主跨210m钢箱梁(德国Hochmosel Bridge)

文摘   2024-11-16 11:41   吉林  

本桥设计和理念是以1987年竣工的Sauertalbrücke为基础,但有所不同的是未采用LP板(通过特殊的轧制工艺使板材纵向厚度发生连续变化的板材),这种工艺无论在德国还是国际上都尚未得到认可


Sauertalbrücke 1987


概览


一、上部结构

配跨:

104.760+130.95+157.14+209.52+196.425+183.33+170.235+157.14+144.045+130.950+117.855m

立面图

横断面:

1)29m总桥宽,左右两侧各有2x11.5m行车道宽度;

2)单箱单室,左右两侧带9m悬臂,箱室宽度11m,左右悬臂距离端部3.4m设置纵梁。

标准横断面

支点横断面

用钢量:675kg/m2,1-3号墩局部采用S460,其余采用S355。最大板厚70mm。

梁高:5.839~7.78~5.268m,最大跨跨高比26.9

顶底板:主梁板厚精细化布置:靠近纵腹板的顶底板板厚加厚,远离纵腹板的顶底板板厚减薄

板厚示意图

纵肋:

1)顶板采用U肋加劲,U肋高度300mm,8mm厚度;

2)底板采用U肋加劲,大小U肋配置,靠近纵腹板的采用大U肋,大U肋高度475mm,16mm厚度;

3)腹板采用U肋加劲,大小U肋配置

4)悬臂中部设置工字型小纵梁,梁高1185mm

隔板系统:

1)纵向每隔4.365m设置一道框架横肋,每隔13.095m设置一道内外桁架隔板;

2)框架式隔板:顶板横肋高度950mm;底板横肋高度1200mm;腹板横肋750mm;

框架式隔板

3)桁架式隔板:

(1)根据箱室宽度、高度及悬臂长度,设置4根撑杆及两根拉杆的桁架断面隔板,保持截面形状及受力;

(2)箱内设置4根杆件,箱外设置2根撑杆支撑悬臂;

(3)箱外采用直径356mm钢管撑杆,箱内采用324mm、246mm钢管。

桁架式隔板

支座布置:高墩3-6号墩固定。

支座布置图

防腐涂装:环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆。

桥面铺装:浇筑式沥青体系:MA(3.5cm)+SMA(4cm)。

护栏:防风钢护栏,柱间采用丙烯酸玻璃板(20mm厚,透明视野好)

精细化设计:

1)由于桥梁长度较长,且墩高较高,采用了位移限制器系统,该系统使用推力轴承和拉杆将两个桥台上可能的上部结构运动限制在±550mm之内;伸缩缝位移量为+1160mm,最大缝隙宽度2710mm。

位移限制器在压力下的载荷通过布置在由钢筋混凝土制成的端部横梁和邻接壁之间的增强弹性体支座传递。

上部结构需额外考虑约19MN轴向拉力或压力影响。

位移限制系统

2)箱内及桥台处设置了较大的检修空间及完善的排水系统。PS:主梁采用了中间排水系统。出水口分别位于0号台和3、5号墩。设置约3t重检修小车。

桥台处检修空间及排水系统

箱内检修空间及排水系统

二、下部结构

混凝土等级:C35/45(圆柱体/立方体)

墩高:20.8~150.7m

截面:

1)空心薄壁墩;

2)横向成4阶抛物线;

3)纵向坡度80:1;

4)根据桥墩高度的不同,桥墩底部的壁厚30~60cm。

桥墩立面图

基础:采用桩基础,直径1.5~1.8m,桩长8~47m。

斜坡支护:地质图揭示覆盖层每年向下缓慢滑动0.6mm,因此陡坡桥墩采用了钢筋混凝土竖井+锚杆锚固防护

陡坡竖井+锚杆防护

抗风设计:高达150米的墩柱很容易受到涡流激励引起的振动的影响,采用风洞试验确定抗风参数及抗风措施。顶推梁前段由于缺少悬臂而形成的矩形空心梁在空气动力学上非常容易受到涡流引起的横向振动的影响,因此安装了临时挡风板。

风洞试验(带有爬模系统的墩柱)

风洞试验(带有抗风措施的墩柱)

实景

由于缺少悬臂而形成的矩形空心梁在空气动力学上非常容易受到涡流引起的横向振动的影响,因此随后安装了挡风板

采用分散式顶推装置控制各墩施工状态变形。

桥头单独顶推

分散顶推

三、结构计算

1)建立整体模型,考虑上下部耦合作用,尤其是风荷载和温度荷载。

整体计算模型(横向风荷载作用)

2)整体模型不能考虑的横截面翘曲影响,单独建立分析模型计算翘曲应力。纵向考虑5Mpa附加应力。

3)进行施工阶段计算。

施工阶段模型

4)采用平面桁架模型进行典型横断面横向计算。

(1)局部荷载传力功能需求:车辆荷载

(2)保持横截面刚度功能需求:扭矩

(3)上述两者叠加得到设计内力。

标准断面横向框架模型

支点断面横向框架模型

5)梁、板混合单元计算正交异性桥面板应力。

(1)纵、横肋采用梁单元,顶板采用板单元;

(2)腹板及管道支撑处采用弹性支撑;

(3)考虑整体应力(作为整体第一体系主梁的顶板)和局部应力(作为局部第二体系纵肋顶板)叠加。采用手动表格叠加计算。

截面验算点
6)对390个截面所有受压板材进行局部稳定检验。

(1)腹板的单跨和部分跨度验证:通过使用迪辛格系数记录附加横向应力,考虑腹板高度上板材厚度跃变引起的附加力矩

(2)下弦杆的验证:考虑因腹板引入垂直荷载而作用在下弦杆上的额外横向压力荷载,考虑在位移过程中因水平力引导而产生的横向压力。

(3)考虑作用在屈曲加劲杆上的横向应力,根据二阶理论验证加劲杆在压缩和弯曲时的情况。

四、施工

断面划分:主梁断面便于运输及吊装安装,顶板分割成7个发送号,底板分割成3个发送号,左右腹板各3个发送号。

主梁断面划分

主梁断面现场安装顺序

施工方式:采用带塔架顶推施工。端部最大下挠2239mm。

主梁带塔架顶推施工过程

施工实景

参考文献:

[1]Die Hochmoselbrücke–Herstellung,Montage und Planung des Stahlüberbaus(2015);

[2]Gründung und Unterbauten der Hochmoselbrücke–Planung und Ausführung(2019);

者:朱刚/王成树/陈耀军/周业超/吴俭忠/刘甜甜/陈正星
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The End ......


  

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