六沖河特大橋牽索掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算

劉 豪

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司)

1 工程概況

六沖河特大橋?yàn)殡p塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。主橋平面均位于直線段，縱坡為±0.6%，中跨設(shè)R=50 000 m凸曲線，主梁斷面為∏形梁，橋面寬度24.1 m，梁高2.7 m，主梁頂板厚0.32 m，設(shè)雙向2%橫坡。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工采用前支點(diǎn)掛籃，用于主梁兩側(cè)梁段主梁的懸臂澆筑，空掛籃(含模板系統(tǒng))控制重量為1 400 kN。由于施工現(xiàn)場的地形比較復(fù)雜，0#段采用下橫梁預(yù)埋鋼板安裝型鋼托架澆筑。1#段和1’#段將在0#段上安裝吊裝支架，吊裝前支點(diǎn)掛籃前段，掛索后現(xiàn)澆。主梁邊跨合攏處29’#和28’#梁段采用托架現(xiàn)澆。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)思

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，為改善結(jié)構(gòu)和掛籃結(jié)構(gòu)受力，澆注過程中采用多次張拉方案，索力控制在容許范圍，以控制主梁端位移為主。斜拉索共張拉4次，即空籃移機(jī)到位后初張拉、澆注主梁混凝土一半后第二次張拉、體系轉(zhuǎn)換后第三次張拉、全橋調(diào)索。由于懸澆主梁長度分780 cm(M2#～M27#、S2#～S13#)、650 cm(S14#～ S17#)、550 cm(S18#～ S27#)三種，其對應(yīng)的主肋寬度分別為295 cm、325 cm、415 cm及485 cm，主梁結(jié)構(gòu)變化較多，加上斜拉索索力及角度變化，需計(jì)算的工況比較多，經(jīng)分析選取節(jié)段長度780 cm(最長)、主肋295 cm、二張索力最大的M27#和節(jié)段長度550 cm、主肋485 cm(最寬)、二張索力最大的S27#進(jìn)行計(jì)算，各分如下5種工況進(jìn)行計(jì)算，工況一:空籃行走;工況二:立模、斜拉索初張拉;工況三:節(jié)段澆注混凝土至一半;工況四:節(jié)段澆注混凝土至一半后斜拉索第二次張拉;工況五:節(jié)段混凝土澆注完成。

3 牽索掛籃計(jì)算模型

(1)荷載:掛籃結(jié)構(gòu)(計(jì)算部分)重量采用自重;支架、模板、施工荷載等根據(jù)工況根據(jù)計(jì)算以均布荷載或節(jié)點(diǎn)荷載的形式添加;對斜拉索索力，在掛籃弧形首實(shí)際錨固位置，采用索梁端錨固點(diǎn)處切線方向的三向集中力模擬。掛籃立模后前吊桿錨固，其存在的內(nèi)力以初拉力荷載添加。

(2)單元:吊桿采用只受拉桁架單元，千斤頂模擬為只受壓單元，其余掛籃部分均采用梁單元。由于索長較長，掛籃變形撓度對索力的影響較小，且索力變化對掛籃結(jié)構(gòu)的受力有利，為簡化計(jì)算，可用三向集中力只模擬索力。

(3)邊界條件:根據(jù)各工況受力的變化和掛籃變形情況，合理選擇邊界條件，不產(chǎn)生奇異。

4 M27#塊施工工況計(jì)算

4.1 掛籃空籃行走

4.1.1 荷載計(jì)算

掛藍(lán)主要結(jié)構(gòu)自重程序已自動計(jì)算，各部位模板、支架等荷載計(jì)算見表1。

表1 工況一荷載統(tǒng)計(jì)表

4.1.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

(1)反力

掛鉤處反力:99.59 t(↑);反力輪反力:28.28 t(↓)。

(2)應(yīng)力

掛籃各鋼結(jié)構(gòu)部位按軸力+彎矩計(jì)算出的組合應(yīng)力見表2。

表2 掛籃各鋼結(jié)構(gòu)部位按軸力+彎矩計(jì)算

后橫梁計(jì)算內(nèi)力見表3。

表3 后橫梁計(jì)算

4.2 斜拉索初張拉

4.2.1 荷載計(jì)算

除增加斜拉索初張力外，其余荷載同工況一。

表4 工況二荷載統(tǒng)計(jì)表

4.2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

(1)反力

前吊桿:76.13 t(↑);后吊桿:54.13 t(↑);掛鉤:21.23 t(↑);剪力鍵:190.81 t(→)。

(2)應(yīng)力

掛籃各鋼結(jié)構(gòu)部位按軸力+彎矩計(jì)算出的組合應(yīng)力見表5。

表5 掛籃各鋼結(jié)構(gòu)部位按軸力+彎矩計(jì)算

后橫梁計(jì)算內(nèi)力見表6。

表6 后橫梁計(jì)算內(nèi)力

4.3 節(jié)段混凝土澆注一半

4.3.1 荷載計(jì)算

根據(jù)M27#梁段截面設(shè)計(jì)情況，混凝土澆注一半時約為澆注至主肋轉(zhuǎn)角處(2.133 m高)，按鋼筋混凝土比重2.6 t/m3計(jì)共澆注210 t。施工人員及小型機(jī)具等以0.15 t/m2計(jì)算，見表7。

表7 工況三荷載統(tǒng)計(jì)表

4.3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

(1)反力

前吊桿:85.2 t(↑);后吊桿:7.87 t(↑);掛鉤:0 t(↑);剪力鍵:190.81 t(→);反頂 3.15 t(↓)。

(2)應(yīng)力

掛籃各鋼結(jié)構(gòu)部位按軸力+彎矩計(jì)算出的組合應(yīng)力見表8。

表8 掛籃各鋼結(jié)構(gòu)部位按軸力+彎矩計(jì)算

后橫梁計(jì)算內(nèi)力見表9。

表9 后橫梁計(jì)算內(nèi)力

5 結(jié)束語

隨著預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)展及高強(qiáng)材料、高性能混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用，混凝土斜拉橋逐步向跨度大、結(jié)構(gòu)輕細(xì)、規(guī)模龐大方向發(fā)展。主梁施工對牽索掛籃的技術(shù)指標(biāo)提出更高的要求。只有通過經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，才能使大橋掛籃輕型化且結(jié)構(gòu)功能多元化。

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［1］林海騰.新造珠江大橋復(fù)合式牽索掛籃設(shè)計(jì)［J］.中國高新技術(shù)，2011，(13):13-16.

［2］李世群.南平市閩江大橋牽索掛籃的總體設(shè)計(jì)［J］.預(yù)應(yīng)力技術(shù)，2011，(3):22-24.

［3］崔林釗.六安市淠望路大橋牽索掛籃設(shè)計(jì)［J］.工程與建設(shè)，2009，(5):6-8.