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高粱互通式立交桥梁顶升更换支座施工方案计算报告成都博睿基桥梁技术责任有限公司2014年11月 目 录1、 桥梁概况32、 桥梁顶升计算42.1 左线325m预应力钢筋混凝土连续箱梁.42.2 荷载与荷载组合42.3 计算模型 .52.4 主要计算成果72.4.1左线325m双柱墩预应力钢筋混凝土连续箱梁 .72.4.3右线325m三柱墩预应力钢筋混凝土连续箱梁 .182.4.4左线425m双柱墩预应力钢筋混凝土连续箱梁.292.5结论.441、桥梁概况高粱互通式立交桥梁位于杭州至兰州国家重点干线重庆云阳至万州高速公路，中心桩号为K211+864.290，养护桩号K1478+874。高粱互通式立交由主线桥和5座匝道桥组成。高梁互通主线桥分左右两幅，左幅长345.0m，右幅长321.0m，宽24.5m。左幅桥跨425m+425m+（325m+30m+25m）预应力钢筋混凝土连续箱梁。右幅桥跨325m+425m+（325m+30m+25m）预应力混凝土连续箱梁。主梁高1.1m、宽12.4m、16.25 m。支座采用板式橡胶支座, 规格为GYZ580138mm。下部结构采用钢筋混凝土双柱式桥墩或三柱式桥墩，扩大基础。桥台为重力式U型桥台。本桥主线桥左幅3#、6#、10#,右幅1#、2#、3#、5#、6#、7#、9#、10#、11#桥墩由于支座老化、鼓包、开裂严重。根据设计要求进行更换，需要进行桥梁顶升作业。2、桥梁顶升计算2.1左线325m预应力钢筋混凝土连续箱梁。 325m预应力钢筋混凝土连续箱梁支座布置2.2荷载与荷载组合 恒载主梁自重：主梁自重均采用软件内置的规范容重。主梁按实际断面计取重量。二期恒载：二期恒载为桥面防撞墙、桥面铺装等。经计算二期恒载取55.24KN/m。收缩徐变：混凝土徐变系数按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ023-85附录计算。 活载 汽车-超20级:汽车载荷三车道加载时的横向折减系数按89通规去0.8,与97公路工程技术标准中的0.78相差甚微,按0.78考虑。 汽车荷载偏载增大系数去1.15。材料设计资料中采用的为C40混凝土，但考虑混凝土后期强度发展，采用C45比较符合实际情况。有限元分析中，预应力钢索1860级15.24钢绞线。荷载组合：恒载+活载2.3计算模型采用MIDAS/Civil模拟支座顶升过程。模型中，主梁采用梁单元，采用板单元，单元数51个，截面形式按照设计文件输入。325m预应力钢筋混凝土连续箱梁模型采用支座强制位移模拟桥梁顶升过程。 整联同步顶升整联同步顶升过程未改变桥梁线性,因此在整个顶升过程中，千斤顶施顶力=顶升前桥梁支座反力。该工法顶升时采用恒载+活载模拟。由于整联同步顶升千斤顶数量多；同步顶升系统复杂，可靠性差，如果在顶梁过程中出现系统故障，如发电机故障不供电、油管爆裂等。如果该故障发生在中间桥墩，计算时采用中间支点强制位移进行模拟。由于连续梁中支点处不能承担正弯矩，计算该处下沉时产生的正弯矩，是否会导致梁底混凝土开裂。 逐墩顶升逐个桥墩顶升，顶升时该墩的多个支座同步。桥梁顶升过程实际由两个阶段构成：千斤顶逐级加载置换支座，临界点为支座受力为零，支座反力全部由千斤顶承担，即千斤顶置换支座；桥梁在顶升支点处上翘，由于其他支点不动，桥梁线性发生变化，支反力增加。顶升处支点不动，用其他支点强制向下位移进行模拟。 顶升中支点时，计算此时支点反力变化（为配置千斤顶提供计算依据）、中支点处梁顶混凝土是否开裂。顶升边支点时，计算此时支点反力变化（为配置千斤顶提供计算依据）、相邻中支点处正弯矩是否导致梁底混凝土开裂。2.4主要计算成果3*25幅宽12m桥梁荷载支反力F1/tF2/tF3/tF4/t自重112.5250.5250.4110二期荷载27.476.176.127.4活载112.6147147.1112.5恒载+活载252.5473.6473.6249.91. 恒载作用下位移图 Dz=2mm2.恒载作用下内力图 My max=6.8E6 N.m3.恒载作用下应力图 最大压应力7.1MPa。4. 整体顶升4.1在支座1处顶升38mm 梁体内力图：W.MAX=1e7 N.m W.MIN=-3e6 N.m梁体应力图如下：最大压应力为8.7MPa。4.2在支座2处顶升38mm梁体内力图：W.MAX=1.2e7 N.m W.MIN=-7.8e6 N.m梁体应力图如下：最大压应力为9MPa。5.因断电或者意外有关爆裂，支座顶升过程中其中某支座顶升失效：5.1支座1在顶升8mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=137.57t F2=332.1t F3=322.9t F4=138.1t 梁体内力W.MAX=6.9e+006 N.m W.MIN=-4.2e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-7.1e MPa5.2支座1在顶升16mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=135.1t F2=337.5t F3=319.3t F4=138.7t 梁体内力W.MAX=7.1e+006 N.m W.MIN=-4.9e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-7.2e MPa5.3支座1在顶升24mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=132.7t F2=343.0t F3=315.6t F4=139.3t 梁体内力W.MAX=7.3e+006 N.m