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        同聯多跨轉體橋合龍豎向誤差調整方式對結構受力狀態(tài)影響分析

        2022-06-19 00:46:23羅帥李凱陳燈強梁昆馮維寧張文學
        四川建筑 2022年2期
        關鍵詞:調整法轉體合龍

        羅帥 李凱 陳燈強 梁昆 馮維寧 張文學

        摘要:針對利用轉體技術進行施工的橋梁,轉體結束后合龍口豎向位移誤差可能過大而需要調整這一現象,文章以重慶市快速路二橫線物流園區(qū)至禮白立交工程為依托,研究了加配重強制合龍法和球鉸姿態(tài)調整法這兩種調整合龍口豎向位移誤差方式對主梁受力的影響。研究表明:利用球鉸姿態(tài)調整法給主梁帶來的附加內力較小,而利用加配重強制合龍法使主梁內力變化較為明顯。

        [作者簡介]羅帥(1989—),男,本科,助理工程師,主要從事橋梁施工技術與管理工作。

        隨著城市交通網絡的快速發(fā)展,我國公路網與鐵路網的里程數逐年攀升,越來越多的新修建橋梁需要跨越已有的公路與鐵路,如果利用傳統(tǒng)的橋梁施工技術,在公路與鐵路上方直接修建橋梁會嚴重影響交通的安全性,此時橋梁轉體施工技術便得到了很好的應用。但橋梁轉體后,合龍口會出現豎向位移誤差[1-2],即使保證所有懸臂端豎向位移誤差均處于規(guī)定范圍內,也會發(fā)生合龍口豎向位移誤差超出規(guī)范要求的情況。為保證合龍口施工的順利進行,需要對合龍口豎向位移誤差進行調整[3-4],常用的2種調整方式為球鉸姿態(tài)調整法和加配重強制合龍法[5-6],但不同的調整方式對結構受力狀態(tài)影響不同,如果方法使用不當,嚴重時可能導致主梁的開裂,影響橋梁的使用安全。

        本文以重慶市快速路二橫線物流園區(qū)至禮白立交工程為城市快速路為工程背景,建立Midas全橋模型,分別研究加配重強制合龍法和球鉸姿態(tài)調整法對主梁受力的影響。研究發(fā)現,球鉸姿態(tài)調整法對主梁受力的影響明顯小于加配重強制合龍法對主梁受力的影響。

        1 工程概況

        1.1 工程介紹

        重慶市快速路二橫線物流園區(qū)至禮白立交工程為城市快速路,全線采用雙向6車道,設計速度為80 km/h。項目西起物流園區(qū)界,向東與快速路一縱線相交設置回龍壩立交,經物流園區(qū)上跨興隆場編組站,設置主輔路系統(tǒng),然后以土主隧道穿中梁山,出洞口后設跨渭井、蔡東聯絡線鐵路主線橋上跨井口鐵路群區(qū),與渝碚路相交并設置童家溪立交,穿過同興工業(yè)園,以禮嘉大橋跨嘉陵江后,與金通大道相交止于互通式立交,全線總長11.512 km,全線設特長隧道1座,跨江大橋1座,互通式立交2座,跨鐵路主線橋1座和井口接線1處。

        1.2 梁部結構設計

        (40+2×75+40) m懸澆連續(xù)箱梁結構設計:

        跨渭井、蔡東聯絡線鐵路主線橋左橋采用(40+2×75+40) m變截面連續(xù)箱梁結構。梁體截面為單箱單室,橋面寬13.0 m,梁高2.5~5.0 m,頂板厚35 cm,底板厚32~80 cm,腹板水平厚40~70 cm,翼緣懸臂長300 cm,端橫隔梁寬150 cm,中橫隔梁寬300 cm。箱梁采用懸臂澆筑,后轉體施工。

        (40+65+40) m懸澆連續(xù)箱梁結構設計:

        跨渭井、蔡東聯絡線鐵路主線橋右橋采用(40+65+40) m變截面連續(xù)箱梁結構。梁體截面為單箱單室,橋面寬13.0 m,梁高2.3~4.5 m,頂板厚35 cm,底板厚32~80 cm,腹板水平厚40~70 cm,翼緣懸臂長300 cm,端橫隔梁寬150 cm,中橫隔梁寬300 cm。箱梁采用懸臂澆筑,后轉體施工。

        1.3 球鉸結構

        本設計左、右橋分別采用轉體總重為4 500 t和4 000 t的球鉸結構。轉體結構的轉動中心同時承受并傳遞轉體結構全部重量。本橋球鉸結構包括上球鉸、下球鉸、定位銷軸、型鋼定位骨架和聚四氟滑板等組成。上球鉸位于上轉盤底部,為凸面,下球鉸位于下轉盤上,為凹面。為防止球鉸在加工、運輸過程中變形,同時加強與上、下盤之間的混凝土連接,球鉸背面設置環(huán)形及放射形加勁肋。環(huán)形聚四氟滑板安裝在下球鉸表面上,并在聚四氟滑板設置儲脂坑,以減少上、下球面之間的摩擦系數。球鉸中心設置鋼制定位銷軸,定位軸套穿透于上下球鉸。

