黄河清大桥

黄河清大桥（共7篇）

黄河清大桥 篇1

黄河清大桥位于青海省贵德县县城附近虎头崖, 是西﹙宁﹚久﹙治﹚公路重要交通枢纽。

1 工程概况

黄河清大桥为青海省省道S101线湟中至贵德段改建工程G标, 起点桩号K84+936.960, 终点桩号K85+303.040, 全长366.08m。设计标准为汽——20级、挂——100级, 设计车速为80km/h, 桥梁下部采用钻孔灌筑桩, 孔径1.5m;桥梁墩柱采用1.2m圆形轻型桥墩, 桥面宽17m。

2 钻孔桩施工控制

桥梁共有钻孔灌注桩232.8/12根, 桩径为Ф1.5m, 单桩长度40 m, 钻孔桩所穿越的地质层构造为亚粘土、砂砾卵石、漂石层、泥岩强风化层、泥岩弱风化层和泥岩微风化层, 根据此地质情况, 拟采用4台冲击钻机施工。泥浆弃运方式主要是:先在地界内适当位置挖足量泥浆沉淀池, 把钻孔桩排放出的泥浆入池, 并及时将沉淀后的钻渣运走至弃土场。

1) 场地平整:

水中墩筑岛、岸上墩将墩位处杂物清除、铲除软土, 平整夯实。检测合格并符合当地气象水文、地质变化的范围值后进行作业。

2) 埋设护筒:

护筒采用厚4mm钢板制作而成, 护筒口高出地下水位1.5m, 高出地面0.3m, 护筒内径比桩径大30cm, 护筒平面位置偏差不大于5cm, 倾斜度不大于1%, 护筒埋设前对桩位进行测定。

3) 钻孔泥浆:

在钻孔前在孔内多放一些粘土, 并加适量粒径不大于15cm的片石, 顶部抛平, 用低冲程冲砸, 泥浆比重控制在1.6左右, 钻进0.5～1.0m, 再回填粘土, 继续以低冲程冲砸。如此反复二、三次, 必要时多重复几次, 直至护筒内水头保持不下沉为止。

4) 钻孔

(1) 钻机就位前, 对主要机具及配套设备进行检查、维修。就位后检测底座和顶端, 要平衡, 不得产生位移和沉陷。

(2) 钻进前绘制每个孔位钻孔地质剖面图, 依地质编录成果制成图表, 挂在钻台上。针对不同地质层, 采取不同冲程和泥浆。

(3) 开钻后, 为了把钻碴泥浆尽量挤入孔壁, 一般不抽碴。待冲砸至护筒下3～4m时, 加高冲程正常冲进, 4～5m后, 要勤抽碴。钻进中随时测量, 保持孔位正确。

(4) 钻孔时查看钢丝绳回弹和回转情况。耳听冲击声音, 以判别孔底情况。同时掌握好松绳原则, 松多会减低冲程, 松少了又成空锤, 易损坏机具。

(5) 当孔内泥浆含碴量增大, 钻进速度减慢, 进行抽碴, 抽碴时应注意;

①及时向孔内补浆或补水。即投粘土自行造浆, 不能一次倒进以防粘钻。

②抽碴筒放到孔底后, 在孔底上下提放几次, 待多进些钻碴, 然后提高。

③采取孔口放细筛子或承碴盘等办法, 使过筛后的泥浆流回孔内。

(6) 为保证孔形正确, 钻进中, 常用检孔器检孔, 检孔器用钢筋制成, 其高度为钻孔直径的4-6倍, 直径与桩基直径相同。

(7) 当钻机深度达到设计要求时, 对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查、确认满足设计要求后, 立即填写终孔检查证, 经驻地监理工程师认可, 方可清孔及水下砼的准备工作。

5) 清孔

(1) 钻孔达到设计深度后, 向孔中注入含砂量小于4%的新鲜泥浆或清水, 直至达到要求。清孔避免延时过长, 造成坍孔。

(2) 清孔后再对孔位进行检查, 孔的平面位置的各方向的误差均为50mm, 钻孔直径不小于桩的直径, 倾斜度不大于孔深的1/100, 井底沉淀不超过规范要求, 清孔后的泥浆性能指标:含砂率4%, 比重1.0～1.2, 粘度17～20Sec。不得用加深孔深来代替清孔。

6) 钢筋骨架

(1) 骨架在墩旁分节制造, 钢筋在纵向采用对接焊, 接口数量与位置按《规范》要求进行。钢筋骨架成形后安装声测管。骨架用吊车和钻机就位, 骨架就位后, 在其上端焊接粗钢筋与孔口联结牢固, 既起到悬吊钢筋笼作用, 又防浇注砼时骨架上浮。

(2) 为保持钢筋笼有足够的保护层, 除按设计焊好耳环外, 可适当加焊些薄扁钢, 增加钢筋笼对孔壁的承压面积, 使钢筋笼入孔后不致一边陷入泥中, 造成露筋或保护层偏差过大。

(3) 每截面对称设置垫块, 每2m设置一组。在设保护层厚度与垫砼圆桩块的位置, 需与主筋并排焊Ф16的辅助钢筋。

(4) 声测管与钢筋笼固定。采用粗钢丝绑扎牢固, 以保护声测管位置的准确, 并且不影响砼的灌注。

7) 设立导管

导管吊装前先试拼, 连接牢固, 封闭严密, 并事先用压力水作密封性检验。

8) 灌注水下砼

灌注水下砼是钻孔桩施工的重要工序。在灌注前, 先探测孔底泥浆沉淀厚度, 大于规定厚度时再次清孔。

砼拌合物运送至灌注地点时, 检查和易性、坍落度等情况, 如不符合要求, 进行第二次拌合, 直至达到使用要求。

每根桩砼灌注通过德国产输送泵泵送, 一气呵成, 混凝土的和易性、流动性要好, 坍落度控制在18～20mm内。在灌注过程中, 要保证导管埋置深度, 在任何情况下, 不得小于1m, 也不得大于6m, 并认真做好灌注工作中的各项记录。

3 环保措施

本段处于黄河河川地带, 为保护施工范围内的环境卫生、农田、植物和黄河水的清洁, 防止泥浆等污染河道水质, 钻孔桩废弃的泥浆在施工完成后用汽车或罐车运到指定的排放地点。黄河大桥的施工选在冬季枯水季节, 采用半幅施工半幅走水的方式, 解决了走水问题。由于冬季水位较低, 暂时施工挤压河道, 不影响正常的泄洪, 不会危及堤防安全。在施工中, 我们采用的施工方法、技术不会影响水质情况。

工程中使用的泥浆, 我们建立了泥浆池, 作了储备, 以备于二次利用, 对于废弃的泥浆我们设立沉淀池, 派专人负责管理决不直接排入黄河, 污染河水。

4 依据标准综合评价

施工单位会同建设、设计、监理单位的代表, 依据灌注桩施工实际成果, 对照设计与工程记录综合评价, 符合《规范》与设计要求。

5 结束语

贵德黄河清大桥钻孔灌柱桩的施工为修建类似的桥梁钻孔灌柱桩基础提供了经验, 也为不断提高桥梁施工工艺、改善施工机械设备的效率提供了积极的作用, 为后续工程提供了基础。

参考文献

[1]JTJ041-2000, 公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社.

[2]杨文渊, 徐D.桥梁施工工程师手册[M].人民交通出版社, 2001.

