设计阶段太平湖大桥主桥计算报告Word文件下载.doc
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设计荷载:
汽车超-20级,挂车-120级。
每条主拱拱肋划分为22个安装段和一个拱顶合龙段。
二.计算模型及计算内容
2.1计算模型说明
2.1.1整体说明
太平湖大桥计算在建立的MIDAS空间模型中,主拱拱肋弦杆、横梁、钢纵梁、混凝土桥面板、风撑、拱上立柱、拱肋上横缀管、直、斜腹杆以及临时撑、扣塔均采用空间梁单元模拟;
吊杆和扣索采用空间索单元模拟;
拱脚临时铰处加强钢板采用板单元模拟;
吊点与横梁间采用刚臂单元连接。
模型采用9种材料,121种截面形式,建立了5608个单元,4031个节点,其中,梁单元5316个,索单元228个,板单元64个。
2.2.1模型主要参数以及构件尺寸
材料特性:
钢材:
弹性模量:
;
泊松比:
0.3;
线膨胀系数:
密度:
混凝土:
0.2;
吊杆材料:
主要构件梁单元截面特性:
(计算中采用同一材料的方法计算钢—混凝土组合截面,将混凝土材料换算成钢材,并且乘以0.8的折减系数)
直径(mm)
钢管壁厚(mm)
轴压面积(m2)
抗弯惯矩(m4)
钢管壁厚24mm的肋管
1280
24
钢管壁厚22mm的肋管
22
钢管壁厚20mm的肋管
20
直径为610mm腹管
610
12
直径为508mm腹管
508
缀管
813
18
风撑
920
16
主拱肋主要断面尺寸及构造:
整体模型情况如下:
(下面所有图的左侧为铜陵岸,右侧为汤口岸)
2.2计算内容
计算内容:
采用4种不同的施工方案架设拱肋,计算每种施工方案下各施工过程以及对应于各种施工方案的使用阶段拱肋各关键截面的内力、应力和变形情况。
给出成桥时的一类失稳模态以及相应的稳定系数。
施工阶段主跨加载示意图:
四种施工方案具体为:
方案一:
各施工阶段按顺序具体为
1.吊装第1段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑1、2、43、44(临时撑和永久撑编号见图纸);
2.吊装第2段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑3、4、41、42;
3.拆除临时风撑1、42、43并安装永久风撑1、2;
4.吊装第3段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑5、6、39、40;
5.拆除临时风撑4、5并安装永久风撑3;
6.吊装第4段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑7、8、37、38;
7.拆除临时风撑37、38并安装永久风撑4;
8.吊装第5段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑9、10、35、36;
9.拆除临时风撑9、10、35、36并安装永久风撑5;
10.吊装第6段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑11、12、33、34;
11.吊装第7段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑13、14、31、32;
12.拆除临时风撑13、14、31、32并安装永久风撑7;
13.吊装第8段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑15、16、29、30;
14.吊装第9段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑17、18、27、28;
15.拆除临时风撑17,18,27,28并安装永久风撑9;
16.吊装第10段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑19、20、25、26;
17.吊装第11段主拱肋钢管并安装扣索,安装临时风撑21、22、23、24;
18.拆除临时风撑21、22、23、24并安装永久风撑11;
19.拱顶合龙,形成主拱肋钢管结构;
20.拱脚固结,拆除剩余临时风撑,扣塔及扣索;
21~24.灌注3,4号钢管内混凝土(灌注钢管内混凝土时以拱肋的稳定和合理受力为依据,按“先内后外”的原则,同时灌注对称于桥梁中心线的两根钢管,从拱脚向拱顶灌注,每次灌注划分了4个施工阶段);
25~28.灌注1,2号钢管内混凝土;
29~32.灌注7,8号钢管内混凝土;
33~36.灌注5,6号钢管内混凝土;
37.安装L1、L6立柱并灌注混凝土,安装D12~D24号吊杆;
38.安装L3、L4立柱并灌注混凝土,安装D1~D6,D30~D35号吊杆;
