1.工程概况
洛塘河双层高架特大桥是首次用于高速公路建设的双层桥。洛塘河双层高架特大桥是兰州至海口国家高速公路武都至罐子沟段一期土建工程的重控制工程。桥址区位于武都区枫相乡院子村,桥址区路线顺洛塘河展布,为“V”型河谷,地势相对较狭窄,局部较宽,为“U”型谷,两岸不对称分布河漫滩,两岸坡度较陡。由于该段路线基本顺洛塘河河道内布设,河道狭窄,蜿蜒曲折,如采用左右幅桥布设较为困难,且桥墩阻水严重,对沟岸开挖较大,为了少占河道,保护自然环境,设计时充分考虑利用空间,本桥为左、右线双层并行高架桥梁,右线YK96+211.034~YK97+154.421段、左线ZK96+155~ZK97+154.003段为上下双层桥梁,左线在顶层,右线在底层,两线设计标高之差9.50m,其余部分为左、右分离式桥梁。本桥上部构造为预应力混凝土连续箱梁,先简支后连续施工,下部构造X13~X45号为双层框架式桥墩(最大墩高26.8m),X12.X46号为独柱式桥墩,其余均为双柱式桥墩,桥墩基础为钻孔灌注桩基础,桥台为一字型重力式桥台,扩大基础。
2.桥梁盖梁施工基本方案
本双层桥共计墩柱188根,盖梁95个,箱梁392片。其中盖梁施工时是在墩柱施工时在顶部以下的适当位置预留孔洞,施工时采用柱顶搭设牛腿支架方案,用特制钢牛腿架设两根工字钢作承力结构,焊接牛腿的钢箍固定在墩柱上,两根工字钢间用拉杆联接在工字钢上,再在其上铺设底模。底模上测量放出钢筋的位置,用吊车吊到底模上绑扎安装,安装侧模,将其支撑牢固,灌筑盖梁砼。
2.1盖梁支架
对双柱式墩的盖梁,由于柱间距为6.5米和8.0米,盖梁支架采用两根I63b工字钢做主梁,上面用I14工字钢做横梁,I14工字钢间距为1.0米。具体布置图见图1。
图1双柱式墩盖梁施工
对框架式墩盖梁,由于框架墩间距为14.5米,且由于框架墩上下盖梁混凝土方量大,盖梁支架采用两根I63b工字钢做主梁,在正中位置增加一个支撑。上面用I14工字钢做横梁,I14工字钢间距为1.0米。具体布置图见图2。
图2 框架墩盖梁施工
2.2 盖梁钢筋
盖梁骨架钢筋采用钢筋加工场按照每片盖梁尺寸加工好,由平车运至现场,吊车配合,按图纸和规范求在支架上安装。施工中认真按有关图纸埋设预埋件。
2.3 盖梁混凝土
洛塘河特大桥框架式桥墩上下盖梁均采用C40钢纤维混凝土,拌合站按照配合比拌合混凝土,由罐车运至现场,混凝土泵车泵送入模,人工插入式振捣。
2.4 盖梁预应力施工
上下盖梁混凝土强度达到90%后,对盖梁预应力钢束进行张拉,控制张拉应力为1395MPa。张力预应力钢束时采用引伸量与张拉吨位双控,以引伸量为主。钢束分两批采用两端对称张拉,盖梁混凝土达到强度的90%后,先张拉第一批钢束;待箱梁架设完成后,张拉第二批钢束。
3.施工方案中控制计算
3.1 框架墩盖梁支架验算
受河道地势限制,且洛塘河特大桥盖梁离地面位置的距离较高,采用满堂支架会有较大的弹性变形,同时也不经济。
(1)重量计算
第一部分下盖梁混凝土荷载,下盖梁混凝土方量为63.48m3,盖梁长16.3m。
所以
第二部分模板及施工人员机具重量(含主梁上的工字钢)230KN
所以
第三部分工字钢自重(I63b工字钢,每根18米长) 200kg/ m2
所以 ,其中1.3125为I63b工字钢每延米重量,1.2为系数。
所以
(2)弯矩计算
KN·m
弯矩正应力验算
因为I63b工字钢为A3钢,弯曲应力值为145 Mpa
所以119.01MPa﹤145MPa
(3)剪力计算
由于在工字钢中间加设支撑,所以最大剪力为
=467.08KN
τ= =
因为最大剪力为85MPa
所以29.10 MPa﹤85MPa
(4)挠度验算
f=
=
=0.21mm﹤l/600=12mm
因为按照计算,标准挠度l/600=12mm
所以0.21mm﹤12mm
(5)结论支架满足求。
3.2 盖梁钢绞线
(1)计算公式
盖梁钢绞线计算
平均张拉力计算 = (式1)
PP——预应力筋平均张拉力(N)
P——预应力筋张拉端的张拉力(N)
X——从张拉端至计算截面的孔道长度(m)
θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和(rad)
k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数,根据本标段的实际情况,取值为0.0015
u——预应力筋与孔道壁的摩擦系数,根据本标段的实际情况,取值为0.25
其中P的计算
每根钢铰线设计
张拉吨位 设计为
1395×140=195300N=195.3KN
9Φs15.24钢绞线
张拉吨位 P=9×195.3= 1757.7KN
(2)理论伸长量计算
公式△L = (式2)
A——预应力筋的截面面积,已知一根Φj15.24钢铰线的截面面积为140mm2
E——预应力筋的弹性模量,已知Φj15.24钢铰线的弹性模量为1.95×105MPa。
L——预应力筋的受力长度
ΔL为计算得出的张拉完成后预应力钢束实际伸长量。
(3)计算盖梁钢绞线理论伸长量
以X14—X28、X30—X44盖梁为例,计算N1—0、N1—1伸长量。