清石河特大桥设计简介 篇2

关键词：连续箱梁,高墩

1 概述

清石河特大桥为铁路桥, 属于宁夏回族自治区的自建铁路“原州区至王洼铁路专用线”上的一个桥梁工点, 桥址位于80亩台附近的清石河沟, 为低山区下切式黄土冲沟, 清石河下游又名茹河, 为泾河的一级支流, 桥位以上流域面积F=222km2。百年流量:896m3/s。桥址处沟槽于平地下切深约55m。桥位处沟槽较顺直, 沟底比降约为0.4%。两岸植被一般, 沟床为黄土质沟床, 沟内有少量的常流水;小里程侧岸坎较陡, 基本呈直立状, 但坡面较整齐, 未见陷穴等不良地质, 沟顶为平坦耕地;大里程侧岸坎较小里程侧稍缓, 但坡面稍破碎, 岸坎顶为台阶状耕地。

2 孔跨布置

本桥采用2-24m+7-32m+ (48+2×80+48) m连续梁+2-32m, 24m、32m简支梁采用铁道部批准的专桥2101系列标准梁, (48+2×80+48) m连续梁为变高度变截面预应力混凝土箱梁。本桥桥高受线路纵坡控制, 为跨越DK21+590处的黄土冲沟 (该冲沟纵向宽130m, 沟深56m) , 采用了 (48+2×80+48) m连续梁跨越, 从而避免了桥墩放在黄土斜坡上而引起大范围的刷方, 也为斜坡稳定提供了必要的条件。主桥总布置如图1所示。

3 连续梁设计

3.1 主梁设计

采用一联 (48+2×80+48) m变高度变截面预应力混凝土箱梁, 一联总长257.5m, 桥全长612.7m。箱梁横截面采用单箱单室, 中支点处梁高6.2m, 跨中合拢段及边跨直线段梁高3.7m, 梁底下缘采用圆曲线, 箱梁顶宽7.5m, 底宽4.5m, 顶板厚40cm, 底板厚40～100cm, 腹板厚50～70cm, 箱梁内顶板处设90cm×30cm梗肋, 底板处设30cm×30cm梗肋;全联在端支点及中支点处共设5个横隔板, 横隔板设有过人洞, 以便检查人员通过。根据梁体内底、顶板相应位置处设有锯齿板, 箱梁腹板上设有5cm通风孔, 在底板与水流不畅处设有5cm泄水孔。梁跨中及支点截面如图2所示。

3.2 纵向预应力

连续箱梁采用双向预应力体系, T构顶板钢束采用9—φS 15.2与12—φS 15.2, 腹板与边跨顶底板采用12—φS 15.2, 中跨顶板采用12—φS 15.2, 中跨底板采用19—φS 15.2。每侧腹板采用单排直径为25mm的竖向预应力精扎螺纹钢筋, 横向采用3—φS 15.2钢绞线, 已满足该范围内主拉应力的要求。梁体钢束布置如图3所示。

3.3 连续梁施工

连续箱梁除0号梁段采用墩顶立模现浇、边跨采用搭设支架现浇外, 其余梁段均采用移动式挂篮悬臂灌注施工。施工前先对支架进行预压处理, 以消除非弹性变形。箱梁采用C50混凝土, 合拢段采用C50补偿收缩混凝土。

在连续梁T构施工前, 先安装10～12号主墩墩顶永久支座, 施工主墩墩顶临时支座, 形成临时固接支撑。安装0号梁段托架, 并对托架进行预压, 在托架上立模、绑扎钢筋, 浇筑0号梁段混凝土, 待达到设计要求强度后, 张拉0号梁段钢筋并锚固, 0号梁段安装调试挂篮, 架立1、1′号梁段模板, 绑扎钢筋, 浇筑混凝土, 待达到设计强度后张拉钢束, 在挂篮上依上述步骤对称浇筑2 、2′号至 9 、9′号梁段。同时在边墩旁设立落地支架, 并进行预压, 支架上浇筑两边跨梁段, 架立边跨合拢段模板, 绑扎普通钢筋, 浇筑混凝土, 张拉边跨合拢段顶底板钢束, 拆除边跨挂篮。再架立中跨合拢段模板, 浇筑混凝土, 张拉钢束。最后拆除10～12号临时支座、边跨支架、中跨挂篮。

4 主桥下部结构设计

4.1 高墩设计

由于线路走向和地形控制, 本桥11号墩墩高为81.1m, 故设计时把12号墩设计为制动墩, 这样便于验算11号墩。11号墩采用圆端形空心桥墩, 顶帽按9.2m×6.6m设计, 桥墩按8.8m×6.2m设计, 壁厚为100cm, 内坡比率为75∶1, 外坡比率为45∶1。在地震检算时利用了MIDAS进行了模拟计算。主墩有限元模型如图4所示。

采用桥址设计反应谱对清石河特大桥高墩进行多遇及设计地震下的反应谱分析。反应谱分析中, 各个模态间组合采用SRSS法, 阻尼比取0.05。分别进行顺桥向和横桥向两个方向的反应谱分析。

利用铁路桥梁辅助设计系统——HRBD2008-XP对桥墩进行配筋检算, 得出内外侧配置φ16竖向通长钢筋, 间距为10cm。距墩底19.5m处配置φ16竖向加密钢筋, 全部通长钢筋应伸入承台内不小于2.0m。内外侧均配置φ12的箍筋, 按15cm均布。

利用铁路桥梁辅助设计系统——HRBD2008-XP对墩顶纵横向位移, 风振, 墩身截面最大偏心比, 墩身截面最大压应力, 墩身截面最小压应力, 桥墩最小稳定系数均满足规范要求。由于基顶外力很大, 采用了16根φ2.0m的钻孔灌注桩基础, 为了满足基础的刚度要求, 采用了3.0m的加台与5.0m的承台设计。桩长50m。

4.2 主桥其余下部结构设计

主桥桥墩均采用空心圆端形桥墩。边墩顶帽按8.2m×5.6m设计, 桥墩按7.8m×5.2m设计, 壁厚为50cm, 内坡比率为75∶1, 外坡比率为45∶1, 由于边墩为不等跨桥墩, 故设计了30cm纵向预偏心。次边墩顶帽与桥墩的尺寸与边墩的设计尺寸一致, 次边墩不设纵向预偏心。桥墩设计时利用铁路桥梁辅助设计系统——HRBD2008-XP进行了检算, 墩顶纵横向位移, 墩身截面最大偏心比, 墩身截面最大压应力, 墩身截面最小压应力, 桥墩最小稳定系数均满足规范要求。根据边墩墩顶的受力情况与墩底的地址情况, 设计时采用了9根φ125cm的钻孔摩擦桩, 墩底采用2.5m厚的混凝土承台, 桩长73m。次边墩墩顶外力较大, 按照主力设计下φ150cm的单桩承载力不宜大于9000kN, 设计时采用12根φ150cm的钻孔摩擦桩, 墩底采用4.0m厚的混凝土承台, 桩长82m。

5 结语

1) 单线大跨度连续梁的设计, 设计难点是难以保证梁体横向刚度要求, 故应尽可能的降低梁高, 降低梁体重心, 增大梁体横向稳定性, 再通过梁体纵向预应力钢绞线、横向预应力钢绞线和竖向预应力满足梁体内力要求。

2) 控制铁路高墩的设计因素为地震检算、风振和截面应力, 在设计时合理的截面尺寸, 壁厚、内外坡比为设计中的重点。

参考文献

[1]TB10002.5-2005, 铁路桥涵地基和基础设计规范[S].

雁盐黄河大桥结构分析 篇3

1.1全桥结构分析有限元模型的建立

1) 全桥结点、单元划分及坐标计算。本桥采用静、动力有限元结构分析程序进行结构计算分析。主拱肋采用三维梁单元模拟, 吊杆和系梁采用三维杆单元模拟, 系梁的初张力按单元降温模拟。全桥共划分了704个节点、981个单元 (见图1) 。

2) 单元特性计算。毛截面几何特性是计算结构内力及变形的前提。本桥采用Auto CAD中面域/质量特性计算出各单个截面的毛截面几何特性, 然后将钢截面换算成混凝土截面。

1.2结构自重与二期恒载计算

横梁计入预制槽形板后的恒载集度即为结构自重 (也称为一期恒载自重) 。

二期恒载集度为桥面铺装与护栏恒载集度之和。本桥的二期恒载取值为82 k N/m。

1.3全桥结构活载计算

汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载;桥梁的横向计算采用车辆荷载。

1) 本桥采用四车道, 车道折减系数为:ξ=0.67。本桥采用公路Ⅰ级车道荷载, 均布荷载标准值为qk=10.5 k N/m, pk=360 k N。由杠杆原理并考虑车道折减系数, 可以得出各纵梁所承担的荷载:

2) 主拱控制截面内力影响面计算及其加载。

计算各截面可变荷载内力以绘制影响面为主, 可以采用静力法或机动法 (利用虚功原理) 绘制影响面。影响面的图形也可通过施加一组节点荷载即可得到指定截面的内力影响面 (见图2) 。

