某海灣大橋主塔區(qū)臨時(shí)支架承載力研究終(中文)

1、某海灣大橋主塔區(qū)臨時(shí)支架穩(wěn)定性研究某海灣大橋主塔區(qū)臨時(shí)支架穩(wěn)定性研究摘要：摘要：某海灣大橋鋼箱梁采用大節(jié)段吊裝法施工，以鋼管支架作為臨時(shí)橋墩。本文建立了鋼管支架有限元模型，參照現(xiàn)行的橋梁規(guī)范，確定相關(guān)計(jì)算參數(shù)、工況和計(jì)算荷載，對(duì)支架進(jìn)行穩(wěn)定性分析。計(jì)算結(jié)果表明，此支架滿足穩(wěn)定性要求，且失穩(wěn)模態(tài)為平聯(lián)橫向局部失穩(wěn)。由于目前對(duì)于大噸位吊裝施工用組合式鋼塔架結(jié)構(gòu)的研究少見報(bào)道，本課題的研究可為此類施工塔架的設(shè)計(jì)與施工提供有益的參考。關(guān)鍵詞關(guān)鍵

2、詞：大節(jié)段施工、鋼管支架、二階效應(yīng)、穩(wěn)定承載力1、引言、引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模日益擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)體系日益復(fù)雜，給施工帶來(lái)了復(fù)雜性和安全性問題，而設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)往往對(duì)結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算，忽略了結(jié)構(gòu)在施工過程中的不利狀態(tài)，特別是施工中使用的臨時(shí)支撐等受力結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，基本上全部由施工單位設(shè)計(jì)計(jì)算，而施工單位在這方面的能力又相對(duì)較弱，使得這方面的工程極易發(fā)生事故。國(guó)內(nèi)外橋梁施工中由于不重視臨時(shí)施工設(shè)施(臨時(shí)

3、墩、支架、纜索、掛籃等)的設(shè)計(jì)而造成的橋梁事故的例子不勝枚舉，比如2004年南京賽虹橋立交橋、南京雙橋門高架、2007年廣州黃埔大橋臨時(shí)支撐坍塌事故、湖南湘西鳳凰縣堤溪沱江大橋臨時(shí)支撐的坍塌事故、越南南部某橋梁臨時(shí)支撐坍塌事故等均造成了巨大的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和負(fù)面影響。在大型懸索橋的施工過程中，臨時(shí)支架輔助施工往往是常用的施工方式，根據(jù)不同的環(huán)境，所采用的臨時(shí)支架施工方案也有不同[16]。本文以大型懸索橋鋼箱梁施工為例，分析了施工中臨

4、時(shí)支架的穩(wěn)定性。2、工程概況、工程概況某海灣大橋主線全長(zhǎng)26.707km，其中跨海大橋長(zhǎng)25.880km。本項(xiàng)目以其中一航道橋施工為背景進(jìn)行研究和應(yīng)用。該航道橋?yàn)椴粚?duì)稱獨(dú)塔四跨連續(xù)鋼箱梁自錨式懸索橋（見圖1），跨徑布置為80m190m260m80m＝610m。該航道橋上部鋼箱梁為扁平流線型鋼箱梁，其節(jié)段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度12m，主跨和邊跨梁中心高度均為3.6m，引跨鋼箱梁梁高3.2m，梁段寬47m。主纜在梁上的錨固區(qū)域鋼箱梁采用整體式箱梁，在中間

5、位置梁加高到8.0m，同時(shí)兩側(cè)鋼箱梁完成從3.2m到3.6m梁高的過渡。全橋24類55個(gè)梁段。鋼箱梁采用大節(jié)段吊裝法施工，采用鋼管支架作為臨時(shí)支承?？紤]到浮吊吊裝能力、吊高、吊幅、吊具設(shè)計(jì)、鋼箱梁加工運(yùn)輸?shù)雀鞣矫嬉蛩?，本橋鋼箱梁共劃分?4個(gè)大節(jié)段（N1～N24），其中錨固段8個(gè)（N13～N20），大節(jié)段16個(gè)（N1～N12、N21～N24），最大節(jié)段尺寸為1872m，最大節(jié)段重量1020.342t。鋼箱梁吊裝順序按N1～N24進(jìn)行，從

