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        淺談岷江二橋拓寬鋼筋混凝土拱橋施工

        2014-07-09 03:47:42王春學(xué)WANGChunxue楊昊YANGHao
        價(jià)值工程 2014年23期
        關(guān)鍵詞:滿堂拱圈偏壓

        王春學(xué)WANG Chun-xue;楊昊YANG Hao

        (①中交第三公路工程局有限公司,重慶401147;②中交二公局第一公路工程有限公司,武漢430056)

        1 工程概況

        樂山岷江二橋拓寬部分橋梁全長666.9m,跨徑布置為:2×30m(引橋)+7×70m(主橋)+2×30m(引橋)。橋梁主拱凈跨為70m的鋼筋混凝土箱形拱橋,全橋共11跨,設(shè)7孔70m主拱和4孔30m腹拱。主拱圈拱軸線為懸鏈線,凈跨度為70m,凈矢高為8.75m,矢跨比為1/8,拱軸系數(shù)為2.814。拱圈的總高度為130cm,拱箱頂?shù)装搴窬鶠?0cm(拱腳段加厚到30cm),邊腹板厚30cm,中腹板厚25cm。新建拱圈頂面全寬13.1m。拱圈在拱上側(cè)墻位置設(shè)置一道厚70cm的橫隔板。主拱圈上腹拱采用凈跨為4.5m的圓弧拱,拱圈厚為25cm。邊腹拱和第四孔腹拱設(shè)計(jì)為三鉸拱。拱上采用墻式立柱,厚度為70cm。

        2 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

        2.1 拱橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 拱橋設(shè)計(jì)外形宏偉壯觀,且經(jīng)久耐用。拱式橋梁在豎向荷載作用下,支撐處不僅有豎向反力,還有水平推力,由于這個(gè)水平推力使拱體內(nèi)的彎矩大為減小。拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈(或拱肋)。拱橋在豎向荷載作用下,橋墩或橋臺將同時(shí)承受垂直力和水平推力,這樣兩端支撐處出有豎向反力外,還產(chǎn)生水平反推力。水平反推力將顯著抵消荷載所引起的主拱圈(或拱肋)內(nèi)的彎矩。

        2.2 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)圖紙施工方案主拱圈采用拱架施工,附拱圈采用滿堂支架或拱架施工,為平衡裸拱水平推力對橋墩的影響,在施工中設(shè)置臨時(shí)鋼絞線拉索體系,拉索采用8-8φ15.24鋼絞線,待全橋合攏后放松拉索。至少在后續(xù)有兩孔未合攏前不得施工主拱圈的拱上建筑。經(jīng)分析原設(shè)計(jì)施工方案施工周期較長,工藝繁瑣,安全隱患難以預(yù)防,耗用資金龐大。

        根據(jù)拱橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、受力情況、拱橋的相關(guān)規(guī)范要求,結(jié)合我部多年的施工經(jīng)驗(yàn),并采用Midas Civil大型有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,對拱圈的整體驗(yàn)算,提出優(yōu)化方案,即采用滿堂支架施工,并將原施工方案步驟進(jìn)行優(yōu)化,取消了主拱圈及腹拱圈在施工中設(shè)置臨時(shí)8-8φ15.24鋼絞線拉索體系及拱架施工,現(xiàn)主拱圈采用滿堂支架施工,施工順序優(yōu)化為:先施工5、6、7主拱圈—8、9主拱圈—3、4主拱圈—1、2附拱—10、11附拱。

        3 結(jié)構(gòu)分析及驗(yàn)算

        3.1 拱圈內(nèi)力計(jì)算 施工階段驗(yàn)算裸拱施工下拱圈的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。主拱圈截面為單箱五室箱型截面,截面在拱腳段局部加厚,截面配筋分為三種形式,拱腳段、拱頂段、其他段配筋各不相同,驗(yàn)算正截面強(qiáng)度時(shí)需分別驗(yàn)算,抗剪鋼筋配置一致,附拱拱圈為矩形截面,各斷面尺寸、配筋均一致。內(nèi)力分析和計(jì)算結(jié)果見表1、2所示。

        表1 施工階段拱圈內(nèi)力計(jì)算結(jié)果匯總表

        表2 施工階段拱圈剪力計(jì)算結(jié)果匯總表

        3.2 拱圈強(qiáng)度驗(yàn)算

        3.2.1 拱腳段正截面驗(yàn)算

        最大彎矩:

        截面受力性質(zhì):下拉偏壓

        內(nèi)力描述:

        Nj=2.73e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=1.41e+04kN-m

        截面抗力:NR=1.31e+05kN>=Nj=2.73e+04kN(滿足)

        最大軸力:

        截面受力性質(zhì):下拉偏壓

        內(nèi)力描述:

        Nj=5.9e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=1.33e+04kN-m

        截面抗力:NR=1.87e+05kN>=Nj=5.9e+04kN(滿足)

        3.2.2 拱頂段正截面驗(yàn)算

        截面受力性質(zhì):下拉偏壓

        內(nèi)力描述:

        Nj=5.44e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=8.87e+03kN-m

        截面抗力:NR=1.44e+05kN>=Nj=5.44e+04kN(滿足)

        3.2.3 其余段正截面驗(yàn)算

        截面受力性質(zhì):下拉偏壓

        內(nèi)力描述:

        Nj=5.86e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=1.16e+04kN-m

        截面抗力:NR=1.3e+05kN>=Nj=5.68e+04kN(滿足)

        3.2.4 斜截面抗剪驗(yàn)算

        ①計(jì)算是否需驗(yàn)算斜截面抗剪承載力:

        γ0Vd≤0.5×10-3α2ftdbh0

        左邊=2910.7>右邊=1636.8(需要驗(yàn)算)

        ②驗(yàn)算:

        表3 計(jì)算參數(shù)表

        左邊=2910.7<右邊=6399.4(截面滿足)

        斜截面抗剪應(yīng)滿足:γ0Vd≤Vcs+Vsb+Vpb

        Vsb=0(普通彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計(jì)值,本橋拱圈無彎起鋼筋)

        Vpb=0(預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計(jì)值,本橋無預(yù)應(yīng)力鋼筋)

        左邊=2910.7<右邊=7128.3(滿足)

        經(jīng)驗(yàn)算主拱圈內(nèi)力、強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)都滿足采用滿堂支架施工要求,故將原設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行了上述優(yōu)化。

        4 結(jié)論

        通過實(shí)際施工驗(yàn)證了經(jīng)優(yōu)化的施工方案從各方面是可行和有效的,從施工角度考慮,施工方便快捷、方案合理;從技術(shù)角度考慮,滿堂支架施工工藝較成熟,安全隱患較低;從工期角度考慮,整座拱橋主拱圈施工在汛期來臨前可以完成,整個(gè)合同工期可提前3到4個(gè)月完成;從經(jīng)濟(jì)角度考慮,采用滿堂支架施工與采用8-8φ15.24鋼絞線拉索體系及拱架施工相比,經(jīng)濟(jì)上可節(jié)省約1000萬元。

        [1]JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

        [2]JTG D61-2005,公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        [3]JTG D62-2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[J].

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