3、結(jié)構(gòu)分析
結(jié)構(gòu)分析采用有限元程序SAP91進(jìn)行三維空間計(jì)算,包括整體分析、穩(wěn)定分析等,用橋梁專(zhuān)用平面分析程序PRPB和BSACS分別進(jìn)行了驗(yàn)算。在計(jì)算時(shí)橋面以上主拱拱肋除按鋼管混凝土設(shè)計(jì)外,還用類(lèi)似于鋼筋混凝土構(gòu)件的方法進(jìn)行施工計(jì)算,在截面形成階段采用應(yīng)力疊加法設(shè)計(jì)。鋼管的套箍系數(shù)取0.8.
3.1 施工階段計(jì)算本橋施工體系轉(zhuǎn)換分五個(gè)階段進(jìn)行,施工中中孔利用既有鐵路鋼橋作支架,待新橋建成后拆除既有橋。
第一階段:在支架上現(xiàn)澆兩邊段(立柱、拱、橫梁)及全橋邊縱梁,待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后每片邊縱梁內(nèi)張拉兩根預(yù)應(yīng)力束。
第二階段:將工廠內(nèi)制造的主拱肋鋼管,每側(cè)7段,運(yùn)到工地,在邊縱梁上搭設(shè)支架拼裝就位?珍摴芄袄吆蠑n后即封住主拱、縱梁結(jié)合處,再形成鋼管混凝土截面。待主拱內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即開(kāi)始張拉吊桿,給吊桿以初始張拉力,后錨固于主拱肋內(nèi),F(xiàn)澆中段橫梁,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后,張拉橫梁預(yù)應(yīng)力筋,澆全橋小縱梁,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,張拉小縱梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力束。在每片邊縱梁兩端施加預(yù)應(yīng)力,張拉兩根預(yù)應(yīng)力束。
第三階段:張拉邊縱梁內(nèi)T2及B2各一束,鋪裝中孔橋面板后,拆除中拱支架。
第四階段:拆除邊拱支架,澆注全橋橋面板,張拉邊縱梁內(nèi)三根預(yù)應(yīng)力束。
3.2 成橋階段計(jì)算進(jìn)行以下幾方面的計(jì)算:
1. 二期恒載按換算均布荷載分擔(dān)到橫梁和縱梁上;
2. 支座沉降計(jì)算;
3. 溫度變化計(jì)算;
4. 活載為輕軌列車(chē)荷載,每列最多八節(jié),每節(jié)8軸,重車(chē)軸重170kN,輕車(chē)軸重80kN,雙線荷載;
5. 計(jì)算承軌臺(tái)在成橋后三個(gè)月、六個(gè)月、一年、三年的徐變變形量。
3.3 穩(wěn)定性分析在本橋的穩(wěn)定性方面,設(shè)計(jì)時(shí)考慮兩片主拱之間加設(shè)三道一字型風(fēng)撐,拱肋基礎(chǔ)連成整體。全橋整體穩(wěn)定分析采用SAP93曲屈穩(wěn)定分析程序進(jìn)行計(jì)算,彈性穩(wěn)定系數(shù)10-12.
3.4 樁基計(jì)算樁基設(shè)計(jì)從三方面控制:
1.地基承載力控制:Nd= (upfili+fipAp)/K;
2.樁身強(qiáng)度控制:s£0.2R;
3.沉降控制:滿(mǎn)足軌道變形的要求,控制在2cm.最終沉降量采用分層總和法計(jì)算,將樁基承臺(tái)樁群與樁之間土作為實(shí)體深基礎(chǔ),且不考慮沿樁身的壓力擴(kuò)散角,壓縮層厚度自樁端全斷面算起,至附加壓力等于土的自重壓力的20%處。
沉降計(jì)算結(jié)果
4、施工關(guān)鍵問(wèn)題
4.1 與既有鐵路橋關(guān)系及處理蘇州河橋橋位選擇的目的即是利用舊滬杭鐵路上的舊鐵路桁架作為施工架橋的臨時(shí)支架,新橋完成后即拆除舊橋。
經(jīng)調(diào)查得知:滬杭鐵路內(nèi)環(huán)線上既有的蘇州河橋,建于1907年,基礎(chǔ)樁采用木樁,上部結(jié)構(gòu)于1994年更換新鋼桁梁,鋼桁梁為一孔跨度44.34m的簡(jiǎn)支梁,其全長(zhǎng)45.4m,桁高5.5m,采用高強(qiáng)螺栓連接。一孔重量為132.98t(包括東側(cè)人行道及上弦檢查走道,人行道1.5m)。該橋?yàn)閱尉橋,設(shè)計(jì)活載為中活荷載。蘇州河橋其南端接萬(wàn)航渡路平交道口,鐵路通訊、信號(hào)電纜從橋下穿過(guò),市區(qū)電線、高壓線由橋側(cè)上空跨過(guò)。
因此橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題,其一,如何使新橋在施工的各個(gè)階段施加于支架上的荷載不超過(guò)舊有鐵路橋的設(shè)計(jì)承載力,其二,保證舊橋拆除時(shí)不影響新橋的安全穩(wěn)定。
