(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司,安徽 合肥 230000)
合肥市將軍嶺路橋為斜拉索鋼混組合橋,全長280m。主梁跨徑為(29+30+36+185)m,主橋結(jié)構(gòu)形式為非對稱鋼一混梁獨塔雙索面斜拉橋,整幅布置,橋梁橫斷面的標(biāo)準(zhǔn)寬度為52.5m。鋼梁及混凝土梁均采用大懸臂展翅箱梁;塔柱采用矩形塔,高116m,主跨及邊跨側(cè)分別設(shè)置了14對斜拉索。輔助墩及過渡墩均采用柱式墩,塔柱及橋墩采用承臺接群樁基礎(chǔ),樁基采用鉆孔灌注樁。
主跨采用鋼箱梁,全長173m(含鋼-混結(jié)合段),鋼-混結(jié)合段置于主跨側(cè)順向距離塔柱中心線12m,與混凝土箱梁一一對應(yīng),鋼箱梁橫斷面亦采用大懸臂展翅箱型截面,截面外輪廓尺寸與混凝土箱梁基本相同,橋面頂板與橋面橫坡一致采用2%坡度。鋼箱梁頂板全寬52.5m,箱室寬36m,兩側(cè)各伸臂8.25m,橫隔板間距3m。主梁外腹板處梁高3.2 m,鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)段長度為12m,全橋共設(shè)有15個設(shè)計節(jié)段,鋼箱梁現(xiàn)場除頂板U肋采用高強(qiáng)螺栓連接外,其余均采用通過焊接將節(jié)段一一連接。鋼箱梁外腹板對應(yīng)頂板處設(shè)置有錯拉板,與拉索對應(yīng)。拉索橫向中心間距為36m,梁上索距12m。
鋼梁主要采用工廠制造,制造成梁段后運輸?shù)绞┕蛑番F(xiàn)場,利用50 t汽車吊安裝臨時支架,利用220t履帶吊站位地面安裝3#墩鋼混結(jié)合段,再利150t履帶吊站位地面安裝鋼梁節(jié)段L1至L13,然后利用150t履帶吊站位4#墩外側(cè)安裝L14節(jié)段。橫向吊裝時,兩側(cè)挑臂待全橋安裝完成后安裝。最后拆除臨時支架及最后面漆補(bǔ)涂。
220t履帶吊自重250t,最大吊重65t,履帶寬度1.2m,長度9m,兩履帶中心距離為6m。對地總壓力為315t,履帶吊對地面的壓強(qiáng)不均衡系數(shù)取1.6,每條履帶下加鋪2塊路基箱 (尺寸1.5 m×6 m,自重 6t)的面積為:2×1.5×6=18m。取動載系數(shù)1.1倍,對地面的壓強(qiáng)為:
P=(315×1.6×1.1+24)÷(2×18)=160.7kPa
地基處理后承載力不小于180kPa要求。
根據(jù)臨時支架基礎(chǔ)計算,地基承載力141.7kPa,地基處理后承載力不小于180kPa要求。
臨時支架在鋼梁存放場地完成鋼管立柱、橫梁和橫向連接等構(gòu)件焊接制造,以單元件型式運輸?shù)浆F(xiàn)場。
用50t汽車吊將支架立柱整體吊裝到擴(kuò)大基礎(chǔ)上,根據(jù)支架立柱與鋼管樁地面以上部分(或預(yù)埋件)的間隙修整立柱,調(diào)整立柱位置后,焊接固定立柱。安裝完成后,立柱垂直度應(yīng)小于0.5%且不大于5mm。
支架構(gòu)件最重為10t,橫向分配梁2t,采用50t汽車吊吊臂長22m,作業(yè)半徑8m,額定起重量16t,滿足吊裝要求。
根據(jù)現(xiàn)場實測的立柱標(biāo)高修整立柱高程,接著安裝支架分配梁。在所有連接部位需焊接加勁板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),防止產(chǎn)生應(yīng)力集中出現(xiàn)。安裝調(diào)整墊座,墊座頂面預(yù)留約10mm至鋼梁,待鋼梁安裝時抄墊調(diào)整鋼板。
為方便制作及安裝,工作平臺下部采用12#工鋼兩根做縱向支撐骨架,橫撐采用L63×6角鋼單根,斜撐L50×4角鋼,上鋪花紋板厚度為1.5mm。護(hù)欄高度為1.5m,豎桿采用L40×4角鋼,橫筋采用16#鋼筋。
