百林大橋主橋現(xiàn)澆支架的施工技術(shù)
2017-11-13 
   百林大橋橋梁總長度為298m,共7個橋墩(臺),0#臺至5#墩為30m跨箱梁引橋,5#-6#墩為138m跨箱梁主橋,主橋無水中墩柱,大大增加了大橋下構(gòu)的施工難度。根據(jù)右江的水文、地質(zhì)特點,主橋現(xiàn)澆支架預(yù)留一跨11m寬龍門,方便抗洪搶險及施工船舶通行。結(jié)合實際情況,本橋采用鋼結(jié)構(gòu)水中滿堂支架,全長138m,寬38m,每邊預(yù)留2m寬方便施工人員通行及施工電線混凝土輸送管的布置,支架搭設(shè)完成后分段分幅澆筑主橋箱梁,且分段合攏。主橋強度達到設(shè)計強度后,再進行主橋預(yù)應(yīng)力施工,然后再進行拱肋安裝。

   為方便支架施工,擬在河道兩岸架各架設(shè)一臺OTZl25(6016)型塔吊配合支架施工,塔吊架設(shè)高度為其自由高度,鵝城岸架設(shè)在河邊上游位置,采用鋼管群樁基礎(chǔ)。龍景岸架設(shè)6#臺下游位置,采用鋼筋混凝土擴大基礎(chǔ)。

   1、支架布置和跨徑組合

   (1)支架與主橋軸線平行,支架為縱坡與主橋相同,主橋底部標(biāo)高通過支架預(yù)壓彈性變形量,調(diào)節(jié)底模板標(biāo)高。支架位于主橋下方,寬38m,標(biāo)準(zhǔn)跨6m,端最大跨度11m,在通航孔附近及兩端主梁實心段附近的支架跨徑縮小到3m,主橫梁上架設(shè)貝雷片,在預(yù)留通航孔處設(shè)雙層貝雷片,上面鋪設(shè)卸荷塊及分配橫梁,在分配橫梁上部鋪設(shè)主梁底模。具體布置如圖1所示。

   主橋支架設(shè)計要求:主橋支架除了要考慮主梁施工時混凝土的重量外,應(yīng)該充分考慮主橋拱肋安裝時,主拱圈的重量及拱肋安裝時支架的重量,必要時還需要考慮運輸車輛運輸鋼管拱及拱肋吊裝時的車輛荷載。支架的強度及穩(wěn)定性應(yīng)該滿足施工荷載及結(jié)構(gòu)荷載的要求。

   (2)支架結(jié)構(gòu)形式:

   支架上部結(jié)構(gòu)為貝雷梁組拼裝結(jié)構(gòu),下部結(jié)構(gòu)為鋼管樁加型鋼承重梁結(jié)構(gòu)。主橋支架采用外徑φ530nml,管厚8=10mm螺旋焊接鋼管,根據(jù)地質(zhì)勘察報告,主橋支架鋼管位置處河床覆蓋層較薄,覆蓋層以下為中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖,工程經(jīng)驗表明,利用振樁錘在該種地質(zhì)下沉樁基,沉入深度不大。每6m間距設(shè)置一排鋼管樁,每排21根,樁與樁之間用20號槽鋼作為剪刀撐,每8m高度用工字鋼作為平聯(lián),橫橋向用22a槽鋼連接以增強樁基的水平向穩(wěn)定。鋼管樁頂上設(shè)置單根45#工字鋼橫梁,鋼橫梁上架設(shè)貝雷梁片,采用62排布置,布置形式如圖2所示。

   2、材料選用

   鋼材采用A3鋼,容許軸向應(yīng)力[σ]=140(MPa),容許彎曲應(yīng)力[σ]=145(MPa),容許剪應(yīng)力[τ]=85MPa,容許端部承壓力[σ]=210(MPa)。選用3000mm×1500mm×78mm的貝雷片,容許彎矩=788.5kN・m,容許剪力=245kN,容許彎曲應(yīng)力[σ]=210(MPa),容許剪應(yīng)力[τ]=120MPa,兩片貝雷片桁架以1180mm×450mm支撐架尺寸連成一組,相鄰兩組貝雷梁凈距450-1200mm。

   3、人員、機具、機械準(zhǔn)備

   擬投入人員40名,負(fù)責(zé)材料的加工、安裝、加固,鋼管樁的下沉、接長、貝雷片的拼裝等。25t汽車吊三輛,負(fù)責(zé)鋼管樁的下沉、材料的運輸;駁船一艘,負(fù)責(zé)材料運輸;電焊機8臺,200kW發(fā)電機一臺,浮箱一個。具體的人員、機具配備見后面的人員、機具、機械統(tǒng)計表。

   3.1工班勞動力配置

   測量組:4人,支架搭設(shè)班、電工班、焊工班:40人,吊車班:5人,機修班:2人。

   3.2機械設(shè)備配置

   4、計算過程

   4.1使用荷載

   支架吊裝時考慮車輛荷載不多,僅按單車道荷載考慮,計算時按整體車道荷載進行分析。車道荷載按公路-Ⅱ級荷載計算,公路-Ⅱ級荷載的均布荷載按和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按公路-Ⅰ級車道荷載的0.75倍采用(見圖3)。

   公路-Ⅰ級車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5kN/m:集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定選取:橋梁就算跨徑小于或等于5m時,PK=180kN:橋梁計算跨徑等于或大于50m時,PK=360kN:橋梁計算跨徑在5~50m之間時,PK值采用直線內(nèi)插法求得。

