黄龙箐大桥设计与施工

黄龙箐大桥设计与施工（共7篇）

黄龙箐大桥设计与施工 篇1

黄龙箐大桥设计与施工

黄龙箐大桥为国道昆明东连接线上一座高墩、大跨曲线连续刚构桥.介绍了该桥上、下部结构的.设计和施工,重点分析了平面弯曲对主桥各阶段变形、应力的影响.

作 者：王存卓  作者单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西,西安,710043 刊 名：甘肃科技 英文刊名：GANSU SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 25(3) 分类号：U445.466 U448.215 关键词：曲线   连续刚构   悬臂施工   变形  

 

黄龙箐大桥设计与施工 篇2

1 HLGL300-22.43/05型挂篮设计

1.1 设计原则

根据紫洞大桥的基本情况:大桥全长1 398 m,主桥上部结构为(83+150+83)m预应力混凝土连续刚构桥,半幅桥宽为22.63 m,采用单箱双室断面,其中箱宽13.65 m,两侧悬臂翼缘板宽4.49 m,同时考虑到以后挂篮构件尽可能在多场合使用的要求,确定HLGL300-22.43/05型挂篮的设计原则如下:1)安全可靠,重量轻,尽可能利用型钢,减少机械加工量;挂篮装拆要方便,施工易控制、速度快,工人劳动强度小。2)为保证箱梁外观接缝平顺,承重系统的主要构件截面尺寸由刚度控制设计。3)挂篮设置定向滑道,除滑道外挂篮一次性整体前移到位。4)通用性强,在适用不同的桥梁施工时,挂篮的改造量要小。5)分解后最大构件重量不超过5 t,且运输上能满足公路及铁路运输的要求。

1.2 设计参数

1)箱梁的结构参数:箱梁的节段长度为3.0 m～5 m,箱梁底板宽13.65 m,顶板宽22.63 m,梁段高变化范围为3.0 m～8.5 m,箱梁为单箱双室。2)设计荷载:箱梁节段混凝土最大重量为283.4 t,人群荷载3 t,施工振动力2 t,模板系统重量30 t,考虑施工及挂篮加工过程中的一些不利因素,设计荷载中混凝土的重量乘以1.2倍,即设计荷载为340.1 t。3)设计变形:fmax=L/400。

1.3 挂篮的构造

HLGL300-22.43/05型挂篮为钢结构组合式设备,主要由主桁系统、底篮系统、后行走装置及前支腿、后锚固装置及轨道、外滑梁系统、内滑梁系统、吊带系统等组成。

1.3.1 主桁系统

主桁系统包括主梁、斜拉带、主桁销、立柱、立柱支座、立柱平联、主梁平联、上中横梁、上前横梁等构件。单组主梁为两根HN600×200热轧H型钢组成,中心间距730 mm,上下翼缘通过连接板连成整体。斜拉带采用Q345B材质,单侧前、后斜拉带均采用两根截面尺寸为300 mm×20 mm钢板材。主桁销采用20CrMnTi材质,直径为180 mm钢销;立柱采用两根HN500×200热轧H型钢,中心间距730 mm,翼缘通过连接板连成整体立柱平联上、下弦杆由两根[32a热轧普通槽钢组成,通过[10竖杆将两根[32a连为一体,再用[20a斜撑将上下弦杆连为一整体框架。主梁平联为一K字形撑架,主杆为两根[32a热轧普通槽钢组成,通过[10竖杆将两根[32a连为一体。上中横梁作为挂篮行走时底篮后横梁的承重结构,为三角形支撑架,下弦杆由两根[32a热轧普通槽钢组成,通过[10杆将两根[32a连为一体;斜撑杆由两根[14a热轧普通槽钢组成,通过[10杆将其连为一体。上前横梁为一中心高为1.8 m的桁架,上弦杆采用两根HM500×300热轧H型钢,下弦杆、竖杆及斜杆均由四根[16a热轧普通槽钢组成。

1.3.2 底篮系统

底篮系统包括前、后横梁及纵梁。前、后横梁主材均采用两根HN400×200热轧H型钢;后横梁为一中心高为1.8 m的桁架,下弦杆、竖杆及斜杆均由四根[16a热轧普通槽钢组成;纵梁分为普通纵梁、加强纵梁及通道纵梁三种,普通纵梁为单根HW300×300热轧H型钢,布置在底板除腹板外的其他位置,加强纵梁用HM500×300热轧H型钢改制而成,布置在腹板下方。

1.3.3 后行走装置及前支腿

后行走装置由连接器、分配器、轴销及行走小车组成。前支腿由横梁、连接板及垫板等组成,其横梁由3根Ⅰ45a工字钢组成。

1.3.4 后锚固装置及轨道

后锚固装置由锚固扁担梁、预应力粗钢筋及其连接器、锚固板、螺母等组成,锚固扁担梁由两根[25a热轧普通槽钢组成。轨道及其锚固装置由轨枕梁(只在桥面低的一侧布置)、8根3 m长及6根4 m长轨道、轨道连接板、轨道锚固装置组成,轨枕梁由两根[25a热轧普通槽钢组成,单侧轨道由两根Ⅰ40a工字钢组成,用Ⅰ10将两根Ⅰ40a工字钢连为一体。

1.3.5 外滑梁系统

外滑梁系统由内、外侧滑梁,前、后分配梁,斜撑,吊杆等组成。内、外侧滑梁均采用单根Ⅰ55a热轧普通工字钢;前、后分配梁均由两根[20a热轧普通槽钢组成;斜撑采用L100×63×8角钢;吊杆均采用PSB785以上级Υ32的高强精轧粗螺纹钢筋。

1.3.6 内滑梁系统

内滑梁系统由底架、前后吊杆及悬吊锚固等组成。底架为一焊接框架结构,每根纵梁采用Ⅰ55a热轧普通工字钢,横梁采用Ⅰ14热轧普通工字钢,斜撑采用[10热轧普通槽钢,吊杆均采用PSB785以上级Υ32的高强精轧粗螺纹钢筋。

1.3.7 吊带系统

吊带系统由箱内吊带、翼缘吊带、行走吊带及前吊带等组成。吊带材质为Q345B,箱内吊带、翼缘吊带及前吊带均采用截面尺寸为200 mm×40 mm钢板材,行走吊带采用截面尺寸为200 mm×20 mm钢板材。