39.安装L2、L5立柱并灌注混凝土,安装D7~D11,D25~D29号吊杆;
40.安装梁端H3横梁;
41.安装立柱L1、L6和吊杆D12~D24的横梁并安装相邻横梁间的钢纵梁;
42.安装立柱L3、L4和吊杆D1~D6、D30~D35的横梁并安装相邻横梁间的钢纵梁;
43.安装立柱L2、L5和吊杆D7~D11、D25~D29的横梁并安装相邻横梁间的钢纵梁;
44.根据“桥面板安装示意图”,安装第一段桥面板(从两岸向跨中对称安装);
45.安装第二段桥面板;
46.安装第三段桥面板;
47.安装第四段桥面板;
48.安装第五段桥面板;
49.安装第六段桥面板;
50.二期铺装。
方案二:
采用另外一套灌注管内混凝土的方案进行计算(各施工阶段除了浇灌顺序这几个施工阶段改变外其他施工阶段没有变化)
21~24.灌注1,2号钢管内混凝土;
25~28.灌注3,4号钢管内混凝土;
29~32.灌注5,6号钢管内混凝土;
33~36.灌注7,8号钢管内混凝土;
方案一和方案二都是拱脚先铰接后固结的施工方法,以下方案三和方案四是拱脚始终固结的施工方法:
方案三(相对应于方案一给出几个有区别的施工阶段,其余施工阶段没有改变):
1.吊装第1段主拱肋钢管并安装扣索,固结拱脚,安装临时风撑1、2、43、44;
20.拆除剩余临时风撑,扣塔及扣索;
21~24.灌注3,4号钢管内混凝土;
方案四(相对于方案三采用另外一套灌注管内混凝土的方案进行计算,各施工阶段除了浇灌顺序这几个施工阶段改变外其他施工阶段没有变化)
使用阶段计算活载响应时,按横向最大偏载位置布载,考虑6车道满布汽-超20,并且以挂车-120进行验算。
温度荷载按升温20度以及降温20度分别考虑。
人群荷载按3KN/m2计算。
计算处拱肋各控制截面在各种荷载组合下的应力情况,并进行拱肋和吊杆承载能力检算。
计算结果中,轴力以KN为单位,受拉为正,受压为负;
弯矩以KN.m为单位;
应力以MPa为单位,拉应力为正,压应力为负;
变形以m为单位。
三.计算结果
3.1方案一计算结果
3.1.1各施工阶段结构受力及变形情况
给出几个特殊施工阶段的示意图,计算各个施工阶段拱肋各关键截面的应力和变形情况。
扣索在计算过程中最大索力为1880KN, 采用24根15.24钢绞线拧合而成进行计算。
各段拱肋吊装时给予扣索初张力以保证该段拱肋吊装时扣点位置与设计位置竖向误差不超过2mm,扣索力一次给定,不再调节。
经迭代试算,给定初张力如下表:
各段扣索的初张力(KN)
铜陵岸扣索初张力
汤口岸扣索初张力
第1段拱肋扣索
445
425
第2段拱肋扣索
485
525
第3段拱肋扣索
665
765
第4段拱肋扣索
800
第5段拱肋扣索
755
810
第6段拱肋扣索
825
870
第7段拱肋扣索
960
1010
第8段拱肋扣索
1075
1090
第9段拱肋扣索
1260
1270
第10段拱肋扣索
1600
1565
第11段拱肋扣索
1930
1900
以下是各个施工阶段的计算结果:
第1施工阶段:
吊装第1段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑1、2、43、44
各控制截面应力(MPa)
铜陵岸
汤口岸
拱脚
1/2已吊装段
该段吊点处
上拱外侧
-4.38
-3.11
-2.36
-5.77
-3.32
-2.83
上拱内侧
-8.26
-3.17
-4.36
-9.79
-4.08
-4.45
下拱外侧
-3.75
-3.39
-1.64
-4.00
-4.70
-1.83
下拱内测
8.32
2.30
-7.17
8.01
-4.12
第2施工阶段:
吊装第2段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑3、4、41、42
-10.60
-7.35
-4.15
-12.90
-8.01
-5.13
-17.80
-7.03
-4.85
-20.20
-6.44
-4.82
-6.70
1.69
1.91
-7.50
-0.76
1.85
-8.79
-3.64
5.33
-9.17
-2.47
5.27
第3施工阶段:
拆除临时风撑1、42、43并安装永久风撑1、2
-9.25
-7.53
-4.72
-11.60
-8.27
-5.73
-21.60
-10.10
-5.19
-24.10
-7.80
-5.14
-6.09
-6.47
3.00
-6.74
-7.43
2.91
-4.64
5.30
7.80
-5.70
8.41
7.71
第4施工阶段:
吊装第3段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑5、6、39、40
-16.90
-11.10
-6.24
-20.30
-11.50
-7.70
-30.10
-9.35
-4.63
-33.70
-5.43
-10.20
3.53
