滨海东大道澳头大嶝大桥段道路工程结构设计doc文档格式.docx
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桥墩采用实体墩,单幅桥设置2个桥墩,桥墩间净距2.75m,1#、8#桥墩承台尺寸为15.95×
9m,承台厚2m,基础采用6根桩径1.5m的钻孔灌注桩,2#、3#、6#、7#桥墩承台尺寸为15.95×
10m,承台厚2.5m,基础采用6根桩径1.8m的钻孔灌注桩,4#、5#桥墩承台尺寸为15.95×
10m,承台厚2.5m,基础采用6根桩径2.0m的钻孔灌注桩,
桥台采用重力式桥台。
基础采用8根桩径1.5m的钻孔灌注桩。
2.3、预应力混凝土箱梁尺寸情况
桥梁结构除V型部分采用普通钢筋混凝土结构外,其余部分均采用预应力混凝土结构。
本桥从第一孔至第五孔净矢跨比依次为:
1/7.8、1/6.6、1/6.4、1/5.4、1/7.1。
50m跨拱顶梁高2.0m,60m跨拱顶梁高2.5m,80m跨拱顶梁高3.0m。
拱顶箱梁顶板宽18.75m,悬臂长2.5m,底板宽13.75m。
箱梁采用单箱三室结构,跨中箱梁顶板厚25cm,底板厚25cm,腹板厚50cm。
单幅桥采用双拱肋结构,单根拱肋宽5m,拱肋间净距3.75m,拱肋采用单箱单室结构。
拱肋同拱顶箱梁高,跨中截面顶板厚28cm,底板厚28cm,腹板厚60cm。
本桥于第2、4、6、8孔设置挂梁,挂梁采用简支结构,一端设置伸缩缝,另一端采用桥面连续结构。
2.4、水文地质情况
2.4.1、地形地貌及环境条件
本工程桥梁部分位于沿海滩涂及填海造地区沿海滩涂区域或交互带,地面高程约0-6m(吹填区较高,滩涂区较低),
2.4.2、气候特征
厦门市翔安区属东南沿海亚热带海洋性气候,全年温湿多雨,冬无严寒,夏无酷暑,温度适中,气候宜人。
多年平均气温20.9。
C,七、八月间平均气温28.4~28.2。
C,极端最高38.3。
C,极端最低温-1.0。
C。
降雨量充沛,据气象局1950~1992年统计资料,43年平均降雨量为1460.1mm,5~9月为厦门雨季,同时受台风影响。
主要风向东北向,次为东南向,9月至翌年4月多为东北向,为沿海大风季节,平均风力3~4级;
7~9月为台风季节,风力可达8级以上,最大可达12级。
2.4.3、地质构造及岩土分布特征
据区域地质构造资料,拟建场区位于新华夏构造体系的长乐—南澳断裂带的第二带之上。
沿线均被第四系地层所覆盖,据钻探揭露,场地中未见有明显的断裂构造特征,局部地段受区域构造的影响,或因风化作用较强烈,呈囊状或槽状风化,微风化岩埋藏深;
岩脉呈高角度产出,且受其影响周边岩体节理、裂隙发育。
但据区域构造资料,厦门地区的断裂构造主要发育于燕山晚期,在第四纪主要表现为差异性断块升降运动的特征,自晚更新世以来活动逐渐减弱,现处于相对稳定状态,可不考虑断裂活动性影响,场地地层自上而下分述如下:
1、吹填土(Qs)
:
主要分布于K13+000~K13+190、K13+250~K13+440及K16+160~K17+080段的现状吹填区,吹填厚度4~7m。
该层尚未进行预压排水固结或夯实处理,具天然含水量高、孔隙比大、强度低的特性,属高压缩性土,力学强度低,工程性能差。
属过湿类型土。
另据《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)附表B划分,土石工程分级为Ⅰ级松土。
2、有机质高液限粘质土(Q4m)②:
