对某支护工程的探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 对某支护工程的探讨 摘 要：某水库除险加固拟在主 坝与位于离主坝顶 100m 左右水库内的 原有水渠首之间架设一座深水桥梁。该 桥施工最大难度是大跨度深水施工支护。 以已成桥柱为基础的斜臂支撑的刚构支 护结构，较好地解决了深水支护的困难。 笔者结合实例对此进行探讨。 中国论文网 /2/view-12911752.htm 关键词：高架桥跨施工；支护； 研究；一、工程概况水库主坝与水渠首 连接桥，是一座 517m+14m 的单排柱 墩的钢筋混凝土简支梁桥。桥面宽 2.8 ，桥面高程 126.0 m，五个钢筋混凝土 井柱桩一个在水库底往下钻孔浇筑而成， 其余 4 个桥柱在现有主坝上游坝坡面不 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 同深度往下钻孔浇筑而成，最大桩柱长 度 40.65 m，桥孔最大悬高 26 m，水深 89m，井桩入土深度 15.521.6m,见 图 1。 本项工程拟定使用的支护主材为 普通热扎槽钢。纸本项工程支护 结构的分析和研究情况作如下介绍。二、 主坝与灵正渠首连接桥高架施工解决方 案的选择 由于水深和跨度大，在 桥柱完成之后要实施桥面施工仍有困难。 主要解决方案有以下几种：方案一：采 用水中填土，然后在填土面上搭设支架 进行桥面施工；方案二：利用已成桥柱 为基础，在水面以上设一对双斜臂顶上 固结一对横梁，使斜臂支撑的支座固结 于桥柱上，并在高程 119m 和 124.265m 分别设水平拉杆和斜拉杆，然后立模施 工桥梁上部结构，简称刚构支护方案。 上述各施工方案的优缺点可分列如下。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 方案一优点：施工技术无难度， 可加快施工进度；缺点：填土回淤进水 口，今后清淤难度大，若清淤不彻底， 有可能造成渠首以下工程报废。方案二 优点：能充分利用材料特性，节约材料， 可加快施工；缺点：施工技术要求严格、 施工精度要求较高。比较可见，方案一 的合理性和经济性较差；方案二，具有 明显的社会经济效益，因而为首选方案。 实施过程中认真研究支护结构特点，理 论分析和施工控制要做到科学求实，确 保安全。三、支护结构的力学关系分析 捶桨付实施的支护结构布置，实 际上已经成为两根桥柱与地基一起组成 的超静定结构体的一部分，不管双斜臂 顶上的纵向横梁端点与两桥柱是铰接或 是固接，都改变不了整体结构的上述特 性，在这种情况下要精确计算这个结构 或其中一部分相当困难。工程界认为采 用弹塑性有限元法计算可获得较满意的 答案。即使是这样也面临着边界条件确 认和材料试验方法等诸方面问题的困扰。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 本工程由纵向横梁和斜臂支撑组成的刚 构支护结构分析，采用施工顺序组合梁 法先计算纵向横梁，然后根据轴力传递 和力矩分配结果分析斜向支臂，此法虽 然不如前述弹塑性有限元法精确，但对 施工支护工程其精度是满足要求的。 1、纵向横梁结构分析 1、1 横梁分跨 （斜臂支撑的固接点)的确定 取支护结 构的一半作研究对象。按分跨点力矩相 等原则划分纵向横梁各跨，见图 2。约 定 1、2 纵向横梁结构分析 设在斜臂支撑顶上的纵向横梁 可视为一根不等跨的三跨连续梁的超静 定结构，它与两个墩帽的连接方式是铰 接还是固接对受力状态有影响。若选择 240c 普通热扎槽钢作横梁主材，则有 以下 2 个方案组合需要研究： H1 方案，横梁断面 440c，横梁两端与墩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 帽分别为铰接；H2 方案，横梁断面 440c，横梁两端与墩帽分别为固接。 由于本工程的桥柱悬空高度较大， 长细比较大。当跨中受力较大时，两柱 墩的刚度不足以抵抗弯曲，故真正意义 上的两端固接状态不存在，于是 H2 方 案不成立。余下的 H1 方案需进行受力 分析和比较后才能确定。H1 方案 的横梁荷载分布图，见图 3。 1、3 荷载及其组合(1) q1 为新浇筑混凝土重量，均布荷载由 桥梁结构的横断面可以计算得： q1=1.163 t/m(2) q2 纵向横梁自重： 焙崃褐鞑难 240c q2=0.143 t/m(3) q3施工附属荷载 (4) 横梁荷载及其组合。当主材选用 240c， q=1.506 t/m。1、4 纵向横梁的 结构计算 以 2#孔为代表进行结构计算。 横梁的荷载分布简图图 3。横梁断面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 为 240c，横梁两端分别与墩帽铰接。 诹及最大应力估算。