(完整版)技术咨询报告(初稿1)

高粱互通式立交桥梁顶升更换支座施工计算报告成都博睿基桥梁技术有限公司2014年11月1目录1、桥梁概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32、桥梁顶升计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42.1左线3×25m预应力钢筋混凝土连续箱梁⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..42.2荷载与荷载组合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42.3计算模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.52.4主要计算成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72.4.1左线3×25m双柱墩预应力钢筋混凝土连续箱梁⋯⋯⋯..72.4.3右线3×25m三柱墩预应力钢筋混凝土连续箱梁⋯⋯⋯.182.4.4左线4×25m双柱墩预应力钢筋混凝土连续箱梁⋯⋯⋯⋯.292.5结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯.4421、桥梁概况高粱互通式立交桥梁位于杭州至兰州国家重点干线重庆云阳至万州高速公路，中心桩号为K211+864.290，养护桩号K1478+874。高粱互通式立交由主线桥和5座匝道桥组成。高梁互通主线桥分左右两幅，左幅长345.0m，右幅长321.0m，宽24.5m。左幅桥跨4×25m+4×25m+（3×25m+30m+25m）预应力钢筋混凝土连续箱梁。右幅桥跨3×25m+4×25m+（3×25m+30m+25m）预应力混凝土连续箱梁。主梁高1.1m、宽12.4m、16.25m。支座采用板式橡胶支座,规格为GYZ￠580×138mm。下部结构采用钢筋混凝土双柱式桥墩或三柱式桥墩，扩大基础。桥台为重力式U型桥台。3本桥主线桥左幅3#、6#、10#,右幅1#、2#、3#、5#、6#、7#、9#、10#、11#桥墩由于支座老化、鼓包、开裂严重。根据设计要求进行更换，需要进行桥梁顶升作业。2、桥梁顶升计算2.1左线3×25m预应力钢筋混凝土连续箱梁。3×25m预应力钢筋混凝土连续箱梁支座布置2.2荷载与荷载组合①恒载主梁自重：主梁自重均采用软件内置的容重。主梁按实际断面计取重量。二期恒载：二期恒载为桥面防撞墙、桥面铺装等。经计算二期恒载取55.24KN/m。收缩徐变：混凝土徐变系数按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ023-85》附录计算。4②活载汽车-超20级:汽车载荷三车道加载时的横向折减系数按89通规去0.8,与97《公路工程技术》中的0.78相差甚微,按0.78考虑。汽车荷载偏载增大系数去1.15。③材料设计资料中采用的为C40混凝土，但考虑混凝土后期强度发展，采用C45比较符合实际情况。有限元分析中，预应力钢索1860级￠15.24钢绞线。④荷载组合：恒载+活载2.3计算模型采用MIDAS/Civil模拟支座顶升过程。模型中，主梁采用梁，采用板单元，单元数51个，截面形式按照设计文件输入。3×25m预应力钢筋混凝土连续箱梁模型采用支座强制位移模拟桥梁顶升过程。①整联同步顶升整联同步顶升过程未改变桥梁线性,因此在整个顶升过程中，千斤顶施顶力=顶升前桥梁支座反力。该工法顶升时采用恒载+活载模拟。由于整联同步顶升千斤顶数量多；同步顶升系统复杂，可靠性差，如果在顶梁过程中出现系统故障，如发电机故障不供电、油管爆裂等。如果该故障发生在中间桥墩，计算时采用中间支点强制位移进行模拟。由于连续梁中支点处不能承担正弯矩，计算该处下沉时产生的正弯矩，是否会导致梁底混凝土开裂。②逐墩顶升逐个桥墩顶升，顶升时该墩的多个支座同步。桥梁顶升过程实际由两个阶段构成：千斤顶逐级加载置换支座，临界点为支座受力为零，支座反力全部由千斤5顶承担，即千斤顶置换支座；桥梁在顶升支点处上翘，由于其他支点不动，桥梁线性发生变化，支反力增加。顶升处支点不动，用其他支点强制向下位移进行模拟。顶升中支点时，计算此时支点反力变化（为配置千斤顶提供计算依据）、中支点处梁顶混凝土是否开裂。顶升边支点时，计算此时支点反力变化（为配置千斤顶提供计算依据）、相邻中支点处正弯矩是否导致梁底混凝土开裂。62.4主要计算成果3*25幅宽12m桥梁荷载支反力F1/tF2/tF3/tF4/t自重112.5250.5250.4110二期荷载27.476.176.127.4活载112.6147147.1112.5恒载+活载252.5473.6473.6249.91.恒载作用下位移图Dz=2mm2.恒载作用下内力图Mymax=6.8E6N.m3.恒载作用下应力图最大压应力7.1MPa。74.整体顶升4.1在支座1处顶升38mm①梁体内力图：W.MAX=1e7N.mW.MIN=-3e6N.m②梁体应力图如下：最大压应力为8.7MPa。84.2在支座2处顶升38mm①梁体内力图：W.MAX=1.2e7N.mW.MIN=-7.8e6N.m②梁体应力图如下：最大压应力为9MPa。5.因断电或者意外有关爆裂，支座顶升过程中其中某支座顶升失效：5.1支座1在顶升8mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=137.57tF2=332.1tF3=322.9tF4=138.1t②梁体内力9W.MAX=6.9e+006N.mW.MIN=-4.2e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-7.1eMPa5.2支座1在顶升16mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=135.1tF2=337.5tF3=319.3tF4=138.7t②梁体内力10W.MAX=7.1e+006N.mW.MIN=-4.9e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-7.2eMPa5.3支座1在顶升24mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