510kN,设计抗拉力1020kN,上扣件通 过螺栓与钢箱连接,底座也由4根锚栓与盖梁连接. 本方案结构在原支座内侧,对桥梁外观无影响.为 了植筋钻孔及锚栓安装方便,需稍起顶箱梁,同时箱 梁底板需加强,有箱梁内部焊接,钻孑L工作量,结构 加工较复杂,安装施工不方便. 方案3特点:不改变支座受力点,最大拉力359 kN,对桥梁外观无影响,拉压支座为成型产品,质量 有保证,安装简单.但安装时需在箱内进行钻孑L和 底板加固焊接工作,需凿除原支座垫石以给拉压支 座提供安装空间,有起顶箱梁要求,同时支座需订 制,制造周期较长(图7). 图7实物安装 2007年元月29日进行专家会评审,对3种方案 作比较,选定支座外侧耳座方案,且2007年2月l5 日完成了所有结构件的安装. 4结构制作安装 由于箱梁原各个支座至梁底板距离及盖梁顶部 高程均不相同,给制作抗力结构带来尺寸的变化,为 此要求构件制作时需预留现场修配余量.设计施工 工序如下: (1)工厂加工各钢制构件(注意耳座孔径采用 植筋钻孔孔径),并凿除原盖梁端部挡块; (2)划线找准箱梁支座强横隔板,确定耳板的 焊接安装位置; (3)试装耳板及耳座,观察耳座螺栓孔位置是 公路交通技术2008年 否适当,耳座底部垫层高度适当与否,如有必要,对 耳板外形作相应修配,并点焊定位耳板; (4)焊接耳板; (5)装上销,耳座,对耳座进行临时固定,在其 下浇筑环氧砂浆垫层; (6)以耳座螺栓孔定位钻植筋孔,如果耳座影 响操作空间,则定位后卸下耳座钻孔; (7)植筋,以小间隙套筒或直接用植筋胶填满 螺栓与耳座螺栓孔间间隙,并采用厚钢板作螺母垫 板,实现耳座竖向和水平滑移的约束;为防止螺母松 动,采用双螺母锁紧; (8)进行销孔间涂润滑油脂防腐,减摩,螺栓及 其它部位也可涂油脂加强防腐. 5结语 由于钢箱梁底宽度小,自重轻,设计核算其抗侧 倾性能是必要的.选用支座时应根据验算结果决定 是否选用拉压支座.另外,对于总长不大,跨数不多 且在竖向坡度较大的钢箱梁桥,固定支座不妨设在 梁端部,或将单向支座转90.布置,梁底加挡块. 经检验,完成支座调整后的桥梁结构能满足桥 梁体系各向受力安全的需要. <?(,?’,??<’?<,?c,?,:,’?,=>?<,?(‘?,:’?C’?,:)0(‘‘,??’.> ??,?,:,’?c,??,.)’<’:’?,:,?0?,0,?,,?,?,?,?,.,?’?,’,?,0<,?,’’,’0?’? (上接第62页) 分析其中原因,可以认为,在混凝土硬化后.其 内部仍残留部分水分,这些水分主要以毛细管水的 形式存在,随着温度的不断升高就会逐渐蒸发.当 温度达到100oC时,这种蒸发十分活跃,在混凝土内 部留下很多毛细孔通道以及收缩裂缝.成为混凝土 透气,透水的主要原因,使混凝土的抗渗性下降. 加温后防水混凝土抗压强度的变化见表3和图 2.可以看出,在100,300oC的温度范围内,混凝土 抗压强度普遍提高.在100oC时提高16%,150oC时 达到24%左右,并达到最大值.之后,随温度升高, 抗压强度有所回降,但仍较常温高10%. 表3加热温度对混凝土强度的影响 _lll.一/___\__掰身 一,0…………一…… 磐34……….…………一… 3O,一……一…一……… 常温50l?l50200300 加热温度/ 图2加热温度对混凝土强度的影响 随着温度升高,防水混凝土的强度有所增强. 产生这种现象的原因是,构成普通防水混凝土强度 基础的主要成分是水化硅酸钙,它在水泥石中占有 很大的比重.随着温度不断升高,水化硅酸钙胶凝 体不断脱水,到1O00~C时水分基本脱完.伴随自身 的致密作用,胶凝体强度不断提高,混凝土强度也相 应提高. 3结论 (1)伴随温度的不断升高,在高温情况下,桥面 铺装防水混凝土层的抗渗性明显下降,强度不断增 强.普通防水混凝土抗渗性的降低与混凝土结构内 部失水变形有关,抗压强度的提高与水泥石水化硅 酸钙强度增加有关. (2)为保持一定的抗渗性,在高温环境下宜采 取洒水,隔热等各种措施降低桥面防水混凝土层的 温度.具体使用温度应视工程构造,使用条件及隔 热情况而定. (3)在桥面铺装混凝土设计和施工时,应严格 控制混凝土的配合比,浇筑温度,养护条件,外掺剂 种类和数量等,以提高其在高温下的工作性能. 参考文献 [1]周水兴,向中富.桥梁工程(上)[M].重庆:重庆大学出 版社,2001. [2]陈仕周,倪小军.桥面铺装与路面温度差异研究[J].中 国公路,2005,18(2):56—60. [3]张业平,瞿尔仁,韩振峰,等.钢桥面铺装的力学分析及 病害预防措施[J].合肥工业大学:自然科学版, 86. 2004,27(1):83— [4]重庆建筑工程学院,南京工学院.混凝土学[M].北京: 中国工业建筑出版社.1987. 驼勰 《\R