某跨度150ｍ的下承式钢管砼杆拱桥拱肋吊装和扣索索力计算.docVIP

XXX大桥综合施工技术 拱肋吊装和扣索索力计算 项目完成单位： 拱肋吊装和扣索索力计算 1．工程概况 XX大桥横跨广深、广九电气化高速铁路及深圳火车北站站场共29股轨道，全长386.37m，其主桥为跨度150m（净跨148m）的下承式钢管砼系杆拱桥，矢跨比为1/4.5，拱轴系数为1.167，拱顶距地面高约43m。主拱结构为两片四肢格构桁式截面，高3.0m，宽2.0m。每段拱肋四根弦管设对接内衬套，合拢段的弦管中设有可移式内衬套，每片拱肋分7段悬拼，最大吊重约37t，两片拱肋的横向中心线距离18.5m，桥面为预应力钢—砼叠合板组合梁结构,宽23.5m。为安全、优质、快速的安装主拱肋，经过优化比选，施工上采用缆索吊机和扣索的方案进行空中无支架悬拼拼装。 2．施工工艺流程 根据现场情况并考虑操作简便，经过反复论证，本桥决定采用单肋悬拼合拢的方法。即完成7段拱肋的安装合拢后，移动索鞍再安装另七段拱肋，两片拱肋全部合拢后最后安装中间风构。单肋合拢采用每上一段即进行接头焊接（拱脚段最后才焊接），其施工工艺流程图(图1)如下： 3．拱肋悬拼施工 3.1各分段长度及质量 单片拱肋分7段悬拼，各分段长度及质量见下表 段 号 第一段 第二段 第三段 第四段 （合拢段） 质量（KN） 353 295 278 270 水平投影距离（m） 19 22 22 22 另：第一、二段扣点装置重8KN，第三段扣点装置重10KN，各大段接头处的吊蓝等施工荷载考虑12KN。 3.2拱脚铰支的安装 在拱肋悬拼过程中，为调整线型，拱脚段及预埋钢板要预先设置铰支，本桥的铰支型式如下图： 通过扣索的张拉、松放、调整标高，轴线调整及横向稳定是通过侧缆风来完成。 3.3各大段的联接 根据设计，各大段的接头先采用16棵M24A的螺栓联接，然后待标高、轴线调整到位后，即进行接头环缝的焊接，最后在每根主管外用4块δ=12mm的钢围板进行接头处的外包施焊固结，然后才安装下一段。 3.4合拢段的安装 合拢段设计长度为22m，为保证能够快速、顺利的进行合拢，本段在工厂制作时，两边端头比设计各加长50cm，以待准确测量实际合拢段的长度后在现场进行划线，切割余量，然后进行合拢。 4.扣索计算 4.1、结构性状及受力分析 4.1.1每段拱肋刚度相对于扣索刚度为极大值，故可视为刚体，各吊装段重力按简支斜梁模式分配于接头A、B、C、D点。 4.1.2架设过程中，拱脚（A点）安装了铰，故不存在弯矩。 4.1.3其余大段接头（B、C、D）在用临时螺栓联结时可视为铰结，节点弯矩为零，当施焊固结后不再存在接头，二大段（或三大段）形成整体。 d、三组扣索均是通过扣鞍轮曲转向地锚进行锚固，扣索在扣鞍轮上属滚动磨擦，故不考虑前后绳的张力差，认为前索与背索张力是一致。 e、索塔下端为铰，塔底弯矩为零，扣塔采用缆风进行前后固定，水平位移极小，对整个结构受力可认为不受影响。 f、拱肋端头的侧缆风张力一般在30KN左右，其对扣索的影响很小，故计算时不考虑。 4.2、计算简图如下图3、4 a——A至B点的竖直距离 b——I至C点的竖直距离 c——II至D点的竖直距离 S1——拱脚A至扣索1的垂直距离 S2——接头I至扣索2的垂直距离 S3——接头II至扣索3的垂直距离 αn——各扣索的水平夹角 βn——各段接头至扣点的水平夹角 S1′——A至第一组扣索的距离 S2′——A至第二组扣索的距离 S3′——A至第三组扣索的距离 钢拱肋的联接，根据各个工况，按铰接和固接分别考虑，第一、二、三段荷载由钢拱肋加扣点装置和施工荷载组合考虑；合拢时按最不利情况考虑，第四段钢拱肋重量的20%作用于第三段端头。 ①、工况1—第一段就位 A铰：ΣMA=0 T11×S1-W1×19/2-8×17-12×19=0 T11=（W1KN） ΣX=0 T11×COSα1-NAX=0 NAX=T11×COSα1 ΣY=0 T11×sin α1+NAy-W1-20=0 NAy=W1+20-T11×sin α1 ②、工况2—第二段就位,分两种情况: a．螺栓定位、调整标高、轴线,此时一、二段接头按铰计算： Σ MI=0 T22×S2-W2×22/2-8×20-12×22=0 T22=（W2KN） ΣX=0 T22×COSα2-N1x=0 NI x=T22×COSα2 Σy=0 T22× sinα2+NIy-W2-20=0 NIy=W2+20-T22× sinα2 ΣMA=0 T21×S1+NIx×a-W1×19/2-NIy×1