G1501公路大泖港桥主桥挂篮施工关键节点的仿真分析.pdf

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1、第6期（总第189期）No.6(SerialNo.189)2016年12月CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec.2016DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2016.06.009G1501公路大泖港桥主桥挂篮施工关键节点的仿真分析年福龙（上海城投航道建设有限公司，上海200092）摘要：G1501公路大泖港桥主桥采用钢-混凝土混合变截面连续梁桥的设计方案。主桥混凝土箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工方法，其主跨最后一个悬臂施工节段包括混凝土箱梁、钢混组合段与挂篮及模板等重量达360t；作为悬

2、臂施工过程的关键节点，挂篮结构以及锚固箱梁节段受力较大，必须对其进行受力分析。利用MIDAS及ANSYS分析软件对关键节点进行三维仿真分析，得到挂篮结构在不利荷载作用下的应力、变形以及锚点力和锚固箱梁节段特别是挂篮锚点处的应力，验证挂篮施工阶段最不利工况下的结构安全性，并给出加强箱梁底板锚点区域构造的建议。关键词：钢-混凝土混合连续梁桥；挂篮悬臂施工；关键节点；结构仿真分析；结构安全验证中图分类号：U448.215.54文献标志码：B文章编号：1004-4655（2016）06-0025-041工程概况大泖港桥为G1501

3、高速公路跨越黄浦江上游支50005300流平申线大泖港的一座大桥。主桥分为东西两幅桥梁，两幅桥梁间距为2m；主桥为三跨变高度钢-混凝土混合连续梁桥，主桥总长265m，单幅桥宽450016m，跨径组合65m+135m+65m。主梁主墩支点高度7.2m，高跨比1/18.75；跨中梁高3.2m，高跨75°比1/82.8125；箱梁底缘按2次抛物线变化。主桥半m7m8m9侧混凝土箱梁共分：1个0号节段、18个悬浇节段、支架现浇段、1个合龙段、1个钢-混凝土结合段。4000混凝土箱梁为三向预应力结构，按A类预应力结构图1挂篮施工M9

4、节段的纵向布置示意图设计，混凝土强度等级C55。2分析模型主桥混凝土箱梁采用挂篮悬浇施工。边跨节段菱形挂篮结构由钢构件组成，利用梁单元或桁B1~B9以及主跨节段M1~M8一般重量为124~169t，架单元模拟得到其准确的内力与变形；而挂篮所锚主跨最后一个悬浇节段M9包含钢-混凝土混合段，固的箱梁节段M7、M8，由于挂篮前、后支点力及节段重量为260t，加上挂篮及模板自重85t等，该底模锚固力等作用，不属于传统的B区（Beam），节段施工荷载总重约为360t。有必要对挂篮以及箱[1]而属于D区（Discontinuity），

5、不能用简单的梁梁节段进行详细的受力分析，以验证施工过程中主单元求解其应力分布，必须利用三维有限元模型得体及临时结构的安全性。[2-3]到其较为精确的空间应力。挂篮施工M9节段的纵向布置示意图见图1。菱形挂篮结构利用MIDAS分析软件，挂篮主桁结构、吊带、横向联系的桁架构件采用桁架单元模拟，其他采用梁单元模拟；模型中正确定位挂篮收稿日期：2016-10-31作者简介：年福龙（1964—），男，高级工程师，学士，从前、后支点与底模在底板各锚点位置，得到准确反事工程项目建设及技术管理。力，作为箱梁锚固节段仿真分析的力边界。挂篮结

6、25年福龙：G1501公路大泖港桥主桥挂篮施工关键节点的仿真分析2016年第6期构及底模的几何模型图见图2。挂篮底篮平台直接承受梁段混凝土重量，由底模板、纵梁和前后横梁组成；其中纵梁采用HN400×200型钢，前后横梁采用2HN400×200型钢，前上横梁采用2HN600×200型钢，型钢钢材均为Q235。挂篮底篮前端设6个吊点，底篮后端设6个吊点，吊杆采用120×40mmQ345钢板吊带与φ32mm精轧螺纹钢筋。在悬臂施工M9节段时，该节段施工总荷载为360t，为主桥挂篮施工的最不利工况。挂篮结构图2挂篮结构的几何模型图

7、在全部节段施工荷载（第1种工况）和仅考虑混凝挂篮结构锚固在节段M7、M8，2个节段总长土湿重+施工活荷载（第2种工况）作用下的各个8m，采用ANSYS结构分析软件建立模型，其三维部位竖向变形如表1所列。实体仿真模型透视图及截面图分别见图3、图4。表1挂篮结构各个部位的竖向变形mm仿真模型中，混凝土箱梁采用SOLID45单元荷载工况主桁结构底模吊带模拟，纵向、横向与竖向预应力钢束采用LINK8单元模拟，对预应力管道进行开孔模拟；整个仿真第1种工况12.927.024.0模型共有127,324个单元。第2种工况9.220.51

8、7.9根据文献[4]，挂篮的最大变形（包括吊带变形的总和）应≤20mm，表1的竖向变形数据不能满足要求；但考虑主桥结构的特殊性，钢混凝过渡段的钢结构在节段混凝土浇筑前安装，挂篮自重与钢结构自重产生变形不会影响后续混凝土浇筑，但在施工监控过程中充分考虑这两部分因素产生变形对结构预拱度的影响；如只考虑混凝土