菜园坝长江大桥施工过程中的结构受力分析研究.pdfVIP

131．菜园坝长江大桥施工过程中的结构受力分析 郑平伟1 李兴华2 陈思甜3 钟继卫1 (1．中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 2．中铁大桥局集团重庆菜园坝长江大桥有限公司 3．重庆交通学院) 摘 要：重庆菜园坝长江大桥主桥采用Y型刚构与提篮式钢箱系杆拱、桁梁的组合结构。为特 大公轨两用桥。在施工过程中的不同阶段涵盖了预应力混凝土刚构桥、斜拉桥、拱桥等桥型的受 力特点。受力体系独特、复杂、多变。准确分析计算出各个施工阶段的结构内力、线形。采用优化的 施工方案。是保证该桥结构安全以及成桥状态达到设计目标的关键。 针对复杂的结构特点。采用桥梁专业软件MIDAS对菜园坝大桥结构进行了施工全过程的计 算分析。计算结果表明。结构受力空间效应明显。在施工过程中必须采取针对措施改善结构内力 以满足成桥结构达到设计状态。施工阶段全过程的空间分析计算结果表明主体结构在施工过程 中以及成桥阶段的安全完全能够满足设计规范要求。 关键词：钢箱系杆拱桥 结构 受力分析 1工程结构特点 菜园坝大桥正桥主桥采用Y型刚构与提篮式钢箱系杆拱、桁梁的组合结构，为特大公轨 两用无推力式钢箱系杆拱桥。系杆拱桥主跨为420m，对称布跨的边跨和侧跨分别为102m及 88m，主桥全长为800m。主桥设六线行车道、双线城市轻轨、双侧人行道。六车道及双侧人行 道设在上层正交异性板体系桥面，双线轻轨设在下层纵横梁体系，构成双层特大公轨两用桥。 本桥主拱结构为提篮式钢箱拱，跨度320m，拱轴线采用二次抛物线，矢跨比为1／5．67，矢 高56．44m，主拱肋倾角为10．67。。两拱肋间用6道钢箱横撑连接以增加其横向稳定性。 Y型刚构由前、后悬臂，主横梁，前、后次横梁，前、后主横梁及系杆索锚固结构组成。刚构 前、后悬臂为变截面空心薄壁预应力混凝土结构。在中跨侧离墩中心50m处设置了系杆索锚 955 ． 固键及一道钢结构前次横梁，其上设置了吊索；在离墩中心32．91m处设置一道前主横梁。主 横梁设置在两墩顶部，连接主墩及两侧刚构。在边跨离主墩中心102m处设置后次横梁；在离 墩中心68．07m处设置一道后主横梁。在边墩墩顶设置了系杆索锚固结构。 主桥钢桁梁采用桁架和正交异性桥面板组合体系。800m的连续钢桁梁在大拱跨内以吊 索作弹性支承、在拱与梁的交接处以多束吊索通过托梁为支点、在边墩及侧墩下弦节点设支 座。本桥的桁梁与主拱肋及刚构无连接(除阻尼限位设备外)为全漂浮体系。两个伸缩缝设在 钢桁梁的两端与引桥交接处。 本桥结构在施工过程中具有如下特点：①主体结构由三个子空间结构组成，两侧预应力混 凝土“Y”型刚构和320m的钢箱提篮拱，三个相对分离的子结构通过中跨系杆索及刚构系杆索 (边跨系杆索)连接成420m的系杆拱；②该桥在施工过程中经过多次体系转换；在不同的施工 阶段涵盖了预应力混凝土刚构桥、斜拉桥、拱桥等桥型的受力特点，受力体系独特、复杂、多变； ③混凝土Y构以及提篮拱桥均有较大的内倾角度，使得每个子结构的受力均具有明显的空间 效应，要准确可靠地分析结构内力，需采用专用的空间分析软件。 结构立面图见图1。 图1重庆菜园坝长江大桥立面图 2 施工过程以及计算模拟 2．1主要施工顺序简介 主桥施工总体分为4大部分。 (1)Y构施工 Y构采用分段支架现浇施工，前悬臂共分10节段，后悬臂分为8个节段。对于前悬臂各 节段和后悬臂1号～5号节段，每节段在达到强度后张拉预应力束，并与支架脱离。对于后悬 臂6号～8号节段，由于没有布置顶板预应力，因此在达到强度后不与支架脱离，继续浇筑下 一节段，直至后悬臂浇筑完成并张拉底板预应力后再与支架脱离。 (2)主拱圈架设 主拱圈共分23个节段，采用缆索吊机将每节段吊装到位进行连接，然后张拉扣锚索，逐段 施工直至合龙。 (3)钢桁梁架设 在Y构施工结束后架设边跨及侧跨钢桁梁，完成边侧跨钢桁梁体系转换。在主拱合龙后 分段安装跨中桁梁，并张拉相应吊杆，直至主梁合龙。在钢桁梁架设完毕，并张拉中系杆后，拆 除扣锚索及塔架。 (4)铺装二恒 以计算模型示意(图2～图5)主要施工阶