特大桥钢栈桥及便道施工方案.docx
《特大桥钢栈桥及便道施工方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《特大桥钢栈桥及便道施工方案.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![特大桥钢栈桥及便道施工方案.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/7/c6a429ac-2fdc-48ab-a61c-d1cdac74167a/c6a429ac-2fdc-48ab-a61c-d1cdac74167a1.gif)
特大桥钢栈桥及便道施工方案
一、工程概述:
按设计要求,京杭运河特大桥桥址处河宽为666.2m,其中2#~11#墩位于水中,施工所用材料(混凝土、钢材及其他材料等)均需采用栈桥或货物运输船运至各墩位处,根据我部实际情况及总工期要求,我部决定采取搭设临时施工栈桥来满足施工中材料运输要求。
东岸栈桥起始位置为①~②墩间(里程为K10+222.9)至⑩墩(里程为K10+702.9),长度为480m,栈桥位于桥梁前进方向的右侧;西岸栈桥从岸边(里程为K10+882.9)至⑾墩(里程为K10+822.9),长度为60m,栈桥位于桥梁前进方向的左侧。
栈桥平面及纵面布置图如图1、图2所示。
二、栈桥结构型式:
栈桥桥面宽度为6m,基础形式为打入钢管桩,钢管桩外径为500mm,壁厚为10mm。
沿栈桥长度方向每12m布置一排,每排三根,间距为2.75m。
桩顶采用I56a工字钢作帽梁,帽梁上采用贝雷片桁梁作为承重梁,顺桥向摆放四片,间距为1.7m。
为均匀分布行车荷载,在承重梁上横向密排I25a工字钢分配梁,间距为50cm。
桥面板采用厚度为10mm的钢板,在分配梁工字钢上满铺。
栈桥结构型式如图3、图4所示。
三、水文及地质情况
经我部现场勘测,目前水面标高为+4.33m,从设计图纸及地方水利部门调查可知,最大洪水位为7.92m左右。
运河河面共分为3个区域,即东、西航道区及中间浅滩区。
东侧栈桥位于东航道及浅滩区,最大水深为6.39m;西侧栈桥位于西航道岸边,最大水深为7.40m。
栈桥处地层土质以亚粘土为主,软塑亚粘土与硬塑亚粘土交替出现。
四、基桩型式及长度确定:
(一)按水文及地质剖面图,根据我部施工经验,为保证外露钢管桩强度及耐久性,采用沥青涂刷外露桩身部分作为防腐层。
(二)钢管桩长度确定:
1、荷载取值(按一排桩最不利的荷载情况考虑)
(1)恒载:
①工字钢横梁自重(I55a)
106.2kg/m×6m=637.2kg合6.37KN
②贝雷片桁架纵梁自重
6×(4片×270kg/片)=6480kg合64.80KN
③桥面分配梁(I25a)
(48根×6m/根)×38.1kg/m=10972.8kg合109.73KN
④桥面系
钢板6m×12m×0.01m×7850kg/m3=5652kg合56.52KN
以上恒载合计:
G=6.37+64.80+109.73+56.52=237.42KN
则每根桩的恒载值为:
F=G/3=79.14KN
(2)施工活载:
考虑施工期间的最不利荷载作为计算荷载,即两台混凝土运输车(容量7m3)满载时(砼重按17.5T考虑,自重按12T考虑)在栈桥上错车,且错车位置为桩位处,两车荷载由三根桩承受,受力示意图如下:
混凝土运输车P1+G1+P2+G2=2×(17.5+12)=59T合590KN
则每根桩承受活载重量为:
N=590/3=196.67KN
故一根桩所承受的恒、活载合计为:
F+N=79.14+196.67=275.81KN,考虑车辆行驶时对栈桥水平及垂直方向的冲击力,取安全系数为3.0,则单桩承载力为3.0×275.81=827.43KN。
2、钢管桩入土深度确定:
根据单桩竖向极限承载力标准值计算公式:
Quk=Qsk+Qpk=UΣqsikli
+qpkAp,其中Qsk为桩侧摩阻力,Qpk为桩端摩阻力,考虑钢管桩受力机理主要为桩侧摩阻力,故不考虑桩端阻力作用,则单桩承载力为Quk=UΣqsiklI,其中U为桩身周长,qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力,li为第i层土的厚度。
由地质剖面图可查得钢管桩嵌入的土层及土层厚度如下:
第一层:
素填土或耕植土qs1k=22kpal1=1.0m
第二层:
软塑亚粘土qs2k=36kpal2=9.8m
第三层:
硬塑亚粘土qs3k=66kpal3=?
