高原峡谷地带大跨度钢梁顶推关键技术相关应用.pdf
《高原峡谷地带大跨度钢梁顶推关键技术相关应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高原峡谷地带大跨度钢梁顶推关键技术相关应用.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 18 期59文章编号:2095-6835(2023)18-0059-04高原峡谷地带大跨度钢梁顶推关键技术相关应用郑爱军,蔡 瞳,侯龙龙(西藏开发投资集团有限公司,西藏 拉萨 850000)摘要:通过将步履式同步顶推技术首次应用在高原峡谷地带桥梁施工中,对高原环境下应用顶推关键技术进行了尝试和总结,不仅避免了高原施工常见的施工成本高昂、极易造成生态破坏、社会资源浪费严重、施工过程安全性不高等难题,而且有利于该技术在高原基建施工中的推广,提高了高原基建工程建设效率,为国家节能减排、技术革新贡献力量。关键
2、词:高原峡谷地带;青藏高原;大跨度钢梁;顶推关键技术中图分类号:U445.4文献标志码:ADOI:10.15913/ki.kjycx.2023.18.018近些年,随着西部大开发的步伐加快,国家对青藏地区的援助力度逐渐加大,公路、铁路、水电、市政工程等大型基础设施建设逐渐增多,跨江跨河工程星罗密布,为百姓生活出行、交流互通提供了极大的便利。然而,高原特殊的地形、气候、环境,既要保护绿水青山,减少对原生环境的扰动,又要在规定的时间内完成艰巨的任务,给工程建设带来了极大的难度。本文以青藏高原上首座使用步履式同步顶推技术施工的大跨度桥梁为例,对跨越高原峡谷地带采用何种安全环保、省时省力、节省投资的技
3、术进行了总结,旨在为后续工程建设提供借鉴。1工程概况江热桥地处藏中地区某河流上,紧邻 G318 国道。桥梁全长 112.49 m,左岸引桥为 216 m 现浇空心板梁,与现 G318 国道平交,71 m 主桥纵梁采用 4 片工字型等高度焊接钢板梁,主桥纵梁之间每隔 2 m 设置上下各一道 H 横向连梁,以保证结构的横向稳定,一般横梁采用焊接工字梁,纵梁一般每隔 2 m 设置一道横向加劲肋,支点处根据受力需要适当增设横向加劲肋1;桥面板为钢筋混凝土结构,桥面板全宽 10.0 m,通过布置在纵梁、横梁顶板上焊接的圆柱头剪力钉与钢梁结合后共同受力2。桥址处平均海拔 3 662 m,工程区抗震设防烈度
4、为 8 度,设计基本地震加速度值为0.20g;桥址处气候属高原温带半干旱季风气候,高原缺氧,空气稀薄,春冬寒冷季节多风,雅江洪水多发生在 69 月,持续时间长,主要由暴雨引发。2顶推方案的确定江热桥工程计划施工工期 8 个月,下部结构、引桥部分施工和合理的施工方案选择将是制约工程进度的关键因素,根据设计提供资料与现场实际勘测,主要从以下几个方面进行了顶推方案的论证。2.1地形条件限制江热桥桥址位于典型的高原源头河流内,峡谷形态总体呈“V”字形,谷底深切,左右岸坡陡峭,坡度4570,左岸设计 0#桥台处为宽约 14 m 的平台,平台上下游为重力式浆砌石挡墙,扰动较大将影响挡墙安全,左岸仅能修整左
5、岸下部结构施工便道,无法通行大型施工设备,左岸紧邻交通量大且车速快的 G318国道,右岸山体高耸,斜坡陡峻,布置 3#桥台施工场地难度较大,宜优先考虑保证国道通畅、主桥轻便的桥型和施工设备使用较便捷的施工工艺。具体桥位布置图如图 1 所示。2.2减少对干流行洪的影响江热桥两岸桥头接线高程约 3 662 m,该高程处河谷两岸的距离约 110 m,设计桥位处两岸距离最短,地形狭窄,右岸地形陡峭、沟深水急,设计桥型除满足功能和使用要求外,还要能够满足行洪的要求,保证行洪安全,因此主桥宜一跨跨越主河槽,即可排除最常用的多跨预制吊装梁桥,主桥适宜的跨径在 70 m 左右,受 318 国道接线高程控制,桥
6、面离河谷高程达到35 m,鉴于有限的施工条件和紧张的工期,经比对常见的顶推钢-混组合梁桥、顶推钢桁架桥 2 种施工工艺的桥型,选择桥型简洁、景观效果较好的顶推钢-混组合梁桥最佳。2.3减少两岸生态环境的破坏大型基建工程往往会对生态环境造成不同程度的影响。青藏高原生态环境脆弱,生态承载力较低,稍加外界扰动植被、原生土体平衡即被破坏,一旦破坏就很难修复,如何减少两岸的施工占地,减少大桥给周围环境的扰动是本工程施工必须考虑的因素之一。科技与创新Science and Technology&Innovation602023 年 第 18 期注:图内未标注尺寸单位为 mm。图 1桥位布置示意图2.4提高
7、工效,节省工期与投资本桥需要尽快投入使用,结合西藏高寒地区冬期施工时间长的特点,若在 2020 年开工,则必须要在2021 年内完工方能满足工期要求。大桥投资方面,要选择成熟可靠、工效高且稳定的工艺进行施工,结合常规桥型,拱桥拱座在汛期施工水位以下,要等待枯水期才能施工,拱圈需要现浇,施工工期长。一年之内难以完工,故拱桥方案不作设计和推荐。本着工艺常规、经济的目的,拟定 25 m 跨简支转结构连续 T 梁桥方案,25 m 跨 T 形梁桥,工艺成熟,相对经济,但安装现场无吊装场地,且安装需频繁转运,影响道路交通,同时主河槽内要布置 2 个桥墩,水下施工复杂多变,且不利于行洪安全,该方案亦可排除。