在主梁活载内力影响面上的最不利荷载工况上动态加载可求得活载最大内力Sp。

3) 内力结果整理与分析。

恒载及车道荷载在各控制截面产生的内力见表1。

4) 桥墩影响面计算及其加载。

桥墩影响面采用机动法绘制。机动法作影响面的依据是理论力学中所讲过的虚位移原理, 即刚体体系在力系作用下处于平衡的必要和充分的条件是:在任何微小的虚位移中, 力系所作的虚功总和为零。欲作某一反力或内力X的影响面, 只需将与X相应的联系去掉, 并使所得体系沿X的正方向发生单位位移, 则由此得到的荷载作用点的竖向位移图即代表X的影响面。这种作影响面的方法便称为机动法。绘制影响面的目的是为了利用它来确定实际移动荷载对于某一量值的最不利位置, 从而求出该量值的最大值。恒载及车道荷载在墩控制截面产生的内力见表2。

k N

1.4主拱控制断面内力组合

结构计算中, 通常需要求出在恒载和活载共同作用下, 各截面的最大、最小内力, 以此作为设计或检算的依据。联结各截面的最大、最小内力的图形, 称为内力包络图。

1) 内力组合见表3。

2) 内力包络图绘制见图3, 图4。

3) 主拱典型断面应力验算。σmax=9.879 0 MPa, σmin=0.364 6 MPa, 根据桥规规定其应力限值为:0≤σ≤0.55×Rag=15.675 MPa (压弯构件) 。显然可见, 应力组合值满足桥规要求。

2桥面横梁应力分析

2.1横梁有限元模型的建立

首先对结构进行节点、单元划分以及坐标计算, 给定典型构件的单元特性, 建立了横梁平面模型。在横梁计算中, 考虑了横向预应力及人群活载的效应。

1) 预应力计算。

预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算中, 预应力损失包括:预应力钢筋与管道壁之间的摩擦σl1 (后张法) ;锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩σl2;预应力钢筋与台座之间的温差σl3 (先张法) ;混凝土的弹性压缩σl4;预应力钢筋的应力松弛σl5;混凝土的收缩和徐变σl6。扣除预应力损失之后的有效预应力值σcon-σ损失应满足:0.55fptk≤σ有效≤0.65fptk。

本桥预应力钢筋采用后张法7根5或7根4钢绞线, fptk=1 860 MPa, σcon=0.75fptk, 为了简便计算取σ有效=0.57fptk=1 060.2 MPa。

2) 恒载、汽车及人群荷载在各控制断面产生的内力结果见表4。

2.2横梁最不利荷载工况计算

根据配筋图, 计算得支点处正截面承载能力为:Mu=4 197 k N·m, 在组合荷载作用下, 支点处产生的弯矩M=1 738.67 k N·m<Mu;跨中正截面承载能力为:Mu=3 849 k N·m, 在组合荷载作用下, 跨中处产生的弯矩M=3 504 k N·m<Mu。支点处斜截面抗剪能力为:Vu=2 733.91 k N, 在组合荷载作用下, 支点处应承受的剪力为:V=1 048.62 k N<Vu。应力验算分别进行了使用阶段正应力验算和主应力验算。预应力钢筋中的拉应力:σp, max=1 116.1 MPa<0.65Ryb=1 209 MPa, σp, min=1 074.4 MPa, , 验算结果表明满足桥规要求。主应力:σzl=1.64 MPa<0.8Rlb=2.4 MPa, σza=3.88 MPa<0.6Rab=21 MPa, 显然, 符合桥规限值要求。

3承载能力极限状态计算

1) 主拱典型断面正截面承载能力验算 (L/4, L/2) 。

边拱正截面承载能力为:φfscAsc=8.091 94×104k N, 荷载组合作用下产生的最大内力值为:Nmax=15 732.6 k N<φfscAsc;中拱正截面承载能力为:φfscAse=8.091 94×104k N, 荷载组合作用下产生的最大内力值为:Nmax=26 459.4<φfscAsc。结果表明:验算均满足要求。

2) 桥墩基础承载能力验算。

单桩承载力[P]=9 132.94 k N, 经过荷载组合:边墩:P=6 557.44 k N<[P], 中墩:P=8 690.27 k N<[P]。

4桥梁结构挠度验算

1) 纵梁挠度验算。

中跨纵向挠度:

边跨纵向挠度:

2) 横梁挠度验算。

横向挠度:

参考文献

[1]康谷贻.混凝土设计原理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

西固黄河大桥选线方案分析 篇4

关键词：桥梁,西固大桥,桥位方案,控制性工程

西固黄河大桥主桥采用m斜拉桥, 南岸引桥采用2×40m简支箱梁, 北岸引桥采用5×40m连续箱梁, 属于连霍国道主干线兰州南绕城高速公路重点和难点工程, 位于兰州南绕城高速公路第14合同段。上部结构主桥主梁采用工字钢-混凝土结合梁, 斜拉索采用直径7mm镀锌低松弛平行钢丝束, 引桥采用预应力混凝土预制箱梁。下部结构主桥桥塔采用菱形钢筋混凝土塔, 辅助墩、过渡墩采用薄壁空心墩, 引桥下部结构采用薄壁空心墩、柱式墩, 桥台采用柱式台, 基础采用钻孔灌注桩基础。

黄河大桥段实景如图1所示。

1 桥位方案

西固大桥是兰州南绕城高速公路控制性工程, 桥位控制因素多, 工可、初设时均开展了多桥位比较, 由于水资源位方案明显缺乏比较性, 结合该段工可推荐桥位及水源保护区、铁路、公路、输油管道现状, 分别提出了A、F、G三个方案进行比选论证, 如图2所示。F线与河道正交, 位于A线上游500m处;G线与河道斜交角23°, 位于A线上游150m处。

2 方案概述

1) A线方案:路线在牟家台设1016m的中隧道下穿石油、天然气管道后, 沿水源一级保护区边缘以全长1043m, 主跨360m的斜拉桥跨越黄河至对岸柴家台, 以挖方路基通过柴家台进入井子沟, 路线沿沟道布设, 设置2860m井子沟特大桥穿越井子沟。

A线方案距柴家峡水库约2km, 路线长度6.785km, 路线最小曲线半径为1200m, 桥梁全长为1043m, 隧道长3050.5m, 桥面最大高度87m。

2) F线方案:路线在牟家台设2395m的长隧道下穿石油、天然气管道后, 沿水源一级保护区边界上游350m以 (65+112+360+112+65) m斜拉桥跨越黄河至对岸柴家台, 以挖方路基通过柴家台进入井子沟与A线方案相接。本方案距柴家峡水库约1.5km, 路线长度7.745km, 路线最小曲线半径为950m, 桥梁全长为725m, 隧道长4331m, 桥面最大高度80m。

3) G线方案:路线在牟家台设1548m的长隧道下穿石油、天然气管道后, 沿水源一级保护区边界以全长899m, 主跨360m的斜拉桥跨越黄河至对岸柴家台, 以挖方路基通过柴家台进入井子沟与A线方案相接。本方案距柴家峡水库约1.8km, 路线长度7.224km, 路线最小曲线半径为1100m, 桥梁全长为899m, 隧道长3377m, 桥面最大高度86m。

3 各桥位方案优缺点

1) A线方案。方案A布孔控制因素有:水资源保护区、西新道路、兰新铁路, 通过桥型方案比较, 适宜的桥型为: (3×40) m先简后连组合箱梁+ (65+112+360+112+65) m斜拉桥+ (5×40) m先简后连组合箱梁, 见图3所示。

优点:1) 路线长度最短, 黄河大桥段平面线形指标高;2) 黄河大桥桥塔、墩高较其他方案低, 最高桥塔160m, 最大墩高77m;3) 避让了天然气、石油管道;4) 拆迁工程量小、占地较少。缺点:1) 受黄河大桥和输油管线限制, 与大桥相接的柳泉3#隧道终点段为小净距隧道, 施工难度大;2) 路线在柴家段台挖方较大, 需改移1个110千伏高压输电线铁塔和2个双杆;3) 隧道比D2、D3方案长, 路线距一级水源保护区较近。

