工程概況

珠海鳳凰山山地步道項目位于鳳凰山森林公園東南部，串聯(lián)沿線城市公園及景觀興奮點，巧妙利用鳳凰山地形修筑了一條攬山瞰海的慢行生態(tài)健康廊橋，全長約 8.6 公里，總用鋼量約0.6萬t。主體結(jié)構(gòu)形式為獨柱墩鋼板梁結(jié)構(gòu)體系，整體走勢沿山勢而行。

鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可分為豎向獨立鋼柱、箱體梁及懸挑T型挑梁結(jié)構(gòu)。獨立鋼柱采用圓型鋼，最大型號為D800×32，最大高度為15m；箱體梁和懸挑T型加固挑梁結(jié)構(gòu)橋面標準凈寬度3.6m，最大跨距16m。橋墩與承臺采用M48地腳螺栓連接，主梁為箱型，寬0.64m，高0.7m，主梁兩側(cè)設(shè)置T型加固懸挑次梁。全步道采用10.9S級M28高強螺栓栓接，間隔不超過64m設(shè)置伸縮縫，橋墩與主梁分別采用焊接連接或橡膠支座連接，綜合考慮結(jié)構(gòu)形式及施工條件的局限性，研發(fā)了一種適用于山地棧橋工程項目的橋面吊裝設(shè)備，大大提升了施工進度，提高了施工質(zhì)量和施工安全。

圖1 橋面軌道式起重機施工

施工過程仿真分析

橋面吊行駛軌道需要承擔上部設(shè)備荷載，并將其均勻傳遞至橋梁結(jié)構(gòu)，是保證施工安全的主要措施。因此，需確保其具有一定的強度且與結(jié)構(gòu)自身能夠可靠連接固定，同時便于安拆。軌道選用熱軋H型鋼（HW294×302×12×12），鋪設(shè)于鋼梁兩側(cè)的T型挑臂上，軌道縱向間距為1.8m，挑臂橫向間距為1m，軌道與T型挑臂之間采用U型卡扣+壓板組合將軌道下翼緣板的左右兩側(cè)均夾持于T型挑臂上，每根挑臂與軌道搭接部位均采用夾具固定，經(jīng)計算分析，具備良好的夾持效果，結(jié)構(gòu)簡單輕巧，安拆便捷。

圖2 橋面鋼軌加固斷面圖

采用有限元設(shè)計和分析軟件MIDAS施工仿真模擬橋面吊行進和吊裝過程，通過上部結(jié)構(gòu)整體承重狀態(tài)改良節(jié)點形式和調(diào)整施工方法。

橋面吊行進過程中，其自重全部由結(jié)構(gòu)鋼梁及挑臂承擔，其行進過程產(chǎn)生的震動荷載約等于其自重的1.3倍，當其行進至跨中時，為最不利工況。主梁與柱考慮為剛接，挑臂與主梁采用高強螺栓連接，軌道采用錯縫焊接連接為連續(xù)梁，模擬分析結(jié)果如圖所示（圖3、圖4），結(jié)果顯示：橋面吊行進過程中鋼梁跨中最大撓度為26mm，撓跨比為1/615<1/400；結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大應力比為0.83，可知橋面吊行進過程中構(gòu)件滿足容許應力305MPa限值要求，行走工況結(jié)構(gòu)受力滿足要求。

圖3 橋面撓度圖

圖4 橋面應力比云圖

針對橋面吊在柱頂進行吊裝時，其支腿下方的T型挑臂撓度變形過大的現(xiàn)象，需要進行加固處理，從永臨結(jié)合的角度出發(fā)，將支腿下方的T型挑臂采用H型鋼（HI50×150×10×14）加強挑臂進行替換（圖5）。

圖5 加強挑臂替換模型圖

采用有限元分析軟件進行分析，取最大吊裝工況荷載作用下（橋面吊16m半徑吊重3.5t），吊臂轉(zhuǎn)向至與支腿對角線重合時，其吊臂下方的支腿壓力值最大，其值為207.8kN。模擬分析結(jié)果如圖所示（圖6、圖7），結(jié)果顯示：加強H型鋼挑臂的最大應力比為0.65，最大撓度值為5.06mm，不超過次梁撓度允許值l/250，故橋面吊在柱頂作業(yè)時，其支腿下方的加強挑臂承載力滿足要求。

圖6 加強挑臂處撓度圖

圖7 加強挑臂處節(jié)點應力比云圖

標準段鋼柱與梁底支座采用焊接連接，分聯(lián)段位置梁底設(shè)計為滑動支座連接，梁底支座置于柱頂橡膠墊板上，無側(cè)向支撐措施，當位于分聯(lián)段鋼柱頂作業(yè)時，除將分聯(lián)段兩側(cè)鋼梁采用臨時碼板連接成整體外，還需設(shè)置側(cè)向臨時支撐防止鋼梁發(fā)生傾覆。由于山地環(huán)境特殊，側(cè)向臨時支撐考慮依附于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)置，采用熱軋HW175×175×7.5×11型鋼焊接于柱身（圖8），對四個支腿下方的加強挑臂進行支撐，加固箱體梁分聯(lián)處節(jié)點。

圖8 分聯(lián)處節(jié)點強化措施

采用有限元分析軟件驗算此加固措施穩(wěn)定性，取最大吊裝工況荷載進行分析（橋面吊16m半徑吊重3.5t），當?shù)醣坜D(zhuǎn)向至垂直于橋梁方向作業(yè)時，為最不利工況，此時吊臂下方的支腿壓力值之和為199.3kN，建立整體結(jié)構(gòu)模型，如圖（9）所示其強度滿足要求。箱體梁最大撓度為32mm，跨度為16m，撓跨比為1/500<1/400；分聯(lián)處箱體梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大應力比為0.82，分聯(lián)處連接板最大壓應力為212MPa，滿足容許應力305MPa限值要求，故橋面吊在分聯(lián)處吊裝工況結(jié)構(gòu)受力滿足要求。

圖9 分聯(lián)處撓度圖

圖10 分聯(lián)處節(jié)點應力比云圖

圖11 分聯(lián)處連接板應力云圖

參考文獻

[1] GB 50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2] GB 50017-2017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

（責任編輯：何雯麗）

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