CN101368370B - 大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩及抗风方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，包括支墩基础，在支墩基础上至少设有5根竖直的钢管立柱，在钢管立柱的上端连接有一分配梁，其特征在于：两个铰链支座左右对称地设在分配梁上，铰链支座上端的滑板通过锚杆与悬浇主梁连接；在钢管立柱的上端还设有多根缆风绳。本发明还包括大跨度斜拉桥悬臂施工抗风方法。本发明的有益效果：解决了边跨没有设计辅助墩的斜拉桥，悬臂施工时风荷载的不安全隐患的问题；既可以解决设有永久性辅助墩成桥后抗震能力较差的问题，又可以减少工程量，节约成本；施工简单、方便、经济，能够保证正常悬臂施工，又不影响成桥的结构。
Description
技术领域
本发明涉及斜拉桥悬臂现浇施工构件及施工方法，特别涉及大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩及抗风方法。
背景技术
根据大跨度单索面斜拉桥的结构特性，悬臂施工阶段，风力对桥梁结构产生的作用有：主梁横摆振动、主梁竖摆振动、主梁扭转失稳等。对于最大双悬臂状态，主梁摆动频率比单悬臂时要低得多，主塔和梁体的横桥向弯曲、顺桥向弯曲、主梁扭转等都非常剧烈。由于斜拉桥为多支点超净定结构，梁体断面较宽较矮，刚度较小。为了避免悬臂施工过程中风振对梁体产生的不利影响，通常情况下，在岸侧边跨设置永久性辅助墩，以减小钢筋混凝土梁体的双悬臂长度，改变梁体的振动频率，从而减小振幅。但是，永久性辅助墩成桥后的抗震能力较差。而大跨度斜拉桥如果不设计辅助墩，当施工至最大双悬臂阶段，在横向风载作用下，主梁根部产生较大的横向弯矩，主塔根部将产生较大的横向弯矩和扭矩；在竖向风载作用下，主梁悬臂根部产生较大的纵向弯矩，主塔根部将产生较大的纵向弯矩，可见不设计辅助墩的结构抗风能力差。因此，需要采用一种经济、简便、适用的措施规避风力对梁体的不利影响。
发明内容
本发明的目的是针对斜拉桥最大双悬臂施工阶段，梁体受风力影响产生横桥向弯曲、顺桥向弯曲、主梁扭转等不利工况，提供一种大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，该临时支墩能改善主梁的受力状态，增加施工的安全性。还提供一种大跨度斜拉桥悬臂施工的抗风方法，该抗风方法能规避风力对梁体的不利影响，而且经济、简便。
本发明所述的大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，包括支墩基础，在支墩基础上至少设有5根竖直的钢管立柱，在钢管立柱的上端连接有一分配梁，其特征在于：两个铰链支座左右对称地设在分配梁上，铰链支座上端的滑板通过锚杆与悬浇主梁连接；在钢管立柱的上端还设有多根缆风绳。
铰链支座安装在钢管顶部的分配梁上，是抗风临时支墩和悬浇梁体的联系体，铰链支座必须保证在梁体正常悬臂施工情况下，支座不承受任何荷载，以避免梁体合拢后对结构产生附加应力。铰链支座还需能够顺桥向自由移动，以避免制约梁体的自由伸缩。而且铰链支座还应有足够的刚度以将梁体在风荷载作用下，产生的横向摆动力传递给钢管立柱。
所述的大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，在两相邻的钢管立柱之间设有多根横向支撑和斜向支撑。以增强钢管立柱的整体性及使各钢管立柱受力最大可能均匀。
所述的大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，其所述的铰链支座包括支座底板及连接在支座底板上面的下耳板、支座顶板及连接在支座顶板下面的上耳板，在上耳板和下耳板上都设有相互对应的椭圆形孔，上、下耳板通过圆形销轴穿过其椭圆形孔连接；所述的铰链支座还包括设在支座顶板上面的滑槽、与滑槽配合的滑板。由滑槽和滑板连接构成滑移系统，主要考虑滑移量必须满足伸缩要求。在正常情况下圆形销轴不同时与上下耳板接触，以保证正常悬臂施工情况下，支座不承受任何荷载。滑板和滑槽之间可以在一定范围内自由移动，以避免制约梁体的自由伸缩。
