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1、中国中铁航空港建设集团有限公司 中铁航空港集团第一工程有限公司 2011-11-18 甘肃,西 平 铁 路1-80m钢-砼组合桁架桥梁施工技术,研 究 报 告,目 录,第一部分：1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁施工 技术研究总报告 第二部分：技术成果论述 一、支架方案优化与设计 二、钢腹杆安装施工工艺研究报告 三、线性控制技术研究报告 四、1:1节点工艺试验研究报告 附 件: 1.科技查新报告 2.应用证明 3.经济效益证明,第一部分,1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁施工技术,研 究 总 报 告,中铁航空港集团第一工程有限公司 2011年12月,中国中铁航空港建设集团有限公司,1.1钢-混凝土
2、组合桁架桥梁简介 钢-混凝土组合桁架是近年来发展起来的一种新型桥梁结构，其实质上是桁架桥与槽形梁的组合结构，其上弦杆为左右分离的混凝土构件、腹杆为钢管或钢箱杆件、而下弦为整体式预应力槽型梁。与普通钢桁架桥梁相比，由于采用整体式的预应力槽型下弦杆和混凝土上弦杆，桥梁刚度较大，更适合于铁路运营需要，混凝土材料的大量应用可减小桥梁的造价和维护费用。,1 概述,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,总 体 结 构示 意 图,1 概述1.3跨线及结构形式,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,1 概述1.1跨线及结构形式,80m钢-混凝土组合梁效果图,第一部分：8
3、0m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,1 概述1.3跨线及结构形式,80m钢-混凝土组合梁现场照片(1),第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,1 概述1.3跨线及结构形式,80m钢-混凝土组合梁现场照片(2),第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,1 概述1.3跨线及结构形式,80m钢-混凝土组合梁现场照片(3),第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,1 概述 1.4工程地质,桥址位于泾河宽谷区，地形略有起伏，地势平坦开阔，桥址地貌单元属于泾河河谷区一级阶地，桥梁设计地层主要为：第四系全新统冲击黏质黄土、细砂、粗、细圆砾土，
4、中更新统风积黏质黄土、细砂、粗、细圆砾土、中更新统风积黏质黄土、冲击细圆砾土。,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,2、任务来源,为1-80m钢砼组合桁架桥梁顺利建成，特设立本课题。 研究起止年限：2010年至2011年,3、研究目的,研究围绕1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁主体施工展开，进行支架施工及钢腹杆安装方案的比选，通过线性监控技术和1：1节点试验总结出膺架法钢-混凝土组合桥梁施工工艺，使最终成品桥梁结构满足铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB10415-2003J286-2004）及设计要求。,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,二、国内外情
5、况,经查阅，目前钢-混凝土组合桁架桥梁在日本最大跨度为51.8 m。在国内桥梁建设中尚属首次采用，对钢-混凝土组合桁架桥梁而言，80 m跨径为世界最大跨径。 国内没有可借鉴参考的经验。,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,三、工程难点分析,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,1 1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁是目前国内首次使用，是世界同类型桥梁中跨度最大的，没有可参考的成熟施工经验。 2 钢-混凝土组合桁架桥梁下弦节点处钢筋密布，节点板定位困难，混凝土采用C55纤维混凝土，混凝土配合比设计要求高，节点处混凝土浇注难度大。 3 钢腹杆在浮动状态下安装
6、，安装精度要求高。 4 钢混凝土组合桁梁受力复杂，对桥梁线性和内力监控要求高。 5 本桥上跨银武高速公路，交通繁忙，对施工过程中安全保畅要求高，施工安全风险较大。,1 支架方案的优化与设计 原设计采用满堂支架进行组合桥梁的拼装，在充分考虑桥下高速公路施工行车安全和交通保畅的条件下，经过对满堂支架和钢管柱+贝雷片膺架两种方案的比选，选用钢管柱+贝雷片膺架的型式，并进行相应设计和力学验算。 2 钢腹杆安装施工技术 采用在膺架上拼装20T龙门吊进行组合桥梁钢腹杆安装，采用将钢腹杆预拼成人字型后再实施吊装，在雨水井处设定位工装来调整钢腹杆安装精度，避免了多次吊装的风险，保证了钢腹杆的安装质量。 3 线
7、性控制技术 通过对支架预压变形、地基沉降的观测调整支架预拱度的设置，达到设计线性控制精度;委托兰州交通大学通过对桥梁施工过程的内力监测、静载试验,对设计受力状态进行验证。 4 1：1节点试验施工工艺技术 通过对组合桥梁下弦钢节点进行1：1工艺试验，对设计钢筋布置进行优化调整，总结出节点钢筋安装顺序、预应力筋安装工艺、节点处钢腹杆定位及加固方案、混凝土配合比的验证和浇注、振捣工艺方法，保证钢节点施工质量。,（一）关键技术,四、关键技术及创新点,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,四、关键技术及创新点,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,（二）创新点,1
8、 采用钢管柱+贝雷梁组合结构做为拼装膺架，利用在膺架上安装20t提升龙门吊来安装钢腹杆，最大限度地满足桥下施工行车安全和交通保畅要求。 2 钢腹杆拼装时先预拼成人字形桁架后再进行吊装，提高了钢腹杆的安装速度和精度。 3 自行设计了钢腹杆定位工装，并在定位工装上安装精调系统，解决了钢腹杆精确定位难的问题。 4 通过下弦钢节点1：1的工艺试验，检验节点处钢筋布置、模型加固方案和混凝土浇筑方法，形成下弦钢节点施工工艺。,五、社会、经济效益分析,第一部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究总报告,1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁，是目前世界最大跨度的钢-混凝土组合桁架桥梁。在我们深入研究、合理安
