乌龙江特大桥主墩吊箱设计要点

乌龙江特大桥主墩吊箱设计要点 乌龙江特大桥主墩吊箱设计要点

张宏虎，樊建虎

（中铁建设投资集团有限公司，福建 厦门 361000）

摘 要：乌龙江特大桥跨风、雨季节施工时间长，工期非常紧张，主墩基础施工受各种条件限制，施工难度大，采用单壁钢吊箱进行设计与施工，节省材料，速度快。文章对乌龙江特大桥主墩吊箱设计要点进行了论述。

关键词：主墩吊箱；单壁；设计要点

1　工程概况

新建福厦铁路乌龙江特大桥跨越乌龙江，位于324国道乌龙江公路桥上游约220m处，全长868.178m。上部结构桥跨布置为5×32m简支箱梁+（80+3×144+80）m连续梁+3×32m简支箱梁。6、7、8、9#四个主墩基础采用16根D2.5m钻孔灌注柱桩，行列式布置。主墩承台为台阶式，下台阶厚5.0m，平面尺寸为20.5×19.6m，上台阶厚2.0m，承台底标高-3.106m，基础布置图如图1。

图1　基础总体布置图

2　工程特点

（1）水文条件。桥位处水位受潮汐影响，洪水高潮为5.38m，十年一遇水位为4.48m，乌龙江口为强潮陆相河口，潮型为正规半日潮型，每年在农历7、8月份间为年大潮期，每月农历初三、十八前后月潮期，每天两涨两落，出现两次高潮两次低潮。

（2）气象条件。每年4～9月份为乌龙江汛期，其降雨量占全年的69%～77%。日降雨量在302～445hm之间，降雨多集中在4～6月份，8～9月份为台风季节，易形成雷雨。

（3）通航情况。本桥所在河段为通航河段，桥位处为两航道交叉处，常年通航30t左右的客班船，乘潮可通航300t级船舶，汛期可通航500t船舶。

（4）工程特点。①基础为深水基础，地质条件复杂，施工技术难度大；②工期紧。根据总体施工组织设计要求，承台吊箱施工无法避开汛期施工。

3　吊箱设计

6、7、8、9#墩承台尺寸相同，下面以首先施工的7#墩吊箱为例介绍其设计。

（1）设计参数。设计取最高潮水位+4.0m，最低潮水位-1.5m，设计流速V=2.0m/s，吊箱设计风压W=1.347kN/m2。

（2）吊箱结构设计要点。采用单壁吊箱，吊箱侧板与侧板采用传统的螺栓连接，吊箱侧板和底板采用拉杆对拉，侧板上设置上、中、下三层导环，用作加劲圈梁，兼作吊箱侧板与侧板间连接。吊箱在钢结构车间制造，在两艘300t铁驳上拼装，浮运至墩位处用浮吊整体起吊安装（见图2）。

图2　吊箱结构总体布置

①底板。吊箱底板采用6mm面板，井字梁结构，H型钢作为受力主龙骨，主龙骨间横向次肋采用∠75×8×75mm角钢，间距0.375～0.39m。横桥向主龙骨为主梁，共设置8道，每道由通长HN400×200型钢组成，顺桥向龙骨为次梁，间距约为1.20m。主龙骨和次肋均布置在面板上面，为便于焊接后底板翻身和运输，底板分为4块。底板和侧板之间无螺栓连接，底板和侧板间采用直径为22mm的圆钢作为拉杆拉紧。拉杆下端与底板主肋连接，上端与一道外圈梁连接（见图3）。

图3　侧板与底板连接

②侧板。侧板采用单壁结构，为肋板式焊接结构，面板为δ=6mm钢板，竖楞均为I22a工字钢，间距为610mm左右，水平加劲肋为∠75×75×8角钢，侧板制作时分成左右对称的两块，单块侧板重量10t左右。为抵抗侧板承受的水平荷载，吊箱在侧板外侧标高为-0.10m处设置一层导环。为便于拆卸倒用，侧板在铁驳上拼接完成后，导环通过连接板用螺栓连接形成闭合结构。

③内支撑系统。为保证吊箱在整体起吊和混凝土浇筑时平面几何尺寸不变，吊箱在标高为+3.60m、+2.10m、-0.10m侧板处设置三层内支撑，并形成桁架结构以加强整体刚度。底层桁架在承台混凝土范围内，圈梁设在侧板外侧，由HN400×200型钢组成的水平环，支撑桁架采用H型钢，与圈梁间利用螺栓连接，利于侧板拆除。中、上层圈梁设在侧板内侧，支撑桁架由双根槽钢组成的组合杆件，各杆间及与圈梁间均焊接连接。④吊挂系统。吊挂支撑系统由吊挂分配梁、底板抗浮支撑杆及钢护筒组成，吊挂分配梁的作用是承担吊箱安装的电压相比较，经过运放OP07比较放大后，作用在功率管2N3055的基极，从而使系统的输出电压趋于稳定。

2.3　稳压模块设计方案

稳压模块是由运放OP07、三极管、功率三极管三部分组成。运算放大器的第4引脚供-17V直流电，第7引脚供+17V直流电。数控量经D/A模块与稳压模块的运放OP07正输入端连接，反馈电压与运放OP07负输入端连接。运放OP07的输出电压随着D/A的输出电压变化而变化。运放OP07输出电压经过两级放大后，作用在功率三极管的基极，从而的改变功率三极管2N3055的输出电压。而输出电压经过采样后，反馈回运放的反向输入端，数控电压与反馈电压经过运放的再次比较放大后，作用在功率管2N3055的基极以改变其导通率，从而稳定系统的输出电压，并与输入的电压成1/3的比例。

3　系统软件设计

3.1　系统软件设计思路

当系统上电之后，分别对单片机的GPIO、D/A转换以及LCD1602进行初始化操作，并且对DAC0832赋初值0， DAC0832转换的电流信号经运放OP07后变成电压信号，从而使调整管截止。单片机与LCD界面的实现人机操作界面，可显示本课题具体要求，电压输出状态以及预置电压等界面。

3.2　系统软件执行流程

系统程序分为三部分，分别为LCD液晶程序、D/ A转换程序、主程序，在这三部分程序中，主程序起主导作用，负责与各个子程序的接口和检测，并实现人机交互界面和数据输出。当程序开始执行时，系统对LCD液晶程序和D/A转换程序中相对应的接口进行初始化，P2.0、P2.2、P2.4、P2.5，对应的按键名称分别为

　　。主控器检测到有按键按下时，相对应的GPIO的电平则被拉低，主控器立即记录GPIO的状态并执行相对应的程序。

3.3　闭环回路调节

程控出来的电压经过稳压模块中的运放比较放大，再经过两级三极管放大作用后驱动功率三极管，从而调节输出电压。通过反采样电阻对输出电压进行采样，并反馈回运放OP07的反向输入端，再与输入电压相比较后继续作用在功率三级管的基极，实现电压的稳定输出。

4　结束语

相比于开关电源来说，数控线性电源是没那么复杂的，但在设计系统时，由于个人的一时疏忽都会耽搁整个设计的进展。目前市场上的数控电源或者稳压电源，大到电压输出可实现0至几千伏可调，输出功率可以去到几百瓦甚至上千瓦。小到拇指到的电源适配器，高频低压稳定输出。

参考文献：

［1］阎石.数字电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］康华光.电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［3］郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略［M］.北京：电子工业出版社，2009.

中图分类号：U443.22

文献标志码：A

文章编号：1671-3818（2016）09-0231-02