所述的大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，在支座顶板的下面还设有加劲肋。
本发明所述的大跨度斜拉桥悬臂施工抗风方法，其步骤如：
第一步，在大跨度斜拉桥边跨内距离主塔中心1/2-3/4边跨跨度处设置抗风临时支墩，在主梁悬臂施工至抗风临时支墩处之前，完成支墩基础；抗风临时支墩最好设在距离主塔中心2/3处。
第二步，当主梁悬臂施工至抗风临时支墩时，在悬浇主梁上预埋锚杆；
第三步，当主梁悬臂施工跨过抗风临时支墩一个节段后，在支墩基础上安装钢管立柱，在钢管立柱上安装分配梁，在分配梁上安装铰链支座，并将缆风绳联系在钢管立柱的上端；
第四步，将铰链支座上端的滑板与预埋在悬浇主梁上的锚杆连接；
第五步，当主梁边跨合拢后，拆除抗风临时支墩，使主梁结构达到设计状态。
本发明的有益效果：
(1)解决了边跨没有设计辅助墩的斜拉桥，悬臂施工时风荷载的不安全隐患的问题，可以保障大跨度斜拉桥的安全悬臂施工；
(2)根据相关资料分析，设有辅助墩的斜拉桥成桥后抗震能力较差。采用本发明，既可以解决设有永久性辅助墩成桥后抗震能力较差的问题，又可以减少工程量，节约成本；
(3)本发明施工简单、方便、经济，能够保证斜拉桥的正常悬臂施工，又不对成桥的结构产生不利影响。
附图说明
图1是抗风临时支墩设在大跨度斜拉桥斜的边跨内的示意图。
图2是抗风临时支墩的示意图。
图3是铰链支座的结构示意图。
图4是图3左视图。
具体实施方式
以下结合附图通过工程实例对本发明作进一步的说明。
参见图2、图3和图4，所述的大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，包括支墩基础2，在支墩基础上设有5根竖直的钢管立柱3，在两相邻的钢管立柱之间设有多根横向支撑4和斜向支撑5，在钢管立柱的上端连接有一分配梁7：两个铰链支座8左右对称地设在分配梁上，铰链支座上端的滑板17通过锚杆18与悬浇主梁9连接；在钢管立柱的上端设有多根缆风绳6；所述的铰链支座8包括支座底板10及连接在支座底板上面的下耳板11、支座顶板15及连接在支座顶板下面的上耳板13，在上耳板和下耳板上都设有相互对应的椭圆形孔，上、下耳板通过圆形销轴12穿过其椭圆形孔连接；还包括设在支座顶板15上面的滑槽16、与滑槽配合的滑板17，在支座顶板15的下面还设有加劲肋14。
抗风临时支墩利用钢管作为立柱，施工比较方便，只需焊缝连接钢管；单根钢管的自重轻，具有较大的承载力；承受同样支撑力的支架重量约为万能杆件或碗扣件支架的1/3；还可以增加钢管的数量或者调整钢管之间的距离以增强钢管立柱的横截面弯曲抵抗系数。利用抗风临时支墩的支撑与自重减小风力作用对梁体产生的竖直方向应力，利用抗风临时支墩的横向刚度以及缆风绳抵抗风力作用产生的水平力，从而保证悬臂施工阶段，结构的安全与稳定。
以涪陵乌江二桥为例，对本发明所述的大跨度斜拉桥悬臂施工抗风方法进行说明，参见图1，该桥主桥为100m+340m+150m高、低塔不对称单索面斜拉桥，桥梁全长590m，主跨跨径340m，边跨分别为100m和150m，采用塔梁固结形式。高低塔最大单悬臂长度分别为208m、130m。
第一步，在大跨度斜拉桥边跨150m内距离主塔19中心100m处，即2/3处设置抗风临时支墩1，以增强双悬臂和最大悬臂施工时梁体的抗风效果以及岸侧与河侧不对称引起的上下颤动；在主梁悬臂施工至抗风临时支墩处之前，完成支墩基础2；
第二步，当主梁悬臂施工至抗风临时支墩1时，在悬浇主梁9上预埋锚杆18；