=132.7tF2=343.0tF3=315.6tF4=139.3t②梁体内力11W.MAX=7.3e+006N.mW.MIN=-5.8e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-7.3eMPa5.4支座1在顶升28mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=131.5tF2=345.7tF3=313.8tF4=139.6t②梁体内力12W.MAX=7.4e+006N.mW.MIN=-6.3e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-7.3eMPa5.5支座2在顶升8mm时，千斤顶失效：①支反力如图13F1=145.4tF2=312.1tF3=339.2tF4=133.9t②梁体内力W.MAX=8.4e+006N.mW.MIN=-4.3e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-7.8eMPa5.6支座2在顶升16mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=150.8tF2=297.6tF3=352.0tF4=130.2t14②梁体内力W.MAX=1.0e+006N.mW.MIN=-5.2e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-8.5eMPa5.7支座2在顶升24mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=156.3tF2=283.0tF3=364.7tF4=126.6t15③梁体内力图W.MAX=1.2e+007N.mW.MIN=-6.3e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-9.3eMPa5.8支座2在顶升28mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=156.3tF2=283.0tF3=364.7tF4=126.6t③梁体内力图16W.MAX=1.3e+007N.mW.MIN=-6.8e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-9.6eMPa173*25-幅宽16m桥梁荷载支反力F1/tF2/tF3/tF4/t自重96.9261.6261.897.1二期荷载30.985.585.430.8活载90.9117.1117.190.8恒载+活载218.7464.2464.3218.71.恒载作用下位移图Dz=8mm2.恒载作用下内力图Mymax=1.2E7N.mMymin=-1.6E7N.m3.恒载作用下应力图最大拉应力1.4MPa<2.6MPa。184.整体顶升4.1在支座1处顶升38mm①支反力：F1=137.5tF2=330.7tF3=362.9tF4=126.8t②梁体内力图：W.MAX=1e7N.mW.MIN=-3e6N.m19③梁体应力图如下：最大压应力为8.7MPa。4.2在支座2处顶升38mm①支反力：F1=109.6tF2=401.3tF3=305.1tF4=141.8t②梁体内力图：W.MAX=1.2e7N.mW.MIN=-7.8e6N.m20③梁体应力图如下：最大压应力为9MPa。5.因断电或者意外有关爆裂，支座顶升过程中其中某支座顶升失效：5.1支座1在顶升8mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=126.4tF2=355.5tF3=346.3tF4=129.5t②梁体内力21W.MAX=1.7e+007N.mW.MIN=-2.3e+007N.m③梁体应力图最大压应力为-6.05eMPa5.2支座1在顶升16mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=124.0tF2=361.0tF3=342.7tF4=130.1t②梁体内力22W.MAX=1.7e+007N.mW.MIN=-2.5e+007N.m③梁体应力图最大压应力为-6.5eMPa5.3支座1在顶升24mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=121.9tF2=366.9tF3=339.0tF4=130.8t②梁体内力23W.MAX=1.7e+007N.mW.MIN=-2.7e+007N.m③梁体应力图最大压应力为-6.9eMPa5.4支座1在顶升28mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=120.3tF2=369.3tF3=337.2tF4=131.1t②梁体内力W.MAX=1.7e+007N.mW.MIN=-2.8e+007N.m24③梁体应力图最大压应力为-7.1eMPa5.5支座2在顶升8mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=134.4tF2=335.9tF3=362.9tF4=125.2t②梁体内力25W.MAX=1.8e+007N.mW.MIN=-2.4e+007N.m③梁体应力图最大压应力为-6.27eMPa5.6支座2在顶升16mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=139.9tF2=320.6tF3=375.7tF4=126.6t②梁体内力26W.MAX=1.95e+007N.mW.MIN=-2.67e+007N.m③梁体应力图最大压应力为-6.9eMPa5.7支座2在顶升24mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=145.4tF2=305.9tF3=388.5tF4=117.9t②梁体内力图27W.MAX=2.11e+007N.mW.MIN=-2.9e+007N.m③梁体应力图最大压应力为-7.59eMPa5.8支座2在顶升28mm时，千斤顶失效：①支反力如图F1=148.2tF2=298.6tF3=395tF4=116.1t②梁体内力图28W.MAX=2.2e+007N.mW.MIN=-3.04e+007N.m③梁体应力图最大压应力为-7.9eMPa4*25幅宽12m桥梁荷载支反力F1/tF2/tF3/tF4/tF5/t自重109.6241.2237.6246.8101.3二期荷载26.979.26479.226.9活载97.8128.6126.2128.697.8恒载+活载234.3449427.8454.62261.