(重慶交通大學(xué) 重慶 404100)

引言

掛籃懸臂澆筑法施工從20世紀(jì)60年代由前西德首先使用以來(lái)，發(fā)展至今，己成為修建大中跨徑橋梁的一種有效施工方法。懸臂澆筑拱橋在日本修建較多，大多數(shù)懸臂澆筑長(zhǎng)度均在1.5～4.5m。我國(guó)在拱橋的起步比較晚，掛籃按支承形式可レッ分為上承式掛籃及下承式掛籃、前支點(diǎn)掛籃及后支點(diǎn)掛籃等，上、下支承方式不同影響掛籃的重心位置，重心位置決定掛籃行走及工作是否穩(wěn)定。我國(guó)僅有幾座采用懸澆掛籃施工鋼筋混凝土拱橋，以白沙溝1號(hào)橋和木蓬特大橋?yàn)榇怼?/p>

一、工程概況

(一)大橋概況

夜郎湖特大橋位于貴州省赤水市至望謨高速公路織金至普定段，跨越夜郎湖，橋跨布置為2×30+17×13.2(主跨210m)+3×30m，橋梁全長(zhǎng)為391.4m。主橋?yàn)閮艨鐝?10m的上承式鋼筋混凝土箱型拱橋，凈矢高42m，凈矢跨比1/5，拱軸線(xiàn)采用懸鏈線(xiàn)，拱軸系數(shù)m=1.67。

(二)掛籃概況

夜郎湖大橋采用三角形掛籃，其構(gòu)造如圖1.1與圖1.2所示。掛籃上下弦桿由型鋼構(gòu)成的桁架組成，通過(guò)鋼吊帶與掛鉤銷(xiāo)軸連接，掛鉤為由鋼板焊接箱型斷面，掛鉤僅在掛籃行走時(shí)受力，拱箱混凝土澆筑時(shí)掛籃自重及混凝土濕重由錨固在拱箱底板上的錨筋承擔(dān)。

圖1.1 掛籃截面形式

二、掛籃受力分析

(一)有限元仿真模擬

采用Midas Civil建立掛籃計(jì)算有限元模型，如圖2.1。

圖2.1掛籃計(jì)算模型

建模要點(diǎn)：

1.整個(gè)掛籃所有桿件采用桿單元模擬，加強(qiáng)鋼板用板單元模擬。2.計(jì)算模型中掛籃前支點(diǎn)錨桿處邊界條件為約束所有自由度，掛籃后支點(diǎn)僅約束三個(gè)線(xiàn)位移自由度，釋放三個(gè)轉(zhuǎn)角自由度。3.掛籃桁片之間的鉸接采用釋放桿端約束的方式模擬。4.斜拉吊帶的錨塊采用剛臂模擬。下錨塊與下橫梁采用剛臂連接。5.混凝土節(jié)段(不計(jì)橫隔板)、模板、施工人員、材料機(jī)具、堆放荷載等面均布力，換算為線(xiàn)均布力加載到掛籃三個(gè)主桁片的上弦桿上。

(二)計(jì)算結(jié)果分析

采用原設(shè)計(jì)方案時(shí)，掛籃最大應(yīng)力和懸臂端變形結(jié)果見(jiàn)表2.1?？紤]到掛籃為臨時(shí)構(gòu)件，按以往經(jīng)驗(yàn)，容許應(yīng)力可提高1.1倍，即210×1.1=231MPa，取組合控制應(yīng)力值為240MPa。當(dāng)加載至節(jié)段重量120%時(shí)，拉應(yīng)力略有超標(biāo)。應(yīng)對(duì)掛籃進(jìn)行局部改進(jìn)。

表2.1 應(yīng)力位移統(tǒng)計(jì)表

三、掛籃改進(jìn)

1.增加錨桿數(shù)量，將原方案2根改為4根，可有效改善C型掛鉤處應(yīng)力。2.在掛籃應(yīng)力較大處添加鋼板16mm增強(qiáng)局部剛度，改善局部應(yīng)力。3.在C型掛鉤底梁底板加焊10mm鋼板。

經(jīng)過(guò)上述處理后，重新進(jìn)行有限元分析，得到掛籃最大應(yīng)力及懸臂端位移如表3.1所示。應(yīng)力位移均得到控制，拉應(yīng)力大幅下降。

表3.1 改進(jìn)后應(yīng)力位移統(tǒng)計(jì)表

四、結(jié)論

該橋所用掛籃結(jié)構(gòu)形式較復(fù)雜，且懸澆節(jié)段重量過(guò)大，采用原設(shè)計(jì)方案掛籃受力勉強(qiáng)滿(mǎn)足要求，安全儲(chǔ)備較低。經(jīng)過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)后，應(yīng)力和變形均得到有效控制，掛籃改進(jìn)方案可控類(lèi)似案例參考。