斜拉索張掛施工工序:運輸→索上橋面→展索→掛設(shè)→張拉→索力檢測→調(diào)整及減震裝置安裝。現(xiàn)場施工時一般綜合考慮斜拉索重量、錨固牽引力大小以及張拉施工空間要求等因素,將掛索的總體施工方法描述為:采用塔吊將斜拉索提升至橋面上,并安放于臥式放索盤之上,通過塔吊將斜拉掛設(shè)在索塔端柱上并在橋面展開,采用橋面卷揚(yáng)機(jī)直接牽引斜拉索錨頭入梁端錨固,最后完成斜拉索的張拉及索力調(diào)整。
斜拉索掛索前,應(yīng)全面檢查塔、梁的索導(dǎo)管,并對平磨光索導(dǎo)管內(nèi)的水泥砂漿、焊渣、毛刺等,避免掛索時索錨頭位置偏差所造成的錨頭外絲損傷,從而造成斜拉索索力達(dá)不到要求。因此,對索導(dǎo)管需用特制探孔器檢查索導(dǎo)管變形情況,否則需變形處理后方可掛索施工。
鋼箱梁安裝吊耳設(shè)置在鋼箱梁面板與橫隔板相交處,且對結(jié)構(gòu)處需做適當(dāng)加強(qiáng)處理。本工程鋼箱梁吊裝最大重量64.8t,每個節(jié)段設(shè)置4個吊耳,則單個吊耳最不利負(fù)載為 64.85×1.2/sin60/3=31.9t(考慮1.2的安全系數(shù),最不利3個吊耳承受載荷),本工程則選用30~40t吊耳。
以最重節(jié)段重量64.8t為例進(jìn)行計算。吊耳腹板與鋼箱梁分段頂板角焊縫均要求熔透,吊耳耳板與鋼箱梁分段頂板角焊縫采用雙面貼角焊,焊腳尺寸k=8mm,吊耳在廠內(nèi)施焊完畢后經(jīng)無損檢測合格后方能使用。
5.2.1 吊耳強(qiáng)度計算
吊裝最重一片梁64.8t時,鋼絲與梁片水平位置夾角為60,最危險截面應(yīng)力時受力面積A=(280-80)×30=6000mm,吊耳受力 F2=319kN,應(yīng)力集中系數(shù)按1.5計算,Q235材質(zhì)屈服強(qiáng)度為 235MPa,吊耳安全系數(shù)取 2.5,[σ]=235÷2.5=94MPa。
σ=F/A=319÷6000×1.5
=79.7 MPa<[σ]
5.2.2 吊耳與梁之間焊縫強(qiáng)度的計算
焊縫軸應(yīng)力
折算應(yīng)力:
因此,吊耳強(qiáng)度滿足要求。
根據(jù)起吊物的重量,最大起吊重量達(dá)64.9 t,鋼絲繩夾角應(yīng)控制在60以內(nèi)。根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》(GB3811-2008)要求,鋼絲繩的驗算要求如下。
①鋼絲繩直徑可根據(jù)鋼絲繩最大工作靜拉力來確定:
式中:鋼絲繩最小直徑d(mm);選擇系數(shù)C(mm/N1/2);鋼絲繩最大工作靜拉力S(N);重力加速度g(9.8m/s)。
②根據(jù)工作級別分別確定鋼絲繩選擇系數(shù)C:
式中:n為安全系數(shù);k為鋼絲繩捻制折減系數(shù)(0.82);為鋼絲繩充滿系數(shù);為鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度。
根據(jù)鋼絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級別確定鋼絲繩的直徑后,鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)滿足下列要求:
式中:所選用鋼絲繩的破斷拉力F;鋼絲繩最小安全系數(shù)n。
根據(jù)吊耳設(shè)置及荷載分布情況,并參照《一般起重用D形和弓型鍛造卸扣》(GB/T 25854-2010)要求,單個卸扣的最大額定起重量設(shè)為69.0/4=17.25t,考慮到現(xiàn)場吊裝的不穩(wěn)定因素,按安全系數(shù)2選取,則最大額定起重量為17.25×2=34.5t,選用型號為GB/T 25854-2010-DW50的卸扣。上述分段選用的是最大分段進(jìn)行計算,實際鋼絲繩使用根據(jù)鋼梁分段重量選取對應(yīng)卸扣類型,匹配使用。