2) F线方案。F线桥位与A线桥位相距较近, 桥梁布孔主要控制因素为兰新铁路和兰州市水资源保护区。该桥位南岸地势陡峻, 坡脚临近铁路, 无空间布置主墩, 主墩必须布置在河边处, 主跨所需最小跨度为320m。南岸地势陡峻, 不宜在坡面设墩, 南岸所需最小边孔为180m。结合边中跨匹配关系及主跨跨越要求, 适宜的桥型方案为: (65+112+360+112+65) m斜拉桥, 如图4所示。

优点:1) 黄河大桥桥位最正, 无需引桥, 桥长最短, 较A线短289m。2) 路线距一级水源保护区较远。缺点:1) 路线最长, 较A线长960m。2) 隧道最长, 较A线长1280m。3) 黄河桥头曲线半径较小, 行车舒适性较差。

3) G线方案。G线桥位介于A线和F线之间, 桥梁布孔主要控制因素为石油、天然气管道、兰新铁路和兰州市水资源保护区, 适宜的桥型方案为:斜拉桥, 如图5所示。

优点:1) 黄河大桥桥位较正, 桥长较短, 较A线短144m。2) 黄河大桥桥头曲线半径较大, 行车较顺畅。缺点:1) 路线较A线增长439m。2) 隧道较A线增长326.5m。

4 结论

经上述比较, F线经济、技术指标明显较差, A线方案虽然大桥较长, 但路线比G线短439m, 隧道短326.5m, 平面线性指标高, 拆迁、占地均比F线方案小, 路线有效绕避了天然气、石油管道。建安费比F线方案可节约1391.47万元, 故推荐经济指标最优的A线方案。

参考文献

[1]高冬光.公路桥涵设计手册/桥位设计[M].北京:人民交通出版社, 2011.4

[2]周孟波.斜拉桥手册[Z].北京:人民交通出版社, 2004.3

[3]刘士林.斜拉桥设计[M].北京:人民交通出版社, 2006

[4]公路斜拉桥设计细则 (JTG/T D65-01-2007) 北京:人民交通出版社, 2007

[5]陈明宪编著.斜拉桥建造技术[M].人民交通出版社, 2003.

[6]范立础主编.桥梁工程[M].人民交通出版社, 2001.

[7]陈立平.甬江大桥方案设计及分析研究[D].浙江大学, 2007.

[8]庄兀莹子.福厦线乌龙江特大桥桥型方案比选研究[D].西南交通大学, 2009

海南文昌清澜大桥总体设计 篇5

清澜大桥是文昌市“十一五”规划重点项目和重要的基础设施项目“两桥一路”工程的一部分。“两桥一路”是文昌市东海岸沿线的产业生命之路, 是连接海口贯穿东海岸的一条快速旅游通道。清澜大桥位于文昌市东南角, 横跨清澜湾, 在现状海湾轮渡码头附近, 沿东西方向连接清澜镇与东郊镇, 东郊镇为“十一五”项目——海南航天发射基地, 也是航天项目的重要配套工程。清澜大桥主桥全长1 828 m, 由主桥及东、西引桥组成。该桥于2009年11月开工, 2012年12月建成通车。桥梁实景图见图1。

2 主要技术标准

1) 道路等级:城市快速路。

2) 计算行车速度:80 km/h。

3) 最大纵坡:≤3.0%。

4) 桥梁结构设计基准期:100 a。

5) 汽车荷载等级:公路-I级。

6) 桥面布置如下。

(1) 主桥桥面宽度:0.25 m (栏杆) +2.0 m (人行道) +1.0 m (拉索锚固区) +0.5 m (防撞护栏) +0.5 m (右侧路缘带) +3×3.75 m (机动车道) +0.5 m (左侧路缘带) +2.0 m (中分带) +0.5 m (左侧路缘带) +3×3.75 m (机动车道) +0.5 m (右侧路缘带) +0.5 m (防撞护栏) +1.0 m (拉索锚固区) +2.0 m (人行道) +0.25 m (栏杆) =34.0 m。

(2) 引桥桥面宽度:0.25 m (栏杆) +2.0 m (人行道) +0.5 m (防撞护栏) +0.5 m (右侧路缘带) +3×3.75 m (机动车道) +0.5 m (左侧路缘带) +2.0 m (中分带) +0.5 m (左侧路缘带) +3×3.75 m (机动车道) +0.5 m (右侧路缘带) +0.5 m (防撞护栏) +2.0 m (人行道) +0.25 m (栏杆) =32.0 m。

7) 设计风速:38.4 m/s (10 m高10 min百年一遇平均最大风速) 。

8) 地震烈度:区域地震动加速度峰值为0.20g (相当于地震基本烈度Ⅷ度) 。

3 桥梁设计

3.1 总体设计

主桥结构为124 m+300 m+124 m的三跨钢与混凝土组合梁斜拉桥, 半漂浮体系, 桥塔采用钻石型索塔, 桥梁全宽34 m。主桥各塔均布置12对索及限位装置。拉索在主梁上和塔上的标准索距分别为12 m和2 m。主梁在各墩顶及索塔横梁处均设置纵向滑动支座, 并在索塔内侧设横向限位支座, 在过渡墩顶设横向限位挡块。清澜大桥桥跨布置图见图2。

3.2 主梁

主梁采用箱型钢纵梁、“工”字形横梁及小纵梁通过节点板及高强螺栓连接形成钢构架, 构架上架设预制桥面板, 现浇微膨胀混凝土湿接缝, 与钢梁上的抗剪栓钉形成整体, 组成组合梁体系。主梁全宽34.0 m, 梁高2.560~4.988 m, 两箱型钢纵梁梁中心间距29 m。主梁断面见图3。

箱型钢纵梁除端部外中心梁高度为2.3 m, 钢主梁顶、底板宽2 000 mm, 厚度根据受力区域不同, 分别为20 mm和60 (32) mm, 腹板厚28 (32) mm。钢纵梁标准节段长12.0 m, 横梁间距4.0 m, 除引桥挂孔处的横梁采用箱型截面外, 其余的横梁均采用工字型断面。在两边钢主梁间设3道小纵梁, 小纵梁与横梁断面均为“工”字形, 主梁与横梁、小纵梁与横梁间的连接均采用摩擦型高强螺栓链接。考虑抗风稳定性, 在小纵梁下设玻璃钢稳定板。根据计算, 在边跨梁端处主梁和小纵梁间填入混凝土块进行压重。

预制桥面板架在由主梁、小纵梁和横梁构成的钢格构架上, 桥面板通过布置在钢纵梁、钢横梁及小纵梁顶的剪力钉与钢梁结合。钢纵梁上斜拉索的锚固采用钢锚箱的锚固形式, 在钢纵梁两腹板间设置钢锚箱, 钢锚箱以焊接形式与钢纵梁腹板焊接。

桥面板厚28 cm, 全宽34 m, 由于在主梁间设3道小纵梁, 预制桥面板宽为6.15 m和6.8 m, 采用C50聚丙烯纤维混凝土, 桥面板除主塔附近及两端横梁顶采用现浇外, 其余部分采用预制拼装, 桥面板的存放期要求≥6个月。

3.3 拉索

本桥斜拉索采用平行钢丝拉索, 钢丝束外缠绕保护带, 护套采用双层, 内层为黑色高密度聚乙烯, 外层为彩色高密度聚乙烯。钢丝为7 mm镀锌高强度、低松驰钢丝, 抗拉标准强度为1 670 MPa, 弹性模量为1.95×105MPa。

拉索在主梁上的标准索距与标准梁段长度相同, 为12 m。在塔上的索距为2 m。本桥采用5种类型的拉索, 即PESM7-187、PESM7-199、PESM7-223、PESM7-253, PESM7-301, 成桥阶段斜拉索最大索力为5 554 k N, 拉索均在塔上端张拉。

3.4 索塔及基础

3.4.1 索塔

索塔采用钻石形, 包括上塔柱、下塔柱和下横梁, 采用C50混凝土。索塔总高105.81 m, 其中上塔柱高85.97 m, 下塔柱高19.84 m;中塔柱横桥向内外侧面的斜率为1/4.563 3, 下塔柱外侧面的斜率为1/3.818 3, 内侧面斜率为1/2.900 3。索塔在桥面以上高度为79.13 m, 高跨比为0.264, 塔底左右塔柱中心间距29.078 m。