1.4 主要结构受力计算

计算模型采用平面桁架简化计算,主梁最大弯曲应力为:

挂篮移篮工况,在浇筑17号块移篮时挂篮处于最不利工作状态,经计算抗倾覆安全系数K=2.19,符合安全要求。

挂篮浇筑混凝土工况,在浇筑6号块混凝土时挂篮处于最不利工作状态,经计算抗倾覆安全系数K=2.68,符合安全要求。

挂篮工作时,悬臂端的最大变形理论计算值为2.28 cm。

2 挂篮在施工中的应用

2.1 挂篮制作与拼装

挂篮的所有构件均在工厂内加工,并且先在厂内进行预拼装,并逐个杆件编号。工地安装挂篮上部结构主要利用一台TC5013B型塔吊配合安装,侧模及底篮利用墩上两台卷扬机配合安装。安装时严格按照工厂编号进行,顺序如下:测量放样※铺设钢枕※固定滑道※预装主梁桁架※后上横梁※立柱及横联※斜拉杆及侧斜拉杆※三角桁架连接螺栓※后锚固系统※前上横梁※外侧模※底篮并就位※侧模就位固定。

2.2 挂篮的试压

挂篮的试压主要为了检验挂篮各杆件的变形值以及其前端的挠度,验证其承载能力,确保挂篮的使用安全,消除拼装非弹性变形。试压前先设置观测点,底板设置4个,翼板设置8个,挂篮中、前横梁上分别设置4个,初测数值。为了保证检测值的准确性,根据施工荷载对挂篮的作用力采用模拟加载法,两侧对称加载,加载过程分四级(100 t,115 t,48 t,66 t),每级持续时间不少于30 min,每级均观测变形量,堆满载后,至少持续8 h后卸载,卸载分三级,每级均观测变形量。试验得出的结论与设计值较为吻合。

2.3 挂篮施工

挂篮通过4个10 t手拉葫芦牵引到位后,先复测挂篮的顺桥向及横桥向位置,若有偏差通过螺旋千斤顶进行微调,位置准确后再利用螺旋千斤顶顶在后上横梁的支座处将挂篮升起,同时将下滑道前移,避开主桁架中点处的支点,该支点改为钢枕作为支撑,调平后,将挂篮整体放下就位,同时,将后锚反扣轮逐个换为后锚梁并锁紧后锚。

挂篮就位后,接下来主要工序依次如下:底模就位并固定※侧模就位固定※安装钢筋骨架及预应力管道※安装内模※浇筑混凝土、等强化后再拆侧模及内模※张拉、压浆※底模下降※安装挂篮前移滑道※转换后锚系统※挂篮前移进入下一循环。

3 结语

广东省佛山市紫洞大桥主桥预应力混凝土连续箱梁于2005年11月开始挂篮悬臂浇筑混凝土施工,2006年7月主桥箱梁悬臂浇筑施工全部完成,一个对称段悬臂浇筑平均周期为7 d。每个对称段标高实测值与控制值对比均小于10 mm,中跨实现高精度合龙,两端全断面高程差在-5 mm～7 mm,满足设计要求的±20 mm,整个主桥混凝土连续箱梁达到了外形美观、接缝平顺的要求。挂篮的总重量与最大块件混凝土重量之比约为0.32,实现了挂篮设计轻型化的目标。

摘要：介绍了HLGL300-22.43/05型挂篮设计原则、计算参数、构造、受力计算及在紫洞大桥施工中的应用,实践证明,该挂篮性能良好、安全可靠、操作方便,是全桥提前完工的重要保障措施。

关键词：挂篮,大桥,设计,施工应用

参考文献

[1]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社,2001.

黄龙箐大桥设计与施工 篇3

关键词：托架　设计　施工　计算

中图分类号：TU7　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1007-3973（2012）003-013-02

1 引言

目前国内高墩0#块施工大多采用托架，但托架形式过于雷同，并且在施工中因计算理论错误和加工失误出现了不少控制偏差。本文结合具体工程实例，从顺桥向托架平面内外失稳及施工便利方面探讨了托架的选型；从荷载理论组合与现场实际工况等方面的差异探讨了托架的相关计算问题，重点从计算思路上进行阐述；从托架安装等方面讨论了托架施工中容易被忽视的问题。

2 工程概况

翠溪2号特大桥位于政和县杨源乡黄淡坑村北向，上跨山间河沟及S202。桥面宽度为2€?2米。左右幅桥桥孔均分三联布设，其中第二联为85+155+85米预应力混凝土变截面箱梁连续刚构。0#块下主墩高度均在60m以上，其中0#块长12m，梁高9.5m。

设计选型

在托架施工中，因三角形托架具有体积小，传力路径明确等优点，被广泛采用。设计优先考虑采用三角形托架。托架材料一般可采用制式构件如万能杆件等组拼，也可采用型钢加工，考虑本工程的特点，确定采用型钢加工。

三角托架主要由上弦杆、斜杆、预埋件、分配梁等组成。本工程在托架设计中遵循“受力明确、加工简单、安装方便、拆除安全”的原则。顺桥向托架上弦杆采用HN500€?00€?€?3型钢，斜杆采用D=426mm(€%]=10mm)螺旋钢管，分配梁采用12m长HN500€?00€?0€?6。

这里对斜杆的选择做了重点比选，首先是从平面内与平面外稳定性上分析，螺旋钢管因其平面内外上截面惯性矩相同因而能够确保托架平面外具有同等的稳定性，在安装时可以不用考虑或者不用过多考虑平面外的横向连接，因而减少了安装时的工作量和高空作业的安全风险。同时，对于传统的使用工钢或者槽钢作为斜杆，需要采用双拼加工来确保结构平面外不致失稳，因此大量的焊接工作对结构杆件造成无法定量的损伤。另外，考虑到边直段落地支架的施工，可将螺旋钢管进行倒用，因而从这个层面上讲使用螺旋钢管也节约了工程成本。