設(shè)計(jì)時(shí),每個(gè)施工階段的計(jì)算均增加了一項(xiàng),即驗(yàn)算舊橋的承載力,對(duì)支架拆除順序進(jìn)行了準(zhǔn)確規(guī)定。但在施工時(shí),有遇到以下問(wèn)題:
1. 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)結(jié)果,新橋縱軸線偏離老橋軸線(南端82mm,北端73mm),使得老橋偏心受力。
2. 由于新橋全寬12.5m,而老橋全寬5.9m.新橋的兩側(cè)邊縱梁均位于老橋的外面,故施工支架必須伸出老橋之外,采用I字鋼橫向架設(shè)于老橋頂上,以滿(mǎn)足立模的需要和剛度要求。
3. 由于老橋桁梁的兩端為斜焊,上面不能架設(shè)I字鋼,另外,既有人行道在施工期內(nèi)又不能封閉,故必須對(duì)老橋進(jìn)行接長(zhǎng)處理,以滿(mǎn)足架設(shè)I字鋼和橋上支架與岸上滿(mǎn)堂支架連接的需要,老橋接長(zhǎng)采取在上弦桿用2根并列的I200mm接出,梁端部和岸上的豎桿均采用Φ300mm的鋼管,在梁的斜桿中間另加一根豎桿,各桿件的連接均采取滿(mǎn)焊的方式,并在縱橫向加設(shè)斜拉桿以增加穩(wěn)定。
4. 由于軌頂標(biāo)高限制,老橋梁頂與新橋邊縱梁底的間距較小,架設(shè)施工支架I55 I 字鋼后,僅剩32cm左右的間隙,故邊縱梁底模下的縱向隔柵只能采用10X20cm的方木,在縱向隔柵與I字鋼之間墊楔形木,用以調(diào)整梁底標(biāo)高,同時(shí)便于以后拆模。
結(jié)構(gòu)分析采用有限元程序SAP91進(jìn)行三維空間計(jì)算,包括整體分析、穩(wěn)定分析等,用橋梁專(zhuān)用平面分析程序PRPB和BSACS分別進(jìn)行了驗(yàn)算。在計(jì)算時(shí)橋面以上主拱拱肋除按鋼管混凝土設(shè)計(jì)外,還用類(lèi)似于鋼筋混凝土構(gòu)件的方法進(jìn)行施工計(jì)算,在截面形成階段采用應(yīng)力疊加法設(shè)計(jì)。鋼管的套箍系數(shù)取0.8.
3.1 施工階段計(jì)算本橋施工體系轉(zhuǎn)換分五個(gè)階段進(jìn)行,施工中中孔利用既有鐵路鋼橋作支架,待新橋建成后拆除既有橋。
第一階段:在支架上現(xiàn)澆兩邊段(立柱、拱、橫梁)及全橋邊縱梁,待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后每片邊縱梁內(nèi)張拉兩根預(yù)應(yīng)力束。
第二階段:將工廠內(nèi)制造的主拱肋鋼管,每側(cè)7段,運(yùn)到工地,在邊縱梁上搭設(shè)支架拼裝就位?珍摴芄袄吆蠑n后即封住主拱、縱梁結(jié)合處,再形成鋼管混凝土截面。待主拱內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即開(kāi)始張拉吊桿,給吊桿以初始張拉力,后錨固于主拱肋內(nèi),F(xiàn)澆中段橫梁,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后,張拉橫梁預(yù)應(yīng)力筋,澆全橋小縱梁,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,張拉小縱梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力束。在每片邊縱梁兩端施加預(yù)應(yīng)力,張拉兩根預(yù)應(yīng)力束。
第三階段:張拉邊縱梁內(nèi)T2及B2各一束,鋪裝中孔橋面板后,拆除中拱支架。
第四階段:拆除邊拱支架,澆注全橋橋面板,張拉邊縱梁內(nèi)三根預(yù)應(yīng)力束。
3.2 成橋階段計(jì)算進(jìn)行以下幾方面的計(jì)算:
1. 二期恒載按換算均布荷載分擔(dān)到橫梁和縱梁上;
2. 支座沉降計(jì)算;
3. 溫度變化計(jì)算;
4. 活載為輕軌列車(chē)荷載,每列最多八節(jié),每節(jié)8軸,重車(chē)軸重170kN,輕車(chē)軸重80kN,雙線荷載;
5. 計(jì)算承軌臺(tái)在成橋后三個(gè)月、六個(gè)月、一年、三年的徐變變形量。
3.3 穩(wěn)定性分析在本橋的穩(wěn)定性方面,設(shè)計(jì)時(shí)考慮兩片主拱之間加設(shè)三道一字型風(fēng)撐,拱肋基礎(chǔ)連成整體。全橋整體穩(wěn)定分析采用SAP93曲屈穩(wěn)定分析程序進(jìn)行計(jì)算,彈性穩(wěn)定系數(shù)10-12.
