(先中跨再边跨)红水河特大桥主桥合拢劲性骨架计算.doc

新建铁路柳州至南宁客运专线LN-Ⅱ标红水河特大桥主桥合拢方案
红水河双线特大桥主桥合拢施工方案
1．编制依据
（1）红水河双线特大桥第五册第C分册设计图；
（2）红水河双线特大桥主桥连续梁施工方案；
（3）《客运专线桥涵施工技术指南》；
（4）武汉理工大学出版社 《钢结构》；
（5）武汉工业大学出版社 《结构力学》
2．工程简介
红水河双线特大桥主桥主桥墩30#墩高35.5m，墩底截面尺寸7.625×11.625m，截面尺寸沿墩高度方向按照40：1的坡度变化；31#墩高35m，墩底截面尺寸7.6×11.6m，截面尺寸沿墩高度方向按照40：1的坡度变化。箱梁0#块高11m,合拢块高6m，底宽7.2m，顶宽12.2m，其他每个悬臂块的长度和重量见设计图纸。
根据第五册第C分册设计图，贵院要求红水河双线特大桥主桥先中跨合拢，且中跨合拢时不能解除两个T构的临时墩梁约束，后边跨合拢，边跨合拢全部完成后才能解除所有临时约束。
中跨合拢时采用外刚性支撑（型钢劲性骨架）和张拉临时预应力钢束共同锁定法：用刚性支撑抵抗合拢段混凝土升温时产生的压力，用预应力钢束抵抗降温时产生的拉力。
3．劲性骨架设计
3.1.中跨合拢劲性骨架设计
（1）劲性骨架型钢支撑计算
中跨合拢劲性骨架主要承受温差引起的TT构顶力及N32、N33临时锁定索张拉到20%控制张拉力产生的预压力
此时合拢口劲性骨架受力为：
当升温ΔT=15℃时，合拢口劲性骨架所受压力Ng=N+ Fy
N——按照15℃温差，采用SATWE建模所得的顶力，为10000KN；
Fy——预应力临时张拉束提供的预压力。
Fy=0.2×1302×3.14×7×7×6×17=4087KN。
所以升温时，
Ng=10000+4087=14087KN。
假设采用4根双拼工56a型钢作为劲性骨架，单根截面积为135×2=27000 mm2， Wx=4684000mm3, i=220mm。
主型钢最大荷载值为Nmax=3522KN,长度为2.8m计,λ=l/i=2.8/0.22=12.7，=0.992
故有<1.3[σ]=182Mpa，满足要求。
（2）锚固钢板焊缝计算
锚固钢板焊缝高度10mm，焊缝长度710mm，计算长度为700mm，单根主型钢端头设置7个锚固钢板，14条焊缝。
每个型钢受力为3522KN；
弯距M=0.3×3522=1057KN.m；
单根焊缝W=0.7×10×7002/6=571667 mm3 ；
σf=<=160Mpa；
τf=<=160Mpa；
组合应力σ组合=Mpa<=160Mpa。
（3）预埋件计算
劲性骨架预埋件角钢型号为：∠100×10×100mm，共20根，单根角钢面积S=1926mm2,由以上可知，单个预埋件上水平力为3522KN，剪力Q=3522KN。
弯距M=0.3×3522=1057KN.m；
受弯方向角钢形心线间距d1=28.4mm, d2=178.4mm, d3=371.6mm，d4=521.5mm，d5=671.5mm；
Nmax= V=3522/20=176KN；
拉应力σ=N/A=264×1000/1926=138Mpa<1.3[σ]=182Mpa；
剪应力τ= V/A =176×1000/1926=91Mpa<1.3[τ]=110Mpa；
组合应力：σ组合=MPa<215Mpa。
3.2.边跨合拢劲性骨架设计
（1）劲性骨架型钢支撑计算
边跨合拢劲性骨架主要承受20#块现浇段由于温差引起的伸长而在底模上产生的摩擦力。
Ng=NGμ=（4362.5+1690.3/2）×0.15=782KN；
考虑2.0的安全系数，若采用4根工40a型钢作为劲性骨架，则σ=Ng /(ψAg)=1564×1000/(0.993×4×86.1×100) =46Mpa＜[σg]=140Mpa；
所以，在18#块及20#现浇块顶板和底板顶各安装2根工40a即可满足要求。
（2）锚固钢板焊缝计算
锚固钢板焊缝高度10mm，焊缝长度410mm，计算长度为400mm，单个主型钢端头设置2个锚固钢板，4条焊缝。
每个型钢受力为782/4=196KN；
弯距M=0.22×196=44KNm；
单根焊缝W=0.7×10×4002/6=186667 mm3 ；
σf=<=160Mpa；
τf=<=160Mpa；
组合应力σ组合=Mpa<=160Mpa；
（3）预埋件计算
劲性骨架预埋件角钢型号为：∠100×10×100mm，共3根，单根角钢面积S=1926mm2,由以上可知，单个预埋件上水平力为196KN，剪力Q=196KN。
弯距M=0.22×196=44KN.m；
受弯方向角钢形心线间距d1=28.4mm, d2=178.4mm, d3=421.6mm；
Nmax=；
V=196/3=66KN；
拉应力σ=N/A=96×1000/1926=50Mpa<1.3[σ]=182Mpa；
剪应力τ= V/A =66×1000/1926=34Mpa<1.3[τ]=110Mpa；
组合应力：σ组合=MPa<1.1×1.3×[σ]=200Mpa
4．施工工艺及注意事项
4.1.中、边跨合拢施工流程
挂篮3后退一个节段，利用挂篮2作为合拢支架，但前吊杆可拆除，利用搭设在18’#块顶板顶的型钢吊架作为合拢架的主要受力构件 检查18’#梁顶高差是否在1.5cm以内，否则应采用配重措施 焊接中跨合拢段劲性骨架，后张拉N32、N33临时预应力束到20%的控制张拉力 低温时浇筑中跨合拢段混凝土（利用吊架施工） 强度及龄期满足设计要求后松开劲性骨架 张拉N32、N33、N34、N43、N44 等预应力束 N55束锚固端预埋在 20#块中，20#块施工完成 边跨合拢段劲性骨架安装 边跨合拢段混凝土浇筑 边跨合拢段混凝土强度达到张拉强度且满足5天龄期后松开边跨劲性骨架 张拉边跨合拢段预应力束 拆除主墩临时墩梁约束 张拉锚固主跨部分底板预应力束 张拉锚固各跨剩余钢束
拆除1-4挂篮及29#、32墩旁钢管支架 灌注29#、32#小跨部分顶帽

4.2.注意事项
（1）中、边跨合拢段劲性骨架焊接应选择在一天中气温最低时段进行，应采用4台电焊机同时迅速焊接完成；
（2）为使合拢段混凝土与T构悬臂段之间不出现裂纹，合拢段混凝土浇筑应选择在一天中气温最低时段进行；
（3）中跨合拢段混凝土采用挂篮及型钢吊架施工，但应该将两悬臂端梁顶高差控制在1.5cm内后焊接劲性骨架；
（4）边跨合拢段混凝土采用挂篮底篮纵梁直接搭设在钢管支架顶的双拼工40a上；
（5）合拢段混凝土强度及龄期满足设计要求后，一定要松开劲性骨架后再张拉预应力钢束。

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