溢洪道交通橋、工作橋簡易支承施工的設計與應用

論文類別:工學論文 > 水利工程論文
論文作者: 韓曉淩
上傳時間:2006/2/16 13:16:00

摘要:临江聚寶電站溢洪道的交通橋、工作橋。交通橋主梁斷面尺寸宽×高=0.35×0.8m。工作橋主梁斷面尺寸寬×高=0.35×0.8m。橋身跨度均為10m,在施工中利用焊制的相型梁。Ⅰ22a、[10做成簡易桁架,成本低、安全施工。本文論述了支承桁架的原理、结構設計和現場施工方法及施工體会,對今後類似鋼筋砼施工提供参考。

關鍵詞:溢洪道 交通橋及工作橋 主梁 橋面 相型梁

1. 前言

聚寶水電站座落於吉林省臨江縣境内,位於鴨綠江右岸五道溝河的中遊。該水庫為本河段多级開發的“龍頭”水庫,是一座以發電、為主的綜合利用樞纽。水庫總庫容5700萬m3,電站總裝機量18Mw。溢洪道位於左岸,系岸坡式溢洪道。閘室設兩孔,孔寬10m。交通橋、工作橋斷面詳見下图:

圖1交通橋斷面圖

溢洪道交通桥、工作桥简易支承施工的设计与应用

圖2工作橋斷面圖

溢洪道交通桥、工作桥简易支承施工的设计与应用

交通橋、工作橋的跨度為10m

2. 簡易支承的設想

溢洪道的交通橋與工作橋跨度均為10m,重量大(交通橋40.6t,工作橋33t),橋面高距地面20米以上,整體性強,施工難度大,利用現有的設備采用預制主梁吊裝的方法很困难。加上當時資金緊張,采用购買型鋼做支承即不經濟也不方便。施工中考慮到利用現有焊制工字鋼梁(圖3),再購進一定的型鋼做成簡易支承承重。

根據樞紐工程總體進度計劃要求,采用常規的下部支承施工,施工前首先經過周密的計算,然后對原焊制工字鋼梁檢测,加長腹板,加固翼緣板。施工中降低難度,保證工期,減少用材,保證桥梁施工的安全和質量。實踐中获得了成功,保證了工期。

圖3工字钢梁斷面

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3. 设計

3.1原理

利用現有的焊制Ⅰ100相型梁,增加適當的Ⅰ22a、[10做成簡易的支承小桁架,承受橋身和模板的重量,實現交通橋、工作橋的砼澆築。

3.2支承承重設计

3.2.1設計荷載

詳見表1、表2

交通橋荷載表1

序號

名稱

取值標準

計算結果

G1

桥自重

2.5t/m3

40.6t

G2

100自重

7.8t/m3

2.18t

G3

模板及其他荷載

0.92t/m3

9.22t

Σ=G1+ G2+ G3

组合值

52t

工作橋荷載表2

序號

名稱

取值標準

計算結果

G1

橋自重

2.5t/m3

33t

G2

100自重

7.8t/m3

2.18t

G3

模板及其他荷載

0.92t/m3

9.22t

Σ=G1+ G2+ G3

組合值

44.4t

由以上兩個表可知,交通橋组合荷載為52t,工作橋組合荷載為44.4t,取最大值52t計算。

3.2.2基本尺寸

橋身L=1000cm,b=30cm,G=52 t, ⅠA=138.4cm,t1=1cm,t2=0.8cm,h=100cm, h1=98cm。

3.2.3计算

計算依據《》。

3.2.3.1支承梁的计算

q=G/2L=2.6t/m

M=1/8qL2=32.5t.m

因L/b=1000/30=33.3>13故驗算整體穩定用

Mmax/(Ψb×Wx)<f=21.5KN/cm2       (1)

計算整體穩定用:

Ψbb×4320/(λy2)×(A×H)/( Wx) ×[(1+(λy×t)/(4.4×h))1/2b] ×235/fy                 (2)

ζ=(L1×t1)/(b1×h)=0.33<2.0

查附表六表達式得

βb=0.69+0.13ζ=0.7342

A=138.4cm2

Ix=2×b×t1×(h`/2)2+ t2×h`3/12=206806.13cm4

Iy≈2×t1×b3/12=4500cm4

Wx=Ix/A=1494.3

iy=(Iy/A)1/2=5.7cm

λy=L/iy=175.37

αb=0.5               ηb=0.8×(2×αb-1)=0

代入式(2)得Ψb=1.1434>0.6

ψb取值1

驗算整體穩定性代入式(1)

Mmax/(ψb×Wx)=21.5KN/cm2(不安全)

3.2.3.2斜支承選擇

選擇如下圖4布置

圖4

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驗算相型梁

Mmax=1/8qL′2=1/8×2.6×(10-4)2=11.7T.m

代入式(1)Mmax/(ψb×Wx)=7.83KN/cm2∠21.5KN/cm2(安全)