主要分布于滩涂区,厚度为0.5~5m,一般为2~4m。
该层具天然含水量高、孔隙比大、强度低的特性,属高压缩性土,力学强度低,工程性能差。
另该层依《市政工程勘察规范》(CJJ56-94)2.0.5条按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)划分为淤泥。
3、中液限粘质土(Q4al-pl)③:
该层属第四系全新统冲洪积层。
该层校正后标贯击数为8.2~19.6击,平均值为13.45击,属中等压缩性土,力学强度一般。
属中湿类型土,另据《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)附表B划分,土石工程分级为Ⅱ级普通土。
另该层依《市政工程勘察规范》(CJJ56-94)2.0.5条按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)划分为粉质粘土。
4、残积层(Qel)⑥:
根据母岩不同可分为:
4-
(1)、残积中液限粘质土
场地大部分地段均有揭露(部分路基孔未揭露),为中粗粒花岗岩风化产物,上部大多呈可塑状,下部为硬塑,总体有随深度递增风化程度逐渐减弱,强度渐高的变化趋势。
摇振无反应,切面稍有光泽,干强度中等,韧性较低。
该层修正后标贯击数为10.8~24.8击,平均标贯击数17.19击,属中等压缩性土,力学强度一般~较高,但该层属特殊性土,具有泡水易软化、崩解的不良特性。
5、全风化岩(γ52(3)b、β)⑦:
根据钻孔揭露,岩面起伏较大。
该层根据岩性不同,可分为以下两个亚段:
8-
(1)、全风化花岗岩(γ52(3))
大部分桥位钻孔及部分地道钻孔有揭露,顶板埋深10.0~36.7m,顶板高程-31.98~-5.82m,厚度为0.5~22.5m,变化较大。
该层标贯试验校正后击数30.7~41.6击,压缩性较低,力学强度较高,但该层与上述残积土呈渐变关系,亦具有泡水易软化、崩解的不良性质。
另该层风化不均,局部孔段残留有中、微风化岩残留体,其分布情况详见孤石(残留体)分布一览表(表7)。
另据《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)附表B划分,土石工程分级为Ⅲ级硬土。
8-
(2)、全风化脉岩(β)
场地内少数桥位钻孔有揭露,呈脉状穿插于花岗岩中,顶板埋深15.5~37.6m,顶板高程-33.05~-15.93m,揭露视厚度变化较大为2.2~7.8m。
该层标贯修正后击数30.8~39.7击,压缩性较低,力学强度较高,天然状态下工程性能较好,但浸水易产生软化、崩解现象。
2.4.4、不良地质情况
本桥位地势低洼,滩面平缓,两侧土质堤岸未发现有明显冲刷塌案、滑移或潜蚀、管涌、溃堤等渗流破坏现象。
本场地无活动性断裂、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂、隐伏沟滨、古河道、地下洞穴、临空面等影响场地稳定性的不良地质作用与地质灾害。
3、模板、钢管贝雷支架设计要点
全桥共9联9孔,跨径布置为:
联长分别为50+50+60+60+80+60+60+50+50,现浇箱梁支架采用:
全木结构底模,钢木结构侧模,全木结构内模,顶托卸落,梁柱式钢管贝雷桁架及碗扣式脚手架支架。
现选择有代表性的第五联80米跨钢管贝雷及碗扣式脚手架支架(桥宽18.75m)进行验算。
3.1、模板设计
1、底模:
设计箱梁底宽13.75米,底模采用全木结构。