4 结构计算

4.1 荷载选取及组合

本结构计算参照《公路桥涵施工技术规范》中的支架强度

算和刚度计算的相关要求进行了荷载的选取与组合，同时参照《公路桥涵设计通用规范》将恒载分项系数选取为1.2，可变荷载分项系数选取为1.4。考虑到工程施工地位于河沟地带，风载作用明显，那么在本结构的三角托架计算中对顺桥向和横桥向的风荷载根据《公路桥涵设计通用规范》选取为0.45kn/m2，对横向分配梁、底模等未予考虑风荷载影响。

4.2 模型分析及计算

本结构计算采用Midas Civil6.7.1进行，在此只对顺桥向托架进行阐述，计算中遵循从整体到局部的原则，同时对部分梁单元的薄弱部分进行了局部分析。本计算中假定三角托架与墩身固结，对其节点的六个自由度均进行约束。上弦杆与预埋件之间按刚性节点进行处理，横向分配梁与上弦杆之间按不可压缩的弹性节点处理。

0#块浇注拟分两次进行，第一次浇注5m，第二次浇注4.5m。那么整个计算理论上应该分这两个工况进行，但是第一次浇注完成后混凝土强度对第二次浇注的计算工况有较大影响。如果混凝土强度达到设计要求，那么整个第一次浇注的混凝土将与托架成为一个重新组合的结构参与受力。同时考虑到两次浇注的混凝土的龄期间隔不能太长，那么在第一次浇注的混凝土强度还未完全增长的前提下，第一次浇注的墩顶混凝土与悬臂部分的混凝土之间的联系还比较弱，有可能造成在第二次浇注的时因托架变形过大悬臂本分混凝土开裂。为避免上述情况发生，此处按一次浇注荷载取值，同时也作为安全储备　以上计算过程中，横梁最大正应力单元为34号，为-84.21MPa，应力水平满足规范要求，同时各单元位移均满足规范要求。在腹板内侧的托架所受支承反力极小（10.1kn），基本可以忽略。但考虑到混凝土在浇注过程中的流动性和混凝土的扩散角作用，其腹板荷载会向远离腹板方向传递，导致此处托架受力实际大于理论计算值，因此此处托架不宜取消。

托架计算：

横向分配梁支点反力，即为托架节点荷载，且最大支反力出现在最外侧。严格意义上讲每根横向分配梁的最外侧支点反力都是不同的，但因为进行了荷载等效假定，此处认为是一致的。　以上建模计算过程中，单元1(上弦杆)正应力为123.44MPa，单元2（斜杆）正应力为-47.2MPa(受压)应力水平满足规范要求，托架整体位移和上弦杆各单元位移均满足规范要求。

斜杆稳定性计算：

这里还需对容易忽视的斜杆稳定性进行验算，因在Midas建模中并未进行屈曲计算，在手算过程中应特别注意长度系数€%e的取值，这里将斜杆选择为一端自由一端固定状态，长度系数因此取2。

焊缝、螺栓连接计算：此处略。

5 托架安装

(1)在0#块钢筋邦扎过程中对托架的受力牛腿进行预埋，严格确保各构件相对尺寸。对上弦杆预埋件通过通长型钢进行对拉连接，以克服水平拉力。

(2)在塔吊、倒链的配合下，将单片托架调整就位，并在临时固定后进行焊接，全部安装到位后进行整体联结。安装托架时将托架顶部调整到同一水平面上，以便支架安装并保证托架均匀受力，确保安全。

(3)三角架安装完毕后进行其上的横向分配梁安装，此环节主要防止HN500型钢倾倒，通过焊接斜撑消除此风险。另外，需考虑横梁及以上模板系统的拆除措施，此处通过设置砂箱作为拆除的卸落支承点。

(4)在托架加工、安装过程中均对各焊接点和焊接件进行必要的仪器探伤，从而确保结构安全。

6 托架预压

根据本工程特点可以通过塔吊，使用比较传统可靠的堆码砂袋方法预压。同时也可使用在底模上铺设纵、横垫梁后通过千斤顶辅以钢绞线进行张拉预压。两种方法各有优劣，堆码砂袋法耗时较长，但比较可靠，安全风险小。采用千斤顶张拉预压，对本程而言因荷载较大，需采用较大垫梁，运输安装难度大，但吊装速度较快。经综合比较最终确定采用堆码砂袋法预压。

按照0#块悬臂端重量的1.2倍，进行分级预压，墩顶部分荷载可以不必考虑。在预压过程中分级进行监测，通过数据分析得出弹性变形和非弹性变形。预压完成后将预压变形值与理论值进行比较，托架刚度满足要求。

7 结束语

目前该桥已成功高效的完成了0#块的整体现浇施工，结构的实测变形情况和用Midas Civil6.7.1软件计算结果比较吻合，同时该桥的外观无明显缺陷和裂纹产生，表明设计合理、计算正确以及本托架结构体系的可行性。

考文献：

[1]　公路桥涵施工技术规范.JTJ041-2000[S].

[2]　公路桥涵设计通用规范.JTG D60-2004[S].

[3]　公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.JTG D62-2004[S].

[4]　路桥施工计算手册[S].

黄龙箐大桥设计与施工 篇4

沙坡头黄河大桥系上海—武威高速公路中营段上的一座跨黄河特大桥,全长1 341.5 m。桥址处黄河水面宽260 m,水深2 m～8 m。为了满足施工需要,连接两岸引桥,拟在大桥右侧修建一座跨黄河的施工便桥,作为贯通标段施工的运输通道和主桥施工栈桥。

2 施工便桥设计

2.1 设计依据

1)该桥施工水域属于沙坡头水电站库区,水的流速很小,横向水流对桥冲击影响很小;同时,由于桩基采用钢管,水流对其冲击力更小。另外根据调查和结合设计图纸资料,该河段冬季不封冻,故设计时亦不考虑封冻影响。

2)由于便桥处于沙坡头水力发电站的库区内,经调查,现在大坝水闸处河面距坝顶约20 cm,如果发生洪水,水库可以泄洪调节水位,故便桥设计不考虑洪水位影响。便桥处目前水位1 240.5 m,根据招标文件提供的资料常水位为1 241.2 m,考虑旅游旺季游艇通行,桥面底部标高设计为1 242.7 m,又考虑到如果桩基过高,会影响桥体稳定,故桥跨净空设计为2.1 m。

3)荷载统计。恒载:a.原木:0.625 t/m3;b.碎石土:2.0 t/m3 ;c.40b工字钢:73.84 kg/m;d.36a工字钢:60 kg/m;e.ϕ630×10钢管:151.927 kg/m。活载:F=280 kN(限重28 t)。