6、主塔開始向兩錨碇方向吊裝，同一橫斷面先吊內(nèi)海側(cè)再吊裝外海側(cè)鋼箱梁。鋼箱梁節(jié)段通過2600t浮吊吊裝至支架上。（1）鋼箱梁恒載主塔區(qū)支架主要承擔(dān)主塔兩側(cè)大節(jié)段鋼箱梁（N3、N4、N7、N8）和合攏段鋼箱梁（N1、N2）的重量。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，N3、N4、N7、N8箱梁重1020t，合攏段箱梁重420t。鋼箱梁節(jié)段N1、N2全部作用在塔區(qū)支架上，根據(jù)支點(diǎn)位置及鋼箱梁截面形狀，外側(cè)兩個(gè)支點(diǎn)分別承擔(dān)1554kN、內(nèi)側(cè)兩個(gè)支點(diǎn)分別承擔(dān)546kN。鋼

7、箱梁節(jié)段N3、N4、N7和N8的重量平均分配于兩端支架，每個(gè)支架分擔(dān)510t。根據(jù)支點(diǎn)位置及鋼箱梁截面形狀，外側(cè)1個(gè)支點(diǎn)分擔(dān)3775kN、內(nèi)側(cè)1個(gè)支點(diǎn)分擔(dān)1326kN。鋼箱梁的自重及其受到的風(fēng)荷載以集中荷載的形式施加到支架頂部的臨時(shí)支座上。(2)支架系統(tǒng)自重支架系統(tǒng)自重包括分配梁、鋼管、平聯(lián)及斜撐等。架體的自重可由有限元軟件計(jì)算得出。（3）風(fēng)荷載考慮到本支架系統(tǒng)的施工使用時(shí)間為2009年4月～2009年8月時(shí)間段。根據(jù)氣象資料，工作風(fēng)速

8、為V6=13.8ms；最大風(fēng)速為9級(jí)，最大風(fēng)速V9=24.4ms；臺(tái)風(fēng)期風(fēng)速V10=34.8ms，支架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性按該值進(jìn)行驗(yàn)算，支架施工應(yīng)避開臺(tái)風(fēng)期。經(jīng)計(jì)算得：支架臺(tái)風(fēng)期風(fēng)荷載大小為1.68kNm；工作期風(fēng)荷載大小為0.264kNm；箱梁縱向風(fēng)荷載：臺(tái)風(fēng)期N3、N4、N7、N8節(jié)段箱梁的風(fēng)荷載大小為435.5kN；N1、N2節(jié)段箱梁的風(fēng)荷載大小為170.6kN。工作期N3、N4、N7、N8節(jié)段箱梁的風(fēng)荷載大小為68.4kN；N1、N

9、2節(jié)段箱梁的風(fēng)荷載大小為26.8kN。箱梁橫向風(fēng)荷載：臺(tái)風(fēng)期箱梁的風(fēng)荷載大小為109.5kN；工作期箱梁的風(fēng)荷載大小為17.1kN。(4)箱梁微調(diào)荷載聚四氟乙烯板與鋼墊板之間的靜摩阻系數(shù)為0.1，動(dòng)摩阻系數(shù)為0.05，則鋼箱梁節(jié)段N3、N4、N7和N8微調(diào)荷載按外側(cè)支座處為22.2t，內(nèi)側(cè)支座處為7.8t；鋼箱梁節(jié)段N1和N2微調(diào)荷載按外側(cè)支座處為9.25t，內(nèi)側(cè)支座處為3.25t。3.3主塔區(qū)支架工況驗(yàn)算組合主塔區(qū)支架工況驗(yàn)算組合主塔

10、區(qū)支架上有六段鋼箱梁架設(shè)，在對(duì)支架進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，取多種工況進(jìn)行分析，本文最終取以下三種控制荷載組合：工況1：N1、N2、N3節(jié)段鋼箱梁自重支架自重工作風(fēng)載調(diào)整梁段的微調(diào)荷載工況2：全部鋼箱梁自重支架自重工作風(fēng)載工況3：全部鋼箱梁自重支架自重臺(tái)風(fēng)風(fēng)載其中工況一考慮箱梁架設(shè)施工以及精調(diào)過程中最不利組合；工況二是考慮正常使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的受力；工況三是考慮臺(tái)風(fēng)作用下（即極限狀態(tài)）結(jié)構(gòu)的受力及鋼管支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。其中鋼箱梁風(fēng)載為縱向風(fēng)載，方向垂