(1)面板(底模):
采用竹胶板,竹胶板长×
宽×
厚度=2.44×
1.22×
0.012米,最小长度≥1.5米。
(2)横向方木(底模面板下小棱):
采用10×
10cm松方木,横向通长,纵向间距(中到中):
30cm,箱梁横梁及拱脚横梁位置加密至20cm。
最小长度≥1.2米。
(3)纵向方木(小棱下方木):
10cm松方木,纵向通长,箱室横向中到中间距:
90cm,在靠近腹板处将方木间距缩小至30cm,横梁位置方木缩小至60cm,,间距最小长度≥1.2米。
与横向方木空隙处采用木楔填满、密贴,木楔与方木用钉子钉牢。
(4)卸落方法:
采用碗扣式脚手架顶托。
布置中到中间距:
30cm~90cm。
2、侧模:
设计箱梁悬臂板(翼缘板)宽2.5米,侧模采用钢木结构。
(1)面板(侧模):
宽=2.44×
(2)纵向方木(侧模面板下小棱):
10cm松方木,纵向通长,横向间距(中到中):
30cm。
最小长度≥2米。
(3)横向方木:
10cm松方木,立放,纵向中到中间距:
60cm~80cm,最小长度≥1.2米。
(4)翼板立杆:
采用φ48×
3.5mm钢管,横向间距60cm,由4根立杆支撑,纵向间距60cm~80cm,每个断面设置3个斜撑,必须连成一个整体,必要时可设置拉杆。
(5)卸落设备:
采用顶托卸落。
顶托的卸落空间控制在20cm左右。
3、内模:
设计箱梁内箱宽3.95米,采用单箱三室,内模采用全木结构。
(1)顶面板(内模):
厚=(1.5~2.44)×
0.012米,最小长度≥0.9米。
(2)纵向方木(内模面板下小棱):
10cm松方木,纵向通长,横向中到中间距:
45cm。
最小长度≥1.6米。
(3)横向方木(横向框架):
10cm松方木,纵向间距(中到中):
(4)竖向立柱(横向方木下立柱方木):
80cm。
3.2、梁柱式钢管(PHC管桩)贝雷桁架支架及碗扣式支架结构设计
3.2.1、梁柱式钢管贝雷桁架支架设计
跨径L=80m(桥宽18.75m):
(1)跨径布置:
横梁按横向布置,跨径布置为:
250+229.2+224.2+234.1+234.1+224.2+229.2+250+=1875cm,设置5个中支墩;
(2-2横断面图)
拱圈箱梁按横向布置,跨径布置为:
800+375+800=1975cm,设置2个中支墩;
(1-1横断面图)
拱脚箱梁按横向布置,跨径布置为:
30+500+30=560cm,不设置中支墩;
(3-3横断面图)
拱脚上箱梁按横向布置,跨径布置为:
987.5+987.5=1975cm,设置1个中支墩;
(2)基础、钢管立柱、横梁:
横梁施打管桩作支撑,横向断面共设7根φ600×
6mm钢管(1、2、8、9联采用Φ500mmPHC预应力砼管桩)作立柱,间距为229.2+224.2+234.1+234.1+224.2+229.2,中间5排钢管沿桥纵向按1.2米间距布置,桥梁外侧2排钢管沿桥纵向按1.8米布置,钢管上布置2I36bL=1800cm工字钢作横梁。
拱圈箱梁施打管桩作支撑,横向断面共设4根φ600×
6mm钢管(1、2、8、9联中间两排为Φ500mmPHC预应力砼管桩)作立柱,间距为800cm+375cm+800cm,中间2排钢管沿桥纵向按1.5米间距布置,桥梁外侧钢管沿桥纵向按3.5米布置,桥梁内侧钢管为左右幅共用墩,沿纵向按2.5米间距进行布置,钢管上布置2I36bL=1800cm工字钢作横梁。
拱脚施打管桩作支撑,横向断面共设2根φ600×
