高赞大桥主桥施工方案

高赞大桥主桥施工方案发表时间：2007-10-8作者:郭文华来源:万方数据关键字:桥梁斜拉桥悬臂浇筑挂篮通过分析比较目前砼斜拉桥主梁施工中常用的方法，结合高赞大桥的实际情况，确定了高赞大桥主梁前支点挂篮悬臂浇筑施工方案；采用ANSYS软件建立挂篮结构空间模型，分析了挂篮结构的刚度、强度和整体稳定性。高赞大桥及引道工程是佛山市“四纵九横”中“横九”主干线的一部分，也是连接杏坛镇和容桂镇的重要道路。路线全长3.3KM，其中高赞大桥长1735m，引道长1570m。主桥采用双塔单索面，墩、塔、梁固结的预应力砼斜拉桥；主梁采用近似三角形断面；主塔采用独柱式；引桥上部采用预应力砼先简支后连续小箱梁；下部采用独墩配大挑臂式盖梁。桥梁整体造型轻盈，线条挺拔简洁，施工方便，基础紧凑，主、引桥衔接自然，整体桥型与桥位处天然环境相和谐。桥跨组合为(4x30+5x30+5x30+5x31)m+(150+280+150)m+(3x40+5x30+5x30+5x30)m(见图1~2)。1高赞大桥主梁施工方案比选目前，斜拉桥主梁施工方法很多，大体可分为支架法、顶推法、转体法、悬臂拼装法和悬臂浇筑法等。国内预应力砼斜拉桥主梁所采用的施工方法多种多样，各种施工方法均被采用，但主要还是以挂篮悬浇法为主(见表1)。高赞大桥跨越容桂水道，地处珠三角经济区，容桂水道水上交通繁忙，两岸经济发达，施工场地有限，相比支架法、顶推法、转体法以及悬臂拼装法等施工方法，悬臂浇筑法具有优势。悬臂浇筑挂篮可分为后锚点挂篮、劲性骨架挂篮和前支点挂篮3种，3种施工方案的比较见表2。因高赞大桥主桥设计为单索面斜拉桥，近似三角形断面，在国内未有先例（仅崖门大桥截面相似，但宽高比优于该桥），结合本桥设计特性，经过多方调研和方案比选，确定主梁悬浇采用前支点挂篮方案。2高赞大桥前支点挂篮计算分析前支点挂篮由2部分组成，一部分为底篮结构，另一部分为行走提梁结构。底篮结构作为主梁悬浇的主要承重结构，前端由斜拉索锚固支撑，后端通过悬吊系统锚固在已浇注梁段上；行走提梁结构通过设置在箱梁顶面的2组独立桁片来完成，在底篮系统行走时悬挂在底篮前端，通过牵引带动底篮前移就位，行走提梁结构为施工辅助结构，不参与箱梁悬浇时的结构受力。底篮结构由钢箱梁和桁架组成，桁架中心处高度为2.5m，等截面处钢箱梁截面高度为2.0m，适应斜拉索布置位置设置，中心间距为2.0m，钢箱梁宽度为1.0m，前端设置弧形梁，以适应不同块段斜拉索角度的变化。根据箱梁截面的变化特征，桁架高度采用变截面形式，从中心向两侧高度以底面直线形式过渡。2.1底篮结构计算工况采用ANSYS有限元分析软件，通过建立空间模型，分析挂篮结构的刚度、强度和整体稳定性。将悬浇箱梁块段的重量，并考虑涨模、冲击和施工荷载后等代施加在挂篮结构上进行受力分析。因箱梁截面较宽，斜拉索布置较集中在中心位置，考虑到梁段悬臂长度较大，在两侧顶板悬臂根部设置横向对拉系统，在主梁悬臂浇注时施加对拉力。在挂篮行走状态和非浇注状态时可卸除或部分卸除对拉力，以减轻对挂篮结构的额外附加作用力。底篮控制设计以边跨1#块和21#块为主，即斜拉索最短（倾角最大）和斜拉索最长（倾角最小）；以21#块作为控制计算，因为在21#块时斜拉索对挂篮产生最大的水平推力，同时也作为牵索挂拉止推器的设计控制荷载。底篮控制设计的主要工况：工况一为悬臂浇注状态，此时底篮前端挂索，后端锚固；工况二为底篮通过提梁结构提住行走到位后锚固前的状态，此时底篮整体处于悬空时的最不利状态。通过两种工况控制设计底篮主体结构的强度、刚度及稳定性，同时控制设计局部构件的选型和验算。2.2底篮结构计算结果工况一下的计算结果：结构最大变形发生在底篮桁架横向的最外端，最大值为-13.14mm;结构最大拉应力为111MPa，小于允许应力(140MPa)；结构最大压应力为95.9MPa，小于允许应力(140MPa)。工况二下的计算结果：结构的最大竖向位移为12.8mm,出现在钢箱梁的弧形梁前端；结构的最大拉应力为33.7MPa，小于允许应力(140MPa)；结构的最大压应力为29.3MPa，小于允许应力(140MPa)。2.3行走桁架系统计算结果行走桁架采用空间桁架结构，总体上分2组，每组由2片菱形桁架组成，桁架高4m，纵向长13.441m。控制工况为挂篮刚行走到位时。最大变形发生在桁架的最前端节点处，净载时为18mm，考虑1.3的系数时为23mm。结构单元主要承受轴向力，2[28a杆件所受最大压力为46t,2[20a杆件所受最大压力为28.1t，最大拉力为38.7t。材料允许应力取值为140MPa，对各杆件进行受拉、受压(包括稳定性)验算，均满足要求，且富余较多，主要受刚度的控制。3结语通过分析比较砼斜拉桥主梁各种施工方法，结合高赞大桥设计、施工的实际情况，从安全、经济及创新等方面考虑，选择前支点挂篮作为高赞大桥主梁悬臂浇筑施工挂篮；通过建立挂篮结构空间模型，分析了挂篮结构的刚度、强度和整体稳定性，并验算了挂篮结构的安全可靠性。对高赞大桥及同类型桥梁的设计和施工具有一定的参考价值。