江山特大桥（共3篇）
江山特大桥 篇1
1 工程及地质概况
江山特大桥起讫里程为DK258+298.220~DK267+993.130,全长9694.91m,共计300跨。其中207#墩-300#台为岩溶中强发育区,以覆盖型岩溶为主。钻孔见溶洞率约为93.04%以上,钻孔现岩溶率为1.58%-68.34%,平均23.30%,其中最大洞高达22m,溶洞埋深3.7~56.05m,多数为空洞,部分为软塑~硬塑黏性土、砂夹碎石全充填或半充填,少量为溶蚀明显的蜂窝状灰岩。江山特大桥桩径绝大部为1m,桩长20m-40m不等,为柱桩。例如如图1所示的地质柱状图,桩长为24米,地处溶洞多发区,钻孔桩采取冲击钻施工。
2 江山特大桥钻孔桩施工方法
2.1 施工方案
根据江山特大桥岩溶地段的特点,本桥钻孔桩采取冲击钻施工的方案,并根据工程的实际情况对钻头进行改装,使其能够提高钻孔的效率和质量,尽量减少卡钻等问题的出现;对填充物为软塑或者粘性土的较小溶洞,主要采取单护筒法的成孔技术,对较大空洞主要采取的是双护法。
2.2 施工工艺
根据岩溶区的实际,综合考虑多方面因素,施工工艺主要采取的是冲击钻孔灌注桩施工工艺。具体施工工艺如图2所示。现就图2中的几个关键环节进行简单阐述:
2.2.1 钻孔
在做好前期的准备工作后,就可进行钻孔作业,要避免相邻孔的施工。初钻孔时,可采用小冲程冲孔,要避免孔位偏心或孔口坍塌等。正常钻进状态下,要采用4m~5m的中大冲程,并采取相应措施,在钻进深度接近顶板0.3m~0.5m时,要严格控制冲程小于1.0m。为保证孔型正直和孔径的正确,需要用验孔器进行检验。
2.2.2 清孔
清孔的方法主要包括抽碴法和抽泥法。对于单护筒泥浆护壁冲击钻孔宜采用抽碴法,对于双护筒冲击钻孔宜采用抽泥法。对于两种清孔方法的采用,都需要经过3h的观察,在进行下道工序前要保证孔底沉碴的厚度不会大于5cm。在灌注水下混凝土之前,还需要具备高压水冲射,排除残碴。
2.2.3 灌注水下混凝土
灌注前一要进行成孔检验,而要检查混凝土的坍落度、和易性等指标。混凝土的储存量应满足首批混凝土入孔后,导管埋入混凝土中的深度不得小于1m,并不宜大于3m;当桩身较长时,导管埋入混凝土中的深度可适当加大。检查确认封底混凝土灌入成功后,进行正常灌注。灌注要连续有序地进行,尽可能缩短拆除导管的时间。为确保桩顶质量,混凝土灌注高度超出桩顶设计标高1.0m。
2.2.4 桩的检测
由于江山特大桥桩基大部分为1m,所以采用的是小应变检测的方法,检测结果全部合格。
3 施工中常见问题及处理
3.1 漏浆问题及处理
漏浆问题是在岩溶区钻孔桩施工中的常见问题,如果处理不够及时,会造成塌孔或沉陷等严重事故。主要处理方法如下:在漏浆量小的前提下,要快速补水,回填粘土4~5m,静置时间为1h上下,然后开始缓慢施工;假如漏浆速度较快,漏酱量大,需要及时停钻,第一时间调离钻机,预防塌孔等现象造成的钻机翻倒或倾斜,并及时回填比例相当的粘土和片石至地面,静置时间2h左右后,可以缓慢恢复施工;假如钻至溶洞区仍旧出现过快漏浆的情况,则需要多次回填相同比例的粘土和片石,直至穿越溶洞为止。
3.2 卡钻问题及处理
卡钻是岩溶地质区钻孔桩施工中的另一常见问题,处理方法如下:当由于机械故障导致停工,使钻头长时间滞留泥浆而无法提取时,应插入高压水管,通过置换泥浆的办法进行处理;当卡钻发生在穿越岩层突变处时,则应进行水下的爆破处理。
3.3 斜孔问题及处理
在岩溶区进行钻孔桩施工时,经常会因为遇到斜岩而形成斜孔,处理方法如下:首先要调查清楚岩层的走向,然后回填片石到要求的高度位置,在静置一定时间后再恢复工作,当斜孔偏离中心小于20cm时,可静置1~2h,当斜孔偏离中心大于20cm时,需要静置2~4h至沉积稳定,方可继续施工。出现斜孔后,钻进要保持在低速状态,若一次不能纠正斜孔,则需要反复进行纠正。
3.4 塌孔问题及处理
塌孔问题主要是由于溶洞漏浆过快而没有得到及时的处理,致使孔壁出现坍塌。处理方法如下:主要通过加深护筒,然后回填,重新冲砸的处理方法。到遇到溶洞漏浆时,可参照漏浆问题的处理方法。
参考文献
[1]王茜.钻孔灌注桩施工质量控制及预防[J].山西建筑,2007,(02).
[2]张岭.岩溶地区钻孔桩事故分析和防治措施[J].山西建筑,2009,(10).
[3]刘海星.浅析溶洞区域钻孔灌注桩施工方法[J].中国科技信息,2009,(4).
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].