6mm钢管作立柱,间距为560cm,钢管沿桥纵向按3.5米间距布置,钢管上布置2I36bL=1800cm工字钢作横梁。
拱脚上箱梁施打管桩作支撑,横向断面共设3根φ600×
6mm钢管作立柱,间距为987.5cm+987.7cm,中间1排钢管沿桥纵向按1.5米间距布置,桥梁内、外侧钢管沿桥纵向按3.5米布置,跨中布置0.9米宽贝雷架,间距1.2米,跨端钢管上布置4I36bL=1000+1000cm工字钢作横梁。
(3)贝雷桁架及I36B工字钢横梁:
工字钢纵梁上按受力要求布置支架贝雷横梁、I36B工字钢横梁,拱圈横梁及箱梁设置贝雷片横梁,其中横梁下设置45cm贝雷架,纵向间距45cm;
拱圈箱梁下设置90cm贝雷架,纵向间距120cm。
拱脚及拱脚上箱梁底设置2I36B工字钢横梁,其中拱脚横梁底工字钢纵向间距40cm,其余位置2I36B工字钢横梁按80cm纵向间距布置。
详见贝雷支架施工图。
4.2.2、碗扣式支架结构设计
4、碗扣式钢管支架结构设计
平台距底平台高为0m~7m,碗扣式钢管支架纵横向布置如下:
(1)、拱脚
纵向布置(从拱脚按跨径60cm分中开始布置)。
拱脚横向布置:
拱脚腹板位置按30cm分中开始布置;
拱脚箱梁位置按90cm分中开始布置。
(2)横梁
纵向布置:
从拱脚与上箱梁连接位置按跨径60cm分中开始布置(第5联加密至30cm)。
横梁横向布置:
从拱脚与上箱梁连接位置按跨径30cm分中开始布置。
(3)拱圈箱梁
从横梁端头按跨径60cm分中开始布置;
箱梁横向布置:
(4)斜撑
为消除弧形拱脚加载时产生的水平方向推力,加设斜撑,斜撑顶垂直于拱脚弧面,斜撑底固定在槽钢上,再由槽钢传递至横向36b工字钢,横向工字钢与纵向工字钢焊接固定,拱座相连的工字钢纵梁采用钢丝绳连接以消除水平推力,斜撑布置(每5米为一段,每道间距1米):
第一段设置5道φ45mm钢管支撑,每道设置8根。
第二段设置5道φ45mm钢管支撑,每道设置6根。
第三段设置5道φ45mm钢管支撑,每道设置6根。
第四段设置5道φ45mm钢管支撑,每道设置6根。
横杆步距为1.2m,其可调托座为200mm,可调底座为300mm,底座基础为【20b厚槽钢。
详见附图:
支架平面布置图,支架立面布置图,支架横断面图。
5、模板、支架施工要点
5.1、模板、支架安装施工工艺
5.1.1、贝雷支架安装施工顺序
其施工流程为:
5.1.2、钢管立柱
钢管立柱要按设计位置进行架设,钢管立柱要和上下钢板点焊,接触面不能有缝隙,必要时可在上钢板处加限位措施。
钢管横向加固采用10号槽钢,要求满焊。
5.1.3、工字钢横梁
将两件9m长的I36b工字钢用1cm厚钢板按1.2m间距在内侧焊成一组再吊装,如果工字钢与钢管之间有缝隙,要用钢板垫实。
5.1.4、贝雷纵梁
贝雷桁架及其配件必须是国家指定的厂家生产,质量标准要满足《装配式公路钢桥使用手册》要求。
使用前要逐件检查贝雷桁架、加强弦杆、风撑片、销子等主要构件,决不允许使用有变形或锈蚀等缺陷的构件。
为检查各构件间的互换通用性能,先进行试装。
在试装中如出现销子、螺栓和构件装拆有困难,应找出原因加以改进。
不得对贝雷桁架及其配件作结构方面的改变,也不得对贝雷桁架及其配件进行电焊、气割。
拼装时将一节贝雷桁架的阳头插入另一节贝雷桁架的阴头内,对准销孔,插上销子和保险插销。
单片贝雷用U型箍与旁边的的贝雷连接,墩身空档处可用单片贝雷过渡。
拱脚上箱梁支架槽钢下采用双层I36b工钢作为横梁,双层工钢采用短【20b槽钢连接加固。