2.71
2.28
2.72
-8.60
8.31
3.34
-10.00
3.43
3.33
第5施工阶段:
拆除临时风撑4、5并安装永久风撑3
-11.40
-6.25
-7.72
-31.80
-9.19
-4.65
-35.40
-5.46
-1.96
2.65
-3.63
2.66
-9.89
6.83
3.44
-11.20
6.05
第6施工阶段:
吊装第4段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑7、8、37、38
-24.30
-15.50
-8.10
-28.30
-16.80
-8.98
-39.40
-14.70
-5.47
-43.60
-14.60
-5.96
-16.00
-5.02
2.76
-17.90
2.47
3.27
-15.80
6.16
3.37
5.60
3.57
第7施工阶段:
拆除临时风撑37、38并安装永久风撑4
-8.11
-8.73
-6.77
-43.70
-7.94
-16.10
-5.05
3.12
-18.00
3.31
-15.90
6.10
3.29
5.56
3.70
第8施工阶段:
吊装第5段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑9、10、35、36
-30.60
-17.20
-8.18
-35.20
-9.15
-45.80
-5.57
-50.70
-6.53
-22.70
-7.14
3.42
-25.20
-2.79
2.61
-4.71
3.84
-25.30
-3.95
3.11
第9施工阶段:
拆除临时风撑9、10、35、36并安装永久风撑5
-17.10
-8.31
-35.30
-9.05
-45.90
-15.70
-50.80
-7.93
-22.80
2.14
2.83
-2.95
2.78
-22.90
2.62
-25.50
-4.13
第10施工阶段:
吊装第6段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑11、12、33、34
-36.70
-18.10
-41.70
-19.10
-10.90
-52.10
-7.76
-57.40
-20.90
-8.52
-30.50
-7.30
2.44
-33.50
2.38
-6.95
2.87
-33.80
-5.01
2.81
第11施工阶段:
吊装第7段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑13、14、31、32
-43.00
-20.70
-12.00
-48.10
-18.90
-12.70
-58.50
-9.86
-63.90
-19.50
-10.50
-39.20
-11.30
1.62
-42.70
-8.19
2.23
-11.00
1.99
-42.80
-9.87
2.60
第12施工阶段:
拆除临时风撑13、14、31、32并安装永久风撑7
-18.70
-11.90
-48.20
-18.80
-12.50
-19.40
-11.70
-6.58
2.36
-8.50
2.31
-8.43
-43.10
第13施工阶段:
吊装第8段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑15、16、29、30
-49.30
-19.00
-13.50
-54.30
-19.30
-13.80
-64.80
-19.70
-70.10
-20.60
-48.30
-12.30
2.24
-52.50
2.13
-48.00
-15.60
-52.20
-12.40
2.49
第14施工阶段:
吊装第9段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑17、18、27、28
-56.00
-18.30
-60.60
-18.40
-71.50
-13.90
-76.30
-18.20
-14.00
-58.00
-15.30
1.97
-63.00
1.86
-57.20
-16.30
-61.90
2.19
第15施工阶段:
拆除临时风撑17,18,27,28并安装永久风撑9
-56.10
-60.70
-71.60
-14.80
-76.40
-15.10
-58.40
2.03
-63.30
1.92
-57.50
2.08
-62.30
-19.90
1.96
第16施工阶段:
吊装第10段主拱肋钢管并安装扣索,施加相应扣索力初张力,安装临时风撑19、20、25、26
-63.60
-20.00
-67.40
-16.40
-19.7
- 配套讲稿:
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