南紀(jì)門橋鋼梁提升站設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

李剛

摘要：本文以重慶市軌道交通十號(hào)線南紀(jì)門長江軌道專用橋?yàn)楸尘?，其北岸引橋?yàn)?×70m鋼-砼結(jié)合連續(xù)梁，采用節(jié)段拼裝后頂推架設(shè)。在高墩上設(shè)置提升站[1]，并結(jié)合鋼梁頂推施工技術(shù)，有效解決了長江大橋建設(shè)中從水上運(yùn)輸鋼梁架設(shè)的難題。

關(guān)鍵詞：提升站 設(shè)計(jì) 有限元法

1? 工程概況

重慶市軌道交通十號(hào)線南紀(jì)門長江大橋，將連接渝中區(qū)與南岸區(qū)，是十號(hào)線二期工程的關(guān)鍵控制性工程，位于十號(hào)線二期工程南濱路站～七星崗站區(qū)間，大橋全橋長1222.045m（含橋臺(tái)范圍）。主橋采用五跨高低塔雙索面半漂浮體系斜拉橋，跨徑布置為（34.5+180.5+）（34.5+180.5+480+215.5+94.5）m;引橋采用三跨等截面連續(xù)梁橋，跨徑布置為（3×70）m。主橋及引橋主梁均采用鋼箱疊合梁的形式，橋塔為門型橋塔形式。

2? 鋼梁提升站設(shè)計(jì)

依據(jù)橋梁所處的環(huán)境及位置，將鋼梁提升站設(shè)在P5#墩頂，鋼梁節(jié)段由提升站提升，提升高度達(dá)60m，懸拼后再往前頂推。提升站結(jié)構(gòu)形式：鋼梁提升站采用懸臂式，雙支腿，雙橫梁結(jié)構(gòu)，其前支點(diǎn)位于P5#墩的三角托架上，后錨點(diǎn)錨固在臨時(shí)墩頂分配梁上，提升站設(shè)計(jì)額定吊重為225t，提升機(jī)構(gòu)通過液壓推拉桿實(shí)現(xiàn)縱橫向移動(dòng)，其中橫向移動(dòng)±20cm，縱向移動(dòng)±50cm。

提升站大致分為四部分：三角托架，菱形桁架，大梁，后錨及提梁天車。①在墩子兩側(cè)設(shè)置三角托架，以支撐上部荷載，并將上部荷載傳遞給橋墩。三角托架下部支撐豎桿和斜桿與上部橫梁采用銷軸連接。②菱形桁架做為提升站的主要結(jié)構(gòu)，其桿件全部采用鋼管，連接著其他三個(gè)部分，支撐在三角托架上。③大梁采用貝雷梁，橫向每5片組成一組，共2組。上部鋪設(shè)分配梁，在分配梁上安裝提升裝置底座。④后錨采用φ32 PSB930精軋螺紋鋼，單根預(yù)拉35t，兩端帶雙螺帽，螺紋鋼外側(cè)做好防護(hù)工作。⑤提梁天車安裝在提升裝置底座上，主要由兩臺(tái)200T連續(xù)千斤頂和導(dǎo)纜架及卷筒組成。

3? 提升站結(jié)構(gòu)計(jì)算

進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮的荷載有：①提升站自重。②千斤頂、鋼絞線導(dǎo)纜架及卷筒、鋼絞線和吊具。③提升站提升荷載：起重千斤頂?shù)念~定起升荷載取值為225t，起升動(dòng)荷載系數(shù)1.1。④提升站風(fēng)荷載：工作風(fēng)載及靜載試驗(yàn)風(fēng)荷載，提升站工作狀態(tài)下計(jì)算風(fēng)速20.5m/s;提升站靜載試驗(yàn)時(shí)計(jì)算風(fēng)速8.3m/s。⑤特殊荷載：非工作狀態(tài)下計(jì)算風(fēng)壓取值514.9Pa ，靜載試驗(yàn)荷載取281.25t。

采用MIDAS Civil 2015軟件建立鋼梁提升站空間計(jì)算模型，模型中的桿件均采用梁單元模擬，桿件尺寸及截面按設(shè)計(jì)圖紙輸入。

根據(jù)提升站使用情況，列出主要作業(yè)狀況：

工況一：不考慮風(fēng)荷載，提升鋼梁;工況二：考慮風(fēng)荷載，提升鋼梁;工況三：不考慮風(fēng)荷載，靜載試驗(yàn)作業(yè);工況四：非工作風(fēng)荷載下，空載抗傾覆情況。根據(jù)大梁不同位置，分別考慮距前支點(diǎn)最近處10.25m和最遠(yuǎn)處11.25m兩種情況。

3.1? 強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

根據(jù)不同的計(jì)算工況分析，工況三大梁距離前支點(diǎn)11.25m時(shí)結(jié)構(gòu)取得最大組合應(yīng)力162.8MPa，工況三大梁距離前支點(diǎn)10.25m時(shí)結(jié)構(gòu)取得最大剪應(yīng)力70.8MPa，根據(jù)各工況計(jì)算結(jié)果分析，在表一中列出貝雷梁各桿件在各工況的計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算分析，提梁站的強(qiáng)度滿足要求。

3.2? 位移計(jì)算結(jié)果

提升站上部走道梁前端豎向位移為44.3mm，[44.3mm<1250×13250=53mm]，滿足要求。貝雷梁豎向最大位移為84.2mm，在支點(diǎn)處的豎向位移為44.3mm，[84.2-44.3=39.9mm<1500×21000=42mm]，貝雷梁撓度滿足要求。

提升站的剛度滿足要求。

3.3? 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果[2]

4? 安全防護(hù)工作

由于待架鋼梁從長江上運(yùn)輸，從長江上起梁，起吊高度達(dá)60米，施工時(shí)對(duì)安全性要求高，特別注意以下安全措施：

①提前觀測(cè)天氣情況，必須在風(fēng)力小于6級(jí)時(shí)起吊，施工時(shí)遇大風(fēng)等不利天氣時(shí)應(yīng)停止提升與架設(shè);②提升站使用前，應(yīng)進(jìn)行試吊，在使用過程中嚴(yán)禁超負(fù)荷使用;③提升鋼絞線等吊裝工具每次使用前應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，確保無破損等現(xiàn)象;④梁體在就位時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確，當(dāng)有偏差時(shí)應(yīng)重新就位，不得使用撬棍等使梁體強(qiáng)制就位。⑤施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)統(tǒng)一指揮，明確各種信號(hào)、手勢(shì)等含義，必要情況下各個(gè)作業(yè)點(diǎn)負(fù)責(zé)人應(yīng)配備對(duì)講機(jī)。

5? 結(jié)語

依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，鋼梁由水上運(yùn)輸，在墩頂設(shè)置提升站，再頂推就位的施工方案有效降低了鋼梁的轉(zhuǎn)運(yùn)距離和難度，加快了梁體架設(shè)速度，確保工期，節(jié)約工程造價(jià)，為同類型橋梁的架設(shè)提供了有益的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文釗. 高墩提升站在預(yù)制箱梁架設(shè)中的應(yīng)用[J]. 山西建筑， 2013（10）.

[2]中華人民共和國建設(shè)部.GB50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中華計(jì)劃出版社，2003.