斜拉桥主塔上横梁施工技术研究

2018-08-16邓文武

山西建筑 2018年20期

邓文武

(上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)

0 引言

桥梁上横梁施工支架有落地钢管支架法和桁架法，落地钢管支架支撑在主梁上，需要等上横梁施工完毕支架拆除后方可施工主梁其他段，严重制约了主梁施工工期，很难完成既定的工期目标。经过方案比较，选用桁架法施工上横梁。本文就桁架设计进行详细的论述，为今后类似工程上横梁支撑桁架的设计及施工提供参考。

1 工程概况

辰塔公路越黄浦江大桥新建工程位于上海市西南角的松江区主城区的西南部呈南北走向的辰塔公路上，是辰塔公路(D30公路)跨越黄浦江(原名横潦泾)的一个重要节点。

主桥桥型为双塔双索面混凝土梁斜拉桥，基本结构体系采用半漂浮体系，主跨296 m，主桥全长546 m。斜拉索纵向立面采用扇形布置，全桥共84对索。索塔横向为花瓶形索塔，总高93.7 m，索塔共设两道横梁。上横梁位于桥面以上34 m处，下横梁位于主梁底面下，两道横梁将塔柱分为上、中、下三段。

上横梁为3.5 m×3.5 m空腹矩形截面，跨度为22 m。底面标高为39.2 m，距离下横梁顶面高度为35.5 m。混凝土采用C50，单个上横梁混凝土为182.85 m3(见图1)。

2 桁架系统设计

2.1 设计思路

1)桁架系统组成。

桁架系统包括桁架结构、模板平台以及操作平台三部分组成。

2)传力体系。

混凝土荷载→18 mm厚木模→横桥向100×100方木@300 mm→顺桥向20a工字钢@300 mm→双拼40a工字钢@1 000 mm→顺桥向双拼40a工字钢@3 300 mm→支撑桁架→支撑牛腿。

3)桁架设计。

在中塔柱上设置支撑牛腿，将桁架焊接在牛腿上。支撑桁架的上下弦杆采用双拼[40c槽钢，竖腹杆采用双拼[32a槽钢(口对口焊接)，斜腹杆采用[32a槽钢；桁架的上弦杆长23 m，下弦杆长24.2 m，竖杆间距3.3 m，共设置3榀桁架；桁架高3 m，间距1.5 m，桁架之间采用20a工字钢连接，整个模板系统高1.096 m。

为方便设置上横梁底模预拱度，同时考虑拆模方便，在支撑桁架和顺桥向双拼40a工字钢之间设置2个双拼L=10 cm的10号槽钢(见图2，图3)。

2.2 桁架计算

2.2.1模型简介

上横梁支撑系统结构分析采用Midas/Civil软件，有限元计算模型中均采用梁单元，计算模型及边界条件如图4，表1所示。

表1 计算模型边界表

位置DxDyDzRxRyRz备注桁架支撑牛腿111011一般连接桁架与模板连接111000主从约束模板与模板连接111000主从约束注:1)顺桥向为x方向,横桥向为y方向,高度方向为z方向;2)1表示约束,0表示释放

2.2.2计算荷载

1)混凝土荷载：26 kN/m3，计算时，考虑冲击系数1.05；

2)模板荷载：0.6 kN/m2；

3)支撑系统自重：由结构分析软件计算确定，自重系数取-1；

4)施工荷载：2.0 kN/m2；

5)风荷载：wk=βzμsμzw0，查表计算，风荷载wk=1.55×1.3×1.42×0.65=1.86 kN/m2。

本工程上横梁混凝土分2次施工，第1次混凝土施工到上横梁上倒角位置，浇筑完5 d后浇筑第2次混凝土。为了避免出现裂缝，在第1次混凝土浇筑3 d后张拉底板2根预应力钢束至设计值的50%，因此第2次浇筑的混凝土荷载由桁架和第1次浇筑的混凝土共同承担，根据桁架的刚度和第1次浇筑混凝土的刚度分配。在桁架设计计算时，混凝土荷载按照一次性浇筑施加。

2.2.3计算结果

经过计算，支撑桁架的整体应力最大为161.9 MPa，发生在上弦杆支撑位置；最大位移为14 mm，发生在上弦杆跨中位置，具体如图5，图6所示。