3.4 樁基計(jì)算樁基設(shè)計(jì)從三方面控制:
1.地基承載力控制:Nd= (upfili+fipAp)/K;
2.樁身強(qiáng)度控制:s£0.2R;
3.沉降控制:滿(mǎn)足軌道變形的要求,控制在2cm.最終沉降量采用分層總和法計(jì)算,將樁基承臺(tái)樁群與樁之間土作為實(shí)體深基礎(chǔ),且不考慮沿樁身的壓力擴(kuò)散角,壓縮層厚度自樁端全斷面算起,至附加壓力等于土的自重壓力的20%處。
沉降計(jì)算結(jié)果
4、施工關(guān)鍵問(wèn)題
4.1 與既有鐵路橋關(guān)系及處理蘇州河橋橋位選擇的目的即是利用舊滬杭鐵路上的舊鐵路桁架作為施工架橋的臨時(shí)支架,新橋完成后即拆除舊橋。
經(jīng)調(diào)查得知:滬杭鐵路內(nèi)環(huán)線上既有的蘇州河橋,建于1907年,基礎(chǔ)樁采用木樁,上部結(jié)構(gòu)于1994年更換新鋼桁梁,鋼桁梁為一孔跨度44.34m的簡(jiǎn)支梁,其全長(zhǎng)45.4m,桁高5.5m,采用高強(qiáng)螺栓連接。一孔重量為132.98t(包括東側(cè)人行道及上弦檢查走道,人行道1.5m)。該橋?yàn)閱尉橋,設(shè)計(jì)活載為中活荷載。蘇州河橋其南端接萬(wàn)航渡路平交道口,鐵路通訊、信號(hào)電纜從橋下穿過(guò),市區(qū)電線、高壓線由橋側(cè)上空跨過(guò)。
因此橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題,其一,如何使新橋在施工的各個(gè)階段施加于支架上的荷載不超過(guò)舊有鐵路橋的設(shè)計(jì)承載力,其二,保證舊橋拆除時(shí)不影響新橋的安全穩(wěn)定。
設(shè)計(jì)時(shí),每個(gè)施工階段的計(jì)算均增加了一項(xiàng),即驗(yàn)算舊橋的承載力,對(duì)支架拆除順序進(jìn)行了準(zhǔn)確規(guī)定。但在施工時(shí),有遇到以下問(wèn)題:
1. 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)結(jié)果,新橋縱軸線偏離老橋軸線(南端82mm,北端73mm),使得老橋偏心受力。
2. 由于新橋全寬12.5m,而老橋全寬5.9m.新橋的兩側(cè)邊縱梁均位于老橋的外面,故施工支架必須伸出老橋之外,采用I字鋼橫向架設(shè)于老橋頂上,以滿(mǎn)足立模的需要和剛度要求。
3. 由于老橋桁梁的兩端為斜焊,上面不能架設(shè)I字鋼,另外,既有人行道在施工期內(nèi)又不能封閉,故必須對(duì)老橋進(jìn)行接長(zhǎng)處理,以滿(mǎn)足架設(shè)I字鋼和橋上支架與岸上滿(mǎn)堂支架連接的需要,老橋接長(zhǎng)采取在上弦桿用2根并列的I200mm接出,梁端部和岸上的豎桿均采用Φ300mm的鋼管,在梁的斜桿中間另加一根豎桿,各桿件的連接均采取滿(mǎn)焊的方式,并在縱橫向加設(shè)斜拉桿以增加穩(wěn)定。
4. 由于軌頂標(biāo)高限制,老橋梁頂與新橋邊縱梁底的間距較小,架設(shè)施工支架I55 I 字鋼后,僅剩32cm左右的間隙,故邊縱梁底模下的縱向隔柵只能采用10X20cm的方木,在縱向隔柵與I字鋼之間墊楔形木,用以調(diào)整梁底標(biāo)高,同時(shí)便于以后拆模。
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