第三步，当主梁悬臂施工跨过抗风临时支墩1一个节段后，在支墩基础2上安装钢管立柱3，钢管横桥向间距为4m，分两排布置，一排3根钢管，一排2根钢管；在钢管立柱上安装分配梁7，在分配梁上安装铰链支座8；6联系在钢管立柱的上端；为了抵抗横桥向风力作用，在抗风临时支墩1的上下游，张拉缆风绳6，缆风绳的横桥向水平分力为100t，缆风绳6的一端联系在钢管立柱的上端，另一端锚固于地基上；
第四步，选择无风情况下连接悬浇梁体9与抗风临时支墩1，将铰链支座8上端的滑板17与预埋在悬浇主梁9上的锚杆18连接；
第五步，当主梁边跨合拢后，拆除抗风临时支墩1，使主梁结构达到设计状态。
抗风临时支墩的支墩基础2的尺寸为16m×7m×3m，采用C30混凝土。为保证支墩基础2与钢管立柱3的可靠连接，支墩基础顶面需埋设5块厚3cm圆环型钢板，外径110cm，内径50cm，且嵌入砼约2cm。钢板材料采用A3钢，待支墩基础施工完后与钢管立柱焊接。由于支墩基础承受较大的拉压力，若使用素混凝土基座，基座混凝土易裂，因此配置加强钢筋。
抗风临时支墩1用5根外径为72cm、壁厚12mm的钢管作为承重结构，设计要求抗风临时支墩能承受500T的拉力和压力。
钢管立柱3的下口切割成坡口，在垂直状态下与支墩基础2上的预埋钢板焊接，焊缝高度为8mm，并在外围均匀焊接12道三角型加劲钢板，钢板尺寸为厚1.6cm、宽15cm、高20cm的三角形，焊缝高度为10mm。
钢管立柱3对接接长前，在端口一周焊接4块契形三角铁，形成喇叭口，方便钢管竖向接高对位，并且调整钢管的垂直度。
钢管立柱3顶端采用加强筋板的形式锁口。钢管内口采用厚16mm、高20cm钢板，按照“#”字型布置对接焊加强；在外围均匀焊接8道三角型加劲钢板。钢管顶面采用厚3cm，直径102cm的钢板封盖，与钢管接触的周圈焊接。
封盖钢板顶设置两根长9m的I30型钢作为分配梁7，沿横桥向布置，该分配梁与钢管顶面盖板焊接连接。
Claims (4)
1.大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，包括支墩基础(2)，在支墩基础(2)上至少设有5根竖直的钢管立柱(3)，在钢管立柱(3)的上端连接有一分配梁(7)，其特征在于：两个铰链支座(8)左右对称地设在分配梁(7)上，铰链支座上端的滑板(17)通过锚杆(18)与悬浇主梁(9)连接；在钢管立柱(3)的上端还设有多根缆风绳(6)；所述的铰链支座(8)包括支座底板(10)及连接在支座底板上面的下耳板(11)、支座顶板(15)及连接在支座顶板下面的上耳板(13)，在上耳板和下耳板上都设有相互对应的椭圆形孔，上、下耳板通过圆形销轴(12)穿过其椭圆形孔连接；所述的铰链支座(8)还包括设在支座顶板(15)上面的滑槽(16)、与滑槽配合的滑板(17)，滑板和滑槽之间可以在一定范围内自由移动。
2.根据权利要求1所述的大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，其特征在于：在两相邻的钢管立柱(3)之间设有多根横向支撑(4)和斜向支撑(5)。
3.根据权利要求1或2所述的大跨度斜拉桥悬臂施工用的抗风临时支墩，其特征在于：在所述的铰链支座(8)的支座顶板(15)的下面还设有加劲肋(14)。
4.采用权利要求1所述的抗风临时支墩的大跨度斜拉桥悬臂施工抗风方法，其步骤如下：
第一步，在大跨度斜拉桥边跨内距离主塔(19)中心1/2-3/4处设置抗风临时支墩(1)，在主梁悬臂施工至抗风临时支墩处之前，完成支墩基础(2);
第二步，当主梁悬臂施工至抗风临时支墩(1)时，在悬浇主梁(9)上预埋锚杆(18)；
第三步，当主梁悬臂施工跨过抗风临时支墩(1)一个节段后，在支墩基础(2)上安装钢管立柱(3)，在钢管立柱上安装分配梁(7)，在分配梁上安装铰链支座(8)，并将缆风绳(6)联系在钢管立柱的上端；
第四步，将铰链支座(8)上端的滑板(17)与预埋在悬浇主梁(9)上的锚杆(18)连接；
第五步，当主梁边跨合拢后，拆除抗风临时支墩(1)，使主梁结构达到设计状态。
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