4)其他参数主要通过试桩获得,按照临时工程的要求进行设计。

2.2 钢管桩基础结构验算

便桥桩基础采用ϕ630×10 mm的钢管,每排3根,钢管之间用[14槽钢作剪刀撑连接。

2.2.1 荷载计算

钢管桩承受由上部结构传递的集中力。

1)上部活载:

F1=280 kN。

2)上部恒载:

Ⅰ40b工字钢自重:q1=1.2×0.073 8×6×1=0.53 t/m;

10 cm碎石土自重:q2=1.2×0.1×6×2.0×1=1.44 t/m;

D190原木自重:q3=1.2×(0.19/2)2π×6×(1.0/0.19)×0.625=0.67 t/m;

q=q1+q2+ q3=0.53+1.44+0.67=2.64 t /m=26.4 kN/m;

上部荷载:F=F1+qL=280+26.4×9=517.6 kN。

2.2.2 承载力验算

1)以第四跨下游边桩为依据计算承载力。

以第四跨下游边桩为依据进行验算,检算结果表明,钢管桩承载力满足要求。

2)以取得的地质资料为依据反算埋置深度。

上部荷载F=517.6 kN,每根桩承受F/3=172.5 kN。

F=1/2(U∑аiLiτi+аAσR)。

U∑аiLiτi=2×F-аAσR=2×172.5-1.0×(π×0.63×0.01)×5 000。

∑аiLiτi=246.09/(π×0.63)=124.4 kN。

河床上部为粉砂层3 m,计算进入卵石层的深度:

аiLiτi=124.4 -1.0×3×35。

Li=19.4/160=0.12 m。

所以桩基埋置深度应不小于3.12 m,卵石层埋置不小于0.12 m。

3)只考虑卵石层反算埋置深度。

F=1/2(U∑аiLiτi+аAσR)。

∑аiLiτi=(2F-аAσR)/U=[172.5×2-1.0×(π×0.63×0.01)×5 000]/U。

Li=124.40/(1.0×160)=0.78 m。

因此只考虑卵石层时,桩基最小埋深不得小于0.78 m。

其中,[P]为单桩轴向容许承载力,kN;U为桩的周长,m;ai,a分别为振动桩对τi,σR的影响系数,查《路桥施工计算手册》取1.0;Li为桩穿过各层土的厚度(根据试桩结果,河床底部主要为粉砂层3.0 m和卵石层1 m以上);τi为与L对应的各土层与桩壁间的极限摩阻力,kPa(河底上层为粉砂土,下层为卵石层,查《路桥施工计算手册》表11-57和表11-58得粉砂土层τi=35 kPa;卵石层τi=160 kPa);A为桩底横截面面积,m2;σR为桩间处土的极限承载力,kPa(h′/d>4,查《路桥施工计算手册》表11- 60,σR取5 000 kPa)。

2.2.3 稳定性验算

轴向力N=517.6 kN,考虑15%的影响系数,N取595.24 kN,按轴心压杆计算总体稳定。

构件计算长度L=a(自由段长度)+1 m=7.3 m(自由段按最小水深4.2 m加水面上2.1计算)。

σ=N/φXA≤[σ]。

σ=595.24×103/0.975×(π×630×10)=30.9 N/mm2≤[σ]=140 N/mm2(安全)。

其中,N,A分别为压杆的轴心压力和毛截面面积;φX为弯矩作用平面内,不计弯矩作用时轴心压杆稳定系数,λ=(a+1)/d=(6.3+1)/0.315=23.2,查《钢结构》附表3-1,φX=0.975。

2.3 上部结构

2.3.1 承重骨架

ϕ630钢管桩顶横向开槽,保证横向三个槽的中心线在同一直线上,开槽大小为能嵌入1根Ⅰ36a工字钢,Ⅰ36a工字钢与管头满焊后作为横梁。横梁上纵向铺设6根Ⅰ40b工字钢作为纵梁,形成钢便桥承重骨架。

1)纵梁检算。

a.强度检算:

设计钢便桥为33 m×8 m的连续梁。在同样荷载情况下,连续梁的跨中弯矩比按照同样跨度的简支梁计算要小的多。为了计算简便,更侧重安全,按9 m跨度简支梁的跨中截面弯矩计算,检算结果表明强度满足要求。

b.刚度检算:

跨中荷载取F=280 kN。

f=1/48(FL3/EI)=1/48×(280×9 0003/2.1×105×22 781×6)=14.81 mm<l/600=15 mm。

所以刚度也满足要求。

为防止工字钢横向失稳,采用Φ25钢筋将纵向Ⅰ40b工字钢焊接在一起,形成整体骨架,增强稳定性。

2)横梁检算。

横梁采用36a工字钢,s=76.44 cm2,每米质量为60 kg/m,wx=877.6 cm3。

弯矩:

Mmax=0.125×82.4×2.52=64.375 kN·m;

$\sigma {}_{\max }=\frac{{\rm M}{}_{\max }}{w}=73.35$MPa<[σ弯]=145 MPa。

剪力:

Qmax=0.625×82.4×2.5=128.75 kN;

$\tau {}_{\max }=\frac{Q{}_{\max }}{S}=16.8$MPa<[τ]=85 MPa。

2.3.2 桥面结构

在骨架上横桥向密铺D190原木,在原木上铺10 cm厚碎石土作为桥面结构。

原木检算:

1)荷载统计。

a.原木:0.625 t/m3;b.碎石土:2.0 t/m3;c.40b工字钢:73.84 kg/m;d.36a工字钢:60 kg/m;e.ϕ630×10钢管:151.927 kg/m。

2)强度验算。

弯矩:

恒载:g=0.625×0.25×π×0.192×1+2.0×0.152×1=0.062 7 t/m。

活载:q=6/1=6 t/m。

在恒载作用下:

M1=0.08gl2=0.08×0.062 7×12=5.016×10-3 t·m。

在活载作用下:

M2=0.101ql2=0.101×6×12=0.611 t·m。

M=M1+M2=0.616 t·m。

w=0.25×π×r3=0.25×π×0.0953=673.380 75×10-6 m3。

按原木平均直径ϕ=17 cm计算:

δ=M/W=0.616×104/(4.823×10-4)=12.67 MPa<[σ弯]。

木材为东北落叶松,[σ弯]=14.5×(1+15%)=16.675 MPa。

剪力:

Qmax=(0.8g×0.4+0.6q×0.5)/8=3.775 t。

τmax=Qmax/s=Qmax/(0.25πd2)=3.775×104/(0.25×π×0.192)=1.33 MPa<[τ]=2.3 MPa。

便桥两侧设钢筋防护栏,采用Φ22钢筋作为立柱,水平设两道通长Φ20钢筋作为栏杆。

3 施工方法

3.1 桩基础施工

1)试桩。为了获得桩基施工依据,现场对钢管桩进行了试打,获取了河床的相关资料:河床底部为约3.0 m的粉砂覆盖层,以下为卵石层。

2)经过测量观察试桩的地基基础、下沉深度、垂直度均满足要求。钢管桩插打采用吊车吊振动锤振动打入法,吊车就位后,考虑到水的深度(实测河中心水深6.2 m),第一节钢管桩采用12 m长,其余钢管桩长度因施工而定,钢管桩打入距水面高出1 m时焊接上一节钢管,见图1。

3)钢管桩的定位:钢管桩采用全站仪全程定位。在便桥附近架设全站仪,从钢管桩吊装时开始进行观测,在确定符合设计位置后方可振动打入。插打中若发现钢管偏移或偏位时,应及时调正后方可继续插打。保证钢管桩中心位置偏移控制在5 cm以内。

4)焊接作业前浮箱就位并固定。利用浮箱作为作业平台焊接钢管桩。浮箱在水中作业时,利用绳索对浮箱进行固定。

5)钢管桩插打深度根据现场实际情况和水下地质而定,一般打到振动锤持荷10 min后不再继续进尺即可(管桩埋深:卵石层不得小于0.78 m,粉砂土层加卵石层不得小于3.12 m)。调整钢管桩顶部高度,保持净空2.2 m。

6)钢管桩施工完成后,近水平面用[14槽钢横向连接,剪刀撑的两端分别与上下槽钢焊接成一体,加强钢管桩的整体稳定性,连接方法详见施工便桥设计图。

3.2 纵横梁施工

1)每跨钢管桩基础顶横向开槽,开槽大小为能嵌入Ⅰ36a工字钢,将Ⅰ36a工字钢放入预留槽内并满焊,形成横梁。

2)横梁施工完成后,根据汽车轴间距情况在横梁上纵向平行铺设6根Ⅰ40b工字钢,纵向工字钢与横梁满焊。为防止纵向工字钢横向失稳,每3 m用Ф25钢筋横向将6根工字钢焊接在一起。纵向工字钢接长时采用企口式焊接,接头处用δ=10 mm钢板双面帮接焊,帮接焊长度不小于15 cm,焊接焊缝必须符合要求。

3.3 桥面结构施工

1)原木铺设。

采用长6 m,D190 mm的原木横桥向铺设,并保证原木的最小头不小于150 mm。每隔5根原木在工字钢纵梁上焊接一个钢筋头,原木调平后用ϕ25 mm钢筋与钢筋头进行焊接,再用大锤将钢筋砸紧,对原木进行固定,原木之间再用钯钉连接。原木之间缝隙较大处用木板封堵,较小的缝隙用麦秸封堵。

2)碎石土铺设。

用装载机将碎石土运送至工作面,人工精心铺设,铺设厚度保证原木顶面以上不小于10 cm。为防止碎石土掉入黄河,破坏环境,在便桥两边纵向铺设D 150mm原木作挡土用。

3)护栏施工。

护栏纵向、竖向均采用25mm钢筋,护栏高度1m,竖向立杆间距1.5m,纵向间距0.5m。在不影响便桥其他工序施工的情况下即可进行护栏施工。

4结语

便桥施工完毕,经过两年的运行,结构稳定,满足了工程临时通行需要,节约了资金,为主桥施工创造了施工条件,取得了良好的效益。

参考文献

某大桥缆索吊系统的设计与施工 篇5

关键词：缆索吊,设计,施工

1 工程概况

本桥横跨长江河汊, 全桥长度469m, 桥梁全宽23m, 主桥采用上承式混凝土拱桥, 跨径组成为:4×80m+87m, 主拱圈为箱形板拱, 引拱为36.4m空腹式现浇拱。

2 缆索吊装系统的设计 (如图1所示)

缆索吊系统的组成: (1) 塔架:架体选用M型万能杆件组拼而成;岛侧塔架高73.3m, 公路侧塔架高53.3m, 横向宽28m, 纵向宽4m。 (2) 锚碇:岛侧每组锚碇设置4根直径1.6m钢筋砼锚桩, 公路侧每组锚碇设计6×12φ15.24钢铰线锚索, 锚索锚入基岩中的深度25m。 (3) 钢索:钢索选材详见表1。

3 缆索吊装系统的施工

3.1 缆索系统安装工艺流程 (如图2所示)

3.2 塔架基础施工及塔架安装

3.2.1 塔架基础施工。

公路侧塔架为整体板式基础, 基础尺寸为26×6.5×1.8m。岛侧塔架基础为分离式板式基础, 共设置3个, 两侧塔架基础尺寸为4×6.5×1.8m, 中间塔架基础尺寸为6×5m×1.8m。两侧塔架基础砼标号为C30。塔脚埋设φ32mm地脚螺栓进行栓接。

3.2.2 塔架安装。

塔架材料为M型万能杆件, 拼装时利用独脚拔杆配合卷扬机滑车组提升万能杆件。在索塔拼装过程中, 设置临时稳定风缆, 待固定风缆安装完成后拆除。

3.3 主锚碇施工

岛侧锚碇要求基底及侧壁承载力不小于0.25MPa。公路侧主锚碇锚位置为斜坡面, 开挖后应保证最低点位置C40垫梁的锚固 (即垫梁顶面不悬空) , 否则应在保证后拉索水平夹角变化不大的前提下, 对锚碇的标高及桩号进行一定调整;锚碇施工先开挖出前后倾斜面, 后倾斜岩层面最低点斜高不小于2.5m, 将新鲜岩层面冲洗干净, 然后紧贴岩层面浇筑高2.5m、厚1.2m的垫梁C40砼, 同时注意锚下钢筋网及索套管的精确预埋和定位 (必要时设置架立筋) ;砼养生达到设计强度后, 利用潜孔钻钻孔至设计锚孔深度, 制作并及时安装锚索, 灌注微膨胀水泥砂浆, 待砂浆强度满足设计要求后, 张拉锁定锚梁、安装钢索锚固滑轮和悬索吊装系统。