塔柱采用空心箱形断面, 单箱单室, 上、中塔柱顺桥向尺寸为7.00 m, 下塔柱由7.00 m变化到9.00 m, 中塔柱横桥向尺寸为4.00 m, 下塔柱横桥向尺寸由4.500 m变化到5.672 m。上塔柱采用整体三箱断面, 塔内设钢锚梁。下塔柱底部设1.50 m实心段。为增加索塔景观效果, 塔柱外侧角隅处设有宽1.80 m, 厚0.15 m的装饰性突起;塔柱外侧均设0.15 m×0.15 m的倒角。

3.4.2 横梁

上、下塔柱连接处设有下横梁, 顶部标高26.53 m, 梁高为5.00 m。横梁采用箱形断面, 上、下横梁宽度均为7.00 m, 顶底板厚0.60 m, 腹板壁厚为0.80 m。横梁为预应力混凝土结构, 横梁内布置22束19Φs15.2钢绞线和18束22Φs15.2, 预应力锚固采用深埋锚头工艺。

3.4.3 钢锚梁及钢牛腿

索塔的拉索锚固段, 是将斜拉索的局部集中力, 安全、均匀地传递到塔柱的重要受力构造。传统的环向预应力锚固方式, 使拉索直接锚固在空心塔壁上, 拉索集中力传递至塔壁, 为防止塔壁混凝土开裂, 平衡塔壁上的拉应力, 在其周边施加环向平面预应力。环向预应力的锚固系统全部在现场完成, 由于在高空作业, 锚垫板的角度及预应力管道定位控制较难, 需要多次张拉预应力, 高空浇筑混凝土构造也有一定难度, 施工完成后不可检查和更换。

本桥拉索在塔上的锚固采用钢锚梁及钢牛腿的锚固方式。钢锚梁作为斜拉索锚固结构, 设置在上塔柱中, 12对斜拉索均锚固在钢锚梁上, 钢锚梁端部支撑于塔壁牛腿顶面的钢底座上。

钢锚梁为箱形结构, 由锚垫板、承压板、主板、横隔板、连接板、加劲肋等构件组成。其中侧面拉板主要承担斜拉索水平拉力, 板厚30 mm。为增加钢锚梁的竖向稳定性, 侧面拉板外侧焊有竖向加劲肋;两块主板间设横隔板, 厚16 mm;锚垫板厚40 mm, 锚垫板上另有与钢绞线拉索配套的锚垫板。

3.4.4 基础

索塔承台采用圆端形, 厚度为6.00 m, 横桥向长58.75 m, 顺桥向宽为25.60 m。每个索塔下基桩采用27根φ2.5 m的钻孔灌注桩, 按照嵌岩桩设计。

过渡墩采用单柱式薄壁, 单柱平面尺寸为4 m×2 m, 承台与主桥外形一致, 采用圆端形, 厚3 m, 横桥向长20.95 m, 顺桥向宽为8.2 m。单个承台基础采用6根φ2.0 m的钻孔灌注桩, 按照嵌岩桩设计。

4 科研试验与专题研究

为验证清澜大桥设计的可靠性, 确保施工和营运期间安全可靠, 结合设计和施工进行相关科研试验与专题研究工作。

4.1 清澜大桥抗震性能研究

针对清澜大桥的结构特点, 结合震害资料以及工程抗震实际经验[1], 采用理论分析法进行清澜大桥的抗震性能研究。在对施工图方案进行详细的地震反应分析的基础上, 对主桥结构进行全面的抗震性能评价, 在不影响桥梁运营荷载模拟的前提下, 保证清澜大桥的抗震安全性。研究采用反应谱法和时程分析法进行空间非线性地震反映分析, 对主桥结构进行抗震安全性验算, 提出抗震研究的结论和建议。为保证大桥安全, 设计在17号和18号主塔下横梁各布置4套粘滞阻尼器, 全桥引桥采用铅芯橡胶减隔震支座。

4.2 清澜大桥抗风性能风洞试验及理论分析研究

采用数值风洞技术[2,3], 对本桥成桥状态的结构动力特性、主梁成桥状态的静力三分力系数与气动导数、索塔阻力系数、振颤临界风速及成桥状态的涡击振幅、成桥状态的静风荷载及风荷载响应进行计算分析;通过节段模型风洞实验、气弹模型风洞试验、等效风振内力理论以及气动减震措施研究, 采用在主梁设置稳定板避免成桥状态下低风速下的涡击共振现场。通过研究, 本桥在成桥状态满足颤振稳定性, 且预留很大的富余度。成桥状态涡击振幅很小, 不会出现涡击共振现场。目前该桥经受住多次台风的考验。该研究成果丰富和发展我国大跨度桥梁的抗风标准, 推动桥梁抗风研究的技术进步。该桥在国内首次采用稳定板作为大跨度桥梁抗风措施, 并在实践中取得良好效果。

4.3 清澜大桥混凝土耐久性研究

由于国内公路、港工、市政等多个相关行业的标准和环境作用等级划分不同, 针对海南清澜大桥的工程环境特点, 从环境作用等级划分、基于扩散现象和Fick定律定义的抗氯离子渗透理论研究氯盐环境下钢筋的防腐问题, 主要从氯离子的来源及其侵入混凝土中的方式、氯离子对混凝土结构的破坏进行分析, 对耐久性设计方法进行研究;采用现场实地取材, 通过实验室对本桥提出耐久性设计的具体措施, 从原材料的选择、合理的配合比设计、施工质量的控制以及附加防腐措施来提高结构的耐久性。该研究成果已被纳入到清澜大桥的设计和施工中, 有效降低工程造价, 保证桥梁的设计使用寿命, 相关耐久性研究结论对于完善耐久性设计规范和理论及推动我国热带、亚热带地区混凝土耐久性设计具有极高的参考价值。

4.4 试桩工程试验

清澜大桥主桥跨越地震带, 地层起伏变化大。通过数值模拟仿真分析和自平衡荷载实验, 验证灌注桩施工工艺的可行性, 为桩基施工设备的选择、泥浆配比方案和施工工艺的改进提供重要依据, 试桩报告提供单桩极限承载力、桩身完整性、分层岩土摩擦力、极限端阻力、桩弹性压缩, 并对钻孔桩施工工艺提出建议, 研究成果确保大桥设计和施工的经济性和合理性, 完善基础设计和施工理论。

5 结语

清澜大桥已于2012年12月顺利通车。与国外相比, 组合梁斜拉桥目前在国内应用并不广泛, 由于该桥型具有施工速度快、架设便利、结构抗风、抗震性能好等诸多优点, 在中等跨度范围内应用具有一定的优势和空间。通过本文的介绍, 希望能推动该桥型在国内的进一步发展、应用。

参考文献

[1]林元培.斜拉桥[M].北京:人民交通出版社, 1997。

[2]严国敏.现代斜拉桥[M].成都:西南交通大学出版社, 1996.

济阳黄河公路大桥桥位选择 篇6

拟建项目位于山东省西北部, 黄河下游的鲁北平原区, 济阳黄河公路大桥北距济阳县城约10km, 济阳县城西南距济南市30km, 桥位南邻济南市历城区, 东南、东面隔黄河与章丘、邹平两县相望, 东北毗连惠民县, 北临商河县, 西北与临邑县接壤, 西靠齐河县。

拟建项目地貌为黄河冲积平原区, 海拔高程20～34m, 地势向东北倾斜, 总体较平缓。济阳黄河公路大桥预选的三个桥位位于山东省黄河大柳树店险工～葛家险工河段内, 由于泥沙淤积, 河床逐年抬高, 形成“地上悬河”, 高于两岸平原2～6m, 是黄河防洪的重点河段, 经过多年的治理, 该河段现己成为人工控制的弯曲性河段, 两岸由黄河河道险工控制河势, 河弯难以自由发展, 河道比较稳定。

2 桥位方案[1]

根据黄河河道水文特点、两岸地形、地貌、地质、防洪防凌要求、桥梁与城市及村镇的相对关系、济南市遥墙国际机场对周边地区限高要求等情况, 通过现场踏勘调查, 在黄河大柳树店～葛家店河段范围布设了三个桥位进行比选, 即西吴桥位 (AK方案) 、沟杨家桥位 (BK方案) 、十里铺桥位 (K方案) 。

