钢桁梁斜拉桥顶推施工支架设计

廖万辉，李　炎，肖　涛

(1.贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳　550008；2.贵州科达公路工程咨询监理有限公司，贵州 贵阳　550008；3.贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳　550008)



钢桁梁斜拉桥顶推施工支架设计

廖万辉1，李炎2，肖涛3

(1.贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳550008；2.贵州科达公路工程咨询监理有限公司，贵州 贵阳550008；3.贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳550008)

摘要：主要以北盘江大桥上部构造边跨钢桁梁顶推施工为实例，叙述顶推施工支架设计。该特大桥位于在高山峡谷地区，受地形条件限制，运输条件困难，无大面积拼装场地，因地制宜采用顶推施工方法。 同时为降低钢材使用数量，利用钢管贝雷片支架搭设顶推施工拼装平台，并利用贝雷片替代大型钢箱作为顶推滑道。

关键词：钢桁梁；斜拉桥；顶推；支架设计

1工程概况

杭瑞高速北盘江大桥为连接云贵两省的高速公路特大型桥梁，主桥采用7跨连续钢桁梁斜拉桥方案，主跨720 m，桥梁全长1 341.4 m，桥面至峡谷底部高差达564 m；桥跨布置为80 m+88 m×2+720 m+88 m×2+80 m(主桥)+34 m×3(引桥)。主桁架采用普拉特式结构，桁高8.0 m，主跨节间长12.0 m，边跨节间长12.0 m、8.0 m；两片主桁架弦杆中心距27.0 m。斜拉索采用镀锌钢绞线斜拉索；索面为按平面扇形布置，每一索面由28对斜拉索组成，全桥共设112对斜拉索。

大桥云南岸边跨采用拖拉式顶推施工，钢桁梁最大顶推长度为263 m，最大顶推重量约6 600 t(其中结构部分约5 100 t，混凝土下检修道约1 500 t)。

2支架设计

2.1顶推拼装平台支架

顶推拼装平台支架高23.2 m，选用φ630×10钢管作为拼装区管桩，φ820×10的钢管作为顶推区管桩，顺桥向管桩间距3×9 m+3×5 m；钢管间采用抱箍形式，用双I20a作为平联、横撑及斜撑，在钢管桩上沿横桥向布置2排+5排+2排单层贝雷片作为滑道梁支撑。滑道梁采用贝雷片+钢箱形式，总长度为49.5 m(38.5 m贝雷片+11 m钢板焊接钢箱)。

2.2辅助墩支架

辅助墩两侧各选用3排φ1020×12的钢管作为支撑立柱，支架高56 m，立柱基础直接作用在承台上。在钢管桩上沿顺桥向布置16 m长的箱型滑道梁，其中6#墩滑道梁截面尺寸为1 040 mm×900 mm、5#墩滑道梁截面尺寸为1 700 mm×1 200 mm，均采用钢板焊接组成。

3结构计算

3.1仿真计算模型

利用Midas Civil 8.3.0对顶推拼装平台支架、辅助墩斜向支架进行了结构计算。计算时充分考虑北盘江大桥桥位位于北盘江大峡谷处，场地内风力强，风场复杂，且地势开阔，温度随昼夜时间变化显著，风场、温度场等外界作用对施工安全的影响需要予以有效评估，选取20年作为分析的风压重现期，温度作用分为整体升温、整体降温两种情况，整体升降温为系统温度升降15摄氏度。

表1　风压主要参数表

(1)顶推拼装平台支架仿真模型

顶推施工支架属于典型的钢结构桁架+支承柱体系，为准确模拟其施工过程受力特性，采用Midas Civil专用有限元分析软件，以三维梁单元为主要分析单元，采用弹性连接单元模拟构件间边界条件，建立施工支架的空间三维杆系结构几何模型。

(2)辅助墩支架仿真模型

辅助墩设置了斜向支撑，在钢管斜撑尺寸相同的情况下，最高辅助墩(57.2 m)的斜撑支架系统受力更为不利，故对该辅助墩钢管斜向布置的受力及稳定分析进行了分析。

3.2仿真分析结果

(1)顶推拼装平台支架

通过对顶推施工钢结构平台的分析，计算结果如下：

表2　顶推平台支架应力计算结果

①根据计算结果，各构件结构应力均满足规范要求。

②顶推施工钢结构平台最大竖向变位为17.93 mm<22.5 mm，满足规范要求。

③顶推平台支架一阶模态稳定系数为41.1；二阶模态稳定系数为41.82，三阶模态稳定系数为53.41，均满足规范要求。

(2)辅助墩支架

辅助墩支架计算结果如下：

①根据计算结果，各构件结构应力均满足规范要求。

②顶推施工钢结构平台最大竖向变位为26.7 mm，最大水平位移为60.8 mm<114 mm，满足规范要求。

③辅助墩支架的一阶稳定模态稳定系数为2.106，满足规范要求。

表3　辅助墩支架应力计算结果

续表3

图1　整体结构变形及稳定模态

4总结

通过北盘江大桥边跨钢桁梁顶推施工验证，支架总体设计合理，满足施工要求。

支架设计方案利用了贝雷片等常用周转材料代替部分钢板焊接滑道，大大减少了钢材用量；同时钢管立柱间采用抱箍做连接，连接稳固，避免与钢管进行焊接造成损伤，并可循环使用；辅助墩支架直接利用承台基础，避免了钢管立柱基础处理。支架设计中，充分考虑了支架各部位的受力合理性需求，根据结构应力分布特点选取适合的材料，在保证施工质量及安全的情况下节约了施工成本。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准. 公路施工手册桥涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]中华人民共和国国家标准. 钢结构设计规范(GB50017-2003)[S].中国计划出版社，2003.

[3]黄绍金，刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].人民交通出版社，2001.

收稿日期：2016-04-12

作者简介：廖万辉(1986-)，男，贵州人，工程师，主要从事公路桥梁施工技术研究。

基金项目：都格北盘江大跨度钢桁梁斜拉桥建设与养护管理关键技术研究，项目编号：201231835250。

中图分类号：U445.1

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)06-0101-02