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摘 要 :随着公路建设技术的不断发展和完善,公路大型箱梁预制的应用将更为广泛.本文主要是根据大连南部滨海大道工程箱梁预制场设计中总结出来的经验,主要是解决多种梁底宽、多种梁长的大型公路箱梁预制场在制梁台座设计上的通用性问题.

关 键 词 :公路 大型复杂箱梁 制梁台座设计 通用性

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0 引言

公路预制箱梁随着桥梁建设的发展,其吨位越来越大,但其同铁路大型预制箱梁相比,主要是受桥型的限制,同一座桥的梁宽、梁长均有较大的变化,势必造成预制施工的难度加大.这就要求施工时从预制场的规划上要加大技术攻关力度,力争以较少的投入获得最大化的效益.而其中制存梁台座的设计又是重中之重,是解决问题的关键.

1.工程概况

1.1 工程简介 大连南部滨海大道工程设计上是国内较少采用的主线单、双层桥结构,孔跨为三孔一联和两孔一联的简支变连续结构,单跨为44.5m和50m.我单位负责预制的箱梁共计307片,采用海运,单片箱梁最大重量为660t,均为东引桥的主线S线、主线X线、A匝道和B匝道(跨度44.5m)及东侧大跨径引桥(跨度50m),其中主线S线和A匝道相交,主线X线和B匝道相交.

箱梁梁长为39.2m至48.84m计37种梁长,箱梁底宽为1.95m、2.6m、3.0m、3.3m、3.8m五种,在伸缩缝端设计有突出梁底面的两个楔形垫块.

1.2 地理、气候条件

1.2.1 地理条件 受箱梁海运的限制,预制场场址必须在海边,而大连市周边海区除了旅游区,均为填海区,地质条件比较差.

1.2.2 气候条件 大连市位于亚欧大陆的东部、太平洋的西海岸,地处北半球的中纬度.大连地区属于北温带季风气候区,并具有海洋影响的特点,本区属暖温带大陆性季风半岛气候区,雨量集中,冬季寒冷,夏季炎热,八月最热,一月最冷.年平均温度10.4℃,极端最高温度35.3℃,极端最低温度-21.1℃.平均年总降水量687mm;一日最大降雨量171.1mm.全年平均风速5.3m/s;30年一遇最大风速31.0m/s;全年最多风向N,频率15%;最大积雪厚度37cm.土壤标准冻结深度0.70米,最大冻结深度0.93米.年平均台风次数:1.5次,台风出现月份:6月~9月.

2.设计方案的确定

2.1 制梁台座设计方案

2.1.1 制梁台座设计影响因素

2.1.1.1 梁长与梁底宽的关系 按照设计图纸,以梁底宽2.6m为例.根据统计出来的数据,底宽2.6m的箱梁梁长有10种,最长为43.47m,最短为41.45m,是曲线桥曲率的影响和有无伸缩缝梁间的湿接头长度变化、临时支座位置三种因素的影响.


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2.1.1.2 梁长与楔块的关系 楔块的设计意图是桥梁的纵、横向坡度的调整,有伸缩缝梁端设计有两个楔块,因其设计为简支变连续结构,大里程和小里程是对应的关系,而且考虑海运和浮吊架梁问题,必须在制梁台座的两端均要设计有楔块预制空间,否则运输船在海上在假设中要不断的抛锚、起锚来适应架梁方向要求.

2.1.1.3 不同梁底宽度对制梁台座的影响 本场负责预制的箱梁有五种梁底宽度,其预制箱梁梁型与数量见表1.

2.2 制梁台座设计理念 制梁台座的设计要与梁型、模板方案、移梁方式等结合起来,是整个箱梁预制场的总体施工理念和思路的综合比选后方可确定.本预制场采用的是横列式布置、横移梁至存梁区.本场制梁台座设计主要是受设计梁型和模板方案限制.模板方案主要是考虑梁型多,且每种梁型预制数量均不大,若要均单独制作模板,费用较高且无法在以后的施工中使用,所以采用的是组合拼装的方案,即每两种或三种梁型模板可以通用.

2.2.1 梁长设计理念 根据设计图纸设计的梁长,按照不同的梁底宽进行统计分析,并与设计院沟通,将同一梁底宽的梁长尽量统一,减少梁长度方向的尺寸.(见表2.2-1、表2.2-2、表2.2-3、表2.2-4、表2.2-5).

根据上述统计表,预制场307片箱梁按照梁长、梁底宽分类共计38种.台座设计时综合考虑不同梁底宽的尺寸,以梁长相近、底宽差值小为设计基础,以共用为设计原则.

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2.2.2 梁底宽设计理念 按照设计图纸,梁底宽为5种.考虑尽量减少占地,制梁台座设计以梁数量最多的梁型为必须、以梁底板宽度最小为优先考虑的原则.