3.4 主索安装

塔架拼装完成后, 收紧风缆, 调整塔架轴线满足设计要求, 再进行主索、工作索等的安装。主索过河采用从岛侧展放通过导引索牵引至公路侧的方法。主索在运至工地前由厂家提前进行预张拉处理, 并根据施工要求的每根长度800m进行截取, 在每根主索的跨中涂红油漆标识, 以便于测量主索跨中矢度。

3.5 天跑车及起吊滑车组安装

天车及起吊滑车组均在岛侧塔架前进行, 逐台安装。利用塔架桅杆做起吊工具, 逐个按图安装于主索上。同样的方法安装另一台天车及起吊滑车组, 然后穿牵引索, 牵引索按来回线布置。

3.6 检测塔架的垂直度, 调整缆风绳初始张力, 使塔架初始位移满足设计要求。

4 试吊

缆索吊系统在安装并调整完成后, 进入试吊环节, 先空载运行几个回合, 观察系统工作情况, 无异常后, 再进行配重吊装, 配重吊装严格分三次进行, 配重分别为设计吊重的70%、110%及130%。试吊时必须随时观测主索垂度以及后锚情况, 发现异常及时停止作业并分析原因进行处理后才能继续进行吊装作业。

5 结束语

由于本桥为连拱拱桥, 缆索吊装过程中对临时扣索的要求相对较高、难度较大, 本大桥缆索吊装系统的成功使用, 期望能对今后多跨连拱拱桥的缆索吊装系统施工有参考意义。

参考文献

[1]范立础.桥梁工程 (第二版) .[M].人民交通出版社.

李家沙特大桥主墩围堰设计与施工 篇6

关键词：特大桥,围堰,钢板桩,拱圈,变形监测

1 工程概况

1.1 工程概述

李家沙大桥位于广州番禺区和佛山顺德区交界的李家沙水道处,桥跨布置为(110+220+110)m三跨双塔四索面预应力混凝土斜拉桥,全长440 m,采用平行的上下行两幅桥,两主梁横向完全分离,斜拉索布置在主梁两侧成空间四索面。

主墩Z3,Z4在靠近大堤内侧。Z3号、Z4号主墩共4个承台,每个承台设置9根ϕ2.5 m桩基,桩长约45 m～50 m。承台结构尺寸为14.2 m(长)×15.7 m(宽)×5.5 m(高),封底混凝土厚为1 m。Z3号、Z4号主墩承台底标高改为一致,皆为-6.00 m。

1.2 工程水文地质条件

李家沙水道规划为国家1级航道。根据目前水位情况,最高水位2.2 m左右。水流速较缓,一般在1 m/s以内。

围堰范围内涉及的地质情况简述如下:①淤泥:该层主要分布在表部,厚度3 m～7 m。呈深灰、灰黑色,呈流塑状,饱和,该层属高压缩性土,力学强度低。②粉砂:Z4墩处有此层,Z3墩位处无。厚度变化大,为4 m～10 m左右,呈松散饱和状。含淤泥质约10%～30%,部分地层含贝壳约20%～30%。容许承载力[σ0]=80 kPa,桩极限摩阻力[τi]=30 kPa。③全风化花岗岩:桥位处厚度3.3 m～20.5 m。黄色,红褐色。原岩矿物已基本风化变异,岩芯呈砂土状,稍湿,硬塑～坚硬状,手捻易碎。该层天然状态下力学强度较高,工程性能较好,但该层具有泡水易软化、崩解,使强度降低的不良特性。容许承载力[σ0]=250 kPa,桩极限摩阻力[τi]=70 kPa。④强风化花岗岩,层厚不均匀,为2 m～20.2 m。黄色、黄绿色,花斑状,以土状为主,手捏易散,局部夹弱风化碎块,呈薄饼及碎块状,岩质稍硬。容许承载力[σ0]=500 kPa,桩极限摩阻力[τi]=120 kPa。

2 Z3号、Z4号承台方案比选

2.1 方形钢板桩围堰

采用方形钢板桩围堰,从技术上讲,比较成熟。但其内支撑较多,给承台开挖及承台结构施工带来比较大的影响,特别是内支撑与模板钢筋相互妨碍,给模板的吊装、钢筋的吊装带来很多不便,施工效率较低。

2.2 无支撑圆形拱圈支护钢板桩围堰

除了常规的直线形支护结构,当基坑的平面形状较方正时,在平面上还可将支护结构布置成圆形或近似圆形,由于土体对拱圈的弹性约束,使圆拱具有更好的受力性能。另一方面,从理论上及工程实践数据来看,作用在圆形支护结构上的主动土压力较常规的直线形支护结构上的土压力小,且支护结构半径越小这种现象越显著,即可以降低支护结构的内力和变形。从而可减少围堰内支撑的复杂程度,为施工提供充足的工作面,提高施工效率。

李家沙大桥主墩承台平面尺寸为14.2 m×15.7 m,比较方正,采用圆形围堰进行承台施工是一种理想的选择。

3 承台总体施工方案

主墩承台采用ϕ21.2 m圆形钢板桩围堰,共设4道拱圈进行支护,拱圈采用C40混凝土。第一层拱圈标高为2.0 m,第二层拱圈标高为-1.0 m,第三层拱圈标高为-3.0 m,第四层拱圈标高为-5.0 m,基坑底标高-6.3 m。Z3,Z4主墩地质存在差异,其中Z3主墩覆盖层较浅,钢板桩底打入基坑底不小于3 m,打入全风化层不小于2 m。Z4主墩覆盖层较厚,板桩打入基坑底不小于5 m,打入全风化层不小于1 m。

其施工步骤为:钢板桩打设→围堰内开挖至标高2.0 m→浇筑第一层拱圈→开挖至标高-1.0 m→浇筑第二层拱圈→开挖至标高-3.0 m→浇筑第三层拱圈→开挖至标高-5.0 m→浇筑第四层拱圈→开挖至基坑底→浇筑封底混凝土→承台结构施工。

