文遠(yuǎn)松,楊昌盛,吳遠(yuǎn)林
(貴州新聯(lián)爆破工程有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550003)
甘河溝大橋臨時(shí)拱座設(shè)計(jì)分析
文遠(yuǎn)松,楊昌盛,吳遠(yuǎn)林
(貴州新聯(lián)爆破工程有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550003)
為了保證畢節(jié)市雙山新區(qū)梨新大道甘河溝大橋懸拼鋼拱架現(xiàn)澆施工臨時(shí)拱座進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,按照混凝土采用豎向分環(huán)、縱向分段原則進(jìn)行澆筑,采用MIDASCIVIL2010計(jì)算軟件進(jìn)行空間桿件建模,計(jì)算結(jié)果表明臨時(shí)拱座完全滿足拱架支承能力要求且有較大安全儲(chǔ)備,施工過(guò)程中注意每個(gè)鋼拱座高程必須在同一個(gè)水平面上,支架落架應(yīng)緩慢進(jìn)行卸荷砂箱下降作業(yè),保證支架下降時(shí)能支承在卸荷砂箱上,使拱架平穩(wěn)就位。
拱座;安全儲(chǔ)備;撓度
貴州省畢節(jié)市雙山新區(qū)梨新大道甘河溝大橋起訖樁號(hào):K2+530.000~K2+850.000,全長(zhǎng)320 m;采用3×30 m箱梁+125 m箱型拱橋+3×30 m×箱梁,矢跨比f(wàn)0/L0=1/5,拱軸系數(shù)m=1.756,大橋分為左右兩幅拱橋,每幅橋面寬23.0 m,設(shè)有1.6%縱坡和1.5%橫坡。拱箱截面高度2.2 m,寬度15.6 m,單箱四室截面,主跨上腹孔布置為11×12 m空心板。引橋箱梁、主拱圈、拱上排架和空心板采用現(xiàn)澆施工;引橋橋墩為花瓶型橋墩,承臺(tái)為矩形橋臺(tái),樁基直徑分為1.5 m和2.2 m兩種形式,橋臺(tái)采用肋板式橋臺(tái)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求甘河溝大橋主拱圈施工采用懸拼鋼拱架現(xiàn)澆施工,甘河溝大橋由左右兩幅橋梁組成,采用“豎向分環(huán)、縱向分段”的原則進(jìn)行澆筑。為滿足施工要求,每幅主拱圈均需進(jìn)行鋼拱架安拆作業(yè)。
拱座采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),混凝土標(biāo)號(hào)為C40。臨時(shí)拱座在拱座澆筑完成后開(kāi)始施工,利用鋼拱座與拱腳鉸接觸,鋼拱座上設(shè)有半圓形弧面鋼板,曲面半徑為160 mm。鋼拱座后方采用預(yù)埋鋼板約束其縱向位移,下方利用卸荷砂箱約束其豎向位移,后期通過(guò)卸荷砂箱進(jìn)行拱架整體落架方便拱架拆除。為保證拱架落架時(shí)均勻平穩(wěn),在鋼拱座與卸荷砂箱之間鋪設(shè)2I45a型鋼作荷載分配梁,使拱架落架安全可靠。
為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程和施工時(shí)取值需要,計(jì)算以下幾個(gè)主要工況(鋼筋混凝土自重按26 kN/m3計(jì))滿足施工需要。
工況1:拱架自重(自重系數(shù)為1.3);
工況2:工況1+施工荷載(拱圈模板、木板和作業(yè)荷載,按1 kN/m2考慮,折算后為2.86 kN/m2);
工況3:工況2+拱圈底板荷載(折算為27.86 kN/m2)+ 拱圈腹板及橫隔板荷載(折算為21.3 kN/m2)+混凝土振搗荷載(按2 kN/m2考慮);
工況4:工況2+1.2拱圈底板荷載(預(yù)壓狀態(tài));
工況5:工況3+整體溫差±15 ℃(僅作參考)。
拱架位移及反力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1所示。
表1 拱架位移及反力計(jì)算結(jié)果表
臨時(shí)拱座主要構(gòu)造物為鋼拱座和分配梁,根據(jù)拱架施工方法和拱架計(jì)算結(jié)果,臨時(shí)拱座主要計(jì)算以下兩個(gè)工況。
工況1:拱架工況3時(shí),支點(diǎn)反力;
工況2:拱架落架時(shí),支點(diǎn)反力(拱架工況2,最不利狀態(tài):分配梁下方砂箱脫空,該位置拱架反力分擔(dān)到在相鄰兩個(gè)砂箱上)。
工況1:鋼拱座最大板應(yīng)力為:81.7 MPa<[σ]=188.5 MPa,分配梁最大應(yīng)力為:1.43 MPa<[σ]=188.5 MPa。
工況2:鋼拱座最大板應(yīng)力79.9 MPa<[σ]=188.5 MPa,分配梁最大彎拉應(yīng)力79.3 MPa<[σ]=188.5 MPa,最大剪應(yīng)力26.6 MPa<[τ]=110.5 MPa。工況2下分配梁變形僅為1.49 mm,為計(jì)算跨徑3/8 000。由表1臨時(shí)拱座最大豎向力為231.4 t,最大水平力為258.8 t。卸荷砂箱設(shè)計(jì)支承能力為400 t滿足使用要求。同時(shí)臨時(shí)拱座背墻C40混凝土支承能力:[N]=18.4×0.56×0.8×1 000=8243.2 kN=824.32 t;臨時(shí)拱座底座支承能力[P]=18.4×0.72×π/4×1 000=7 081.2 kN=708.12 t。臨時(shí)拱座下基礎(chǔ)和背墻滿足臨時(shí)拱座承載力要求。
本文通過(guò)MIDASCIVIL2010計(jì)算軟件進(jìn)行空間桿件建模受力分析,臨時(shí)拱座完全滿足拱架支承能力要求且有較大安全儲(chǔ)備,施工過(guò)程中注意每個(gè)鋼拱座高程必須在同一個(gè)水平面上,支架落架應(yīng)緩慢進(jìn)行卸荷砂箱下降作業(yè),保證支架下降時(shí)能支承在卸荷砂箱上,使拱架平穩(wěn)就位。
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