徐占军
(中南大学勘察设计研究院,长沙 410075)
【摘要】云溪跨线桥跨越云溪火车站九股站场线、车站广场及107国道。文章重点介绍主桥总体设计要
点、施工方法、京广铁路及107国道等施工安全防护措施,提出连续梁挂篮施工临时固结的新方法。【关键词】公铁跨线桥 连续梁 总体设计 施工方案
桥下净空:铁路轨顶至梁底7175m,公路路面至梁底515m。
地震设防烈度:Ⅷ度按Ⅸ度设防。112 地形地貌、地质概况
1 工程概况
岳阳市云溪跨线桥不仅沟通了国家大型企业岳化集团与云溪镇,而且使岳化集团厂路直通改建的107国道,解决了岳化集团道路不畅通的现状,对促进地方建设及岳化集团的发展均具有巨大意义。
该桥跨越云溪火车站、车站广场及107国道,云溪火车站站线包括京广铁路共计9股。主桥采用(25+21+3415+5715+3415)m变截面连续箱梁,引桥采用2010m简支空心板梁,全桥长375m。111 主要技术标准
除桥头接线位置地势较高外,地形较平坦,地物较复杂,建筑场地主要有云溪火车站站场、老107国道、军用光缆、岳化办公楼等地物。
地质表层为318～611m人工填土,属第四系洪坡积层及基岩全风化土等,其下基岩属冷家溪群区域变质岩,为一套板岩及砂质板岩夹细砂岩,其中弱风化板岩岩石较完整,强度高,极限抗压强度Ra=1713～5111MPa。地质条件良好。
桥面宽度:2010m(人行道3m+行车道14m+人行道3m),双向四车道。
桥面坡度:东引桥纵坡316%,西引桥纵坡3115%,横坡115%人字坡。
2 主桥总体设计
211 桥型布置
设计荷载:汽—超20,挂—120验算,人群315kNΠm。
2根据平、立面控制因素(铁路限界、公路限界、军用光缆、起终点位置及岳化办公楼)中各控制点平面位置及高程要求,全桥桥跨布置为4×20m简支空心板梁施工与挂索施工的关系见图7。
设计车速:40kmΠh。
从横梁中线向两侧张拉。②纵向<32mm粗钢筋:根
据施工分段情况及供货标准,<32mm粗钢筋分成多种不同长度规格,在每个节段混凝土施工完毕后,张拉其中的1Π2,下一施工节段施工完毕后张拉其余1Π2,如此逐段交错张拉、压浆。粗钢筋张拉时,先张拉顶板,再张拉底板,并尽量作到均匀对称地进行。③<25mm竖向粗钢筋:<25mm竖向粗钢筋锚固端位于横隔墙底板内,混凝土施工时应预先准确安放,张拉端位于梁面,张拉时应逐排对称张拉。④纵向预应力钢绞线:纵向预应力钢绞线在边跨主梁现浇段混凝土施工全部完成后张拉和压浆,为此边跨主梁现浇施工时一定要逐段检查孔道以确保预应力管道畅通,预应力束张拉时要遵循先长束、后短束,上下缘同时并均匀对称地进行。
6 结语
边跨现浇主梁全长175156m,施工历时9个月,期
间虽经历百年一遇特大洪水一次,致使施工场地进水,停工达20多天,但经不断优化施工方案,仍按期完成任务,且工程质量优良。工程实践表明,该工程采用的施工方法合理可行,施工结构受力明确,操作方便,支架结构可以充分利用,节省了施工投入,创造了良好的经济效益和社会效益。笔者认为,以上采用的施工方案对连续梁桥及斜拉桥边跨在岸上进行现浇施工具有一定的借鉴作用。
改回日期:2003-09-16
5 边跨现浇段箱梁施工工艺流程
边跨现浇段箱梁施工工艺流程如图6所示,边跨—6
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(责任审编 白敏华)
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+(25+21+3415+5715+3415)m变截面连续梁+6(3415+5715+3415)m为变截面连续箱梁。箱梁顶宽20m,底宽14m,悬臂长3m。箱梁根部梁高312m,跨
×20m简支空心板梁。云溪火车站9股线路及站台采用一孔5715m跨越,见图1。212 结构尺寸
中梁高115m,边腹板厚由40cm过渡至70cm,中腹板
厚40cm(见图2)。引桥上部采用简支空心板梁,下部采用桩柱式桥墩,主桥下部采用双柱式桥墩群桩基础。
主桥上部梁体采用单箱三室结构,(25+21+3415+5715+3415)m连续梁部分整体作为一联,其中
图1 主桥桥跨布置图(单位:cm)
图2 断面尺寸图(单位:cm)
213 预应力体系
主桥采用单箱三室纵、竖双向预应力体系。纵向预应力:采用12—7<5低松弛钢绞线及OVM15212锚具,全桥设有顶板束、底板束,顶板悬臂束形采用平、竖弯结合,两端张拉锚固于顶板承托内,两端张拉锚固于腹板内,后期底板钢束仅采用竖弯,两端张拉锚固于齿板及梁端。
竖向预应力:采用<32精扎螺纹钢粗钢筋、YGM232镦头锚。
主桥梁体双向预应力均按全预应力体系设计,通过调整纵向和竖向预应力,使腹板基本不出现主拉应力。
认为腹板基本处于平面应力状态,主应力为:
σσzl=(x+σy-22
(σ+4τ)Π2x-σy)
压力。
3 计算模式
311 梁体纵向计算模式
梁体纵向采用桥梁综合程序(平面杆系)及Dr.