(1) 西吴桥位 (AK方案)

起点接G220、S248平交口, 路线向南延伸, 约3km经中杨村, 在二十里堡与北吴之间到达黄河北岸, 与西吴桥位相接, 跨越黄河后东岸经小沙滩和幸福庄之间与幸福路相接, 路线全长8096.978m, 其中桥梁长度1360.5m, 左岸接线长度5552m, 右岸接线长度1184.478m。最小平曲线半径800m, 最大纵坡3.28%。本方案在黄河北岸穿越济阳县饮水水源地。

本桥位右岸以上300m为王家梨行险工, 以下300m为胡家岸险工, 桥轴线两岸黄河大堤堤距1585m, 左岸滩地宽671m, 主槽宽度680m, 右岸滩地宽179m, 桥位处河道微弯, 主槽基本稳定, 桥轴线的法线与主流最大夹角4°。鉴于建桥后桥墩挑溜改变了河道的原有溜势, 同时为稳定中水河槽, 黄河河道主管部门要求对王家梨行、骚沟、胡家岸险工进行加固。

(2) 沟杨家桥位 (BK方案)

起点为G220、S248交汇点, 路线向南延伸, 约3km经中杨村, 在沟杨家与中吴庙之间与沟杨家桥位相接, 跨黄河后终点接S321, 路线全长7147.975m, 其中桥梁长度700.5m, 左岸接线长度4678m, 右岸接线长度1769.475m。最小平曲线半径1000m, 最大纵坡3.89%。本方案在黄河北岸与济阳县规划饮水水源地相距较近;同时, 黄河大桥桥位占据了地方村民自建的沟杨家浮桥的位置。

本桥位右岸以上250m为胡家岸险工, 左岸以下110m为沟杨险工, 桥轴线两岸黄河大堤堤距820m, 左岸滩地宽110m, 主槽宽度600m, 右岸滩地宽61m, 桥位处河道弯曲狭窄, 主槽基本稳定, 桥轴线的法线与主流最大夹角1°。鉴于桥位距离黄河控导工程较近, 黄河河道主管部门要求对沟杨险工进行重型加固, 对胡家岸险工进行加固。

(3) 十里铺桥位 (K方案)

起点接G220线, 向东延伸, 在北河套与十里铺之间到达黄河北岸, 与十里铺桥位相接, 跨黄河后在西胡家转向南, 经石家与马家之间接S321, 路线全长5866.605m, 其中桥梁长度1096.5m, 左岸接线长度2856m, 右岸接线长度1914.105m, 最小平曲线半径1500m, 最大纵坡3.97%。

本桥位左岸以上距沟杨险工170m, 桥轴线处两岸黄河大堤堤距1285m, 主槽宽度820m, 左岸滩地宽度102m, 右岸滩地宽度310m, 桥位处河道顺直, 主槽基本稳定, 桥轴线法线与主流线最大夹角5°。鉴于桥位位于黄河控导工程下游, 黄河河道主管部门要求对沟杨险工进行加固。

3 建设条件

济阳黄河公路大桥接线工程主要控制点有:起点黄河北岸路网布局G220、S248, 沿线村庄布设、水源地、桥位、桥型、黄河大堤防洪规划高程、黄河洪水位、河道淤积、黄河河道险工、机场限高, 终点黄河东岸路网布局S321、幸福路。

1)

设计流量采用11000m3/s[2]

2) 防洪水位及堤顶高程[2]

(1) 西吴桥位:设计洪水位 (考虑淤积) 35.71m, 堤顶设计高程37.81m;

(2) 沟杨家桥位:设计洪水位 (考虑淤积) 35.55m, 堤顶设计高程37.65m;

(3) 十里铺桥位:设计洪水位 (考虑淤积) 35.26m, 堤顶设计高程37.36m。

3) 通航要求

本桥位所在河段为规划内河Ⅳ级航道, 根据交通部有关要求, 通航净空为9000m3/s流量相应的最高通航水位以上不小于8m, 并考虑30年的河道淤积。以此推算三个桥位相应9000m3/s流量控制水位依次为:32.37m、32.21m、31.92m。

4) 黄河大堤堤距[2]

三个桥位处黄河大堤堤距分别为1585m、820m、1285m。

5) 主槽摆动幅度[2]

通过分析研究1976～2000年河道统测断面资料, 确定三个桥位处主槽摆动幅度分别为680m、600m、820m, 黄河河道主管部门要求该范围应由主桥跨越。

6) 防凌对桥梁孔跨的要求[2]

三个初选桥位均位于沟杨家附近, 据1949～2001年度的凌汛资料统计, 桥位附近刘家园站最大冰块400×50m, 最大冰厚48cm, 参照上下游已建大桥跨径, 黄河河道主管部门要求跨越主槽主桥单孔净宽不小于210m, 为满足行洪要求, 滩地全部用引桥跨越, 桥梁净跨不小于40m。

7) 大堤与桥梁交叉设置要求

根据《山东省黄河工程管理办法》的有关规定, 要求大堤临河侧最近桥墩的设置, 需位于规划堤顶加高后大堤坡脚45～65m以外, 背河建筑物设置需位于规划堤顶加高后大堤坡脚110m以外, 顺堤交通改在背河修筑下堤和上堤辅道绕行。

8) 险工、控导工程对桥梁的要求[2]

西吴桥位:该桥位在王家梨行险工下首、胡家岸险工上首, 桥位跨越处以上工程段必须进行根石加固, 桥位跨越处以下工程段, 受桥墩局部冲刷影响, 坝前河床冲刷后也须加固。

沟杨家桥位:该桥位在胡家岸险工下首、沟杨险工上首跨越, 跨越处以上工程段必须进行根石加固, 桥位跨越处以下工程段, 受桥墩局部冲刷影响, 坝前河床冲刷后也须加固。

十里铺桥位:该桥位在沟杨险工下首跨越, 需对沟杨险工进行加固。

9) 工程地质条件评价

桥址处除两岸大堤系人工填筑土外, 地表为第四系全新统冲积之粘土、亚粘土、亚砂土, 局部夹粉细砂, 层厚20～30m, 以下为第四系上更新统冲积之粘土、亚粘土、亚砂土, 局部夹粉细砂。

建筑场地内地质稳定, 无不良地质现象, 无断裂构造, 适宜大桥建设。

地震烈度:Ⅵ度。

10) 济南遥墙国际机场限高要求

西吴桥位、沟杨家桥位:拟建设的桥位位于机场锥形面内, 桥梁顶端的最高海拔高度70m。

十里铺桥位:拟建设的桥位部分位于机场锥形面内, 桥梁顶端的最高海拔高度90m。

11) 主要技术标准:

二级公路, 路基宽度18.5m, 设计荷载:公路-I级。

4 桥位比选

在三个桥位上黄河大桥主桥均采用大跨刚构-连续梁、两端引桥均采用简支梁桥型进行比选。总的说来, 三个方案路线与总体走向基本一致, 建设工期相近, 但在细节上有一定差异:

1) 西吴桥位 (AK方案)

黄河大桥采用:14×42m简支梁+ (140+220+200+120) m刚构-连续梁+2×42m简支梁。

优点:河道平面形态较好, 有利于凌汛期排凌和桥梁布置设计, 满足黄河大堤对桥梁的要求, 黄河大堤处路基高度较低 (设计高程37.81m) , 地基处理费用最低。

缺点:路线最长 (8096.978m) ;黄河大堤堤距最宽, 黄河主槽摆动幅度略大, 黄河大桥最长 (主桥680m, 引桥672m, 总桥长1360.5m) , 黄河大桥建桥费用较高;拆迁略大, 施工时与既有路干扰较大;与济阳县规划水源地干扰, 不利于济阳县的整体规划;对两岸防洪工程的影响较大, 桥位上下游河道整治工程不对称, 右岸工程较多, 对河势的影响较敏感, 对黄河河道险工加固工程量较大。

2) 沟杨家桥位 (BK方案)

黄河大桥采用:42m简支梁+ (65+150+220+150+65) m刚构-连续梁。

优点:黄河大堤堤距最窄, 黄河主槽摆动幅度最小, 黄河大桥最短 (主桥650m, 引桥42m, 总桥长700.5m) , 黄河大桥建桥费用最低;路线大部分沿既有公路布设, 新征用地少, 尤其是耕地。

