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        鐵路多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋合龍順序研究

        2016-10-14 03:05:53焦亞萌
        鐵道勘察 2016年4期
        關(guān)鍵詞:長(zhǎng)聯(lián)鋼束成橋

        焦亞萌 李 輝

        (中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

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        鐵路多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋合龍順序研究

        焦亞萌李輝

        (中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京100055)

        多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋懸臂施工時(shí)有多種合龍順序,按不同順序合龍,成橋時(shí)梁體內(nèi)力不同。通過(guò)優(yōu)化合龍順序,可以優(yōu)化成橋時(shí)的主梁內(nèi)力。以鐵路某多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)為例,研究在不同合龍順序下,梁體在受力、位移方面的差異,結(jié)合施工工藝、工期等因素,對(duì)鐵路多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋合龍順序進(jìn)行全面分析。

        鐵路多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋合龍順序

        1 概述

        某一聯(lián)10孔鐵路矮塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,跨徑布置為(65+8×110+65)m,有砟橋面。橋址位于水庫(kù)庫(kù)區(qū),水下有較厚淤泥層。抗震設(shè)防烈度為8度,地震峰值加速度為0.2g(如圖1)。

        圖1 全橋布置(單位:m)

        結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)聯(lián)單索面矮塔斜拉橋,橫橋向索布置在截面中央。塔梁固結(jié),墩梁鉸接,塔高18m,主梁根部截面高4.8m,跨中高4.5m,采用各中墩對(duì)稱懸臂灌注再合龍的施工方法。

        2 多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)的合龍順序

        多跨長(zhǎng)聯(lián)結(jié)構(gòu)有多種合龍順序,實(shí)際工程中一般采用對(duì)稱合龍的方式,即保持兩半聯(lián)的合龍程序基本一致。以10孔鐵路矮塔斜拉橋?yàn)槔?,常?jiàn)的對(duì)稱合龍方案主要有以下4種,各方案合龍順序見(jiàn)圖2。圖2中三角表示臨時(shí)固定約束,永久固定約束設(shè)在中間支點(diǎn)。

        2.1方案1:從兩邊向中間逐跨合龍

        該方案有兩個(gè)施工工作面,施工進(jìn)度快,但當(dāng)某一個(gè)主塔施工滯后時(shí)會(huì)直接影響到全橋的工期;當(dāng)最中間跨合龍時(shí),在溫度力等外力作用下,合龍段的臨時(shí)剛接措施需承受半聯(lián)梁體重量的支座摩阻力,受力較大。

        2.2方案2:從中間向兩邊逐跨合龍

        圖2 各合龍方案合龍順序

        與方案1相同,有兩個(gè)工作面,施工進(jìn)度較快,同時(shí)任何一個(gè)合龍口一側(cè)承受支座摩阻力梁段僅為一跨,臨時(shí)剛接受力較小。但存在與方案1相同的缺點(diǎn),某一主塔施工滯后會(huì)影響全橋工期。

        2.3方案3:先靜定小合龍?jiān)龠M(jìn)行大合龍

        先將兩兩主塔合龍形成簡(jiǎn)支靜定體系,再合龍各個(gè)靜定體系。根據(jù)第二步合龍順序的不同,細(xì)分為以下兩種方案。方案3-1:從中間開始,依次向兩邊進(jìn)行合龍。方案3-2:從兩邊開始,依次向中間合龍。

        方案3多點(diǎn)面工作,相互不干擾,小合龍形成靜定體系,安全性更好,施工工期短,施工靈活程度高。

        2.4方案4:若干跨同時(shí)合龍

        此方案多跨同步合龍,內(nèi)力均勻,施工工期短。但需要較多施工設(shè)備,施工同步性要求高。以本方案為例,先同步合龍兩側(cè)的兩跨,再進(jìn)行中間兩跨的合龍。

        3 多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋不同合龍順序內(nèi)力

        根據(jù)以上4種合龍方案,對(duì)多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋進(jìn)行理論計(jì)算分析,得到相應(yīng)各方案的成橋內(nèi)力。成橋內(nèi)力由恒載、鋼束一次、鋼束二次、徐變二次、收縮二次構(gòu)成。以下選取有代表性的各跨跨中底板應(yīng)力,進(jìn)行各內(nèi)力的對(duì)比分析。

        3.1恒載

        由恒載作用引起的跨中截面底板應(yīng)力見(jiàn)表1,表中正值表示拉應(yīng)力。恒載下方案1和方案2的跨中下緣拉應(yīng)力較小,方案3的下緣跨中拉應(yīng)力較大,各方案之間總體相差不大。

