大跨度宽体连续刚构桥挂篮优化设计

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1、2015年l2月第l2期城市道桥与防洪管理施工97大跨度宽体连续刚构桥挂篮优化设计龙兵(珠海市规划设计研究院，广东珠海519000)摘要：以某大跨度宽体连续刚构桥工程为实例，针对大跨度宽体连续刚构桥工程施工进行了分析，并详细阐述了大跨度宽体连续刚构桥工程悬臂施工中挂篮的优化设计。关键词：大跨度宽体连续刚构桥；挂篮悬臂施工；优化设计中图分类号：U445．4文献标志码：B文章编号：1009—7716(2015)12—0097—040引言3挂篮优化设计随着交通事业的快速发展，桥梁的跨越能力3．1合理选择挂篮形式越来越强，各类大跨径桥梁在我国修建，其中大跨在挂篮形式的选择过程中，最先考虑的就是度宽体连

2、续刚构桥在设计中的频繁采用尤为突菱形挂篮、三角挂篮，两者都是常见的挂篮形式，出。特别是在山区，由于受地理条件的限制，高墩均存在优势和劣势：菱形形式的挂篮重心通常较大跨预应力混凝土连续刚构桥修建得越来越多。高，具有较大的作业空间，因此干扰施工人员的因由于高墩大跨主梁是通过挂篮悬臂浇筑的，所以素较少；三角形式挂篮具有较低的重心，良好的稳定挂篮的设计与施工就显得极其重要。性，并且自身重量较轻，因此走行过程较为轻便【l1。全面考虑上述两种形式的优势和劣势，本次工程1工程概况进行创新性研究，设计一种全新的挂篮形式，称之某项工程横穿峡谷，峡谷两侧的山岭均较为为“异形三角形式挂篮”。异形三角的特点是设计陡峭

3、，并且两侧高度相差较大。该工程的跨径为两个不等的三角形，并且将拉板式作为斜杆，发挥42m+76m+42m，设计刚构桥横跨两侧高度相差其受力受拉的作用。这样的设计不仅可提高建筑峡谷，并且设置匝道；设计梁面横坡为3％，主桥墩材料的利用率，而且可有效降低挂篮自身的重量。高度56～104m，桥面宽度25．25m，桥梁底部宽度此种挂篮的前端采用菱形挂篮的原理，可有效缩17．25m，并且设计单箱双室钢筋；混凝土悬臂最长小前主梁的仰角大小，这样可采用水平角度，上斜为4m，最重为203。4t。板呈现10。，将挂篮重心明显降低，并且扩大作业的空间，避免施工人员被干扰；后端应用三角形式2悬臂施工技术难点的原理，可

4、降低挂篮自身的重量，便于施工人员走(1)该项工程存在3％的横坡，高度差异较大，行，提高施工效率。具体见图1所示。两侧具有75．75em的高度差异。由于这种大横坡的现状，导致刚构桥挂篮也具有很大的高度差，因此，探究解决刚构桥挂篮高度差异的有效措施尤为重要。(2)该大桥的桥底宽度为17．25m，桥面宽度为25．251／1，导致横梁跨越幅度较大，因此，该项工程对自身重量、刚度提出较高的要求。收稿日期：2015-07—22作者简介：龙兵(1983一)，男，湖南安化人，工程师，从事路桥设图1挂篮的主桁架结构计工作。98管理施工城市道桥与防洪2015年12月第12期3．2挂篮主桁架优化分析Civil构建有

5、限元模型，详见图3。表1说明前吊点3-2_1优化挂篮主桁架方案变形、主桁架杆件应力随夹角的变化关系。该大桥悬臂施工的7#号段是最困难的施工，由图4图6、表l进行分析。并且位于异形挂篮主桁架的前端处，承载较大的负荷。经计算，上横梁支点的最大竖向力为51．4t。为此，依据此竖向力进行优化主桁架的设计，具体方案图详见图2。一图3有限元模型图2优化主桁架的分析模型(1)优化方案的约束条件由主桁架的D前端点向BC竖杆作垂直线，其垂直距离始终保持5320mm，同时ABC的部分需要经施工现场检查，才可确定，一旦确定下来，就应当保持一样，对于此优化方案，LAB为3600mlTl，夹角／(。)LBC为3200a

6、im。图4主桁架前端点竖向变形、夹角变化间的关系(2)优化主桁架的主要参数该优化方案的变化参数为水平线、CD杆件间的夹角。经过调研，变化参数的范围确定为0。一31。，采用11级，由上述的分析模型图可知，当变化参数为0。，异形挂篮主桁架为菱形的桁架，当变化参数为31。，异形挂篮主桁架为三角形的桁架。优化方案旨在保持异形挂篮的主桁架具有最大的竖向刚度，换句话说，尽管在竖向荷载的影响下，前端的D点的变形保持最小。3_2．2优化方案的分析结果与讨论按照上述的优化设计方案，采用软件Midas一图5主桁架受压杆件的变化间的关系表1前吊点变形、主桁架杆件应力随夹角的变化关系日垒＼R黛2015年12月第12期

7、城市道桥与防洪管理施工99m啪桁架处设计了阶梯式，把前上横梁设计为2跨简支梁，这样既很好地解决高度差异的问题，而且达到同步走行的目的，具体见图7所示。05101520253035夹角／(。)图6主桁架受拉杆件应力、夹角的变化间的关系图7挂篮前上横梁阶梯处理3．4挂篮底模下横梁优化设计(1)倘若控制夹角在8012。的范围时，则悬臂优化方案中关于下横梁设计，主要考虑两种支点具有最小的竖向变形，同时只要