(先边跨再中跨)红水河特大桥主桥合拢劲性骨架计算

红水河双线特大桥主桥合拢专项施工方案

1．编制依据

（1）红水河双线特大桥第五册第C分册设计图； （2）红水河双线特大桥主桥连续梁施工方案； （3）《客运专线桥涵施工技术指南》； （4）武汉理工大学出版社 《钢结构》； （5）武汉工业大学出版社 《结构力学》

2．工程简介

红水河双线特大桥主桥主桥墩30#墩高35.5m，墩底截面尺寸7.625×11.625m，截面尺寸沿墩高度方向按照40：1的坡度变化；31#墩高35m，墩底截面尺寸7.6×11.6m，截面尺寸沿墩高度方向按照40：1的坡度变化。箱梁0#块高11m,合拢块高6m，底宽7.2m，顶宽12.2m，其他每个悬臂块的长度和重量见设计图纸。

根据第五册第C分册设计图及与贵院协商结果，先进行红水河双线特大桥主桥边跨合拢，再中跨合拢，最后解除两个T构的临时墩梁约束，然后拆除钢管支架及挂篮等。

中跨合拢时采用外刚性支撑（型钢劲性骨架）和张拉临时预应力钢束共同锁定法：用刚性支撑抵抗合拢段混凝土升温时产生的压力，用预应力钢束抵抗降温时产生的拉力；边跨合拢仅用劲性骨架。

3．劲性骨架设计

3.1.边跨合拢劲性骨架设计

（1）劲性骨架型钢支撑计算

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边跨合拢劲性骨架主要承受20#块现浇段由于温差引起的伸长而在底模上产生的摩擦力。

Ng=NGμ=（4362.5+1690.3/2）×0.15=782KN。 此外悬臂段梁顶和梁底温差引起的附加力P计算如下： 假设一天中梁顶温度升高15℃，梁底温度升高5℃，则Δt=10℃，t0=10℃

Δ=thMdst0Nds15α

MMpEIdsNNpEA712/8.5-10×71×α=0.082m；

通过Δ=ds0.082m换算梁端的集中力，也

就是加在支架顶的力P；

通过上述公式代入数值得Δ10-5+0.00161×10-5)P=0.082m,

所以P=1913KN。

若采用4根工40a型钢作为劲性骨架，则

σ=Ng /(ψAg)=782×1000/(0.993×4×86.1×100) =23Mpa＜[σ

g

Pl2PH=(l/3H)(4.285×EIEA]=140Mpa；

wVS4781000 (14216.518818010.5180/2)128Mpa；4Itw217141010.523223231282223Mpa<1.1f=236Mpa.

能满足要求。

所以，在18#块及20#现浇块顶板和底板顶各安装2根工40a即可满足要求。

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（2）锚固钢板焊缝计算

锚固钢板焊缝高度10mm，焊缝长度410mm，计算长度为400mm，单个主型钢端头设置2个锚固钢板，4条焊缝。

每个型钢受力为782/4=196KN； 弯距M=0.22×196=44KN.m；

单根焊缝W=0.7×10×4002/6=186667 mm3 ； σf=τf=

M4400000059MPa组合应力σ

=f2f2＝59217.52＝62Mpa（3）预埋件计算

劲性骨架预埋件角钢型号为：∠100×10×100mm，共3根，单根角钢面积S=1926mm2,由以上可知，单个预埋件上水平力为196KN，剪力Q=196KN。

弯距M=0.22×196=44KN.m；

受弯方向角钢形心线间距d1=28.4mm, d2=178.4mm, d3=421.6mm；

44103d344000371.696KN； Nmax=222222d1d2d328.4178.4371.6V=196/3=66KN；

拉应力σ=N/A=96×1000/1926=50Mpa<1.3[σ]=182Mpa； 剪应力τ= V/A =66×1000/1926=34Mpa<1.3[τ]=110Mpa； 组合应力：σ[σ]=200Mpa

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组合

=232＝5023342＝77MPa<1.1×1.3×

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3.2.中跨合拢劲性骨架设计

（1）劲性骨架型钢支撑计算

中跨合拢劲性骨架主要承受合拢跨半跨及相连自由伸缩段梁的自重由于温差引起的伸长而在主墩支座顶产生的摩擦力及N32、N33临时锁定索张拉到20%控制张拉力产生的预压力。

此时合拢口劲性骨架受力为：

当升温ΔT时，合拢口劲性骨架所受压力Ng=NG1μ1+NG2μ2+ Fy NG——合拢跨半跨及相连自由伸缩段梁的自重； μ——支座摩擦系数，取0.06； Fy——预应力临时张拉束提供的预压力。

NG=N0#+2（N1#+N2#+…+N18#）+ N19#+ N20#=8.978×104KN; Fy=0.2×1302×3.14×7×7×6×17=4087KN。 所以升温时，

