良庆大桥钢混凝土叠合梁桥面板施工方案研究

2017-08-28雷发铮

黑龙江交通科技 2017年6期

关键词：钢箱钢箱梁现浇

雷发铮，朱广

(1.长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙 410114；2.广西交通规划勘察设计研究院有限公司，广西南宁 530029)

良庆大桥钢混凝土叠合梁桥面板施工方案研究

雷发铮1，朱广2

(1.长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙 410114；2.广西交通规划勘察设计研究院有限公司，广西南宁 530029)

以南宁良庆地锚式钢混凝土叠合梁悬索桥钢箱梁为研究对象，根据不同的桥面板施工方案分别建立模拟施工阶段的空间三维分析模型，研究钢箱梁在不同桥面板施工方案下的受力情况，选择最合理的桥面板施工方案。

悬索桥；钢箱加劲梁；桥面板；施工阶段；应力

1 工程背景

良庆大桥是地锚式大宽跨比钢混凝土叠合梁悬索桥，跨径组成(168+420+168)m，成桥状态下垂跨比1∶9。跨中设置钢混凝土叠合梁，设计标准桥宽为38 m，近塔处桥面加宽至46 m，宽跨比约为1/10。下层为分离式钢箱梁，它的组成形式为上下游吊索各连接一个钢箱，通过工字型横梁将上下游钢箱连接成一个整体，再在横梁顶底部用工字型小纵梁贯穿连接从而加强整体性；上层桥面板，通过预制拼装施工形成整体。

2 桥面板施工方案及有限元模型的建立

2.1 桥面板施工方案

桥面板分预制板、现浇板、端横梁现浇段及纵横向现浇缝。预制板采用C50混凝土，尺寸为5.16 m×3.03 m，厚20 cm，重约9 t，每块桥面板设置4个吊钩，放置时间在5个月以上。现浇板、端横梁现浇段及纵横向现浇缝均采用C60纤维硅，现浇板全桥共8块，预制板间的横向、纵向现浇缝宽分别为0.47 m、0.44 m。

同一横断面上有4块需要吊装,根据现场施工情况,提出了四种桥面板施工方案。方案①由北岸向南岸铺设预制桥面板，即将桥面板转运到北岸引桥上，同一截面先铺设靠桥轴线两块，在铺设边上两块，由一头向另一头施工；方案②则南岸、北岸同时向跨中处施工，即桥面板转运到南北两岸引桥处，两头同时开始铺设，在跨中处汇合；方案③由跨中向南北两岸施工。即由跨中处开始铺设，然后分别向南岸和北岸引桥方向完成铺设；方案④由主跨1/4和3/4位置处开始铺设，然后其中一个向南岸和跨中施工，同时另一个则向北岸和跨中施工，各方案示意图见图1。

图1 桥面板施工各方案示意图

2.2 有限元模型的建立

具体计算过程中中，主缆和吊索采用了只受拉索单元模拟，主塔、钢箱加劲梁采用梁单元模拟，钢箱加劲梁通过等效刚度计算的方法采用了闭口箱型单钢箱加劲梁，桥面板通过荷载等效的方式作用在相应位置，并且计算过程中按上文提到的桥面板四种方案分施工阶段模拟，全桥施工阶段模拟过程大致为成桥→空缆→钢梁吊装→桥面板吊装→二期恒载。

3 桥面板吊装方案对钢箱梁受力影响分析

以组合最大应力为例，经计算发现钢箱梁截面桥面板施工阶段应力∣max∣>∣min∣，max值曲线如图2，各方案最不利截面位置处应力柱状对比见图3。

图2 钢箱梁各截面组合最大应力max值曲线

图3 最不利位置截面应力max值柱状对比图

通过对比以上各图数据可以得出：方案一中施工阶段最大弯矩应力值高达169 MPa，已非常接近应力允许值200 MPa，存在安全隐患，其余方案均处于安全范围内，其中方案四弯矩应力值仅为118 MPa，最大组合应力仅为105 MPa，与方案一相差非常大；方案一单向施工，等同于一个施工段，方案二、方案三分别是对向或背向施工，相当于两个施工段，方案四在四分点既对向跨中又背向两岸，相当于四个施工段，桥面板施工过程中钢梁应力值大小规律为方案一>方案二、方案三>方案四，方案一和方案四差异尤其明显，多施工段吊装还能显著地缩短工期，但是需要投入更多人员、机械及成本。