W.MIN=-5.8e+006N.m梁体应力图最大压应力为-7.3e MPa5.4支座1在顶升28mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=131.5t F2=345.7t F3=313.8t F4=139.6t 梁体内力W.MAX=7.4e+006 N.m W.MIN=-6.3e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-7.3e MPa5.5支座2在顶升8mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=145.4t F2=312.1t F3=339.2t F4=133.9t 梁体内力W.MAX=8.4e+006 N.m W.MIN=-4.3e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-7.8e MPa5.6支座2在顶升16mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=150.8t F2=297.6t F3=352.0t F4=130.2t 梁体内力W.MAX=1.0e+006 N.m W.MIN=-5.2e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-8.5e MPa5.7支座2在顶升24mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=156.3t F2=283.0t F3=364.7t F4=126.6t 梁体内力图W.MAX=1.2e+007 N.m W.MIN=-6.3e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-9.3e MPa5.8支座2在顶升28mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=156.3t F2=283.0t F3=364.7t F4=126.6t 梁体内力图W.MAX=1.3e+007 N.m W.MIN=-6.8e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-9.6e MPa3*25-幅宽16m桥梁荷载支反力F1/tF2/tF3/tF4/t自重96.9261.6261.897.1二期荷载30.985.585.430.8活载90.9117.1117.190.8恒载+活载218.7464.2464.3218.71.恒载作用下位移图 Dz=8mm2.恒载作用下内力图 My max=1.2E7N.m My min=-1.6E7 N.m3.恒载作用下应力图 最大拉应力1.4MPa2.6 MPa。 4.整体顶升4.1在支座1处顶升38mm支反力：F1=137.5t F2=330.7t F3=362.9t F4=126.8t 梁体内力图：W.MAX=1e7 N.m W.MIN=-3e6 N.m梁体应力图如下：最大压应力为8.7MPa。4.2在支座2处顶升38mm支反力：F1=109.6t F2=401.3t F3=305.1t F4=141.8t 梁体内力图：W.MAX=1.2e7 N.m W.MIN=-7.8e6 N.m梁体应力图如下：最大压应力为9MPa。5.因断电或者意外有关爆裂，支座顶升过程中其中某支座顶升失效：5.1支座1在顶升8mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=126.4t F2=355.5t F3=346.3t F4=129.5t 梁体内力W.MAX=1.7e+007N.m W.MIN=-2.3e+007 N.m梁体应力图最大压应力为-6.05e MPa5.2支座1在顶升16mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=124.0t F2=361.0t F3=342.7t F4=130.1t 梁体内力W.MAX=1.7e+007N.m W.MIN=-2.5e+007N.m梁体应力图最大压应力为-6.5e MPa5.3支座1在顶升24mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=121.9t F2=366.9t F3=339.0t F4=130.8t 梁体内力W.MAX=1.7e+007N.m W.MIN=-2.7e+007N.m梁体应力图最大压应力为-6.9e MPa5.4支座1在顶升28mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=120.3t F2=369.3t F3=337.2t F4=131.1t 梁体内力W.MAX=1.7e+007 N.m W.MIN=-2.8e+007N.m梁体应力图最大压应力为-7.1e MPa5.5支座2在顶升8mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=134.4t F2=335.9t F3=362.9t F4=125.2t 梁体内力W.MAX=1.8e+007 N.m W.MIN=-2.4e+007 N.m梁体应力图最大压应力为-6.27e MPa5.6支座2在顶升16mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=139.9t F2=320.6t F3=375.7t F4=126.6t 梁体内力W.MAX=1.95e+007 N.m W.MIN=-2.67e+007N.m梁体应力图最大压应力为-6.9e