85m組合梁整跨吊裝吊具設(shè)計(jì)

 

    非通航孔橋采用85m整墩分幅鋼混組合梁結(jié)構(gòu)，共64孔，56孔一聯(lián)。主梁采用單箱室鋼一混凝土組合箱梁，高4.3m，單幅橋面寬16.3m，混凝土標(biāo)2.185m組合梁節(jié)段劃分淺水區(qū)非通航孔組合梁橋采用單幅運(yùn)輸，逐跨分幅安裝，先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工工藝。安裝順序由珠海口岸人工島向西人工島方向進(jìn)行。

 

    淺水區(qū)非通航孔85m組合梁共計(jì)128跨，單跨構(gòu)件長(zhǎng)約85m，構(gòu)件*大自重約1900t，梁頂至水面高度約40m，要求船舶吃水深度應(yīng)不超過(guò)5m.中外公路2.2傳統(tǒng)吊具情況表1為國(guó)內(nèi)已建大節(jié)段箱梁吊裝吊具使用情況。

 

    同時(shí)列出相對(duì)于該項(xiàng)目的優(yōu)缺點(diǎn)。

 

    所示。

 

    吊具結(jié)構(gòu)如表1大節(jié)段箱梁吊裝吊具橋梁名稱*大節(jié)段長(zhǎng)度/m*大吊重/t吊具結(jié)構(gòu)形式吊具優(yōu)點(diǎn)吊具缺點(diǎn)蘇通長(zhǎng)江大橋輕型拉壓桿吊具吊具高度小、重量輕、安裝拆卸方便剛度小上海長(zhǎng)江隧橋桁架式吊具自身剛度大，長(zhǎng)距離運(yùn)輸穩(wěn)定性好吊具自重大，達(dá)700t杭州灣跨海大橋海上水中區(qū)引橋桁架式吊具自身剛度大，長(zhǎng)距離運(yùn)輸穩(wěn)定性好吊具自重大青島海灣大橋分離式吊具自重輕，安裝方便剛度小江蘇崇啟大橋自平衡吊索具自重輕、自身調(diào)節(jié)能力強(qiáng)剛度小（c）分離式吊具（d）自平衡吊索具吊具結(jié)構(gòu)形式針對(duì)該工程，85m組合結(jié)構(gòu)箱梁在吊裝過(guò)程中，由于混凝土橋面板與鋼槽梁只中間部分結(jié)合成整體，端部仍為開(kāi)口槽形斷面，因此自身剛度較小，在運(yùn)輸和安裝中鋼槽梁容易變形，對(duì)結(jié)構(gòu)造成損害，不利于端部鋼梁定位匹配。因此吊具選擇時(shí)，重點(diǎn)考慮吊具自身剛度，彌補(bǔ)組合梁自身剛度小、易變形的缺陷。傳統(tǒng)的輕型拉桿吊具、分離式吊具、自平衡吊索具顯然無(wú)法滿足吊裝需求。而現(xiàn)有的桁架式吊具雖然具有剛度大，大節(jié)段海上長(zhǎng)途運(yùn)輸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但吊具自重大，達(dá)700t，再累加組合梁自重，吊重達(dá)2600t，從而限制了起重船的選擇，經(jīng)濟(jì)性差。綜上所述，結(jié)合該工程特點(diǎn)和充分利用施工單位自有設(shè)備，需研發(fā)新型吊具，新吊具設(shè)計(jì)要求如下：1）自重輕；2）自身剛度大；3）安裝拆卸方便。

 

    3吊具設(shè)計(jì)3.1吊點(diǎn)布置吊點(diǎn)布置采用原設(shè)計(jì)布置，同時(shí)考慮以下因素吊點(diǎn)著力點(diǎn)位于空腹式橫梁處，可保證組合梁受力和變形以及穩(wěn)定要求；2）吊點(diǎn)對(duì)稱布置；3）在預(yù)制橋面板預(yù)設(shè)留孔，孔間距115m；）各種梁型吊點(diǎn)設(shè)置一致，可滿足所有組合梁吊裝施工；5）考慮安裝過(guò)程中存在縱坡影響，*大高差近3.0m，擬采用浮吊雙鉤通過(guò)調(diào)整鋼絲繩長(zhǎng)度進(jìn)行縱坡調(diào)整。

