某橋鋼箱梁安裝設計方案

2021-03-04 09:34:37 字數 4804 閱讀 7041

一、 結構簡述

xx公路2號橋位於xx市xx區鐵西三期開發片區內xx公路上,修築起點樁號k0+314.365,修築終點樁號k0+804.365,橋梁總長1170公尺,其中主橋採用跨徑為(40+90+230+90+40=490m)的自錨式懸索橋,中間三跨主梁採用正交異性板鋼箱梁,

40m邊配跨採用預應力鋼筋混凝土箱梁結構。鋼箱梁全長384m,橋面全寬50m,含風嘴總寬51.162m,樑高3.

0m。主跨處於r=20000m的圓弧豎曲線上。橋梁立面圖見下圖。

鋼箱梁採用流線型正交異形板結構,分為頂板、底板、橫隔板、縱腹板、風嘴及懸索吊耳等。其中頂板寬度50公尺,**設定1.5%的雙向橫坡,橋梁中心線處梁高3.

0公尺。頂板厚度16公釐,在主纜區區域性加強至40公釐,在頂板下順橋向間隔600公釐設定加勁縱肋,板厚為8公釐,穿過橫橋向3.0公尺間距的橫樑,組成正交異性結構的頂板。

箱梁底板厚度為14公釐,在底板上順橋向間隔800公釐設定加勁縱肋,板厚6公釐。箱梁縱向設有九道縱隔板,腹板厚度16公釐,間距4~7.5公尺。

全橋鋼箱梁分為6種型別43個梁段,分為標準梁段、端梁錨固段、合龍段及塔下梁段等,其中標準梁段共34個,長9m,其他梁段共9個,長從7.5m至10.4m不等。

鋼箱梁製作段的劃分及編號見表1。

:表1鋼箱梁製造採用「板→板單元→塗裝→橋位預拼裝、焊接」方式生產,即公司廠內完成零件及板單元,直接運輸至橋位現場,橋位處逐塊吊裝、匹配預拼裝、焊接成整體。

二、安裝思路及安裝順序

xx二號橋鋼箱梁板單元在山橋廠內製作,陸路運輸至現場進行安裝。

鋼箱梁安裝分為塔區安裝和主跨、邊跨鋼箱梁安裝,均採用支架法安裝。塔承臺施工後立即進行基礎回填並進行夯實處理。全橋均採用支架法安裝,板單元運輸至現場後直接吊裝至支架上進行拼裝焊接。

首先安裝塔區梁段和鋼混結合段,然後以塔區為中心向兩邊逐段進行全橋鋼箱梁的安裝。

鋼箱梁吊裝採用2臺200噸履帶吊機進行。

三、板單元劃分和廠內製造

由於受陸上運輸及施工場地、工期條件制約,鋼箱梁無法按照設計分段製造、運輸及安裝,故把鋼箱梁的製作分廠內板單元製造、橋位節段拼裝兩個階段進行。以鋼廠板材的供貨能力和公司現有板單元製造裝置、工裝及公路運輸不超限為原則,將每個梁段劃分為若干板單元,便於陸上運輸。工廠內板單元劃分見下圖:

圖2 板單元分布直觀圖

圖3 板單元劃分示意圖

四、支架方案

4.1、支架方案的選定原則:支架體系應牢固可靠,滿足施工需要;必須要成本低(支架成本包含基礎成本、支架材料攤銷成本、進出場運輸費用、支架搭設費用、拆卸費用);施工速度快,組織協調靈活。

因此,我部將投標時初步的貝雷支架方案優化為鋼管柱支架,支架採用縱向工字鋼作分配梁,橫向採用工字鋼作為支撐體系,鋼管柱間隔採用槽鋼剪刀撐連線系加固。

4.2、支架的總體布置

依據吊裝工藝及安裝順序,鋼箱梁支架自塔區向兩邊劃分為塔區段支架、正常段支架、鋼混結合段支架三個部分。

塔區段支架布置:塔區支架如圖11所示,中間部分在主塔下橫樑上直接搭設支撐橫樑和牙板,外形高程與梁底一致,塔柱外側兩根採用φ500×8mm螺旋焊管鋼管柱用以支撐e梁段懸挑出塔柱外側的部分,鋼管柱中心間距為3.8m,兩鋼管柱分別與鄰近