综上有:
0.50π(22×1.0+36×9.8+66L3)=827.43KN
从而求得:
L3=2.30m
则钢管桩合计入土深度为:
L=l1+l2+l3=1.0+9.8+2.30=13.1m,考虑河床冲刷等影响,取单根桩长为L=15m。
五、钢管桩施工工艺及要点:
1、沉桩机具的选择
根据栈桥所处位置及基桩的类型,水中桩选择30T浮吊配合90KW电动振动锤(最大激振力为666.425KN,最大拔桩力225KN)进行施工;靠近岸边处,浮吊无法停靠的桩位处采用25T吊机配合振动锤进行钢管桩下沉施工。
2、沉桩前的准备工作
沉桩前先在岸边修筑陆上吊机进场便道及浮吊定位桩,定位桩应牢固、不易拔起。
另外,还需在岸边设置打桩定位观测平台,以控制沉桩过程中的垂直度及纵、横轴线。
3、沉桩施工流程
沉桩施工流程:
岸上接桩→运桩船就位→吊桩对位→插桩→启动振动锤沉桩至一定深度→再次校核桩位→沉桩至设计深度→放样精割桩头→戴桩帽。
4、接桩及运输
在岸边进行钢管桩的接长,焊接前对连接端进行精割,准确对位后采取围焊,并在每个接缝处采用四块劲板对称焊接。
接好的钢管桩吊至岸边驳船上,由驳船运至沉桩处。
钢管桩在驳船上的堆放应事先排序,以保证先沉入的钢管桩放置于上面。
5、沉桩方法
沉桩时,先用两台经纬仪架设在桩的正面和侧面,校正桩的垂直度,当桩位距离岸边较远,另一台经纬仪无法架设时,采用运桩铁驳船暂作观测平台,以配合钢管桩的定位。
管桩校正后需保证振动锤、桩夹具及桩身轴线一致,起动振动锤沉桩1-2m后,再次校正垂直度,准确无误沉至设计标高。
6、贯入深度控制
当桩沉入深度为1/3~1/2桩身长度时,涌入桩管内的土体即将桩管闭塞封死,相当于闭口桩(即柱桩)的作用,此时可采用贯入深度控制,直至沉至设计标高为止。
按设计桩顶标高精割桩头,并加盖桩帽。
六、工字钢帽梁及贝雷片桁梁施工
桩顶采用单根I55a工字钢作为帽梁,帽梁长度为6m,并点焊于桩帽之上,为避免工字钢发生倾倒,在工字钢两侧加焊预先加工好的梯形劲板。
安放工字钢时应注意位置摆放要精确,以保证顺桥向间距为12m,不至于产生过大误差(误差应控制在10cm以内),若工字钢横、梁间距误差较大,需在桩端焊加牛腿结构预以校正。
桁架承重梁采用贝雷片组拼而成,贝雷片(单片长度为3m)间通过销钉相连,形成连续桁梁。
顺桥向共摆放四片桁梁,间距为1.7m。
为保证桁梁稳定,在贝雷片端节点处采用自行设计的支撑架将四片桁梁连接在一起。
另外,为减小栈桥承重时变形,采用配套加强弦杆对桁梁上弦杆进行加强。
桁梁安装前,先在工字钢帽梁上放样出桁梁的位置,并在桁梁两侧加焊竖直短槽钢以固定桁梁位置。
首段桁梁在岸边组拼,25T汽车吊机安装就位,立即安装分配梁及桥面钢板,以后各段桁梁可已成桥面上组装和起吊就位。
七、分配梁及桥面系施工
首段组合桁梁安装就位后,即可摆放分配梁I25a工字钢,分配梁间距为50cm,每隔300cm将一道分配梁工字钢采用螺栓固定在两侧桁梁的加强弦杆上,并采用[10槽钢在将所有分配梁连成整体。
桥面采用10mm厚钢板满铺,钢板接头处尽量落在分配梁工字钢上,不能满足时采取搭接,并点焊加固。
为保证行车安全,在分配梁连接槽钢上焊加钢管栏杆,栏杆立柱间距为200cm,高度为100cm。
八、栈桥与岸边路基的连接施工
为保证栈桥与岸边路基连接良好,岸边桥头的栈桥基础不采用打入桩,在桁梁支点位置开挖基基槽,横桥向浇筑砼地梁,地梁断面尺寸为70cm(高)×80cm(宽)。
在地梁砼内预埋钢板(钢板下设锚筋),在桁梁端销孔内穿入短钢管,采用钢劲板将钢管焊于地梁预埋钢板上,形成固定支座。
并减小河岸土体对栈桥的侧压力,采取在岸边砌筑挡土墙,挡墙成“八”字形,高度同桥面标高。
挡墙后填土夯实,作成引道,并视河岸及栈桥高程情况引道纵坡。
九、栈桥主要工程数量表—见表1。
十、栈桥力学检算
(一)桩顶帽梁(横梁)强度及刚度检算
1、强度检算
取一根横梁(I55a工字钢)作为研究对象,取最不利荷载作为计算荷载,即桥跨方向12m范围内全部恒载及最不利活载,即两台砼运输车在横梁处错车,此荷载并取定安全系数为3.0,其总荷载值为:
P=3.0×(P恒+P活)=3.5×[237.42+(295+300)]=2825.97KN
力学简化模式如下图:
由力学简化模式图可知,P1=P2=P3=P4==P5=P6=P/6=471KN
根据力学简化模式图及二等跨梁的内力和挠度系数表可以确定:
跨内最大弯矩Mmax=0.222×471×2.75=287.55KN•m,剪力最大值Qmax=QB左=QB右=1.333×471×2.75=1726.57KN;又查得:
I55a工字钢
A=146.45cm2,Iz=55150cm4,E=2.1×1011N/m2,ymax=27.5cm,则有
σmax=(Mmax/Iz)•ymax=(287.55×103/55150×10-8)×27.5×10-2=143.38Mpa
≤[σ]=215Mpa
τmax=Qmax/A=1726.57×103/146.45×10-4=117.89Mpa≤[τ]=125Mpa
故横梁强度满足要求
2、帽梁刚度检算
由受力模式图及二等跨梁的内力和挠度系数表可以确定,跨内最大挠度为跨度中点挠度,其值为
ymax=1.466×471×103×2.753/(100×2.1×1011×55150×10-8)=1.23mm≤L/400=12.75mm
故帽梁刚度满足要求。
(二)贝雷片桁架梁强度检算
取顺桥向两排基桩间(跨度为12m)单片桁架纵梁作为研究对象,由分配梁的荷载均分作用,故将栈桥活载视为均布荷载,其值为q=3.5×[(P活/6)/12m]=3.5×[(198.33/6)/12]=9.64KN/m,则单排桁架梁力学简化模式如下图:
取节点A、B
则有:
YA=YB=qL/2=9.64×12/2=57.84KN
1、弦杆强度检算
立杆截面积A=50×5×2+70×5=850mm2
σAC=NA/A=YA/A=57.84×103/850=68.05Mpa
≤[σ]=215Mpa
故弦杆强度满足要求。
2、钢销钉抗剪强度检度
因O2结点为钢销结点,故取O2B段作为研究对象,其剪力为:
Q=YB=57.84KN,又知钢销钉截面积:
A=πD2/4=1963.50mm2,则每个钢销钉所承受的剪力为:
Q'=Q/2=57.84/2=28.92KN,其剪应力为:
τmax=Q'/2A=28.92×103/(2×1963.50)=7.36Mpa≤[τ]=215Mpa
故销钉抗剪满足要求。
3、销孔内壁承压验算:
销孔所承受的压力为:
N=Q=YB=57.84KN,承压面积:
S=2×50×80=8000mm2,则压应力为:
σ=N/A=57.84×103/8000=7.23Mpa
≤[σ]=215Mpa
故销孔内壁承压满足要求。
(三)分配梁强度及刚度验算
1、强度检算
取一根分配梁(I25a)作为研究对象,考虑25T吊机工作时及砼运输车(容量为7m3)满载时的最不利荷载情况,考虑桥面钢板对荷载的均分作用,假设车辆两后轮作用于四根分配梁上,并取一根分配梁作为研究对象,其力学简化模式如下图所示:
即将分配梁看成是均布荷载作用的五等跨连续超静定梁,其中:
q=[(175+120)/4+(0+300)/4]/5.5=27.05KN/m,由五跨等跨连续梁内力和挠度系数表查得:
最大弯矩为Mmax=MB支=0.105×27.05×1.12=3.44KN·m;
最大剪力为Qmax=QB右=0.526×27.05×1.1=15.65KN
又查得I25a工字钢E=2.1×1011N/m2,Iz=5023.54cm4,ymax=
25cm/2=12.5cmA=48.5cm2,则有:
σmax=(Mmax/Iz)•ymax=(3.44×103/5023.54×10-8)×12.5×10-2=8.56Mpa
≤[σ]=215Mpa
τmax=Qmax/A=15.65×103/48.5×10-4=0.93Mpa≤[τ]=125Mpa
故分配梁强度满足要求
2、分配梁刚度检算
由以上分析可知:
最大挠度发生在AB或EF跨中,其最大挠度为:
ymax=0.644×27.05×1.14/(100×2.1×1011×5023.54×10-8)=2.4×10-5mm
≤L/400=5500/400=13.75mm
故分配梁刚度满足要求。