 

    吊點(diǎn)布置如所示。利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)圖中提供的吊點(diǎn)局部加固方案進(jìn)行加固，如所示。

 

    3.285m組合梁對(duì)吊具的要求85m組合梁采用兩點(diǎn)起吊，受原設(shè)計(jì)制約，采用原設(shè)計(jì)吊點(diǎn)布置，吊點(diǎn)間距達(dá)60m.由于吊點(diǎn)間距大，對(duì)吊具結(jié)構(gòu)合理性和輕型化都提出了要求。此外，淺水區(qū)非通航孔組合梁多達(dá)128跨，吊具安裝及拆卸必須保證高效率，盡量為起重船拋錨定位及組合梁安裝調(diào)位騰出時(shí)間。為此，專門(mén)設(shè)計(jì)新型吊具，該吊具具有自重輕、安裝拆卸方便等特點(diǎn)。

 

    3.3吊具結(jié)構(gòu)形式考慮85m組合梁自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件，85m組合梁吊裝擬采用專用主桁大扁擔(dān)和托梁小扁擔(dān)及其附件組合吊具。大扁擔(dān)采用Q345優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，長(zhǎng)60m，寬15.8m，高6.5m；小扁擔(dān)采用Q390優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，吊具結(jié)構(gòu)總重約360t（其中主桁大扁擔(dān)320t，托梁小扁擔(dān)40t）比傳統(tǒng)桁架式吊具輕240t.非通航孔85m組合梁吊裝使用托梁小扁擔(dān)，吊具結(jié)構(gòu)如所示。

 

    吊具隨整跨組合一起由出梁碼頭出運(yùn)。組合梁吊裝就位后，主桁大扁擔(dān)上的卷?yè)P(yáng)機(jī)拉緊小吊索，拆除吊桿，然后卷?yè)P(yáng)機(jī)啟動(dòng)，慢慢下放托梁小扁擔(dān)至下方運(yùn)輸船，*后由運(yùn)輸船運(yùn)至出梁碼頭，進(jìn)行下跨梁段出運(yùn)。3.4吊具受力分析（1）荷載吊具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮的荷載如下：恒載：整個(gè)吊具自重約360t；活載：組合梁自重約1900t；風(fēng)荷載：設(shè)計(jì)風(fēng)速i=25m/s（工作風(fēng)速），則計(jì)算模型采用Ansys建立，主桁大扁擔(dān)結(jié)構(gòu)全部采用Beaml88單元；鋼絲繩采用linkl0單元；托梁小扁擔(dān)采用梁?jiǎn)卧?；托梁小扁?dān)自重及組合梁在中跨以集中載荷加載于主桁大扁擔(dān)主橫梁吊桿點(diǎn)處。

 

    吊具計(jì)算分析結(jié)果在荷載基本組合作用下，主桁架扁擔(dān)梁材料為Q345鋼材，相對(duì)*大豎向位移變形為0.*大應(yīng)力出現(xiàn)在下弦桿上，為273MPa<295MPa，滿足規(guī)范要求。

 

    托梁小扁擔(dān)1、2的相對(duì)豎向位移為19.托梁小扁擔(dān)1、材料均為Q390鋼材，*大應(yīng)力分別為302MPa（<335MPa）和足規(guī)范要求。

 

    中外公路枝城長(zhǎng)江大橋公路橋維修加固設(shè)計(jì)方案研究李令喜（青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海西寧810003）還在不斷發(fā)展。該橋主橋公路橋部分被鑒定為四類橋梁，亟需進(jìn)行大修或改造。該文重點(diǎn)對(duì)公路橋面板產(chǎn)生的典型病害進(jìn)行了成因分析，提出了更換橋面板的維修加固方案，并對(duì)加固后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)算分析，結(jié)果表明：加固后結(jié)構(gòu)滿足原設(shè)計(jì)荷載通行要求，并具有定的安全儲(chǔ)備。

