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《某跨度150ｍ的下承式鋼管砼系桿拱橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、抗風(fēng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐1.工程概況ZZ大橋位于深圳火車北站，全長(zhǎng)386.37m，主跨為150m的下承式鋼管混凝土系桿拱。設(shè)拱肋2條，主拱為高3m、寬2m的四肢格構(gòu)桁式截面鋼管拱肋，矢跨比為1/4.5，矢高34m，拱頂離地面44m，風(fēng)壓大受風(fēng)面積也大。彩虹大橋與深圳火車北站站場(chǎng)正交，主跨跨越31股道（兩股避難線已部分拆除），每天從6h至22h通過客車68對(duì)、貨車15對(duì)，并有大量編組調(diào)車作業(yè)，27.5kV高壓電氣化接觸網(wǎng)130km無(wú)中轉(zhuǎn)站，施工時(shí)不能有絲毫大意。主橋墩基礎(chǔ)為f3.00m大直徑鉆孔樁，外側(cè)距鋼軌僅2.5m。鐵路兩側(cè)為高樓群，樓房
2、墻面距引橋側(cè)面僅2m，施工場(chǎng)地十分狹窄，安全威脅極大。深圳市位于我國(guó)東南沿海，屬臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)，區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，春夏為東南風(fēng)，秋冬為偏北風(fēng)。年平均風(fēng)速為3.3m/s，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速達(dá)40m/s。臺(tái)風(fēng)主要集中在7-9月。按施組安排，鋼管拱在4-6月安裝合攏。因地畝拆遷、變更設(shè)計(jì)等影響，該工序推遲到7-9月，正是臺(tái)風(fēng)集中季節(jié)。2.抗風(fēng)設(shè)計(jì)2.1施工方案選擇本橋主拱施工共有三套選擇方案：一是龍門吊機(jī)加支架方案；二是高架索道加支架方案；三是高架索道加扣索方案。經(jīng)多方論證，最后選擇了高架索道加扣索方案作為本橋的實(shí)施性施工
3、方案，選擇該方案的一個(gè)重要原因就是，前兩套方案均因大型臨時(shí)設(shè)施結(jié)構(gòu)較高，受風(fēng)面大，抗風(fēng)穩(wěn)定性差。方案三的大部分受力結(jié)構(gòu)均為繩索，受風(fēng)面小，抗風(fēng)能力強(qiáng)，故首選其作為實(shí)施性施工方案。2.2施工方案的抗風(fēng)設(shè)計(jì)主橋?yàn)闁|西向，順橋向的風(fēng)力較弱，且迎風(fēng)面相對(duì)較小，順橋向主拱剛度大，抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮橫橋向風(fēng)力的作用。2.2.1高架索道的抗風(fēng)高架索道的抗風(fēng)主要是塔架的橫向抗風(fēng)能力，雖然塔架高度為66m9，但因塔腳寬度已達(dá)24m，而單塔自重達(dá)250多噸，因此就塔而言，其橫向穩(wěn)定性是足夠的，但考慮到在施工吊裝過程中的索鞍橫移對(duì)塔產(chǎn)生的橫向水平推力及高
4、強(qiáng)陣風(fēng)的影響等，仍然設(shè)置了塔架的橫向側(cè)纜風(fēng)，單塔每側(cè)設(shè)2根f28的6×19+1鋼絲繩作側(cè)纜風(fēng)，以增大高架索道的橫向穩(wěn)定性。2.2.2拱肋斜拉扣掛系統(tǒng)的抗風(fēng)主橋拱肋分七段在工廠預(yù)制成型后，再運(yùn)至工地進(jìn)行吊裝，在空中實(shí)現(xiàn)段間聯(lián)接和合攏，由于采用無(wú)支架吊裝(即鋼絞線斜拉扣掛系統(tǒng))方案，扣索的設(shè)置與拱軸線的水平夾角很小，主要作用是克服拱肋重量，對(duì)拱肋的橫向穩(wěn)定影響很小可不作考慮。這樣，拱肋在安裝過程中的橫向穩(wěn)定主要靠拱肋的側(cè)纜風(fēng)來(lái)保證。2.2.3拱肋側(cè)纜風(fēng)的抗風(fēng)計(jì)算2.2.3.1計(jì)算模型：結(jié)構(gòu)模型包括鋼管拱段(各工況下的各節(jié)鋼管拱段)、纜
5、風(fēng)和扣索。由于北側(cè)與南側(cè)在合攏前的狀況基本相仿、故可僅計(jì)算南側(cè)拱肋的情況。因?yàn)楹蠑n前的工況懸臂長(zhǎng)度最大，且尚未成拱，因此應(yīng)為最危險(xiǎn)的工況，此時(shí)的計(jì)算模型如上圖所示。2.2.3.2計(jì)算參數(shù)⑴.風(fēng)荷載計(jì)算①.基本風(fēng)壓查全國(guó)風(fēng)壓分布圖，深圳市的基本風(fēng)壓W0=700N/m2，相當(dāng)于平均最大風(fēng)速v==33.5m/s(>32.6m/s，相當(dāng)于12級(jí)颶風(fēng))時(shí)的基本風(fēng)壓。②.單位面積上的風(fēng)荷載9w=bzmsmzmrw0經(jīng)查表計(jì)算可得：w=2.9×0.73×1.36×1.1×700=2217(N/m２)③.用在拱肋上的水平風(fēng)力：鋼管拱肋在鉛垂面上的
6、投影高度為1.5m，因此作用在水平面上的水平風(fēng)力為q=2217×10-3×1.5=3.33(kN/m)⑵.部分物理性能：①.鋼管拱肋：?jiǎn)纹摴芄袄哂?根f750×12鋼管用f400×10平聯(lián)、直腹桿和斜腹桿鋼管組成寬2.0m高3.0m的桁架，其截面形式如右圖所示。計(jì)算時(shí)，不考慮平聯(lián)與腹桿的作用，僅計(jì)算主管組成的截面，則A1=0.1149m2，I33=0.1538m4，I22=0.0532m4。彈性模量取為。鋼管自重為938kN，則其重力荷載為15.5401kN/m。②.纜風(fēng)：每根纜風(fēng)均采用2根f15.5的6×19+1鋼絲繩，單根鋼
7、絲繩的凈截面積Aj=89.49mm2，破斷拉力Tn＝152kN。于是，。取鋼絲繩的彈性模量E2=7.82×104MPa。纜風(fēng)繩的初張力按溫度荷載加載。鋼絲繩在荷載P作用下的伸長(zhǎng)量為，近似等于地垅至拴掛點(diǎn)處纜風(fēng)長(zhǎng)度的減少值；在Dt的溫差下纜風(fēng)繩伸長(zhǎng)laDt。9令，并設(shè)P=30kN，則Dt=-96.4℃。③.扣索：扣索均采用7f5鋼絞線，腳段和次邊段各設(shè)4根，第三段設(shè)8根。每根鋼絞線的凈截面積Aj=137.44mm2，破斷拉力Tn=260kN。于是，腳段和次邊段扣索的凈截面積，第三段扣索的凈截面積。取鋼絞線的彈性模量。2.2.3.3計(jì)
8、算結(jié)果：按照各地垅、扣鞍及各纜風(fēng)和扣索拴掛點(diǎn)的空間位置，以及上述各參數(shù)，利用SAP90軟件進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)果如下：纜風(fēng)受力分別為70.06kN、59.06kN和43.02kN(此時(shí)，另一側(cè)纜風(fēng)索力均已全部釋放)；扣索受力分別為381.07kN、21