已知 q=1.506t/m，全梁为均布浇筑状态时的 内力及反力： MB=-6.42t-m；M1=2.392t- m；M2=3.236t-m；RA=2.688t；RB 左 =-4.48t；RB 右=5.40t。 当桥孔出现不能均布浇筑时横梁 的内力和反力分别为：MB=-7.304t- m；RB=11.61t。M=-7.304t-m 为 最不利弯矩。计算梁的应力得 纵向横梁变形校核 本支护结构由于横梁上的 A、D 两端分别支承在墩帽上，而 B、C 两点又分别支承在斜臂支撑上， 故 A、B、C 、 D 四点均为支点。校核横 梁分跨后得到的边跨和中跨的变形是否 在允许变形范围内。 在设计支护 横梁时，考虑与上部结构的对应关系， 所有上部荷载均由 2 支 240c 槽钢承 担。纵梁各跨的变形按以下各式计算得： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 由计算得知，纵向横梁截面为 240c 横梁的应力及变形及符合安全要 求。2、 斜臂支撑的结构分析 研究表 明，斜臂支撑的轴力与桥柱垂直线的夹 角和纵向横梁的分跨是否合理，直接影 响支护结构受力的均匀性。为提高支护 的可靠性，在横梁分跨合理的情况下， 应当尽量使两根斜臂支撑分别与柱墩的 夹角值相同。 斜臂支撑的估算 与结构分析有关的几何、材料力 学参数。 与结构计算有关的几何参数。 ， （斜臂支撑轴力作用方向与桥 柱垂线夹角） 斜臂支撑计算长度： SinMEB=0.4863 cosMEB=0.87383、与结构分析有关 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的材料力学参数选用普通热扎槽钢作为 支护工程的主材，其材料力学参数见表 1。 1、斜臂支撑的作用荷载1） 作用反力：怪焙稍兀河珊崃捍 递 过来的 RB=11.61t2）力矩： 由横梁分析得到 B 点的弯矩 MB=- 7.304t-m 3）斜臂轴力 N=RB/cosMEB=13.29t崃 淖饔 梅较蛴肭胖轴线夹角 MEB=29.1。2、斜臂支撑的受压弯曲 稳定校核 进行三种方案计算。 当斜臂 支撑选材为 225 时 长细比 r 为 225 的 回转半径； h0=ML， M 为系数取值 1.2， L 为斜臂的长度 h0=1.210.786=12.943m r=0.33h=0.3325=8.25cm h 为 225 截面 高度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 据此，查水利水电金属结构标准 得 =0.283 (压杆截面 225) 同理鸡 =0.222(压杆截面 222) =0.195(压杆截 面 220) 同理可计算得鞑 222 时 =1172.67（ kg cm-2） =1400（kg cm-2）鞑220 时 =1375.80（kg cm-2） =1400（kg cm-2） 分析表明，宜选 222 为斜臂支撑的主材，以策安全。四、 支座设计与焊接控制 1、支座设计 鞠罟痰闹 杓浦校除了设高程 115 m 支座外，为有利于斜臂支撑正常 工作，在高程 119.m 处和高程 124.265 m 处加设两个结构性的支座，从这两个 支座出发分别设水平杆和斜拉杆，同时 交于斜臂支撑的 119 m 高程的连接板， 见支护设计图 4。为了使支座稳固，利 用 =25 mm 的环形钢板、内设 1225 锚筋，浇筑在柱墩的上述三个高程位置 上，成为园周形的锚固板。台式支座可 安全地与此锚固板连接。2、支护结构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 的焊接控制 本项工程的支护结构 除了正确选择各部位的主材外，还应对 构件焊接实行控制。支护架上所有构件 都是受力部位，所有焊缝必须满焊，考 虑到现场焊接环境和条件较差的因素， 拟按下列公式 KP0.6L进行焊缝校 核。分析成果见表 2。 3、支座限位设计勺菹蚝崃 荷系暮稍鼐斜臂支撑转传到柱墩，使 柱墩产生水平推力 H=Nsin29.1。=13.290.4863=6.64t 此拟利用 225 拉筋配以规格为（ 4.5- 00）的花兰螺扣作紧线，着力点在 115 m 高程支座处，总拉力 24.5t水平推 力 6.46 t。 至此，包括纵向横梁、 斜撑支臂及由它们组成的刚构支护结构 的力学关系已经清楚。在此基础上进行 选材、构件的制造和安装并最终形成的 支护结构既安全又经济。 支护结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 构见图 4。五、结束语 1）刚构支 护结构简单，受力明确，整个结构都是 由直杆式的构件加工焊接而成，施工比 较方便。以设定的施工顺序组合梁法进 行结构分析和材料选型，其精度可满足 实际工程需要。实测结果表明，支护结