赫章特大桥方案设计 篇3
关键词：连续刚构桥,斜拉桥,预应力,桥梁设计
桥区处于云贵高原乌蒙山脉北段。地势北高南低, 属构造侵蚀剥蚀型河谷地貌。大桥跨越赫章后河。桥区植被不发育, 主要为荒地。桥区附近海拔1 490 m～1 810 m, 相对最大高差320 m, 桥轴线通过段海拔高程介于1 490 m～1 700 m, 相对最大高差210 m。该桥横跨赫章后河, 两岸桥台地势相对较高, 桥台区内不易积水, 无常年地表径流, 无水塘等地表水体。中部为赫章后河通过, 河水常流量3 m3/s。根据GB 18306-2001中国地震动参数区划图查得测区地震动峰值加速度小于0.05g, 地震动反应谱特征周期为0.35 s, 场区地震基本烈度小于6度。拟建桥位区无断层通过, 桥区下伏基岩连续、稳定, 基岩厚度大, 中风化岩石强度较高, 场地整体稳定。本桥为左、右两幅设计, 桥梁位于山区高速公路上, 桥面宽为21.5 m= (0.5 (防撞护栏) +9.5 (净空) +2×0.75 (中央分隔带) +9.5 (净空) +0.5 (防撞护栏) ) m, 设计车速80 km/h, 汽车荷载为公路—Ⅰ级。
1 桥型及结构整体构思
桥型选择在实用、安全的前提下, 重点考虑经济、美观等因素。因此在方案构思时, 结合桥位处的水文、地质、气象等有关资料, 提出两种方案:主桥选用 (96+2×180+96) m预应力混凝土连续刚构桥和主桥采用 (140+322+140) m预应力混凝土斜拉桥, 并对斜拉桥、连续刚构方案作了比较, 由于斜拉桥两主塔较高, 主梁混凝土等级高, 为C60, 造价较高, 工期较长, 故不采用。下面重点介绍刚构方案, 见图1, 图2。
连续刚构桥高大雄伟, 与环境相协调, 主跨2×180 m为常规跨径, 设计、施工技术成熟, 刚构方案完全符合安全、经济、实用、美观的结构设计原则, 经综合比较, 选用2×180 m刚构方案作为推荐方案。两岸引桥考虑引桥桥墩较高, 按照经济合理、协调美观的原则, 选用40 m简支转结构连续T梁, 设计时考虑T梁的预制场地, 以方便安装, 以利加快施工进度, 上、下部结构与主桥的衔接相互协调一致。
2 主桥上部及下部结构
2.1 主桥上部构造
由于道路的横断面较宽, 为了保证主梁较好的受力, 设计时采用上下行分离的两幅主梁横断面形式。两幅主梁均采用PC主梁断面, 主梁横断面为单箱单室截面, C50混凝土, 主桥箱梁:根部梁高11.5 m, 跨中梁高4.0 m, 梁高按1.6次抛物线变化, 根部底板厚1.3 m, 跨中底板厚0.32 m, 厚度按1.6次抛物线变化, 箱梁顶板跨中除0号块为0.5 m外, 其余梁段为0.3 m, 腹板厚度0号块为0.9 m, 其余梁段为0.7 m, 0.6 m, 0.45 m。图3给出了主梁典型断面。
2.2 主桥下部构造
10号、12号主墩采用双薄壁墩, 薄壁墩宽6.5 m, 厚3.0 m, 横桥向壁厚1.0 m, 纵桥向壁厚0.6 m, 墩顶高4.0 m实心段, 墩底设3.0 m实心段, 11号主墩墩高195 m, 采用箱墩, 箱墩横向宽17.5 m, 纵向顶宽9.0 m, 外侧放坡, 坡率为80∶1, 横桥向壁厚1.2 m, 纵桥向壁厚0.8 m, 中间横桥向设一道0.6 m厚加劲肋, 纵桥向设两道0.6 m厚加劲肋, 竖向设5道横隔板, 墩顶高6.0 m实心段, 墩底设3.0 m实心段。墩身为C50混凝土。
11号主墩靠近后河河道, 采用钻孔灌注桩整体基础, 桩径2.5 m, 共20根桩, 采用C30水下混凝土。10号、12号主墩位于山坡上, 采用挖孔灌注桩整体基础, 桩径2.0 m, 采用C30混凝土。承台厚均为6.0 m, C30混凝土。
3 主桥设计计算
结构总体受力分析和箱梁横框架分析采用同济大学的《预应力钢筋混凝土桥梁通用计算程序》桥梁博士3.1.0进行分析。
计算中, 荷载考虑了结构自重、二期恒载、预应力、混凝土收缩徐变、基础不均匀沉降、整体升 (降) 温、温度梯度、风荷载、制动力、公路—Ⅰ级汽车荷载。按正常使用极限状态和承载能力极限状态进行结构计算。图4～图6给出了成桥状态荷载标准组合下主梁应力及荷载基本组合内力图。
正常使用极限状态下结构截面最大压应力为16.1 MPa, 最小压应力为0.2 MPa, 无拉应力出现, 承载能力极限状态下结构截面强度安全系数K≥1.1。对高墩的抗裂性、承载力进行验算, 均满足规范要求。同时对11号桥墩进行稳定验算, 计算结果表明:最大悬臂施工阶段第一阶失稳为纵桥向失稳, 稳定系数为11。这说明设计拟定尺寸基本合理。
4 结语
大桥方案设计着眼于景观、施工难易程度、工期和经济等方面, 主桥因地制宜地采用了 (96+2×180+96) m预应力混凝土连续刚构桥, 在景观效果、工程造价、工期方面均存在较大优势, 能较好地适应建设方的要求。但桥梁11号主墩较高, 施工有一定难度, 如何控制11号主墩的施工进度、施工质量、施工安全是下一步设计中应当着重考虑的问题。
参考文献
[1]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[2]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社, 2001.