文档介绍：安庆长江公路大桥
主桥钢箱梁纵隔板支撑钢管更换槽钢加固方案
汪名玉陈侃
(安徽安庆长江公路大桥有限责任公司)
摘要:简要分析安庆大桥主桥钢箱梁纵隔板支撑钢管裂纹成因,介绍更换槽钢加固方案的具体施工步骤。
关键词:钢箱梁; 桁架式纵隔板; 裂纹成因分析; 槽钢加固方案; 方案实施
简介
安徽安庆长江公路大桥位于长江安庆段,是国家高速干线G50(沪渝线)和G35(济广线)的过江通道。安庆大桥桥长5646米,主桥部分为五跨连续双塔双索面钢箱梁斜拉桥。跨径设计为:50m+215m +510m +215m +50m =1040m。主桥斜拉索采用内外双层护套环氧钢绞线拉索,全桥64对斜拉索,通过锚箱与钢箱梁连接。()
安庆大桥主桥图
主梁为全焊扁平流线形封闭钢箱梁,全桥沿纵向分为87个节段,梁段高3m,全宽30m,钢桥面板为正交异性板结构()。
钢箱梁横断面
纵向设置两道纵隔板,纵隔板在横隔板处断开,设计有桁架式和实腹式两种,其中桁架式纵隔板采用T型肋与顶底板焊接,()
桁架式纵隔板
二、裂纹形成原因分析
根据疲劳的定义:材料在循环应力和应变的作用下,在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤,经一定循环次数产生裂纹的过程。钢箱梁纵隔板钢管裂纹产生的部位一致,且裂纹产生和发展是个累积损伤的过程,钢箱梁上每天有络绎不绝的车流通过,都符合疲劳破坏的特征。
1 .车辆等活荷载的周期性作用
宽幅扁平钢箱梁中,纵隔板作为连接顶、底板,使钢箱梁顶、底板的受力能够协调统一,起到至关重要的作用。安庆大桥钢箱梁按照双向四车道设计,其行车道的布置为1++3米,从图中可以看出,纵隔板位于距桥轴线7米处,在行车道的下方,而行车道上行驶的多为卡车和客车。卡车多为重载车辆,车辆荷载的周期性较强,钢箱梁纵隔板所在区域,为重载车辆集中区域。因此,车辆等活荷载的周期性作用,是疲劳裂纹产生的主要原因之一。
2. 桁架式纵隔板的次弯矩应力
由于顶、底板T型肋高度较大,T型肋受外力时不能在结点处转动,失去“铰”的作用,使得外力作用下钢管的次弯矩应力很大,桁架式纵隔板在车辆轮载的作用下,局部产生弹性变形,由变形引起的次弯矩应力在钢管连接部位集中。在长期次弯矩应力作用下使钢管产生裂纹()。
单个纵隔板受力状态简化分析
3. 钢管的缺口效应
安庆大桥桁架式纵隔板钢管与连接板采用插入式连接,连接方式决定了在钢管上要加工出一个槽口(见图5)。钢管与钢板采用角焊缝连接,在缺口处要起熄弧,又不能采用焊接包头、打磨、锤击等工艺处理。在这个缺口处,不可避免的要产生应力集中,而应力集中又必然使结构的局部应力提高。在周期性疲劳应力作用下,截面上的名义应力尚未达到材料的屈服极限,破坏以前不产生明显的宏观塑性变形,这样使得应力集中处的疲劳强度比光滑部分低,成为结构的薄弱环节。
纵隔板和钢管槽口示意图
4. 其他影响因素
大跨度宽幅扁平钢箱梁是一个整体,钢箱梁在横桥向上刚度较大,斜拉索为柔性结构,钢箱梁在顺桥向为柔性,桥上的车流量各时段分布不均匀,其受力较复杂,影响纵隔板受力因素很多。例如:钢箱梁及斜拉索的热胀冷缩,车流洪峰期产生