某海灣大橋主塔區(qū)臨時支架承載力研究終(中文)

1、某海灣大橋主塔區(qū)臨時支架穩(wěn)定性研究某海灣大橋主塔區(qū)臨時支架穩(wěn)定性研究摘要：摘要：某海灣大橋鋼箱梁采用大節(jié)段吊裝法施工，以鋼管支架作為臨時橋墩。本文建立了鋼管支架有限元模型，參照現(xiàn)行的橋梁規(guī)范，確定相關計算參數(shù)、工況和計算荷載，對支架進行穩(wěn)定性分析。計算結果表明，此支架滿足穩(wěn)定性要求，且失穩(wěn)模態(tài)為平聯(lián)橫向局部失穩(wěn)。由于目前對于大噸位吊裝施工用組合式鋼塔架結構的研究少見報道，本課題的研究可為此類施工塔架的設計與施工提供有益的參考。關鍵詞關鍵

2、詞：大節(jié)段施工、鋼管支架、二階效應、穩(wěn)定承載力1、引言、引言隨著科學技術的發(fā)展，橋梁工程建設項目規(guī)模日益擴大、結構體系日益復雜，給施工帶來了復雜性和安全性問題，而設計單位在設計時往往對結構的使用狀態(tài)進行分析計算，忽略了結構在施工過程中的不利狀態(tài)，特別是施工中使用的臨時支撐等受力結構的安全性和穩(wěn)定性，基本上全部由施工單位設計計算，而施工單位在這方面的能力又相對較弱，使得這方面的工程極易發(fā)生事故。國內(nèi)外橋梁施工中由于不重視臨時施工設施(臨時

3、墩、支架、纜索、掛籃等)的設計而造成的橋梁事故的例子不勝枚舉，比如2004年南京賽虹橋立交橋、南京雙橋門高架、2007年廣州黃埔大橋臨時支撐坍塌事故、湖南湘西鳳凰縣堤溪沱江大橋臨時支撐的坍塌事故、越南南部某橋梁臨時支撐坍塌事故等均造成了巨大的人員傷亡、財產(chǎn)損失和負面影響。在大型懸索橋的施工過程中，臨時支架輔助施工往往是常用的施工方式，根據(jù)不同的環(huán)境，所采用的臨時支架施工方案也有不同[16]。本文以大型懸索橋鋼箱梁施工為例，分析了施工中臨

4、時支架的穩(wěn)定性。2、工程概況、工程概況某海灣大橋主線全長26.707km，其中跨海大橋長25.880km。本項目以其中一航道橋施工為背景進行研究和應用。該航道橋為不對稱獨塔四跨連續(xù)鋼箱梁自錨式懸索橋（見圖1），跨徑布置為80m190m260m80m＝610m。該航道橋上部鋼箱梁為扁平流線型鋼箱梁，其節(jié)段標準長度12m，主跨和邊跨梁中心高度均為3.6m，引跨鋼箱梁梁高3.2m，梁段寬47m。主纜在梁上的錨固區(qū)域鋼箱梁采用整體式箱梁，在中間

5、位置梁加高到8.0m，同時兩側鋼箱梁完成從3.2m到3.6m梁高的過渡。全橋24類55個梁段。鋼箱梁采用大節(jié)段吊裝法施工，采用鋼管支架作為臨時支承。考慮到浮吊吊裝能力、吊高、吊幅、吊具設計、鋼箱梁加工運輸?shù)雀鞣矫嬉蛩?，本橋鋼箱梁共劃分?4個大節(jié)段（N1～N24），其中錨固段8個（N13～N20），大節(jié)段16個（N1～N12、N21～N24），最大節(jié)段尺寸為1872m，最大節(jié)段重量1020.342t。鋼箱梁吊裝順序按N1～N24進行，從

6、主塔開始向兩錨碇方向吊裝，同一橫斷面先吊內(nèi)海側再吊裝外海側鋼箱梁。鋼箱梁節(jié)段通過2600t浮吊吊裝至支架上。（1）鋼箱梁恒載主塔區(qū)支架主要承擔主塔兩側大節(jié)段鋼箱梁（N3、N4、N7、N8）和合攏段鋼箱梁（N1、N2）的重量。根據(jù)設計圖紙，N3、N4、N7、N8箱梁重1020t，合攏段箱梁重420t。鋼箱梁節(jié)段N1、N2全部作用在塔區(qū)支架上，根據(jù)支點位置及鋼箱梁截面形狀，外側兩個支點分別承擔1554kN、內(nèi)側兩個支點分別承擔546kN。鋼

7、箱梁節(jié)段N3、N4、N7和N8的重量平均分配于兩端支架，每個支架分擔510t。根據(jù)支點位置及鋼箱梁截面形狀，外側1個支點分擔3775kN、內(nèi)側1個支點分擔1326kN。鋼箱梁的自重及其受到的風荷載以集中荷載的形式施加到支架頂部的臨時支座上。(2)支架系統(tǒng)自重支架系統(tǒng)自重包括分配梁、鋼管、平聯(lián)及斜撐等。架體的自重可由有限元軟件計算得出。（3）風荷載考慮到本支架系統(tǒng)的施工使用時間為2009年4月～2009年8月時間段。根據(jù)氣象資料，工作風速

8、為V6=13.8ms；最大風速為9級，最大風速V9=24.4ms；臺風期風速V10=34.8ms，支架結構整體穩(wěn)定性按該值進行驗算，支架施工應避開臺風期。經(jīng)計算得：支架臺風期風荷載大小為1.68kNm；工作期風荷載大小為0.264kNm；箱梁縱向風荷載：臺風期N3、N4、N7、N8節(jié)段箱梁的風荷載大小為435.5kN；N1、N2節(jié)段箱梁的風荷載大小為170.6kN。工作期N3、N4、N7、N8節(jié)段箱梁的風荷載大小為68.4kN；N1、N

9、2節(jié)段箱梁的風荷載大小為26.8kN。箱梁橫向風荷載：臺風期箱梁的風荷載大小為109.5kN；工作期箱梁的風荷載大小為17.1kN。(4)箱梁微調(diào)荷載聚四氟乙烯板與鋼墊板之間的靜摩阻系數(shù)為0.1，動摩阻系數(shù)為0.05，則鋼箱梁節(jié)段N3、N4、N7和N8微調(diào)荷載按外側支座處為22.2t，內(nèi)側支座處為7.8t；鋼箱梁節(jié)段N1和N2微調(diào)荷載按外側支座處為9.25t，內(nèi)側支座處為3.25t。3.3主塔區(qū)支架工況驗算組合主塔區(qū)支架工況驗算組合主塔

10、區(qū)支架上有六段鋼箱梁架設，在對支架進行驗算時，取多種工況進行分析，本文最終取以下三種控制荷載組合：工況1：N1、N2、N3節(jié)段鋼箱梁自重支架自重工作風載調(diào)整梁段的微調(diào)荷載工況2：全部鋼箱梁自重支架自重工作風載工況3：全部鋼箱梁自重支架自重臺風風載其中工況一考慮箱梁架設施工以及精調(diào)過程中最不利組合；工況二是考慮正常使用狀態(tài)下結構的受力；工況三是考慮臺風作用下（即極限狀態(tài)）結構的受力及鋼管支架結構的穩(wěn)定性能。其中鋼箱梁風載為縱向風載，方向垂