Ng=8.42×104×0.06+0.558×104×0.15+4087=5889+4087=9976KN。 假设采用4根双拼工56a型钢作为劲性骨架，单根截面积为135×2=27000 mm2， Wx=4684000mm3, i=220mm。

主型钢最大荷载值为Nmax=2494KN,长度为2.8m计,λ=l/i=2.8/0.22=12.7，=0.992

故有N249400093Mpa<1.3[σ]=182Mpa，满足要求。 A0.99227000（2）锚固钢板焊缝计算

锚固钢板焊缝高度10mm，焊缝长度710mm，计算长度为700mm，

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单根主型钢端头设置6个锚固钢板，12条焊缝。

每个型钢受力为2494KN； 弯距M=0.3×2494=750KN.m；

单根焊缝W=0.7×10×7002/6=571667 mm3 ； σf=τf=

M750000000109MPa组合应力σ

=f2f2＝1092432＝117Mpa（3）预埋件计算

劲性骨架预埋件角钢型号为：∠100×10×100mm，共15根，单根角钢面积S=1926mm2,由以上可知，单个预埋件上水平力为2494KN，剪力Q=2494KN。

弯距M=0.3×2494=750KN.m；

受弯方向角钢形心线间距d1=28.4mm, d2=178.4mm, d3=371.6mm，d4=521.5mm，d5=671.5mm；

Nmax=

750103d5750000671.6188KN3(d12d22d32d42d52)3（28.42178.42371.62521.52671.52） V=2494/15=166KN；

拉应力σ=N/A=188×1000/1926=98Mpa<1.3[σ]=182Mpa； 剪应力τ= V/A =166×1000/1926=86Mpa<1.3[τ]=110Mpa； 组合应力：σ[σ]=200Mpa。

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组合

=232＝9823862＝178MPa<1.1×1.3×

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4．施工工艺及注意事项

4.1.边中跨合拢施工

N55束锚固端及劲性骨架预埋钢板预埋在18#及 20#块中，20#现浇块施工完成 两T构18#块及18’#块顶板顶采用粘土砖砌筑2.1m高度，4m×4m外尺寸的240mm厚墙体作为蓄水池，装水2.1m高，重量为3.52×3.52×2.1×10+17×（2×0.24×4×2.1+2×0.24×3.52×2.1）=389KN 19#边跨合拢块模板安装，边跨合拢段劲性骨架安装 随着边跨合拢段19#块混凝土的浇筑，逐渐放出18#块梁顶蓄水池中的水（应提前在水池内侧壁标上每50cm高度做一记号，每次浇筑2.5方混凝土时放水50cm深度） 随着边跨合拢段混凝土浇筑完成，18#块梁顶粘土砖蓄水池应逐渐拆除完成 边跨合拢段混凝土强度达到张拉强度且满足5天龄期后松开边跨劲性骨架及20#块底部支座周围模板 张拉边跨合拢段预应力束 解除中跨主墩顶梁墩临时固结 挂篮3后退一个节段，利用挂篮2作为合拢支架，但前吊杆可拆除，利用搭设在18’#顶板顶的型钢吊架作中跨合拢架的主要受力构件 检查18’#梁顶高差是否在1.5cm以内，否则应调整水池配重水量 焊接中跨合拢段劲性骨架，后张拉N32、N33临时预应力束到20%的

控制张拉力 低温时浇筑中跨合拢段混凝土（利用吊架施工） 强度及龄期满足设计要求后松开劲性骨架 张拉N32、N33、N34、N43、N44 等预应力束 张拉锚固主跨部分底板预应力束 张拉锚固各跨剩余钢束 拆除1-4挂篮及29#、

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32#墩旁钢管支架 灌注29#、32#小跨部分顶帽

4.2.注意事项

（1）边中跨合拢段劲性骨架焊接应选择在一天中气温最低时段进行，应采用4台电焊机同时迅速焊接完成；

（2）为使合拢段混凝土与T构悬臂段之间不出现裂纹，合拢段混凝土浇筑应选择在一天中气温最低时段进行；

（3）中跨合拢段混凝土采用挂篮浇筑时，应在另一个18#块相应位置预留υ50mm的前吊点精轧螺纹钢预留孔（应随着混凝土的浇筑将利用挂篮做模板一侧的18#块梁顶水池逐渐放水拆除）；也可不用挂篮而采用型钢吊架施工（如两悬臂段梁顶标高在1.5cm以内，可提前拆除18#块梁顶水池）；

（4）水池采用MU15粘土砖，并采用M10水泥砂浆砌筑，并在4个角加上370mm×370mm的墙垛；

（5）边跨合拢段混凝土采用挂篮底篮纵梁直接搭设在钢管支架顶的双拼工40a上；

（6）合拢段混凝土强度及龄期满足设计要求后，一定要松开劲性骨架后再张拉预应力钢束；

（7）测量组应该在17#、18#块顶板开始标记并测量两T 构在一天中最高和最低温度时的伸长量及标高，以便中跨合拢时作为参考；并应注意整体线形随温度的变化。

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