9、排、精心施工下，该桥梁于2011年8月5日完工，是西平铁路4座钢-混凝土组合桁架桥梁中第一个完成该特殊结构工程的单位，得到了业主和监理单位的一致认可,为公司赢得较好的社会效益。 1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁的施工中，通过对支架设计方案优化、钢腹杆吊装方案的调整以及1：1节点试验的研究，顺利地完成了该桥梁的施工任务，施工期间没有出现任何质量和安全事故，节约资金100多万元，取得了较好的经济效益。,第二部分,1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁施工关键技术研究报告一,1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁 现浇支架方案优化与设计,中国中铁航空港建设集团有限公司 中铁航空港集团第一工程有限公司 2011年
10、12月,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,1-80m钢-混凝土组合桁架桥梁支架方案优化与设计,1、 80m钢-混凝土组合桁梁原位现浇支架方案的确定,根据现场实际情况，我们制定了下列2个支架方案 方案一：钢管轮扣满堂支架方案 优 点：支架搭拆方便。 缺 点：由于是跨福银高速公路，首先支架基础处理要伤及公路边坡， 公路部门不同意，其次是无法满足上跨高速公路通行需求。 方案二：钢管柱-贝雷片膺架方案 优 点：单跨贝雷支架跨过半幅高速公路，可以保证车辆通行宽度； 支墩基础处理基本不损伤公路工程。 缺 点：支架搭拆所需人力和机械台班较多。 我们对以上2个方案都进行了细化设计，经过
11、多次论证，确定方案二 “钢管柱-贝雷片膺架方案”为本工程支架实施方案。,贝雷架材料弹性模量E2.1105MPa， 每片桁架重270kg（包括支撑架、销子）。 贝雷梁跨度为斜交不等跨布置,见下平面图： 最大跨度15m，钢管中心间距15m，按最不利荷载计算。 贝雷梁自重：自重0.27/3100.9KN/m 不计贝雷梁,2.1钢管柱-贝雷片膺架纵梁设计,根据装配式公路钢桥多用途使用手册查得： 单排贝雷片的几何特性：,单排贝雷片容许内力：,贝雷梁间距0.3m(腹板下)/0.9m(底板下)布置,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,（1）跨度15m,
12、腹板下间距0.3m的贝雷梁简算 计入贝雷梁自重荷载q=1.160.9+q、0.3 =25.4KN/m 按（12+15+15+15+9）m跨连续计算：,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2.1钢管柱-贝雷片膺架纵梁设计,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,（2）跨度15m,底板下间距0.9m的贝雷梁简算,不计贝雷梁,Kpa,计入贝雷梁自重荷载,q=1.160.9+q 0.9=22KN/m,计算如下：,满足施工要求,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2.1钢管柱-贝雷片膺架纵梁设计,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,（3）跨度15m翼板下的贝雷梁简算,
13、计入贝雷梁自重荷载q=1.160.9+5.21.16=7.1KN/m,按（12+15+15+15+9）m跨连续计算：,满足施工要求,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2.1钢管柱-贝雷片膺架纵梁设计,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,横梁选用 2根普工40b工字钢：,2I40b工字钢设计受力参数为：,W211400002280000mm3，I222800104456106mm4，,A29410=18820mm2 ,d12.5mm, i156mm,Ix:Sx339.4mm (73.84kg/m),根据“按（12+15+15+15+9）m跨连续梁计算”得横梁受最大荷载：,腹
14、板下：198+192.3=390.3KN(在42m处正交间距0.3m,沿工钢方向0.45m),底板下：166.6+171.5=338.1KN(在42m处正交间距0.9m,沿工钢方向1.35m) 翼板下：55.4+53.8=109.2KN(在42m处正交间距0.9m,沿工钢方向1.34m) 腹板下贝雷梁布置比较密集，故按满布简化；翼板和底板下贝雷梁间距为0.9m， 按集中力简化如下：,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,2.2钢管柱-贝雷片膺架钢管柱设计,（1）支架钢管柱顶的工字钢横梁设计,p1p7=109.2 kN q3390.35/1.
15、79=1090.2kN/m p2p3p4p5p6338.1 kN,X=12.8m时，Mmax123.8,X=12.8m时，Qmax686.1,(-566.4,X=8.39m时，fmax0.1mm1350/4003.3mm =Mmax/W=123.8106/(228104) =54.3MPa,满足施工要求,),maxQmaxS/(Id) 686000/(339.412.52) 80.8Mpa 85Mpa 满足抗剪强度要求。,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,2.2钢管柱-贝雷片膺架钢管柱设计,（1）支架钢管柱顶的工字钢横梁设计,2.钢管柱
16、-贝雷片膺架设计与施工,2.2钢管柱-贝雷片膺架钢管柱设计,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,（2）支架的钢管柱设计,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,2.2钢管柱-贝雷片膺架钢管柱设计,（2）支架的钢管柱设计,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,2.2钢管柱-贝雷片膺架钢管柱设计,（2）支架的钢管柱设计,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2.2钢管柱-贝雷片膺架钢管柱设计,(3) 支架的钢管柱基础计算,2.钢管柱-贝雷片膺架设计与施工,第二部分：80m简支钢-混凝土组合桁梁施工技术研究报告一,2）公路外钢管柱基础,在既有福银高速公路外设置钢管柱，其基础同样采用扩大条形基础 （尺寸同上），顺公路方向布设。 现场情况为这部分钢管柱基础在黄土农田内，经试验测得该处0.3-0.6m 深度的地基承载力为150-250 KN/m2不等，根据计算，该处钢管柱基础的地 基承载力不得