的支柱14、16及54、56之間採用18a槽鋼剪刀撐和剪刀上下橫撐連線,剪刀撐相交處採用焊接方式連線成整體。

正常段支架布置:中間支架橫向布置7排鋼管柱,採用φ500×8mm螺旋焊管鋼管柱,鋼管柱鋼管柱中心間距6*7.5m,橫向兩鋼管柱之間採用18a槽鋼剪刀撐和剪刀上下橫撐連線,剪刀撐相交處採用焊接方式連線成整體。

每排鋼管柱頂沿縱向布置50b工字鋼作為重力分配梁,用以支撐梁段支點。(正常段支架如圖10所示)

鋼混結合段支架布置:由於鋼混結合段鋼箱梁重量大,鋼箱梁完成後還要承受部分現澆混凝土的重量,橫向鋼管柱先按正常段間距布置,然後進行加密,並設定了懸挑梁支撐,如圖13所示,斷面共設定了15根鋼管柱,所有鋼管柱均採用φ500×8mm螺旋焊管。管柱中心間距為1.

9m+3.75m×12+1.9m,(詳細布置如圖12所示)

橫橋向每排支架中部採用剪刀撐及橫撐連線成整體後,頂部使用槽鋼進行連線用做焊接及塗裝用施工腳手架。縱橋向鋼管柱設定原則為間隔1橫隔板設定1根,正常段間距為6m,間隔設定剪刀。支架布置具體見圖10~圖14。

4.3、鋼管柱受力分析

本支架最高處支架高度為25.2m,進行支架受力驗算是按照25.2m高度進行計算。

各種規格鋼管支撐力計算如下:

4.3.1鋼管柱採用直徑φ500mm(外徑),壁厚8mm的鋼管,每根鋼管柱的長度為25.2m,下端支承在擴大的混凝土基礎上,上端支承在鋼箱梁底板上,在此條件下,鋼管柱兩端視同鉸支;則

桿件計算長度=桿件實際長度=25.2m

單根鋼管支架的截面迴轉半徑:

,長細比,查《建築鋼結構設計規範》gb/t50017-2003, 屬於b類截面桿件。查受壓桿件縱向彎曲係數;

鋼管的受壓截面毛面積

鋼管採用螺旋焊管,材質為q235鋼,取2.0安全係數,容許應力按。

單根鋼管的容許支撐力:。

4.4、鋼管柱支架組合設計

4.4.1、縱橋向按照每間隔1道橫隔梁下設定一排鋼管支點,然後採用50b工字鋼將每根鋼管縱向連線起來,每2道橫隔梁有1道橫隔梁支點設定在工字鋼上,縱橋向共設定71排鋼管柱,橫橋向共布置7排鋼管,共計497根鋼管樁。

橫橋向上部使用槽鋼連繫起來,可做人員腳手平台。縱橫向分別使用槽鋼連線系固定。鋼管柱採用φ500×8mm鋼管按6m+6m布置,橫橋向按照6*7.

5m,共布置7根,如附件圖所示。

4.4.2、本支架方案即相當於橫向每排支架支撐縱橋向6m長的鋼箱梁。

(1)全橋鋼箱梁重:12104.37t;

(2)全橋支架鋼材總重2600噸;

(3)施工位置人員、機具等其他荷載7t;

4.4.3、單根樁施工最大壓力n=(12104.

