甘河沟大桥临时拱座设计分析

2017-11-15文远松杨昌盛吴远林

黑龙江交通科技 2017年9期

关键词：砂箱河沟拱架

文远松，杨昌盛，吴远林

(贵州新联爆破工程有限公司，贵州贵阳 550003)

甘河沟大桥临时拱座设计分析

文远松，杨昌盛，吴远林

(贵州新联爆破工程有限公司，贵州贵阳 550003)

为了保证毕节市双山新区梨新大道甘河沟大桥悬拼钢拱架现浇施工临时拱座进行设计分析，按照混凝土采用竖向分环、纵向分段原则进行浇筑，采用MIDASCIVIL2010计算软件进行空间杆件建模，计算结果表明临时拱座完全满足拱架支承能力要求且有较大安全储备，施工过程中注意每个钢拱座高程必须在同一个水平面上，支架落架应缓慢进行卸荷砂箱下降作业，保证支架下降时能支承在卸荷砂箱上，使拱架平稳就位。

拱座；安全储备；挠度

1 工程概况

贵州省毕节市双山新区梨新大道甘河沟大桥起讫桩号：K2+530.000～K2+850.000，全长320 m；采用3×30 m箱梁+125 m箱型拱桥+3×30 m×箱梁,矢跨比f0/L0=1/5，拱轴系数m=1.756，大桥分为左右两幅拱桥，每幅桥面宽23.0 m，设有1.6%纵坡和1.5%横坡。拱箱截面高度2.2 m，宽度15.6 m，单箱四室截面，主跨上腹孔布置为11×12 m空心板。引桥箱梁、主拱圈、拱上排架和空心板采用现浇施工；引桥桥墩为花瓶型桥墩，承台为矩形桥台，桩基直径分为1.5 m和2.2 m两种形式，桥台采用肋板式桥台。根据设计要求甘河沟大桥主拱圈施工采用悬拼钢拱架现浇施工，甘河沟大桥由左右两幅桥梁组成，采用“竖向分环、纵向分段”的原则进行浇筑。为满足施工要求，每幅主拱圈均需进行钢拱架安拆作业。

2 临时拱座设计

拱座采用钢筋混凝土结构，混凝土标号为C40。临时拱座在拱座浇筑完成后开始施工，利用钢拱座与拱脚铰接触，钢拱座上设有半圆形弧面钢板，曲面半径为160 mm。钢拱座后方采用预埋钢板约束其纵向位移，下方利用卸荷砂箱约束其竖向位移，后期通过卸荷砂箱进行拱架整体落架方便拱架拆除。为保证拱架落架时均匀平稳，在钢拱座与卸荷砂箱之间铺设2I45a型钢作荷载分配梁，使拱架落架安全可靠。

3 拱架计算工况、位移及反力计算

为简化计算过程和施工时取值需要，计算以下几个主要工况(钢筋混凝土自重按26 kN/m3计)满足施工需要。

工况1：拱架自重(自重系数为1.3)；

工况2：工况1+施工荷载(拱圈模板、木板和作业荷载，按1 kN/m2考虑，折算后为2.86 kN/m2)；

工况3：工况2+拱圈底板荷载(折算为27.86 kN/m2)+ 拱圈腹板及横隔板荷载(折算为21.3 kN/m2)+混凝土振捣荷载(按2 kN/m2考虑)；

工况4：工况2+1.2拱圈底板荷载(预压状态)；

工况5：工况3+整体温差±15 ℃(仅作参考)。

拱架位移及反力计算结果见表1所示。

表1 拱架位移及反力计算结果表

4 临时拱座验算

临时拱座主要构造物为钢拱座和分配梁，根据拱架施工方法和拱架计算结果，临时拱座主要计算以下两个工况。

工况1：拱架工况3时，支点反力；

工况2：拱架落架时，支点反力(拱架工况2，最不利状态：分配梁下方砂箱脱空，该位置拱架反力分担到在相邻两个砂箱上)。

工况1：钢拱座最大板应力为：81.7 MPa<[σ]=188.5 MPa，分配梁最大应力为：1.43 MPa<[σ]=188.5 MPa。

工况2：钢拱座最大板应力79.9 MPa<[σ]=188.5 MPa，分配梁最大弯拉应力79.3 MPa<[σ]=188.5 MPa，最大剪应力26.6 MPa<[τ]=110.5 MPa。工况2下分配梁变形仅为1.49 mm,为计算跨径3/8 000。由表1临时拱座最大竖向力为231.4 t，最大水平力为258.8 t。卸荷砂箱设计支承能力为400 t满足使用要求。同时临时拱座背墙C40混凝土支承能力：[N]=18.4×0.56×0.8×1 000=8243.2 kN=824.32 t；临时拱座底座支承能力[P]=18.4×0.72×π/4×1 000=7 081.2 kN=708.12 t。临时拱座下基础和背墙满足临时拱座承载力要求。