8、顶推钢-混组合梁桥和钢桁梁桥施工便捷,一跨跨越主河槽,利于行洪。同时上部结构主桥和引桥均可在工厂和预制场现行制作加工,待下部结构施工完毕后可快速安装,工期较短,能满足建设进度要求。但钢衍架桥线条复杂,作为沿河公路大桥,景观效果稍差,而顶推钢-混组合梁桥景观效果更好,对环境影响稍小。充分对比常规的钢筋混凝土拱桥、多跨预制 T 梁桥、顶推钢桁架桥、顶推钢-混组合梁桥等桥型,最终选择顶推钢-混组合梁桥进行大桥的建设3。2.5顶推方案安全性验算主桥钢-混组合梁桥采用大型通用软件 Midas Civil进行计算,分别考虑了包括成桥状态下恒载、活载、温度变化等荷载作用的计算,同时对顶推施工过程进行模拟。主
9、桥梁体采用空间有限元法进行分析计算。将梁体离散为杆件单元,在施工过程中施加二期恒载和施工临时荷载,在运营过程中施加汽车荷载和其他有可能出现的不利荷载,根据相关规范进行内力组合,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行强度验算和配筋设计。2.5.1顶推过程主梁剪应力分析在施工过程钢梁受力最不利状态为最大悬臂状态,经计算,主梁上缘最大拉应力为 125.5 MPa,最大压应力为 0.3 MPa;主梁下缘最大拉应力为 0.3 MPa,最大压应力为 91.8 MPa;主梁最大剪应力为 71.1 MPa,均满足规范的相关要求。2.5.2成桥阶段应力分析成桥阶段主要考虑恒载、活载、风荷载、温度荷载等影响4,
10、标准组合下主梁上缘最大拉应力为129.7 MPa,最大压应力为 148.3 MPa;主梁下缘最大拉应力为 151.1 MPa,最大压应力为 127.7 MPa;主梁最大剪应力为 36.8 MPa,均满足规范的相关要求。基本组合下主梁上缘最大拉应力为 152.5 MPa,最大压应力为 176.8 MPa;主梁下缘最大拉应力为 183.4 MPa,最大压应力为 149.9 MPa;主梁最大剪应力为44.7 MPa,均满足规范的相关要求。2.5.3主梁变形计算根据计算模型,计算得到不考虑冲击力的汽车车道荷载的频遇组合下,汽车车道荷载引起的主梁最大变形值为 34.5 mm,小于规范要求的 l/500=
11、72 000500=144 mm,满足规范的要求。2.5.4抗震计算2.5.4.1计算模型抗震计算模型采用Midas Civil 2019有限元计算软件建立,边界约束条件如下:主梁与下部结构墩台Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 18 期61间采用弹簧连接模拟支座约束;桩基端部固结约束,桩侧采用土弹簧模拟桩土相互作用;3#重力式桥台可视为刚体,在桥台台帽位置处固结约束,主梁与桥台之间采用弹簧连接模拟支座约束。2.5.4.2动力特性计算的前五阶自振频率和振型如表 1 所示,结构的第一阶振型为主梁反对称竖弯,频率为 0.375 6 Hz。2
12、.5.4.3反应谱计算结果顺桥向地震作用下最不利截面为桩基入土截面,横桥向地震作用下最不利截面为墩顶截面及桩基入土截面。E1、E2 地震作用下下部关键截面内力计算结果如表 2表 5 所示。表 1动力特性阶次频率/Hz振型特点10.375 6主梁顺桥向一致平动21.336 5横向弯曲+钢梁扭动31.400 2钢梁竖向弯曲41.762 62#桥墩顺桥向弯曲51.914 61#桥墩顺桥向弯曲表 2E1 顺桥向+竖向地震作用下主塔关键截面以及桩基内力墩台号部位轴力/kN纵向弯矩/(kNm-1)初始屈服弯矩/(kNm-1)1#桥墩入土截面1 942.81 123.73 140.62#桥墩入土截面6 56
13、1.92 856.516 997.7注:轴力方向以受拉为正,受压为负,下同。表 3E1 横桥向+竖向地震作用下主塔关键截面以及桩基内力墩台号部位轴力/kN纵向弯矩/(kNm-1)初始屈服弯矩/(kNm-1)1#桥墩墩顶截面1 308.51 113.13 063.8入土截面1 599.5363.03 100.02#桥墩墩顶截面3 020.62 515.215 919.6入土截面4 045.12 951.416 245.9表 4E2 顺桥向+竖向地震作用下主塔关键截面以及桩基内力墩台号部位轴力/kN纵向弯矩/(kNm-1)初始屈服弯矩/(kNm-1)1#桥墩入土截面1 685.83 041.93
14、110.32#桥墩入土截面6 170.19 217.816 885.4表 5E2 横桥向+竖向地震作用下主塔关键截面以及桩基内力墩台号部位轴力/kN纵向弯矩/(kNm-1)初始屈服弯矩/(kNm-1)1#桥墩墩顶截面697.31 930.62 983.2入土截面676.11 095.02 980.42#桥墩墩顶截面2 216.17 061.68 843.2入土截面1 232.18 762.69 532.2计算表明,在 E1、E2 水准地震作用下,桥梁下部结构关键截面的弯矩响应均未超过截面的初始屈服弯矩,截面保持弹性,桥型结构方案满足 8 度地震带内E1、E2 水准地震作用下的设防目标要求。经以
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高原 峡谷 地带 跨度 钢梁 关键技术 相关 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。