2.2.3 楔形块设计理念 本场箱梁仅在有伸缩缝端设计有纵横向调坡的楔形混凝土块,突出梁底面最大为8cm,最小为4cm,分为双向找坡和四向找坡两种(见图2.2-1).受梁长变化影响,楔块的位置不固定,在一定范围内变化.梁底宽1.95m梁有楔块的12片、梁底宽2.6m梁要楔块的48片、梁底宽3.0m梁有楔块的77片、梁底宽3.3m梁有楔块的15片、梁底宽3.8梁未设计有楔块.楔块四个角厚度由39mm变至61mm.

在设计制梁台座时,主要是考虑楔块在梁型范围内的变化区间,在台座端部预留空间,同时按照架梁方向考虑楔块的位置.


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2.2.4 横移梁通道设计理念 根据梁场占地面积和施工工艺,制梁区采用横移梁方案.由专用横移梁台车将梁横移至周转台座.因为楔块突出梁底,考虑梁顶升高度,和临时顶点对梁体的安全性,经过多次复核计算并经过设计院同意,梁的吊点为(顶升中心)距离梁端2.5m以内.该区域制梁台座断开,以便安装活动底模板块.

2.3 制梁台座的设计 综合考虑以上因素,对制梁区进行统一规划,经过多次方案比选,确定的布置形式见图2.3-1.制梁台座的结构形式采用矩型、L型、双凸字型三种共计9个,针对楔块位置的设计,有凸字型、一字型两种.制梁台座分为共用和独立两种布置形式(详见下述).

2.3.1 矩型台座(见图2.3.1-1) 主要是考虑梁底宽2.6m的梁数量最多,单独设置有2个制梁台座,方便施工. 2.3.2 L型台座(见图2.3.2-1)

L型制梁台座主要是考虑每种梁型至少保证有2个台座,以便模板组合后周转使用,其中因梁底宽2.6m和3.0m两种梁型为主要梁型,每种梁型均为5个制梁台座可以使用.设计时主要是考虑尽量以最小梁底宽为共用台座,减少后增加的底模板的变形,减少措施费用.按照这个设计理念,本场制梁台座采用L型断面的共用台座有2个3.0m/1.95m、2个3.3m/2.6m、1个3.0m/2.6m.

2.3.3 双凸字型台座(见图2.3.3-1)

双凸字型台座是大跨径引桥(跨度50m)47.4m和48.84m箱梁用,梁底宽3.0m/3.8m共用,同时又兼顾了东引桥(跨度44.5m)梁底宽3.0m箱梁预制使用.

2.3.4 其它因素(见图2.3.4-1、2.3.4-2)

预制台座的设计考虑的因素还有楔块、横移梁时的支点位置(吊点位置)、转换台座的位置.

制梁台座两端在横移梁台车位置之外的台座基础按照不同的梁长(见图2.3-1 制梁区平面布置图中标注)对楔块进行统计分析,使其正好处于台座两端位置,均未进入横移梁台车区内侧,这样就使楔块预留空间均方便施工.

横移梁的支点结合吊点位置,对不同的梁长均要适用,否则会造成制梁台座、转换台座的不确定性.结合计算并通过设计院认可,本箱梁分为两个吊点:东引桥箱梁吊点在梁端2.5m范围内;大跨径引桥吊点在梁端6m以内.在台座设计时对横移梁台车预留空间综合考虑了台车尺寸和吊点位置,使其能同时满足二者的要求.对梁底宽3.0m/3.8m双凸字型台座又兼顾了短梁的吊点位置设计.

3.结束语

我们承建的箱梁预制场是辽宁省公路工程施工中吨位最大、梁长最长、截面尺寸最小的预制箱梁,其梁型变化之复杂程度,基本上在国内少见.本预制场通过对预制台座的设计综合分析、研究,采用的施工设计与常规设计相比,减少了至少3个制梁台座,减少占地3.5亩,减少台座施工费用46.8万元,同时按照台座和模板的配备要求,减少台座的同时又减少了两套模板的配备,节约模板费用约146万元.

公路作为一种运输方式,随着设计理念和施工技术的日益成熟,预制箱梁的吨位逐渐增大而与铁路箱梁接近,但是受桥跨特别是曲线桥影响,箱梁梁型变化较大,这对施工企业提出了较高的要求,通过这个预制场的建设,使我们对公路工程的大吨位、大跨度以及普通跨度的预制梁场设计、施工积累了一定的经验.

参考文献:

[1]公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011,人民交通出版社,2011.7.

[2]厦深线潮安铁铺梁场制梁台座设计,中铁十九局集团第五工程有限公司,2008.10.

[3]大西铁路客运专线临猗牛杜梁场制梁台座设计,中铁十九局集团第五工程有限公司,2009.3.

参考文献:

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