4 承台分步施工

4.1 钢板桩打设

4.1.1 钢板桩围堰施工要点

1)钢板桩插打方法。

采用逐片插打,逐渐纠偏,直至合龙,以及先合龙,后插打进入岩层的方法。

2)钢板桩插打过程控制。

为了确保插打位置准确,第一片钢板桩插打是关键。具体方法为:在定位桩上安装两层导向架,在导向架上设置限位装置,大小比钢板桩每边大10 mm,插打时钢板桩背紧靠导向架,边插打边缓慢下放。严格控制好钢板桩插打的垂直度,尤其是第一片桩要从两个相互垂直的方向同时控制,确保其垂直度,然后以第一片钢板桩为基准,再向两边对称插打。在插打过程中,钢板桩下端受土挤压,钢板桩锁口之间缝隙较大,上端总会产生远离第一片钢板桩方向的倾斜。因此,每打五片钢板桩就要用垂球吊线检查其垂直度,确保钢板桩垂直度控制在0.5%以内,超过此限度值时应采取措施予以纠偏。一次纠偏不能太多,以免锁口卡住,影响下一片钢板桩插打。当钢板桩偏移太多时,只能采取制作异形钢板桩的方法一次纠偏到位。每次插打完五片钢板桩并经纠偏后,将钢板桩点焊固定于内导向架上,减少累计偏移位移,利于围堰合龙。在插打过程中应做到:插桩正直,分散偏差,有偏即纠,调整合龙。

4.1.2 钢板桩围堰合龙

1)合龙前的准备。在即将合龙时,开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离,再根据钢板桩的宽度,计算出所需钢板桩的片数,按此确定钢板桩的下一步如何插打。2)钢板桩的合龙采取“先合龙,后插打到位”的方法,即根据在合龙侧,先将钢板桩逐块插打进入河床一定深度,而不直接一次性插打到位,打入深度以保证其自身稳定为度。因钢板桩进入河床较浅,可适当调整钢板桩的位置,合龙较容易。钢板桩合龙后,再将其逐块复打到设计标高。3)合龙时钢板桩的调整处理。钢板桩围堰在合龙时,两侧锁口不尽平行,可实测板桩上下间距,制作异形桩进行合龙。

4.2 围堰内开挖、拱圈浇筑及拱圈应力监测

1)挖方。围堰内工作面比较开阔,采用机械开挖。一个围堰内安设两台小挖机,围堰外用长臂挖掘机提升弃土。在弃土时,根据围堰周边地势,有意识填到低洼处,使土压力荷载平衡。在围堰周边地形较平整时,应用载重车拖走。2)拱圈浇筑。当开挖至拱圈标高时,对拱圈处进行整平,并铺设一层砂浆垫层,整个垫层的标高需严格控制,保证整个拱圈在同一个平面内。拱圈的钢筋骨架分段在加工厂整体制作,在现场焊接成型。模板采用1 m长钢组合模板。为方便以后拱圈的拆除,在拱圈与钢板桩接触面涂脱模剂,钢板桩凹槽处需用硬纸板隔离,防止水泥浆进入钢板桩连接缝中,导致拔桩困难。拱圈采用C40混凝土,并添加早强剂,缩短等待混凝土强度时间。在拱圈混凝土强度达到80%以上时,才能进行下一步开挖。3)拱圈应力及变形监测。在拱圈施工时,拱圈中预埋应力片,对拱圈应力进行监测。一层拱圈共8个断面内外层设置应力片,8个断面成45°角均匀布置。同时在这8个断面处设置变形观测点。在拱圈混凝土达到强度后,进行土方开挖施工。土方每开挖0.5 m～1 m对拱圈的内力和变形监测一次,了解拱圈内力情况。并对数据进行对比分析,了解与理论计算偏差情况,为下一步施工起到指导作用。由于拱圈受力从第一层到第四层是逐渐变大的,但拱圈截面是同等大小的,可以根据第一层、第二层监控结果与理论值进行比较,如果监控值偏大,对第三层、第四层拱圈受力进行同比例放大,检算拱圈承载安全性,如果超出安全范围,可通过加大拱圈截面来增大拱圈承载力。

5 设计与施工过程中的体会

1)施工方案设计与施工现场紧密联系:应该根据实际的地质情况和地下渗水情况确定合理的施工方案,选择排水或不排水开挖,计算灌注封底混凝土厚度。2)荷载计算是核心:钢板桩计算的核心内容就是基坑周围土压力的计算,根据实际施工需要,基坑周围的堆载、车辆荷载、水压力等都要考虑到计算中去,此外根据地质情况还要考虑水对基坑周围土体的浮力作用,以保证方案的安全系数。3)钢板桩围堰的施工过程计算:钢板桩围堰的计算工况要囊括整个施工过程,对于每一个施工工况都对应着不同的受力状况。4)内支撑的设计计算:内支撑的设计考虑到基坑开挖的方便性,合理的布置内支撑的形式,既要保证受力简单合理,又要使得基坑开挖有足够的操作空间。5)主墩承台现已经顺利施工完毕,由于基坑渗水情况比较理想,采用了排水开挖的方案进行基坑开挖。从总的施工过程来看,钢板桩围堰及内支撑是安全可靠的。由于实际的岩层埋深较浅,和设计提供的地质资料有差别,钢板桩入土深度未达到设计要求,再者两道支撑间的距离较大,钢板桩自身的刚度较弱,在基坑开挖未到第二道支撑标高时(差0.5 m)钢板桩的变形已经大于了100 mm,而内支撑的安装都采用的是被动撑的受力方式,这导致了第二道内支撑未达到设计标高,和设计状态差别比较大。因此,建议在施工中采用主动支撑的方式,这样可以消除开挖过程中钢板桩的变形,从而与设计状态相符。

参考文献

黄龙箐大桥设计与施工 篇7

S32公路在浦东运河—川南奉高架段与浦东运河相交处,设计道路中心线与浦东运河规划中心线逆交7.78°。现状河道宽约30 m;规划蓝线宽85 m、河底宽50 m、河底高程-2.5 m(吴淞高程)。根据航道管理部门要求,浦东运河大桥“一跨过河,水中不设墩柱;墩台净距≥85 m,上底宽≥70 m,通航净高≥7 m。”