缺点:路线略长 (7147.975m) ;拆迁大, 施工时与既有路干扰大, 特别是占据了当地村民自建的沟杨家浮桥位置, 地方阻力大;与济阳县规划水源地有一定干扰;河道狭窄、弯曲, 平面形态较差, 不利于凌汛期排凌和桥梁布置设计;黄河大桥桥墩距离黄河大堤较近, 不满足黄河大堤对桥梁的要求, 黄河大堤处路基高度较高 (设计高程45.9m) , 地基处理费用最高;两岸处于卡口段, 对行洪不利, 建桥后受水流变化影响, 对黄河河道险工加固工程量最大。

3) 十里铺桥位 (K方案) :

黄河大桥采用: 42m简支梁+ (108+200+220+200+108) m刚构-连续梁+5×42简支梁。

优点:路线最短 (5866.605m) ;拆迁量很小, 施工时干扰小;避开了济阳县规划水源地, 利于济阳县的整体规划;河道平面形态较好, 有利于凌汛期排凌和桥梁布置设计, 对黄河河道险工加固工程量最小;满足黄河大堤对桥梁的要求;受机场限高影响小, 利于桥梁结构选型。

缺点:黄河大堤堤距较宽, 黄河主槽摆动幅度最大, 黄河大桥较长 (主桥836m, 引桥252m, 总桥长1096.5m) , 黄河大桥建桥费用较高, 黄河大堤处路基高度略低 (设计高程41.1m) , 地基处理费用略高;占用耕地略多。

从建设条件上来看, 十里铺桥位略占优势。

5 投资估算

本项目计划于2004年1月份开工, 2006年6月竣工, 工期29个月。

1) 西吴桥位:

黄河大桥 (主引桥) 投资26224.9万元, 接线工程投资14838.2万元, 项目总投资41063.1万元。

2) 沟杨家桥位:

黄河大桥 (主引桥) 投资17432.7万元, 接线工程投资20858.1万元, 项目总投资38290.8万元。

3) 十里铺桥位:

黄河大桥 (主引桥) 投资26271.2万元, 接线工程投资11794.8万元, 项目总投资38066万元。

从投资上来看, 十里铺桥位项目总投资最少。

6 结论

经过对建设条件、工程规模、接线情况、工程造价等几方面进行研究分析, 在西吴桥位、沟杨家桥位、十里铺桥位三个方案中, 提出十里铺桥位为推荐方案。

参考文献

[1]铁道第一勘察设计院.济阳黄河公路大桥工程可行性研究报告[G], 2003-12-20.

[2]山东省科技咨询中心.济阳黄河公路大桥桥位选择与黄河防洪防凌对桥梁的要求研究报告[G], 2001-12.

[3]中华人民共和国交通部.JTG B01-2003, 公路工程技术标准[S].

黄河清大桥 篇7

1 钢梁架设准备

1.1 预拼场设计

钢梁预拼场必须平整, 道路畅通, 具有良好的排水系统。存放场和预拼场需设置临时存放台座, 且要求牢固可靠, 避免因不均匀下沉导致杆件扭曲和倒塌, 场内应硬化;还应按规定设置高强度螺栓临时库房、油漆及工具库、实验室等。

预拼场杆件存放台座断面尺寸为4 0 0 m m×400 m m, 预拼场内需要进行横联预拼。横联预拼台座高度根据上平联节点板N7 (a~m) 的宽度确定, 约为70 c m, 为了保证预拼时横联各杆件轴线在同一平面位置, 横联杆件H L40支撑台座平面标高比上平联支撑台座高7 cm, 台座位置要不影响各节点处高强度螺栓施工。

1.2 龙门跨度、高度确定

龙门的设计荷载根据最大杆件质量确定为80 t。根据方案评审确定运梁走道布置在钢梁上弦主桁杆件上。因此, 4#、5#墩跨线龙门高度的确定要考虑主桁上弦标高、运梁车顶面至上弦顶的高度、杆件高度及杆件提升所需的最低高度, 确定跨线龙门高度为50 m。

1.3 4#、5#墩临时支墩设计施工

4#、5#墩采用φ1 500 m m单桩单柱临时支墩, 根据墩柱受力进行桩长及配筋计算。施工时, 墩顶标高比钢梁底设计标高低20 m m, 然后用钢板进行抄垫, 比设计标高高3 m m, 用于抵消其发生的沉降。E1—E7设计梁底标高根据预拱度计算:E1=+50.233 m、E2=+50.270 m、E3=+50.287 m、E4=+50.305 m、E5=+50.282 m、E6=+50.259 m、E7=+50.228 m。根据地质勘察资料及通过对钢梁支架架设时4#、5#墩临时墩的最大荷载情况, 进行桩基及墩柱设计。设计桩长为36 m, 为方便施工, 采用与正式桩基相同的反循环钻孔灌注桩施工。桩基和墩柱采用相同配筋率。

1.4 跨中临时墩设计

跨中临时墩设计除要考虑受力外, 还要考虑起顶设备的摆放布置。计算可知:跨中临时墩设计为空心墩, 基础采用4根φ2.5 m钻孔灌注桩基础, 承台尺寸为10 m×10 m×3 m, 平面尺寸8 m×3 m。

2 预拼场预拼

为了不影响高强度螺栓的扭矩系数, 保证施工质量, 杆件预拼时不允许使用高强度螺栓作为预拼螺栓, 均采用普通螺栓进行预拼。所有杆件预拼前栓接面及拼接板必须洁净、干燥、无油污。

2.1 上、下弦杆件预拼

上、下弦杆件预拼时只栓带与其连接的拼接板和填板。拼接板栓带在后安装的杆件上, 腹板、底板内外侧均按设计位置栓带, 杆件顶板内拼接板栓带在设计位置, 外拼接板退后栓带。栓带均采用1~2个普通螺栓将其带上。上弦杆件起吊前需将施工脚手架预先安装。

2.2 斜杆预拼

工形斜杆无拼接板。箱形斜杆预拼时, 将所有拼接板及填板按设计位置栓带, 栓带均采用1~2个普通螺栓。X1杆件箱内拼接板小而多, 不能提前预拼, 只将其放在斜杆上口箱内, 安装时直接安装。

2.3 横梁预拼

横梁预拼时, 将与桥面板、横联连接的拼接板全部栓带;与桥面板连接的腹板、底板上拼接板退后栓带, 底板下拼接板按设计位置栓带;与横联连接的拼接板按设计位置栓带。

2.4 横向联结系及斜桥门架预拼

横向联结系及斜桥门架采用现场预拼整体吊装法安装。横向联结系及斜桥门架预拼杆件分别包括整体6.5 m和6.4 m高桁架所有杆件, 除与竖杆分别连接杆件H L41和H L23预拼时只将其栓带上外, 其余杆件预拼后进行线性测量符合要求, 高强度螺栓全部终拧完毕后整体吊装上桥。

竖杆与上、下弦连接无拼接板, 运输至工地时已将其与横联拼接板栓合, 现场不需预拼。

3 钢梁杆件安装工艺

3.1 上、下弦杆安装

(1) 上、下弦杆采用4根千斤绳4个头用吊耳起吊, 吊耳安装在弦杆顶面接头拼接板螺栓孔上;栓捆时注意杆件上标识的质量和重心位置;栓捆后试起吊, 调整杆件前后左右水平度;经检查确认无问题后正式起吊。

(2) 拼装脚手架起吊前应挂在弦杆上, 拼装接头前后各一片并应安放脚手板, 接头对准后移向接头位置用于拼装;脚手架在拱桁杆陡坡上安装时要在弦杆顶面固定, 阻挡脚手架下滑。

(3) 上、下弦杆一般采用水平插入法安装, 当吊装后端接头拼接板接近先装弦杆端头时, 用小撬棍拨正对接端头, 使其插入拼接板, 然后将导链滑车前端插入上拼接板预留螺栓孔, 导链滑车施力对拉, 吊机随之起落, 弦杆插入安装快到位时, 先打入对位尖冲钉, 然后在栓孔群四周打入4个定位冲钉, 随即安装4~6个高强度螺栓, 确认板缝间无任何杂物时拧紧螺栓, 同时安装其余栓孔的各25%冲钉和螺栓吊机松钩。拼装螺栓和冲钉数量根据拼装图配备, 装入螺栓桶包随杆件一起发送起吊。

