杨家岭特大桥0#块托架设计及施工PPT演示课件

杨家岭特大桥0#块托架设计及施工技术,中铁十四局集团第二工程有限公司,1,2,蜀道难，难于上青天,3,青山绿水，双柱相依,4,云遮雾掩，巍然耸峨,5,雨后春笋林立起,6,1.工程简介：,忠垫高速公路是沪蓉国道主干线在重庆境内支线的一部分，其中我公司承建的A1标段杨家岭特大桥位于忠县境内，是全线最大的一座桥梁，设计跨径布置为6*40+112+200+112+3*40m，共长804m，其中主桥设计为三跨连续刚构桥，引桥分别为6孔和3孔40mT梁，采用先简支后连续结构。,7,8,主桥分左右两幅，采用分离式单箱单室截面。箱梁顶宽12m，底宽6.2m，翼缘板悬臂长2.9m。主桥主墩为双肢薄壁墩身，单肢截面尺寸为6.2*2.5m，两肢间净距为6m，7#墩高80.352m，8#墩高95.984m。基础为承台固结群桩，承台平面尺寸为10.5*16.0m，高4m，每个承台下布置6根桩，直径2.5m，均为嵌岩桩。,9,全桥共有四个0#块，其中，7、8#主墩各有两个0#块，0#块长15m，两边各外伸悬臂2m，0#块在主墩处各设两道厚2.5m横隔板，每道隔板上均设1*2m人洞1个，梁高以低端腹板外侧边缘为准，箱梁高度和底板厚度从最大悬臂端向悬臂根部93m范围内按1.5次抛物线变化。混凝土标号设计为C50混凝土，掺加微硅粉。,10,杨家岭特大桥主桥7#、8#主墩分别高80.352m和95.984m，且位于“U”型山谷两侧的陡峭山坡上，距谷底高差约为60m左右，0#块施工实际位于120m高空中作业，技术难度大，施工安全要求极高。,11,2.0#块托架的设计,托架的特点设计方案比选托架结构设计托架的结构计算,12,2.1托架的特点,本桥0#块施工的主要特点为超高空作业，因此，作为主要承重构件，采用的托架要求具有以下几个特点：拼装必须简单易行：由于在150m高空中作业，施工平台很难搭建，要求托架的拼装工艺不能过于繁琐，避免较多的组合或拼组工序；,13,构件宜轻巧：高空作业中，起重设备不同于低空作业，可以采用大吨位吊车等进行吊装和拼装，而只有采用塔吊来完成所有的起吊作业，由于在一定回旋半径内，吊重能力有限，因此要求托架的各个构件重量不能突破塔吊起重的限值；,14,托架刚度要大：由于托架整体设计要求简洁，不宜采用过多的杆件，在荷载的传递上，也宜简洁，大部为集中荷载，因此，对托架的主要杆件要求刚度要大，不能出现局部应力集中造成的破坏；,15,22设计方案比选,杨家岭特大桥单个0#块混凝土方量661.5m3，重约计1750T，根据现场混凝土拌合站的生产能力，施工时考虑分两次浇筑，第一次浇筑至距底板7.5m高的位置，第二次浇筑余下的腹板及顶板。在对国内同类型桥梁的施工进行了调研后，结合我公司施工经验，初步选取贝雷桁架支柱搭设平台支架法和预埋牛腿焊接型钢托架法两种方案。,16,17,23托架结构设计,针对超高空托架施工的特点，对托架进行了以下几个方面的关键技术设计：托架主桁结构选型：为方便拼装，简化高空作业工序，确定受力主桁为整体式，由型钢直接在地面上焊接组合而成，避免在高空中过多的拼组杆件；,18,主桁与牛腿的连接方式：由于高空作业安全要求高，确定主桁与墩身预埋牛腿为固结（具体措施为将主桁连接板与牛腿预埋钢板直接焊接在一起），而不采用常见的简支梁式连接，以提高主桁本身的稳定性，但考虑主桁在受力时仍能产生的一定的挠度和转动，计算还以铰结建模；,19,控制杆件的重量，参考挂篮的设计理念，确定主桁杆件截面由双槽钢直接对扣组成，而不采用桁架式，在满足使用要求的同时，有效减少杆件自重；提高杆件的刚度，在检算通过的基础上，对制作杆件的型钢提高一个型号，并加内缀板；,20,0#块托架总体布置图,21,每个0#块托架共有9片桁梁，分别组合为3个桁梁组，2个分别设置在0#块悬臂部分，1个设置在墩身之间，每个桁梁组有3片桁梁，均沿横桥向布置，中心间距260cm，外侧桁梁距墩身外边缘50cm，桁梁组三片桁梁间设2道横联，以加强稳定性，在桁梁顶部节点处安装楔铁，在楔铁安放I32b横垫梁，中间3个节点用双I32b组焊件做横垫梁，两边2个节点用单I32b做横垫梁。