1 主要技术标准

设计荷载为公路-Ⅰ级,设计行车速度为120 km/h。桥面横向布置为:0.5 m(防撞护栏)+19.13 m(车行道)+0.5 m(防撞护栏)+1.24 m(中央分隔带)+0.5 m(防撞护栏)+19.13 m(车行道)+0.5 m(防撞护栏),全宽41.50 m;西半幅桥纵坡2.789%,东半幅桥纵坡-0.45%,凸曲线半径为17 000 m,横坡2%。抗震设防标准:7级,地震动峰值加速度为0.1g,抗震设防类别为B类。

2 桥型方案及结构型式

2.1 桥型方案的选择及桥跨布置

浦东运河航道等级高、航运任务繁重,河中不能设墩。规划中河道拟以目前河道中心线为基准向两侧拓宽。根据河道与道路斜交的具体情况,结合桥梁基础宽度,在初步设计阶段对浦东运河大桥提出以下两种桥型方案:方案一为100 m下承式系杆拱桥,方案二为60 m+96 m+60 m预应力混凝土连续梁桥。两个方案的比较如表1所示。

由于S32是长江三角洲地区快速通道,机动车流量大,故运营阶段桥梁结构采用封道大修的可能性很少。两个方案中,连续梁方案尽管造价稍高,但运营阶段养护管理比较简单,因此,推荐实施方案为方案二。大桥总体布置见图1、图2。

2.2 主桥上部结构

上部结构分左右两幅,桥梁为斜桥正做。单幅桥截面形式为单箱双室。中墩处梁高为5.800 m,高跨比1∶16.55;跨中梁高2.400 m,高跨比1∶40。箱顶全宽19.130 m(未含两悬臂板端部各0.10 m宽的后浇混凝土),底宽12.000 m。顶板悬臂长3.815 m(缓和曲线段最宽为4.15 m,最窄为3.47 m),悬臂根部厚60 cm。顶板厚25 cm;底板厚25 cm,支点取120 cm;共3道腹板,每道腹板厚40~50 cm,支点取80 cm。箱梁仅在支点处设横梁,中支点横梁厚150 cm,边支点横梁宽100 cm(另加牛腿宽90 cm);中支点横梁设人孔。梁底按二次抛物线y=f×(L-X)×X/L2变化。桥梁采用对称悬臂浇筑方法施工。在96 m的1/2长度内共分13个节段,其中0号块长6.0 m,1号~6号块长3.0 m,7号~10号块长3.5 m,11号~13号块长4.0 m,中孔合龙段长2.0 m。节段最大重量为150 t。边孔在两岸均设置11.8 m长的等截面支架现浇节段,边跨合龙段长2.0 m。箱梁顶面为8 cm厚钢筋混凝土铺装和10 cm厚沥青混合料铺装。设计考虑施工挂篮荷载≤70 t。

桥面横坡为单向2%横坡,由箱梁腹板调整高度,箱梁底面平置。纵坡则由改变墩台高度、箱梁底支座垫块综合调整;悬臂施工段可按实际竖曲线进行施工,控制浇筑,按节段长度的折线连接;支架现浇段则以直线连接;其余高差则由铺装来调整。

箱梁采用三向预应力混凝土结构。箱梁的纵向预应力由顶板、底板及腹板钢束组成,钢束均采用9股、12股的钢绞线。桥面板横向预应力采用3股钢绞线,沿顺桥向每50 cm布置一束,采用单端交错张拉。边横梁横向预应力采用9股、12股钢绞线。中横梁横向预应力采用准32高强精轧螺纹粗钢筋。竖向预应力筋采用准32高强精轧螺纹粗钢筋,沿顺桥向以50cm的间距布置。

2.3 主桥下部结构

中墩为双立柱形,截面尺寸3.0 m×3.0 m,上端设系梁;承台平行于规划河道布置,与桥轴线斜交7.78°,高3.0 m,分幅布置,两幅承台之间设3 cm宽沉降缝,上设驳岸防汛墙。

主桥边墩的立柱外形与中墩外形相似,截面尺寸1.6 m×3.0 m,上端设系梁;承台为四方型,分幅设计,高2.0 m。主桥基础采用直径为1.0 m钻孔灌注桩,平行布置,桩长40 m。主墩每幅承台下布置4(纵向)×8(横向)=32根桩,边墩每幅承台下布置2(纵向)×6(横向)=12根桩。

3 结构分析

大桥以新的桥梁设计规范JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》进行计算。上部结构静力分析采用《桥梁博士》计算软件,下部结构按常规方法进行分析计算。

在施工阶段,主桥按0号块和1号块在主墩和搭设临时墩的托架上浇注,其余各块件均采用挂篮悬臂浇注,并张拉各阶段预应力束,直至最大悬臂。

逐阶段计算各截面的内力、位移和应力。计算中充分考虑了各施工阶段可能出现的施工荷载、左右梁段浇注不均匀等各项因素。在运营阶段,按成桥状态下恒载、活载、收缩徐变、预应力、支座沉降等荷载工况,按规范进行组合计算,验算各截面的位移和应力,与规范规定值进行比较。

经计算,箱梁在成桥阶段恒载作用和短期效应组合情况下,上、下缘应力如图3、图4所示。可以看出,成桥阶段恒载作用下,上、下缘均未出现拉应力,其中上缘最大压应力为15.647 MPa,下缘最大压应力为10.844 MPa;短期效应组合下箱梁也未出现拉应力,其中上缘最小压应力为0.13 MPa,下缘最小压应力为2.266 MPa,均可以满足规范要求。

其他计算结果也表明,箱梁各截面应力、位移在各种荷载工况组合下均满足规范要求。

4 施工方案

主桥中墩、边墩均位于河岸上,因此桥墩下部结构施工可按常规方法进行。主桥上部结构采用挂篮悬臂浇注法施工。箱梁共划分57个节段,施工时最大悬臂长度为47 m,悬臂浇注最大长度为4 m,最大重量为150 t。主墩0号块和1号块均在托架上进行浇注,在采取墩梁固结措施后即进行挂篮悬臂浇注施工。悬浇完成即进行全桥合龙段施工,先边跨后中跨,之后拆除中墩处临时固结装置。

5 结语