 

    1概述枝城長(zhǎng)江大橋位于湖北省宜都市，建成于1971年。它是繼武漢、南京長(zhǎng)江大橋之后，長(zhǎng)江上的第三座大橋。該橋鐵路橋全長(zhǎng)1742.3m，公路橋全長(zhǎng)1744.796m.主橋孔跨布置為4X160+5X128m鋼桁架橋，橋橫斷面布置為6.95m（公路橋）+10m（雙線鐵路橋）+6.95m（公路橋），公路橋橫斷面布置為5m（車(chē)行道）+1.45m（人行道）。公路橋位于鐵路橋主桁外側(cè)懸臂伸出的托架之上，每側(cè)托架上設(shè)置4片縱梁，橋面板采用12cm厚鋼筋混凝土預(yù)制板，縱梁頂處利用承托加厚至22cm.主橋橫斷面如所示。

 

    經(jīng)過(guò)40余年的通行運(yùn)營(yíng)和風(fēng)雨剝蝕，枝城長(zhǎng)江大橋主橋公路部分病害不斷出現(xiàn)。2011年7月進(jìn)行了橋梁全面檢測(cè)，結(jié)合病害情況以及橋梁技術(shù)狀況評(píng)定3.5組合梁吊裝過(guò)程中局部受力分析根據(jù)現(xiàn)有吊點(diǎn)布置方案，采用Ansys有限元軟件，通過(guò)實(shí)體單元、殼單元、梁?jiǎn)卧Y(jié)合的方式對(duì)混凝土橋面板、鋼梁板件、桁架斜撐等進(jìn)行模擬。在吊點(diǎn)布置處設(shè)約束，考慮自重及施工荷載作用。

 

    在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下，計(jì)算了整跨吊裝過(guò)程中梁體變形、鋼梁應(yīng)力、橋面板應(yīng)力。從分析結(jié)果可以看出，兩點(diǎn)吊裝過(guò)程中，梁體*大下?lián)蠟?1mm；除吊點(diǎn)局部，其余鋼梁應(yīng)力都不超過(guò)87MPa<295MPa，局部應(yīng)力*大值為171.7MPa<295MPa，出現(xiàn)在吊點(diǎn)加固板與鋼槽梁底板加勁肋區(qū)域，滿足規(guī)范要求。

 

    吊裝過(guò)程中混凝土橋面板主拉應(yīng)力*大值達(dá)到99MPa，滿足規(guī)范要求，出現(xiàn)在吊點(diǎn)布置區(qū)域；主壓應(yīng)力*大值為3.7MPa，出現(xiàn)在跨中。

 

    4結(jié)語(yǔ)配合投標(biāo)，為85m組合梁吊裝設(shè)計(jì)的主桁大扁擔(dān)和托梁小扁擔(dān)及其附件組合吊具，結(jié)構(gòu)輕型化，自重360t，比傳統(tǒng)桁架式吊具輕240t.受力合理，主桁桿件*大應(yīng)力為273MPa<295MPa，托梁小扁擔(dān)*大應(yīng)力為303MPa<335MPa，均滿足規(guī)范要求。大扁擔(dān)采用桁架式結(jié)構(gòu)，自身剛度大，吊裝過(guò)程中，*大變形0.179m，滿足組合梁吊裝要求。吊具隨組合梁一起出運(yùn)，吊具可在出運(yùn)碼頭安裝，不占用施工工期，橋位處托梁小扁擔(dān)由卷?yè)P(yáng)機(jī)下放，1h內(nèi)可完成下放（而傳統(tǒng)吊具拆除較為麻煩，約需78h），為上部結(jié)構(gòu)調(diào)位騰出了時(shí)間，節(jié)省工期，綜上所述，該吊具能夠勝任85m組合梁吊裝。