Bridge(同济大学桥梁工程系)软件作出应力分析,主桥(25+21+3415+5715+3415)m共分71个单元、72个
节点。
312 梁体横向计算模式
采用加支承的框架分析法对箱形梁进行横向内力分析。将箱梁顶板作为预应力构件、底板及腹板作为钢筋混凝土构件,按现行《公路桥涵设计规范》进行截面承载能力及正常使用极限状态截面应力验算。板的横向有效工作宽度严格按《公路桥涵设计规范》计算。由于箱梁结构处于空间受力状态,在常规设计中一般只考虑纵横向单向受力状态的简单叠加,因此,考虑空间耦合后,按框架分析的板的横向应力状态特别是拉
μσσ应力应有富余,富余量≥z(μ为混凝土波松比,z为横向应力拉区的纵向正应力),以确保横向不会出现受力开裂。
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式中σx为腹板中的纵向应力,由荷载和纵向预应力产生,全预应力时,其值大于等于0;τ为剪应力,合
理调整竖向预应力和纵向预应力,可使σ0;σzl≥y为腹板中的竖向正应力,由竖向预应力构成,σy=nNsyΠ(bs),b、S、n、Nsy分别为腹板厚度、竖向预应力筋间
距、腹板预应力肢数和单束竖向预应力筋的有效预
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4 主桥施工
一般连续梁施工的关键技术为0块的临时约束、合龙段锁定、悬臂施工线性控制及合龙时的体系转换。本桥安全防护亦为重要环节。
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411 支架及挂篮施工
根据实际情况,主跨5715m采用菱形挂篮施工,其余均采用落地满堂支架施工,见图3。在主跨悬臂施工阶段,T构不对称结构给设计带来了复杂性。
图3 主桥施工方案布置图(单位:cm)
412 临时约束
临时约束是梁体抗倾覆稳定的可靠措施。考虑施工过程中存在一个不平衡段及旋风压引起的最大不平衡弯矩(合计为7280kN・m),充分考虑施工的便利及降低造价,决定改变传统浇注临时支墩的做法而采用悬臂箱梁通过7根<32粗钢筋与桥墩连接,粗钢筋一
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端预埋于墩柱内,另一端锚于施工完毕的0块梁体,同时梁体与墩柱间设置高强度硫磺砂浆以承担不平衡弯矩引起的拉力及压力。在硫磺砂浆内预先埋进电阻丝,当需解除临时约束时,只需将电阻丝接通36V电源15min,软化硫磺砂浆后割断钢丝绳,既可解除临时约束,完成体系转换。413 合龙锁定措施合龙锁定是防止合龙段混凝土在早期硬化过程中发生明显体积变化而被拉裂或压坏,故锁定措施必须满足顶撑及拉结功能。顶撑结构采用组合型钢,通过预埋件与梁体固结。拉结采用临时张拉2束底板预应力钢绞线,共张拉2812kN。锁定力大于释放任何一侧各墩的全部活动支座的摩阻力。414 预拱值设置
对于悬臂分段现浇施工的连续梁桥型,控制箱梁挠度是一项关键技术。由于影响挠度的因素较多,计算预拱值按结构形成的施工顺序分为悬臂阶段、合龙体系转换阶段和成桥运营阶段三部分。
采用长线计算短线安装倒推的方法计算悬臂施工各节点抬高量f1i,单项计算合龙至运营前各节点产生的短期挠度f2i、二期恒载及活载产生的各节点挠度
f3i及f4i,由施工单位试验提供的挂篮吊杆弹性变形产
Hi=H0+f1i+f2i+f3i+f4iΠ2+f5i
式中 Hi———立模标高;
H0———桥面设计标高;
f1i、f2i、f3i———均包括预应力、临时荷载、收缩
徐变的影响;
f4i———取活载产生的跨中最大挠度的一半作
为跨中预拱值,其余节点按二次抛物线
计算各节点预拱值。
415 安全防护措施
由于本桥跨越云溪火车站场(包括京广线)及繁忙的老107国道,安全防护非常重要。为保证京广线的安全,施工主桥时采用多层防护:①采用挂篮施工,避免中断铁路的正常运营;②挂篮在通过电气化线时挂篮底部挂设绝缘材料,将导电施工材料屏蔽;③设置防护网,防止施工材料落于铁路轨道上影响铁路的正常运营。
施工跨越老107国道一孔采用门字支架结构,施工期间满足4个机动车道的营运,同时增加交通指挥人员维护交通秩序。
5 结语
该桥自1999年5月开始设计,从2001年5月1号竣工验收开始营运至今,状况良好。该桥的设计计算模式及施工措施可为平坦地区跨越障碍的大跨度桥梁的建设提供宝贵的经验。特别是临时约束改变了传统的做法(设临时支墩、合龙、落梁等),节省了临时支墩的圬工量,避免了落梁的危险工序。
改回日期:2003-09-20
生的挠度f5i,根据各项挠度值安下列公式确定各节点立模标高:—8
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(责任审编 李从熹)
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