37+2600)/497=29.6t。假設人員、機具施工荷載由橫向單排(7根)承擔,則每根樁承載7/7=1t。

所以單根樁實際最大壓力為n=29.6+1=30.6t。

n=30.6<[n]=47.36t,鋼管支架強度滿足要求。

4.4.4、縱向分配梁、橫樑的受力計算

縱樑、橫樑材料材質為q235,取安全係數為2.0,則允許應力為[σ]=117.5mpa,[τ]=68.15mpa.

橫樑採用工45b,縱樑採用工50b。

工45b截面特性:ix=3.376e8 mm4,wx=1500400mm3;

工50b截面特性:ix=4.856e8 mm4,wx=1942240mm3;

參照《鋼結構設計規範》gb50017-2003進行驗算。

1)橫樑工45b計算:

橫樑承受鋼箱梁及自重荷載共12104.37(鋼箱梁重量)+1100(橫樑自重)=13204.37噸,縱向每延公尺重13204.37/384=34.39t/m

橫隔板間距3公尺,每3公尺重34.39*3=103.17t,

每條橫樑上橫向均布荷載q=103.17/45=2.29t/m

取其中一段按照簡支、均布荷載計算:

mmax=ql2/8=2.29*7.5*7.5/8=16.1tm

tmax=ql/2=2.29*7.5/2=8.59t

強度計算:

σ=mmax/wx=16.1e7/1500400=107.3mpa<[117.5mpa],滿足要求

τ=tmax/a=8.59e4/(414*13.5)=15.37mpa<[68.15mpa],滿足要求

穩定計算:

h0/tw=414/13.5=31<80,按照構造配置加勁肋

b/t=76/18=4.2<13,滿足要求。

2)縱樑工50b計算:

縱樑承受鋼箱梁及橫縱樑等自身荷載,共12104.37(鋼箱梁重量)+1100(橫樑自重)+275(縱樑自重)=12275t;

縱向每3公尺重3479.37/384*3=105.3t;

橫向共7個支撐點,每個支撐點承受荷載p=105.3/7=15.04t,

其中柱處支撐點受力直接傳給立柱,僅中間點承受p荷載。

、mmax=pl/4=15.04*6/4=22.56 t·m

tmax=p/2=15.04/2=7.02t

強度計算:

σ=mmax/wx=22.56e7/1942240=116.2mpa<[117.5mpa],滿足要求

τ=tmax/a=7.02e4/(460*14)=10.9mpa<[68.15mpa],滿足要求整體穩定計算:

自由長度l1=6m,查表φb=0.8>0.6,則φb』=1.07-0.282/0.8=0.7175

σ=mmax/φb』wx=22.56e7/(0.7175*1942240)=162mpa<215,滿足要求

區域性穩定計算:

h0/tw=460/14=33<80,按照構造配置加勁肋

b/t=80/20=4<16,滿足要求。

4、支架基礎設計

1)支架基礎設計

每根鋼管底部平均壓力30.6噸,鋼管支承柱下做擴大混凝土基礎,基礎厚度均為60cm,基礎承壓面尺寸為2.5m×2.5m布置,基礎混凝土選用c25級混凝土,擴大基礎

中間1.5m×1.5m範圍內鋪設15cm×15cm(即10+10根)的φ12鋼筋網片。如下圖所示:

圖4:鋼管支架混凝土擴大基礎示意圖

2)基礎承載力驗算

查施工區域中密砂土承載力200kpa,地基容許承載力[p]=200kpa×(1.8 m×1.8m)=64.

8t,單個1.8m×1.8m基礎最大支撐力p工作=30.

6+1.8×1.8×0.

6×2.5=35.5t,p工作<[p],地基承載力滿足要求。

3)混凝土抗剪強度驗算

混凝土頂預埋700×700×10mm鋼板,鋼管柱底直接焊在鋼板上,鋼管柱施加的壓力=306000n/0.49m2=0.62mpa,c25混凝土抗剪強度1.

27mpa,考慮1.5的安全係數,混凝土沖切強度ft=0.85mpa。

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