六冲河特大桥牵索挂篮结构设计与计算
2013-09-06刘豪
刘 豪
(贵州桥梁建设集团有限公司)
1 工程概况
六冲河特大桥为双塔预应力混凝土斜拉桥。主桥平面均位于直线段，纵坡为±0.6%，中跨设R=50 000 m凸曲线，主梁断面为∏形梁，桥面宽度24.1 m，梁高2.7 m，主梁顶板厚0.32 m，设双向2%横坡。
根据设计要求，主梁标准节段施工采用前支点挂篮，用于主梁两侧梁段主梁的悬臂浇筑，空挂篮(含模板系统)控制重量为1 400 kN。由于施工现场的地形比较复杂，0#段采用下横梁预埋钢板安装型钢托架浇筑。1#段和1’#段将在0#段上安装吊装支架，吊装前支点挂篮前段，挂索后现浇。主梁边跨合拢处29’#和28’#梁段采用托架现浇。
2 结构设计构思
根据设计文件，为改善结构和挂篮结构受力，浇注过程中采用多次张拉方案，索力控制在容许范围，以控制主梁端位移为主。斜拉索共张拉4次，即空篮移机到位后初张拉、浇注主梁混凝土一半后第二次张拉、体系转换后第三次张拉、全桥调索。由于悬浇主梁长度分780 cm(M2#～M27#、S2#～S13#)、650 cm(S14#～ S17#)、550 cm(S18#～ S27#)三种，其对应的主肋宽度分别为295 cm、325 cm、415 cm及485 cm，主梁结构变化较多，加上斜拉索索力及角度变化，需计算的工况比较多，经分析选取节段长度780 cm(最长)、主肋295 cm、二张索力最大的M27#和节段长度550 cm、主肋485 cm(最宽)、二张索力最大的S27#进行计算，各分如下5种工况进行计算，工况一:空篮行走;工况二:立模、斜拉索初张拉;工况三:节段浇注混凝土至一半;工况四:节段浇注混凝土至一半后斜拉索第二次张拉;工况五:节段混凝土浇注完成。
3 牵索挂篮计算模型
(1)荷载:挂篮结构(计算部分)重量采用自重;支架、模板、施工荷载等根据工况根据计算以均布荷载或节点荷载的形式添加;对斜拉索索力，在挂篮弧形首实际锚固位置，采用索梁端锚固点处切线方向的三向集中力模拟。挂篮立模后前吊杆锚固，其存在的内力以初拉力荷载添加。
(2)单元:吊杆采用只受拉桁架单元，千斤顶模拟为只受压单元，其余挂篮部分均采用梁单元。由于索长较长，挂篮变形挠度对索力的影响较小，且索力变化对挂篮结构的受力有利，为简化计算，可用三向集中力只模拟索力。
(3)边界条件:根据各工况受力的变化和挂篮变形情况，合理选择边界条件，不产生奇异。
4 M27#块施工工况计算
4.1 挂篮空篮行走
4.1.1 荷载计算
挂蓝主要结构自重程序已自动计算，各部位模板、支架等荷载计算见表1。
表1 工况一荷载统计表
4.1.2 结构计算结果
(1)反力
挂钩处反力:99.59 t(↑);反力轮反力:28.28 t(↓)。
(2)应力
挂篮各钢结构部位按轴力+弯矩计算出的组合应力见表2。
表2 挂篮各钢结构部位按轴力+弯矩计算
后横梁计算内力见表3。
表3 后横梁计算
4.2 斜拉索初张拉
4.2.1 荷载计算
除增加斜拉索初张力外，其余荷载同工况一。
表4 工况二荷载统计表
4.2.2 结构计算结果
(1)反力
前吊杆:76.13 t(↑);后吊杆:54.13 t(↑);挂钩:21.23 t(↑);剪力键:190.81 t(→)。
(2)应力
挂篮各钢结构部位按轴力+弯矩计算出的组合应力见表5。
表5 挂篮各钢结构部位按轴力+弯矩计算
后横梁计算内力见表6。
表6 后横梁计算内力
4.3 节段混凝土浇注一半
4.3.1 荷载计算
根据M27#梁段截面设计情况，混凝土浇注一半时约为浇注至主肋转角处(2.133 m高)，按钢筋混凝土比重2.6 t/m3计共浇注210 t。施工人员及小型机具等以0.15 t/m2计算，见表7。
表7 工况三荷载统计表
4.3.2 结构计算结果
(1)反力
前吊杆:85.2 t(↑);后吊杆:7.87 t(↑);挂钩:0 t(↑);剪力键:190.81 t(→);反顶 3.15 t(↓)。
(2)应力
挂篮各钢结构部位按轴力+弯矩计算出的组合应力见表8。
表8 挂篮各钢结构部位按轴力+弯矩计算
后横梁计算内力见表9。
表9 后横梁计算内力
5 结束语
随着预应力混凝土技术的发展及高强材料、高性能混凝土在桥梁工程中的应用，混凝土斜拉桥逐步向跨度大、结构轻细、规模庞大方向发展。主梁施工对牵索挂篮的技术指标提出更高的要求。只有通过经过精心设计，才能使大桥挂篮轻型化且结构功能多元化。
:
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