MPa5.7支座2在顶升24mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=145.4t F2=305.9t F3=388.5t F4=117.9t 梁体内力图W.MAX=2.11e+007 N.m W.MIN=-2.9e+007N.m梁体应力图最大压应力为-7.59e MPa5.8支座2在顶升28mm时，千斤顶失效：支反力如图F1=148.2t F2=298.6t F3=395t F4=116.1t 梁体内力图W.MAX=2.2e+007 N.m W.MIN=-3.04e+007N.m梁体应力图最大压应力为-7.9e MPa4*25幅宽12m桥梁荷载支反力F1/tF2/tF3/tF4/tF5/t自重109.6241.2237.6246.8101.3二期荷载26.979.26479.226.9活载97.8128.6126.2128.697.8恒载+活载234.3449427.8454.6226 1.恒载作用下梁体变形Dz max=6.7mm2.恒载作用下梁体内力：Wy max=1.3e7 N.m Wy min=-1.1e7 N.m3.恒载作用下梁体内力：最大压应力为7.3Mpa。4.支座2在顶升28mm时：支反力如图F1=91.5t F2=295.8t F3=190.5t F4=269.81t F5=99.9t梁体内力W.MAX=5.8e+006 N.m W.MIN=-5.4e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-8.6e MPa5.支座3在顶升28mm时：支反力如图F1=124.0t F2=105.0t F3=311.5t F4=200.4t F5=115.8t梁体内力W.MAX=5.0e+006 N.m W.MIN=-6.5e+006 N.m梁体应力图最大压应力为-9.1e MPa6.同步顶升6.1所有支座同步顶升过程中，顶升8mm时1号支座千斤顶失效： 支反力如下：F1=108.2 t F2=249.7 t F3=235.9 t F4=250.7 t F5=102.2 t内力如下：Wy max=6.7e6 N.m Wy min=-5.5e6 N.m应力如下：最大压应力为6.98 MPa 23MPa。6.2所有支座同步顶升过程中，顶升16mm时1号支座千斤顶失效：支反力如下：F1=105.8 t F2=255.1 t F3=232.1 t F4=251.6 t F5=102.0 t内力如下：Wy max=6.6e6 N.m Wy min=-5.6e6 N.m应力如下：最大压应力为6.7 MPa 23MPa。6.3所有支座同步顶升过程中，顶升24mm时1号支座千斤顶失效：支反力如下：F1=103.4 t F2=260.6 t F3=228.3 t F4=252.6 t F5=101.9 t内力如下：Wy max=6.6e6 N.m Wy min=-5.8e6 N.m应力如下：最大压应力为6.8MPa 23MPa。6.4所有支座同步顶升过程中，顶升28mm时1号支座千斤顶失效：支反力如下：F1=102.2 t F2=263.3 t F3=226.3 t F4=253 t F5=101.8 t内力如下：Wy max=6.8e6 N.m Wy min=-6e6 N.m应力如下：最大压应力为6.9MPa 23MPa。6.5同步顶升所有支座同步顶升过程中，顶升16mm时2号支座千斤顶失效：支反力如下：F1=121.5 t F2=214.7 t F3=267.9 t F4=238.2 t F5=104.2 t内力如下：Wy max=1.3e7 N.m Wy min=-5.3e6 N.m应力如下：最大压应力为8.7MPa 23MPa。6.6所有支座同步顶升过程中，顶升28mm时2号支座千斤顶失效：支反力如下：F1=129.7 t F2=192.6 t F3=289 t F4=229.6 t F5=105.7t内力如下：Wy max=1.6e7 N.m Wy min=-6.5e6 N.m应力如下：最大压应力为9.8MPa 23MPa。6.7所有支座同步顶升过程中，顶升16mm时3号支座千斤顶失效：支反力如下：F1=102.9 t F2=272.4 t F3=198.8 t F4=277.9 t F5=94.6 t内力如下：Wy max=1.2e7 N.m Wy min=-6.7e6 N.m应力如下：最大压应力为7.3MPa 23MPa。6.8所有支座同步顶升过程中，顶升28mm时3号支座千斤顶失效：支反力如下：F1=97.2 t F2=293.5 t F3=168.1 t F4=299 t F5=88.9 t内力如下：Wy max=1.6e7 N.m Wy min=-8.5e6 N.m应力如下：最大压应力为8.5MPa 23MPa。7.单点顶升7.1 1号支座顶升28mm梁体情况如下：支反力：F1=119 t F2=225.1 t F3=253.2 t F4=246.4t F5=102.9 t梁体内力：Wy max=1.1e7 N.m Wy min=-5.5e6 N.m梁体应力：最大压应力为8.4MPa23 MPa。7.2 2号支座顶升28mm梁体情况如下：支反力：F1=91.5 t F2=295.8 t F3=190.5 t F4=269.8t F5=99 t梁体内力：Wy max=1.2e7 N.m Wy min=-9.3e6 N.m梁体应力：最大压应力为8.6MPa23 MPa。7.3 3号支座顶升28mm梁体情况如下：支反力：F1=124.0 t F2=195 t F3=311.4 t F4=200.4t F5=115.8 t梁体内力：Wy max=1.3e7 N.m Wy min=-1.1e7 N.m梁体应力：最大压应力为9.1MPa13.8Mpa，已经超过C30混凝土的设计抗压强度，故直接在支座旁使用千斤顶顶升不可取，为此我们采用抱箍对墩柱进行加固。46