(4) 上弦杆的A9、A19、A21、A21'、A19'、A9'等节点弦杆安装时, 因该节点斜杆为“口”形, 四向内外都有拼接板, 弦杆正常情况无法水平插入, 如果按正常先架设竖杆, 上弦斜杆箱形对接口会被提前安装的竖杆挡住。因此该类上弦大节点安装时, 待上弦安装完成后再安装竖杆。

3.2 斜腹杆安装

(1) 斜腹杆使用单点捆绑起吊。

(2) 斜腹杆捆绑处用卡环卡双股φ22 m m千斤绳作为防溜绳, 下端用环钩钩住斜杆腹板, 防止起吊千斤绳向上滑移。斜腹杆起吊前应在上端挂钢筋梯, 方便施工人员拆卸卡环。

(3) 斜腹杆起吊保持40°~50°倾角。杆件起吊就位后, 对孔时在栓孔基本重合瞬间 (相错在10 m m以内) 将小撬棍插入孔内拨正, 然后微微起落吊钩, 使杆件转动对合其他孔眼, 首先打入对点冲钉, 接着打入定位冲钉和一般冲钉。按工艺安装施拧高强度螺栓。

3.3 竖杆安装

(1) 竖杆在上端安装吊耳, 使用φ32.5 m m千斤绳双头起吊安装。

(2) 竖杆起吊前应在上端挂钢筋梯, 以便施工人员拆卸千斤绳和吊耳。

3.4 横梁安装

(1) 下弦横梁每个节点1根, 在顶面安装吊耳, 采用2点4根千斤绳平吊安装就位。

(2) 杆件起吊安装对位必须四角调平, 安装对点后迅速打入对点冲钉, 补充剩余冲钉完全定位后, 松钩前将高强度螺栓初拧。如果两主桁间距稍小横梁无法放入, 可用32 t螺旋千斤顶借助横梁将其顶开, 使横梁顺利放入。

3.5 桥面板安装

(1) 桥面板使用φ38.5 m m千斤绳挂在桥面板安装吊耳上起吊。

(2) 桥面板采用分块吊装, 每节间3块, 采用由上向下放落的方法进行安装。

(3) 放落至位置后先对点纵梁, 打入对位冲钉和一般冲钉, 再把栓带的拼接板对位, 安装螺栓。桥面板安装先纵梁后纵肋。

(4) 桥面板安装时, 边跨每处高强度螺栓施拧位置均有通道兼做施工平台, 悬臂拼装时采用永久下弦检查车及增加一吊机下挂平台作施工平台。

3.6 吊杆K撑安装

吊杆K撑各杆件采用小钩散拼安装就位。

3.7 横联安装

(1) 横联采用整体垂直吊装, 首先将上平联横撑对位上弦杆节点连接板, 用橇棍拨正打上尖冲钉, 左右同时进行。

(2) 横联两端与竖杆安装松钩后, 用70 t架梁吊机提吊横梁中心点, 将吊杆上端对位施打冲钉, 安装完成。

3.8 桥门架安装

斜桥门架采用预拼整体安装, 安装时使斜桥门架约成40°角, 先使其与上平联横撑杆件螺栓孔对正后, 用小撬棍拨正, 穿入普通螺栓慢慢松钩, 使斜桥门架角度与斜杆齐平, 然后穿入M24高强度螺栓, 用电动扳手施拧将斜桥门架拉至设计位置。

4 钢梁安装

4.1 支架上钢梁安装

(1) 5#墩支座安装。提前对5#墩支座垫石的平整度、标高、锚栓孔预埋位置进行复核, 保证支座锚栓顺利放入锚栓孔。安装支座时, 先将支座底座横、纵中线用红油漆进行标记, 将支座垫石的十字中心线用墨线弹出。使支座底座横、纵向中线与支座垫石十字中线重合。支座摆放好后需临时固定支座上摆和滑动面, 使其不能转动和滑动。

(2) 首节钢梁安装。由于钢梁首节下弦杆件E0节点中心长度只有2.78 m, 需与E1在预拼场预拼后方能进行安装。E0—E1连接节点需要高强度螺栓进行终拧。E0—E1在预拼场的连接线性对后续杆件安装影响很大, 必须确保拼装线性准确。为了方便快速安全拼装E0—E1, 在预拼场提前设置4个支撑台座, 使得E0—E1对接后线性符合要求。E0—E1拼接好后即可上桥架设。架设前, 提前将支座横向中心点及E1下垫块、主桁中心点用红线标出。起吊安装时, 使得杆件中点与垫块及支座上的标识线完全重合后松钩。E0—E1杆件安放完毕后, 即进行安装E0处横梁, 按顺序安装余下杆件。

E0—E1节间杆件安装顺序:E0E1组合下弦杆→E0端横梁→E1横梁→E0E1桥面板→E0A1端斜杆→E1A1竖杆S1→A1上弦杆→A1横联吊杆K撑→A1横联→E0A1桥门架。

支墩上E2 (A2) —E8 (A8) 节间安装顺序:下弦杆→横梁→桥面板→斜杆→竖杆→上弦杆→吊杆K撑→横联→上平联。

杆件按照钢梁杆件安装工艺进行安装。单个节间杆件安装完毕即可按高强度螺栓施拧工艺进行高强度螺栓施拧。

4.2 悬臂钢梁架设

4#至5#钢梁杆件安装完毕, 在第7节间拼装架梁吊机。架梁吊机通过验收合格可使用后, 即可进行钢梁悬臂拼装。悬臂钢梁杆件安装顺序:下弦杆→斜杆→竖杆→上弦杆→横梁→桥面板→吊杆K撑→横联→桥门架 (仅墩顶斜杆处) →上平联。

保证主桁杆件顺利闭合是悬臂拼装的难点。悬臂拼装过程分上弦大节点和上弦小节点节间2种不同拼装方法。拼装上弦大节点节间时, 将下弦、竖杆、斜杆安装完后即安装上弦进行主桁框架闭合。闭合时先闭合斜杆与上弦的三角稳定结构。由于斜杆会产生一定挠度, 尤其是箱形杆件重, 挠度更大, 单靠架梁吊机斜杆无法提起, 增加主桁闭合难度。而且架梁吊机松钩后上弦又会产生挠度, 需在上弦大节点处设置牛腿, 采用32 t螺旋千斤顶配合架梁吊机上提斜杆和上弦使其闭合。支座处最大斜杆X1由于杆件上下口四周均有高强度螺栓预留孔, 此时可通过螺栓孔施拧高强度螺栓, 通过螺栓拉力将斜杆拉正, 使主桁闭合。斜杆与上弦主桁闭合后, 用架梁吊机提升下弦可闭合竖杆。

拼装上弦小节点时, 安装完下弦后, 即安装斜杆进行三角闭合。安装斜杆时先安装好上口, 松钩用吊机提升下弦, 斜杆与下弦眼孔基本对正后施打冲钉将其完全对正。其余安装杆件均按照钢梁杆件安装工艺进行安装。主桁框架闭合横梁、桥面板安装完毕后进行高强度螺栓施拧。

5 钢梁调整

钢梁悬臂拼装至临时墩及正式墩时, 对钢梁最前端进行平面位置测量, 根据纵向及横向偏位情况进行调整。调整结构从下往上布置为临时垫石、滑道梁、不锈钢板、M G E板、上垫梁、油顶、钢梁起顶支撑处, 滑动面为不锈钢板与M G E板接触面。不锈钢板与M G E板间抹高压硅脂降低摩擦系数, 其余结构接触面垫石棉布增加摩擦系数。温度变化及悬臂拼装时, 钢梁纵向偏移很大。3#墩为固定支座, 钢梁架设至3#墩支座纵向调整到位后, 将3#墩支座上摆与钢梁螺栓孔穿上螺栓固定, 然后将3#墩固定支座临时固定;借助反力墩浇筑混凝土, 临时固定3#墩支座, 以后可不进行纵向调整, 减少后续施工难度;全桥主梁架设完毕调整横向到位, 拱圈架设完成后只要进行竖向标高调整进行拱合龙;最后支座灌浆完成全桥钢梁架设工作。