恒载作用下梁体变形Dzmax=6.7mm2.恒载作用下梁体内力：29Wymax=1.3e7N.mWymin=-1.1e7N.m3.恒载作用下梁体内力：最大压应力为7.3Mpa。4.支座2在顶升28mm时：①支反力如图F1=91.5tF2=295.8tF3=190.5tF4=269.81tF5=99.9t30②梁体内力W.MAX=5.8e+006N.mW.MIN=-5.4e+006N.m③梁体应力图最大压应力为-8.6eMPa5.支座3在顶升28mm时：①支反力如图31F1=124.0tF2=105.0tF3=311.5tF4=200.4tF5=115.8t②梁体内力W.MAX=5.0e+006N.mW.MIN=-6.5e+006N.m③梁体应力图32最大压应力为-9.1eMPa6.同步顶升6.1所有支座同步顶升过程中，顶升8mm时1号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=108.2tF2=249.7tF3=235.9tF4=250.7tF5=102.2t②内力如下：Wymax=6.7e6N.mWymin=-5.5e6N.m应力如下：最大压应力为6.98MPa<23MPa。336.2所有支座同步顶升过程中，顶升16mm时1号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=105.8tF2=255.1tF3=232.1tF4=251.6tF5=102.0t②内力如下：Wymax=6.6e6N.mWymin=-5.6e6N.m③应力如下：34最大压应力为6.7MPa<23MPa。6.3所有支座同步顶升过程中，顶升24mm时1号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=103.4tF2=260.6tF3=228.3tF4=252.6tF5=101.9t②内力如下：Wymax=6.6e6N.mWymin=-5.8e6N.m③应力如下：最大压应力为6.8MPa<23MPa。356.4所有支座同步顶升过程中，顶升28mm时1号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=102.2tF2=263.3tF3=226.3tF4=253tF5=101.8t②内力如下：Wymax=6.8e6N.mWymin=-6e6N.m36③应力如下：最大压应力为6.9MPa<23MPa。6.5同步顶升所有支座同步顶升过程中，顶升16mm时2号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=121.5tF2=214.7tF3=267.9tF4=238.2tF5=104.2t②内力如下：Wymax=1.3e7N.mWymin=-5.3e6N.m37③应力如下：最大压应力为8.7MPa<23MPa。6.6所有支座同步顶升过程中，顶升28mm时2号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=129.7tF2=192.6tF3=289tF4=229.6tF5=105.7t②内力如下：Wymax=1.6e7N.mWymin=-6.5e6N.m③应力如下：38最大压应力为9.8MPa<23MPa。6.7所有支座同步顶升过程中，顶升16mm时3号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=102.9tF2=272.4tF3=198.8tF4=277.9tF5=94.6t②内力如下：Wymax=1.2e7N.mWymin=-6.7e6N.m③应力如下：最大压应力为7.3MPa<23MPa。396.8所有支座同步顶升过程中，顶升28mm时3号支座千斤顶失效：①支反力如下：F1=97.2tF2=293.5tF3=168.1tF4=299tF5=88.9t②内力如下：Wymax=1.6e7N.mWymin=-8.5e6N.m40③应力如下：最大压应力为8.5MPa<23MPa。7.单点顶升7.11号支座顶升28mm梁体情况如下：①支反力：F1=119tF2=225.1tF3=253.2tF4=246.4tF5=102.9t②梁体内力：Wymax=1.1e7N.mWymin=-5.5e6N.m41③梁体应力：最大压应力为8.4MPa<23MPa。7.22号支座顶升28mm梁体情况如下：①支反力：F1=91.5tF2=295.8tF3=190.5tF4=269.8tF5=99t②梁体内力：Wymax=1.2e7N.mWymin=-9.3e6N.m42③梁体应力：最大压应力为8.6MPa<23MPa。7.33号支座顶升28mm梁体情况如下：①支反力：F1=124.0tF2=195tF3=311.4tF4=200.4tF5=115.8t②梁体内力：Wymax=1.3e7N.mWymin=-1.1e7N.m③梁体应力：43最大压应力为9.1MPa<23MPa。2.5结论通过两种方法:采用MIDAS/Civil模拟计算两种方法均不会因超载对梁体产生开裂破坏。从施工成本和安全考虑,建议采用逐墩顶升。3墩顶顶升根据现场检测结果，目前支座实际高度为110mm，而千斤顶高度为90mm，由此我们能在千斤顶下边最多垫20mm的钢板扩大受力面积，但并不是钢板越大受力面积变化越大，因为根据应力传递途径为45°方向，千斤顶下方实际受力尺寸会增加钢板厚度之多。由于千斤顶底部半径为130mm，则实际受力尺寸为150mm，则受力面积2S0.150.153.140.071m。通过MIDAS-FEA建模计算，模拟直接在支座两侧放置两台千斤顶进行支座顶升托换，墩顶面千斤顶采用面荷载来模拟荷载为21.23MP，计算结果如下图所示：4445根据模型分析显示，千斤顶作用下局部应力值达到19Mpa>13.8Mpa，已经超过C30混凝土的设计抗压强度，故直接在支座旁使用千斤顶顶升不可取，为此我们采用抱箍对墩柱进行加固。46