   對于主梁結(jié)構(gòu):混凝土荷載按26kN/m2取值,施工機具及人員荷載按1.5kN/m2取值,支架模板荷載按0.5kN/m2,拱肋吊裝重量及吊裝支架荷載按4000kN設(shè)計計算。支架結(jié)構(gòu)計算考慮,主梁澆注完成以后,翼板支架全部拆除,全部荷載落在梁底范圍內(nèi)的貝雷片,不考慮兩箱梁問橫隔板的支撐效應(yīng)。主梁結(jié)構(gòu)荷載按1.2倍系數(shù)計算,其余荷載均按1.0系數(shù)考慮。

   4.2結(jié)構(gòu)分析計算

   計算整體支架時,只計算通航孔處及相鄰三跨支架,車道荷載的集中力按作用在最大跨跨中,及相鄰三跨的中跨進行分析。計算采用MIDAScivil2006有限元軟件分析。

   結(jié)構(gòu)分析計算A3鋼材最大組合應(yīng)力176MPa<145×1.3=a188MPa,最大剪切應(yīng)力99MPa<85×1.3=110MPa,對臨時結(jié)構(gòu)A3鋼材材料容許應(yīng)力按1.3倍提高系數(shù)計算。16Mn鋼最大組合應(yīng)力206MPa<210MPa,最大剪切應(yīng)力115MPa<120MPa,均滿足要求。

   支架最大反力為700kN,要求鋼管樁單樁承載能力不低于700kN。

   4.3鋼管樁入土深度的確定

   根據(jù)設(shè)計圖紙的地質(zhì)狀況,主橋支架位處土層第一層為卵石(2-5m),第一層以下為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,根據(jù)設(shè)計地質(zhì)資料《巖土層力學(xué)參數(shù)表》對卵石層裝周身極限摩阻力為200kPa,強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖周身極限摩阻力為100kPa,計算鋼管樁單樁承載力極限值時,若按摩擦樁計算,并考慮1.5倍安全系數(shù)后。  入土深度:鋼管樁的單樁最大承載力為P=700kN。

   計算不考慮樁端阻力,樁身周長為1.6642m,若樁的持力層全部落在卵石層時,則h=700×1.5÷(200×1.6642)=3.15,若樁的持力層全部落在粉砂質(zhì)泥巖中時,則h=700×1.5÷(100×1.6642)=6.2m,卵石層厚度均在2m以上,所以在插打鋼管樁時要求鋼管樁的入巖深度不得小于4.3m。

   圖紙地質(zhì)條件,綜合考慮局部沖刷,實際深度由施工時采用的DZ-90型振動錘達到最大功率振不下去為止。

   5、主橋平臺面標(biāo)高的確定

   根據(jù)本橋水文資料右江多年平均常水位為:115.6m左右,汛期洪水位117m左右。綜合考慮大橋鉆樁時的水頭差及正常水位的浪高,確定主橋支架第一道平聯(lián)的標(biāo)高為118m左右,支架頂面標(biāo)高根據(jù)主橋的梁底標(biāo)高控制。

   6、鋼管樁基礎(chǔ)施工工藝流程(見圖5)

   7、質(zhì)量保證

   (1)所有的鋼管樁接頭焊接,滿足焊接規(guī)范的要求,管節(jié)對頭接時,管頭應(yīng)倒角,如果對接頭有縫隙時應(yīng)利用200×200mm鋼板在外焊補強。同時焊接時應(yīng)將焊縫30cm范圍內(nèi)的鐵銹、油污、水、雜物清理干凈,所用的焊條應(yīng)烘干。

   (2)設(shè)計時主橋支架各支點已經(jīng)調(diào)整在貝雷梁的連接點,即承重主橫梁落在貝雷梁豎桿處,不允許將支點落在弦桿上。如果打樁時偏差較大,使支點不能和豎桿吻合時,應(yīng)對支點處的桁架弦桿作特殊處理,如在貝雷梁支點處加柱頭。

   (3)鋼管樁頂帽梁145工字鋼必須注意縱向的穩(wěn)定性,設(shè)置的槽口不能過寬,并且在型鋼之間焊接鋼板,型鋼與鋼管柱頭采用補強處理,使其形成整體,增強其穩(wěn)定性。

   (4)鋼管樁傾斜率在1%以內(nèi),位置偏差在50mm以內(nèi)。

   8、安全保證

   (1)使用過程中的安全保證措施

   在使用過程中派專人負(fù)責(zé)測量支架各墩的墩位變化,確保支架各樁的入土深度。按航道部門的要求設(shè)置禁航標(biāo)志,以防船撞。支架每有新增荷載時,必須對各鋼管樁進行位移監(jiān)測,確保主橋支架的安全。在支架上游,增加打三個防護樁,樁問采用鋼絲繩拉緊,防止洪水期間的漂流物對支架產(chǎn)生破壞性沖擊。

   (2)主橋支架施工時所有參加施工的人員都必須按規(guī)定戴安全帽、救生衣。在打樁時要注意臨時布設(shè)限航的標(biāo)志或燈光標(biāo)志。

   (3)主橋施工完成后,除了拱肋支架吊裝時需要外,不允許任何車輛通行,車速控制在5km/h以內(nèi),并保證車距15m以上。

   9、實施效果

   經(jīng)150%重量加載實驗,沉降量都能控制在1~2cm以內(nèi),主橋箱梁澆筑后標(biāo)高均滿足設(shè)計規(guī)范要求,確保了工程進度和質(zhì)量,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

   
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