0.9m和1.5m支撑架示意图
5.1.5、槽钢分配梁
按照60cm间距分布(在墩台3米范围内适当加密),与侧模下的垫楞要对应。
5.1.6、钢管桩施打
钢管桩制作:
①根据设计本桥施工要求的桩径规格为φ600mm,应符合下列规定:
钢管桩外形尺寸的允许偏差:
钢管桩的直径:
±
10mm壁厚:
≥5mm
②钢管桩在制作接长时,应符合下列要求:
a、钢管桩接长时,两桩接头对口应保持在同一轴线上,多节拼接时应尽量减少累积误差。
b、钢管桩接长时,如管端椭圆度较大时,可利用辅助工具加以校正,相邻管桩对口板边高差不大于2mm。
c、钢管桩接长成型后的纵横弯曲矢高允许偏差不应大于桩长的0.2%。
d、钢管桩的接头,采用对焊焊接接头外加钢板帮焊。
(周圈不得少于3处)
e、钢管桩接头的焊缝质量,必须能保证抵抗插打时各种荷载产生的应力及变形。
f、钢管桩在堆放时,堆放形式和层数应安全可靠,避免产生纵向变形和局部弯曲变形。
在起吊、运输过程中尽量避免碰撞引起管身变形或损伤,并应设防滚措施。
管桩插打:
根据本工程地质情况,作业环境和施工作业能力,靠岸侧计划采用履带吊配备振动锤进行逐跨推进施打。
靠岸侧钢管桩由半挂车从材料堆场或现场租用场地运至施工现场,并且进行钢管桩对接,并在焊接处采用钢板进行加固,周圈不得少于3处,确保焊接质量。
在钢管桩施工前做好测量控制点的交接和核对工作,施工中钢管桩使用全站仪定位。
钢管桩以最终贯入度控制为主(控制贯入度2cm/min),桩尖标高为校对,当控制标高和贯入度相差较大时,及时查明原因。
①钢管桩的桩位,应根据测量组所放样的中心位置,并保护好标记。
轴线定位允许偏差:
单桩的纵横轴线位置:
±
10cm
两桩之间的中心间距:
竖直度:
1%
②根据现场施工环境,确定钢管桩插打顺序,以施工方便为宜钢管桩插打以控制贯入度为主,设计深度作为校核,本项目采用DZ90型振动锤进行施打。
a、钢管桩设计插打:
控制贯入度(cm/min):
2cm/min
采用吊机或起重船配备振动沉拔桩锤施工
b、依此钢管桩桩顶面设计标高对各桩进行接长或切割。
c、当贯入度达到控制贯入度,桩底标高达到设计标高,应连续复打3次,每次停锤2分钟,方可停止。
当贯入度达到控制贯入度,而桩底标高未达到设计标高,应继续打入10cm左右,并连续复打3次,每次停锤2分钟,若无异常变化,方可停止。
若比设计标高高得多时,应及时与技术人员商定,并报监理、业主、质检站、设计研究确定。
d、当桩底已达到设计标高,而贯入度仍较大时,应继续插打,使其贯入度达到控制贯入度。
③插打前,每根钢管桩上应作好长度标记线,以便显示桩的入土深度。
④插打前,应检查桩中心与振动设备中心是否一致,桩位、垂直度是否符合要求。
⑤插打前,应严格控制桩位及垂直度,在插打过程中,不得使用顶、拉桩头或墩身办法来纠编,以防接头开裂并增加桩身附加力矩。
⑥开始插打时宜用自重下沉,待桩身有足够稳定性后,采用振动下沉。
⑦每根桩的插打作业,应一次性完成,中途停顿不宜过久,以免土的摩阻力恢复,继续插打困难。
⑧在插打过程中,若发生以下情况,应立即暂停。
a、贯入度发生急剧变化;
b、桩身突然倾斜或振动时有严重回弹;
c、桩周地面有严重隆起或下沉;
d、振动设备振幅有异常现象。
5.2、模板、碗扣式支架、贝雷支架拆除施工工艺
拱架设计中采用了碗扣式支架顶端设可调托撑,用以调整标高和落架,那么上、下半幅拱圈落架点众多,对于如此多的落架点,就不可能达到各点同步均匀地卸落。