        球面板采用Q345B鋼板,鋼板的化學成分及機械性能應符合GB 1591-2018《低合金高強度結構鋼》的有關規(guī)定;加強肋板采用Q235B鋼板,鋼板的化學成分及機械性能應符合GB700-88《碳素結構鋼》的有關規(guī)定;銷軸采用45#鍛鋼,材料的化學成份及機械性能應符合GB/T17107-1997《鍛件用結構鋼牌號和力學性能》的有關規(guī)定。聚四氟滑板容許壓應力不小于100 MPa,滑動摩擦系數不大于0.08。

        1.4 轉盤及撐腳

        1.4.1 上轉盤

        上轉盤支承橋墩及梁體,轉體時上轉盤單點支撐在轉動球鉸上,采用C50混凝土。上轉盤施工時應預埋上球鉸、撐腳及牽引索錨固端,鉸盤鋼筋布置應避開上套筒,上轉盤縱橫向鋼筋應在撐腳處打斷,撐腳預埋時應保持豎直。

        1.4.2 下轉盤

        下轉盤為轉體結構基礎,位于承臺頂面內,采用C50混凝土分層澆筑而成,灌注時應加強養(yǎng)護以控制溫度變形及裂縫。下轉盤施工時預埋下球鉸安裝骨架,保證安裝精度,鋼筋布置要避開球鉸骨架及下套筒,同時為下球鉸安裝預留槽口。下球鉸安裝完成后,轉盤剩余空間澆筑C50微膨脹混凝土,同時為滑道預留槽口。

        1.4.3 撐腳、滑道及臨時支撐

        撐腳采用鋼管混凝土結構,Q345B鋼管厚度16 mm,外徑58 cm,內填C50微膨脹混凝土。鋼管下設3 cm厚鋼走板,走板底面加工精度為3級。下承臺施工時精確定位并預埋滑道骨架,環(huán)形鋼板通過螺栓與骨架連接并精調高度。保持撐腳走板與滑道間的縫隙為5 mm。

        1.5 橋梁轉體前后位置關系

        橋梁轉體前后位置見圖1。

        2 不同調整方式對主梁受力的影響

        2.1 球鉸姿態(tài)調整法對主梁受力的影響

        建立Midas全橋模型,如圖2所示。將每個T構梁分成25個單元,取最左側進行分析,該T構兩懸臂端的跨度均為37.5 m,現探究當T構跨中懸臂端高于鄰跨懸臂端h10=10 mm,h20=20 mm,h30=30 mm時采用球鉸姿態(tài)調整法,對全橋受力狀態(tài)的影響。

        通過計算可知,當高差值分別為10 mm,20 mm,30 mm時,球鉸所需旋轉的角度分別為θt=arctanhtL,t=10,20,30。θ10=0.016°,θ20=0.032°,θ30=0.048°。計算結果見表1、圖3。

        通過計算可知:球鉸只需要轉動非常小的角度就可以消除較大的梁端誤差,剛體轉動對主梁截面附加應力的影響也非常小,而本工程中所調整的角度小于1°,故在用球鉸姿態(tài)調整時可不考慮剛體轉動對主梁受力的影響。

        2.2 加配重強制合龍對主梁受力的影響

        本節(jié)探究,不同配重的情況下,對T構主梁受力的影響。實施步驟:采用加配重強制合龍的方法來分別消除T構跨中合龍段10 mm,20 mm,30 mm的誤差,分析對主梁內力的影響。

        如圖4所示,在T構的跨中梁端分別施加600 kN,1 200 kN,1 800 kN的力,使其產生10.2 mm、20.5 mm、30.8 mm的強制位移,以模擬壓重對全橋產生的荷載效應(圖5、表2)。

        通過計算可知:當梁端發(fā)生的強制位移越大時,主梁的各截面產生的附加應力越大,并且跟球鉸調整相比,應力的變化較為明顯。

        3 結論及建議

        研究發(fā)現,在實際工程中利用球鉸姿態(tài)調整法給主梁帶來的附加內力非常小,本工程中的調整角度幾乎對主梁的受力沒有影響,而采用加配重強制合龍法,相比較于未調整前的受力數據,發(fā)生了較大的改變,并且配重量越大,產生的附加應力就越大。

        經對比,在本項目中采用球鉸姿態(tài)調整法優(yōu)于利用加配重強制合龍法。

        參考文獻

        [1] 肖光清.大跨度連續(xù)剛構橋施工監(jiān)控線形分析[J].公路與汽運,2019(6):103-106.

        [2] 洪帆,王遠輝,姜增國.大跨連續(xù)剛構橋線形誤差調整方法及其應用[J].交通科技,2008(1):36-39.

        [3] 公路橋涵施工技術規(guī)范: JTG/T F50-2011[S].北京:人民交通出版社, 2011.

        [4] 魏銀成. PC連續(xù)剛構橋施工中豎向壓重強制合龍對成橋后結構的影響分析[D].蘭州:蘭州交通大學,2013.

        [5] 李子昂. 大跨連續(xù)剛構橋合龍階段受力特性及合龍偏差極限研究[D].湖北工業(yè)大學,2020.

        [6] 鄧增軒. PC連續(xù)剛構橋主跨豎向強制合龍對成橋結構的影響分析及頂推優(yōu)化[D].蘭州:蘭州交通大學,2015.

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