驗算斜支承I22材料簡易受力如圖5

N=T/sin45о=18.385T

N=δ×A

A≥N/δ=85.51mm2

AⅠ22=4200mm2>85.51(安全)

為了保證斜支撐的強度內部设置如

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圖表两個斜拉撐材料用[10

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3.2.3.3相型梁搭接處應力的計算材料的選擇及搭焊尺寸的计算

焊縫計算

hf≥1.5t1/2=4.74mm     選擇hf=5.5mm

搭焊長度8×hf≤Lw≤60×hf即44mm≤Lw≤330mm

Lw選擇選擇300mm

由於相型梁長9.6m,預埋工字鋼外露长度L`=0.2+ Lw=0.5m

埋深及選用材料的計算與選擇

Mmax=N×L`=6.5T.m

ψb=1

Wx> Mmax/(ψb×f)=302.2cm3

材料選擇Ⅰ22a    Wx=309 cm3,Ix=3400 cm4

彎應力強度校核代入公式(1)

Mmax/Wmin=(6.5×10×100×11)/3400=21.02KN/cm2<21.5KN/cm2(安全)

埋深計算

假設兩根Φ18圓鋼焊接到主筋上(附受力圖6)

图6

溢洪道交通桥、工作桥简易支承施工的设计与应用

2×3.14×(18/2)2×215÷1000×L≥13×10×0.5

L≥0.594m

埋深選擇1m深

3.2.3.3相型梁吊環

吊環選四個 n=6

K≥4     選K=5

G=1.2t   fy=21.5KN/cm2

則As=K×G/(n×fy)=46.5mm2

d=((4×As)/3.14)1/2=7.7mm

d`≥d所以材選φ16的圆鋼即可。

3.3內部結構加強

施工中考慮到相型梁和I22a搭焊位置有可能存在偏差,以及预埋件和主梁中心線有偏差,造成偏心.因此在兩個相型梁之間設五道斜拉小桁架,使兩個相型梁構成箱子的形狀,保證穩定.小桁架見圖7

桁架示意圖7

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4.布置及材料用量表

4.1布置

布置見圖8、圖9、圖10

交通橋支承布置图 圖8       工作橋支承布置圖 圖9

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布置側視圖 图10

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4.2材料

材料用量表3

編號

名稱

規格

單位

數量

1

10×10方木

10×10×350cm

100

2

2cm硬劄木楔子

2×13×5cm

m3

0.052

3

相型梁

I100 960cm

2

4

鋼板

1×40×40cm

16

5

18鋼筋

110cm

32

6

I22a

290cm

4

7

I22a

150cm

16

8

[10

100cm

4

9

[10

150cm

4

10

[10

245cm

10

11

∠5

265cm

10

12

φ16吊環

Ω60cm

8

5.相型梁的檢測與補強

经檢測,工地相型梁長度僅7.5m長,且有個別地方脫焊、筋板有變形、中間有裂口。

5.1相型梁加長

利用工地1cm厚的鋼板焊接加長相型梁,45°斜坡口焊。焊縫0.8cm,焊長取1.5m。經檢測焊接強度达到質量標準的要求。

5.2補強

針对個別脫焊的部位重新補焊,筋板紐曲的部位再加一塊筋板。

在斜支撐和相型梁的節點處,用1cm厚的鋼板加两個15cm寬的筋板。

在[10和腹板焊接的地方,加焊鋼板,避免因焊接導致腹板的強度降低。

6施工要點體會

6.1預埋件的跟蹤與控制

預埋I22a和鋼板直接影響相型粱的位置和受力,進一步影响混泥土的澆築安全。因此在施工中測量定位,閘墩澆築到那個部位後及時檢測。經檢测I22a預埋件與主粱中心線偏差為1cm。施工中為了保證安全,在相反的方向配φ20圓钢直接在螺栓桿上。

6.2相型粱吊裝

由於垂直運輸工具只有1方吊,在吊裝的過程中直接定位很難,在焊接時,相型粱的中心線和預埋件的中心線直接影響支撐受力。吊裝時誤差越小,扭轉半徑越小支撐越安全。吊裝時反復調試,誤差控制在5mm內。

6.3混凝土澆註的跟蹤檢測

為了確保施工順利,有關設計、制作及施工技術負責人員均到現場指導,安排專職人員在施工前設四個參照目標觀標點。施工證明支撐結構合理,實測橋梁挠度依次為:5mm、6mm、4mm、7mm,在設計允许的撓度範圍內,符合设計要求。

7總結

  在施工中利用現有的型鋼,經周密的計算和補強,配置適當的型鋼,取得了施工安全的保障。

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