        表1 恒載引起的跨中截面底板應(yīng)力 MPa

        3.2鋼束一次

        成橋時(shí),4種合龍方案鋼束一次作用引起的跨中截面底板應(yīng)力見(jiàn)表2,負(fù)值表示壓應(yīng)力,鋼束一次作用下底板受壓。

        表2 鋼束一次引起的跨中截面底板應(yīng)力 MPa

        鋼束一次應(yīng)力與結(jié)構(gòu)的約束條件及剛度分布無(wú)關(guān),各方案的跨中預(yù)應(yīng)力筋布置相同,所以應(yīng)力基本相同。但由于合龍順序不同,鋼束預(yù)應(yīng)力損失有差別,相應(yīng)的底板應(yīng)力有微小差別。

        3.3鋼束二次

        成橋時(shí),4種合龍方案,鋼束二次引起的跨中截面底板應(yīng)力見(jiàn)表3。

        表3 鋼束二次引起的跨中截面底板應(yīng)力 MPa

        可知鋼束二次引起跨中底板為拉應(yīng)力,與鋼束一次相反。不同方案的鋼束二次應(yīng)力差別較大。方案3的鋼束二次引起的跨中底板拉應(yīng)力最小,方案4的鋼束二次引起跨中底板拉應(yīng)力最大。

        3.4徐變二次

        成橋時(shí),各方案徐變二次引起的跨中截面底板應(yīng)力見(jiàn)表4。

        表4 徐變二次引起的跨中截面底板應(yīng)力 MPa

        由表4可知,徐變作用下跨中底板應(yīng)力為拉應(yīng)力,方案3最大,方案4最小,各方案之間相差不大。

        3.5收縮二次

        成橋時(shí),各合龍方案收縮二次引起的跨中截面底板應(yīng)力見(jiàn)表5。

        表5 收縮二次引起的跨中截面底板應(yīng)力 MPa

        由表5可知,由收縮二次引起的跨中截面底板應(yīng)力相比其它因素很小,對(duì)于多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉結(jié)構(gòu),可以忽略收縮二次的影響。

        3.6應(yīng)力合計(jì)

        成橋時(shí)各合龍方案跨中截面底板應(yīng)力合計(jì)見(jiàn)表6。

        表6 跨中截面底板應(yīng)力合計(jì) MPa

        方案4的壓應(yīng)力儲(chǔ)備最大,方案2的壓應(yīng)力儲(chǔ)備最小。

        4 多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋不同合龍順序殘余徐變位移

        各方案從調(diào)索結(jié)束(此狀態(tài)下精調(diào)鎖軌)到成橋收縮徐變完成,殘余徐變變形值見(jiàn)表7。

        可以看出,各合龍方案殘余徐變變形值差別不大,均滿足有砟橋面殘余徐變20mm的規(guī)范限值。

        表7 跨中殘余徐變值 mm

        5 計(jì)算結(jié)果分析

        根據(jù)計(jì)算可知,多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋不同合龍方案成橋后的內(nèi)力差別主要由預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力引起,其它因素差別不大,預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力對(duì)成橋受力起不利作用。從受力方面講,預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力作用越小,分布越均勻,成橋后總的合計(jì)應(yīng)力安全儲(chǔ)備越大。因此,可以通過(guò)合龍方案預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力大小來(lái)判定合龍方案優(yōu)劣性。

        多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)采用先靜定小合龍、再大合龍方案,從受力上講最優(yōu),實(shí)際工作中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)選擇最優(yōu)合龍方案。

        6 結(jié)論

        (1)多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋多種合龍方案有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),實(shí)際橋梁施工時(shí),應(yīng)根據(jù)理論計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)條件等因素來(lái)選擇合適的合龍方案。

        (2)多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋不同的合龍方案成橋后的內(nèi)力差別主要由預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力引起,采用先靜定小合龍,再大合龍方案,單從受力上講該方案最優(yōu)。

        (3)鐵路多跨長(zhǎng)聯(lián)矮塔斜拉橋不同合龍方案的殘余徐變值相差不大。

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        Study on the Closure Sequence of Multi Span Railway Cable-stayed Bridge

        JIAO YamengLI Hui

        2016-05-20

        中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃課題(編號(hào)2014G004-E)。

        焦亞萌(1981—),男,2006年畢業(yè)于北京交通大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè),工學(xué)碩士,高級(jí)工程師。

        1672-7479(2016)04-0081-03

        U442.5

        B

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