为了获得一种合理的卸架顺序,我们将拱架与主拱圈组成的复合体系用多种方法进行计算比较,确定了落架方案。
支架卸落在横桥向必须同时均匀卸落,在纵桥向从拱顶向拱脚逐排卸落,并保持左右两侧同步对称进行。
根据这个原则制定施工支架卸落程序
当施工完毕达到拆除支撑、模板、支架条件后,需按:
拆除箱室内内模加固支撑→张拉、压浆(待浆体强度达90%以上、满足设计和规范的要求)→由跨中向两端头对称拆除翼缘板部位支撑、支架→由跨中向两端头对称拆除底、腹板部位支撑、支架·
·
顺序进行。
绝对禁止未拆完内模竖向支撑即拆支架、未拆完翼缘板部分支撑支架即拆底腹板部位支撑支架,以防结构在体系转换时产生破坏性荷载拉裂梁体。
支架拆除的顺序为:
每联应从中间跨开始向两边依次对称分跨进行,每孔拆除时应先拆除每跨中间部分,然后由中间向两边(支座处)对称拆除,使箱梁逐渐受力,避免产生裂纹,横梁下支架须在横梁预应力束张拉后方能拆除。
拆除支架前应先确保贝雷梁底(工字钢底)的安全网密布,箱梁两侧防护到位,确保拆除时材料不掉落,特别是侧模支架卸落后应先将竹胶板及方木拆至桥面,确保其余材料不掉落。
外侧模拆除完后再从底模板材料逐级由上至下拆除,拆除时必须有专人指挥及专人疏导交通,确保拆除安全。
大量事实证明,支架拆除发生的事故往往比支架搭设发生的事故多,要充分认识这一点,支架拆除必须要有切实可行的方案,并引起足够重视。
6、安全防护措施
6.1、支架、模板搭设时防护措施
搭设过程中划出工作标志区,立标志牌、设安全员,禁止行人、车辆进入,统一指挥,上下呼应,动作协调,严禁在无人指挥下作业。
6.2、临边防护措施
在箱梁侧模板的临边四周设置全封闭式护栏,使用材料均采用φ48×
3.5mm钢管。
其高度不低于1.2米,立杆间距2.4米,竖向每隔0.6米设一道通长大横杆。
钢管长度方向刷红白间隔的油漆,挂醒目标志牌;
护身栏杆四周满挂密目安全网,白天设警示牌,夜间设红色标志灯;
临边四周1m范围内不准堆料、停放机具。
7、支架预压试验方案
7.1、支架预压的目的
支架预压的目的:
①、检查支架的安全性,确保施工安全;
②、消除地基和支架的非弹性变形,计算支架的弹性变形,有效地控制预应力砼现浇箱梁在施工过程中的变形,检验预拱度设置是否合理;
③控制桥面线形,使得箱梁线形美观大方;
④取得本地段地基预压的第一手资料,积累经验,指导日后的箱梁施工。
7.2、预压方法
支架的预压与梁体浇筑顺序一致
梁体浇筑顺序:
结合本标段的实际情况,拟采用钢筋及钢绞线作为代替荷载,这样预压重量易控制,操作性强,用工少,可节约宝贵时间。
预压前应对工地现有钢材进行统计并分类,挂牌标记重量,要有专人负责钢材的调度,因为工作量大,准备工作要做细。
预压前应对支架进行一次大检查,有问题时及加固,要保证支架万无一失。
预压时严格按照现浇箱梁预压配重平面布置图进行配重,在预压平台上事先画好配重平面图,标记要明显。
7.3、观测点布设
7.3.1、底模的竹胶板底部、贝雷纵梁的底部:
首先搭设一个预压平台,用槽8沿四周围栏杆以保证安全,测点布置为沿里程增加方向每隔L/4、L/2、3L/4设置3个观测断面,每一断面设置4~5个沉降观测点(横梁贝雷设5个、箱梁贝雷设4个)
7.3.2、管桩:
边墩设置2个观测点,中墩设置8个观测点,共计12个观测点。
7.3.3、采用精密水准仪进行观测。
观测次数为加载前、加载过程(采取4次加载即分别为50%、75%、100%、1
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