横垫梁上铺设方木（中间）和I20b工字钢（两边）做纵垫梁，其上安放底模。,22,每片桁梁各预埋上牛腿2个，下牛腿2个，预埋件结构为：水平杆（2根16槽钢）加斜向钢筋（1020二级钢筋），预埋板上焊接抗剪钢板。托架各部件均采用Q235钢材，组焊结构。（请看托架照片）,23,杨家岭特大桥0#块托架,24,24托架的结构计算,结构建模软件说明荷载分析桥墩中间桁梁检算,25,结构建模,施工托架顺桥向采用型钢组焊的桁架，顶面节点处横桥向铺设分配垫梁（工字钢），上下支点处设置预埋件，按铰接计算。结构建模如下：,26,27,软件说明,本结构采用SAP2000结构计算程序进行结构分析，计算中将单元考虑为杆单元和壳单元（与实际情况基本吻合）。,28,荷载分析,竖向荷载主要包括：托架自重、梁段重量、模板重量，临时施工荷载等。可变荷载依次从底模传递到纵垫梁、横垫梁、楔块、桁架上，再通过预埋件传到墩身上，梁段虽然分次浇筑，但为防止因托架变形箱梁出现裂缝，托架设计时应按全载考虑。,29,桥墩中间桁梁检算,横垫梁内力及变形（略）桁架内力及变形（略）牛腿预埋件内力（略）结论：根据以上计算可知，托架各构件的内力满足设计要求，累计变形值不大于3mm，小于允许值（L/600）。考虑到0号段施工按两次浇筑，第一次可浇筑至箱梁腹板8m高度以下，这样托架的安全系数为1.5，本托架可以满足0号段施工使用要求。,30,3.0#块托架的施工,托架的加工托架牛腿预埋托架组装托架预压,31,3.1托架的加工,托架在杨家岭特大桥模板厂现场制作，共加工四套，每墩0#块各一套。各部件进料前，应对原材料进行检查，必须满足国家标准要求，严禁采用非国标的各种钢材。托架设计中的组焊结构，应制定合理的加工工艺，减少其焊接变形和焊接应力。预埋件、桁梁结点等主要受力部件，必须保证焊接质量，焊后应仔细检查，焊接完毕后，清除焊渣。,32,32托架牛腿预埋,牛腿为组焊件，分为上牛腿和下牛腿，每片桁梁设4个牛腿，上牛腿2个，下牛腿2个。牛腿均位于同一水平面。由于牛腿为主要受力构件，除加工时要求严格按设计执行外，预埋定位前，还应再次检查各牛腿的焊接质量，合格后方可投入使用。,33,牛腿与桁梁间焊接,34,33托架组装,托架总体施工顺序为：先安装预埋部分，然后焊接连接板，再连接桁梁。焊接时，注意采取合理工艺，保证连接板不因焊接而变形。依次连接完3片桁梁后，检查3片桁梁顶面高程，保证基本在一个水平面内，连接桁梁横联，完成托架主桁的安装。最后，在桁梁节点处安装楔铁，用定制U型螺栓固定，在楔铁上分层安放横垫梁、纵垫梁、纵坡调节方木，其上安放底模。,35,托架边桁梁焊接牛腿,36,托架中桁梁焊接牛腿,37,托架桁梁拼装,38,托架模板组装,39,34托架预压,0#块托架是0#块施工的主要承重构件,由于托架间各构件存在间隙，通过对托架的预压，能够消除托架各构件间非弹性形变；检验支架强度及稳定性；测出支架的弹性形变值并为施工立模提供经验数据。由于7、8#墩0#块位于百米高空中，采用常规的“吊装砂袋预压法”或“注水预压法”均较为耗时费力，经比选及参考以往施工经验，确定采用“预应力加载法”进行。,40,该预压方法的主要原理是通过在承台上预埋钢绞线束，利用千斤顶在托架上施加应力，来达到对托架预压的目的。预压结果表明，0#块托架结构受力及稳定性能够满足施工要求，100%荷载作用下，最大弹性变形值=5mm，小于规范规定值=L/400=15mm。,41,托架预压之加载,42,托架预压之观测,43,0#块托架及模板全貌,44,4.结束语,在70m以上超高空箱梁0#节段的施工中，由于普通支架法施工时间长，杆件用量大，自重大，对基础承载要求高，且在加载过程中受各杆件及其连接处间隙影响，产生的非弹性变形和弹性变形都较大，即便实施预压，也难以保证实际变形量满足有关规范的要求，因此，无论是工期方面，还