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西津河大桥主塔施工支架体系分析
2017-11-13  中国桥梁网 分享到:
关键词:斜拉桥 支架施工 有限元分析 

   1. 工程概况

   (1)西津河大桥采用斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥,桥跨布置(90+110)m,桥梁全长205m,全宽40m。主塔分为下塔柱、中塔柱和上塔柱,桥面以下主塔为下塔柱,高度10.16m,其中中横梁以下塔柱高度5.56m,塔梁结合处高度4.6m。桥面以上主塔沿桥梁中心线顺桥向向北倾斜12°,竖直高度57m,分为中塔柱和上塔柱,高度分别为32.201m和24.799m。主塔竖向分成16个节段,并自下而上依次编号,节段竖直高度依次为5.56m+4.6m×7+4.603m+4.418m×3+3.436m+2.455m×2+3.635m。

   (2)主塔塔顶横梁施工方案:主塔14#节段与塔顶横梁分开施工,先施工14#节段,再利用14#节段作为支撑,采用1组贝雷梁作为支撑反力架进行横梁施工。塔顶横梁施工时,横梁及其施工荷载沿主塔轴线方向的分力由主塔630钢管支架支撑,垂直于塔轴线方向的力由贝雷梁支架承担。横梁施工完成后达到设计强度,其底模、侧模及反力架均拆除。支架体系为:630钢管+4拼I45a工字钢+贝雷梁+I45a工字钢+I10工字钢,如图1所示。

   图1塔顶拱部平台示意图2. 主塔支架有限元分析模型

   采用MIDAS软件对主塔支架体系进行计算,计算模型如图2所示。模型主要采用了梁单元,模型共有节点共计1726个,单元共计2314个。

   3. 计算参数

   3.1构件截面。主塔支架体系各主要构件的截面形式如表1所示。

   2主塔支架体系计算模型局部放大图3.2边界条件。根据主塔支架体系的设计及工作状态,边界条件考虑如下:

   (1)钢管柱底部约束Dx、Dy、Dz。

   (2)钢管柱顶部与工字钢横梁之间联系用铰接弹性连接模拟。

   (3)工字钢横梁与贝雷梁之间联系用铰接弹性连接模拟。

   (4)贝雷梁与横桥向I10工字钢之间联系用铰接弹性连接模拟。

   3.3计算工况。根据主塔施工方案,本次计算主要考虑如下施工工况(见表2):

   3.4计算荷载。

   (1)在工况一下的计算荷载考虑如下:风荷载:由于主塔支架较高,所以需考虑风速高度变化修正系数,支架所承受的风荷载如表3所示。

   3支架在混凝土荷载、施工临时荷载

   及水平风荷载作用下竖向和水平变形图(mm) 图4支架在混凝土荷载、施工临时荷载

   及水平风荷载作用下水平变形图(mm)(2)本支架计算考虑了支架体系自重,计算实际浇筑混凝土重量,同时考虑到混凝土振捣及模板系统等施工临时荷载,以浇筑的混凝土自重乘以1.2的系数进行考虑。把横梁及其施工荷载分解为沿塔轴线方向和垂直于塔轴线方向的力。垂直于塔轴线方向的力由安装在14号块上的贝雷梁支架承担,沿塔轴线方向的荷载由主塔630钢管支架支撑承担。把沿塔轴线方向的荷载分解为水平荷载和竖直荷载值如下表4所示。

   4. 主塔支架分析结果

   4.1挠度计算结果。 支架在混凝土荷载、施工临时荷载及水平风荷载作用下最大竖向位移为6.9mm,支架在混凝土荷载、施工临时荷载及水平风荷载作用下纵桥向最大水平位移为22.5mm,如图3所示。支架在混凝土荷载、施工临时荷载及水平风荷载作用下横桥向最大水平位移为3.7mm,如图4所示。

   表4I10工字钢承受上部结构荷载荷载类型1 荷载值(KN/m)水平荷载1 3.9竖直荷载1 18.44.2应力计算结果。

   (1)D630×10钢管柱和D325×10钢管柱在混凝土荷载、施工临时荷载及水平风荷载作用下的最大组合应力值分别为-31.3MPa~17.7MPa和-24.2MPa~38.1MPa,最大应力都发生在钢管柱端部,如图5所示。

   (2)贝雷梁在混凝土荷载、施工临时荷载及水平风荷载作用下的最大组合应力值为-59.5MPa~51.6MPa,最大应力发生

   
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