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南憩亭大桥主跨箱梁支架设计与施工
2017-09-04  中国桥梁网 分享到:
关键词:支架 防撞 强度 刚度 通航 

   1 工程概况及特点

   南通市江海大道西段南憩亭大桥跨越通扬运河,为三幅单联变截面连续箱梁,桥梁长140m,主墩顶处梁高3.8m,边墩顶及跨中位置梁高2m。桥面横宽75.5m(21m+33.5m+21m),桥梁纵向跨径为40m+60m+40m。

   桥位处箱梁施工期间地面标高在+5.0m左右,地下水位+2.0m左右,桥位处通扬运河水深约4m,水位在+1.5~3.0m之间,河水流速较小,河床以下土层主要为粉砂、粉质粘土、细沙等土层。

   本桥施工重难点主要如下:

   (1)跨运河箱梁施工过程中受航道交通的影响大,水上支架结构防撞安全及水上通行安全风险高。

   (2)桥梁总宽度大,作业点集中,相互干扰大。

   (3)为满足通航要求,支架跨度较大,支架刚度要求高,而通航净高受到严重限制。

   (4)本桥施工工期极为紧张且根据设计要求箱梁分两次进行浇筑(先浇筑底腹板,在浇筑顶板),施工工艺复杂,质量控制难度高。

   2 支架设计

   2.1 设计考虑因素

   箱梁现浇支架需考虑以下因素:

   (1)支架本身应具有足够的强度、刚度、整体稳定性。

   (2)支架门洞尺寸应满足通航要求及能满足支架防撞要求。

   (3)有可靠的落架措施及方便拆除。

   2.2 支架荷载取值

   参照《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011相关要求,支架设计荷载取值如下:

   (1)钢筋砼容重:26kN/m3

   (2)模板荷载:1kN/ m2

   (3)施工荷载:2.5kN/m2

   (4)碗口支架自重:1.5kN/m2(碗扣支架高度按3m考虑)。

   2.3 支架结构计算

   综合现场实际情况,拟定采用钢管桩+分配梁+贝雷桁结构作为南憩亭大桥60m主跨支架,40m边跨位于河堤两侧,采用常规碗扣式支架。本文着重介绍主跨支架设计。主跨支架布置见下图:

   (1)支架支墩

   本支架采用打入式钢管桩基础,在进行支墩设计计算时,需考虑以下两个方面因素:①钢管桩自身承载能力,计算时按照轴向压杆考虑,②管桩与土层摩阻力,根据各土层桩侧摩阻力按照规范公式计算。

   通过计算,支架立柱最大受力1265kN,支架立柱采用φ820×10钢管桩,入土深度18m。

   (2)分配梁及主梁

   本支架钢管桩上方设置横向分配梁,横向分配梁上方设置纵向贝雷桁主梁。在进行分配梁设计选型时,分配梁在荷载作用下强度(正应力及切应力)、刚度需满足规范要求。

   通过计算,横向分配梁采用2H588型钢,通航区域上方贝雷跨度较大,为保证支架满足刚度要求,同时为避免侵占通航净高,采用加强型贝雷桁。

   (3)落架装置

   为方便箱梁施工完成后顺利拆除模板及支架,支架需有可靠的落架装置。

   本支架在边孔贝雷桁上方设置高度约3m高的碗扣支架,拆模时通过调整顶托螺杆就可实现模板与梁体分离。另外,在通航区域两侧管桩桩顶设置砂筒。在砂筒内填充干燥均匀细砂并进行压实。在进行落架时,只需从砂筒预留孔中将细砂漏出即可顺利落架。

   (4)防撞结构设置

   支架防撞结构需自成体系,不可与支架受力构件或其他结构(如栈桥)相连。

   本支架在管桩立柱外侧(靠近河道中心方向)设置一排管桩,并在管桩中填充砂石以提高防撞能力。

   3 支架施工

   3.1 支架搭设

   (1)管桩插打

   钢管桩插打采用震动打桩锤振动下沉,钢管桩打入深度以入土深度和贯入度双控制。桩在入土前应在桩架或桩上做好尺寸标注,以便在施工中观测、纪录。

   钢管桩下沉过程中,应随时观察其贯入度,当贯入度小于5cm/锤时停振分析原因,或用其它辅助方法下沉,禁止强震久震桩。插入一定深度后如打不进或桩有回弹现象,可能是桩碰到孤石等障碍,这时应慢慢往下打,等穿过障碍后再恢复到正常速度。打桩工程中安排专人观测和检查桩的垂直度,发现倾斜应立即纠偏。停锤时,以桩尖标高为控制依据。若钢管桩达到设计标高,但贯入度异常时,则须连续沉桩。为防止“假极限”或“吸入”现象,沉桩时,应休息一天时间再复打。现场应确保钢管桩的入土深度,并视设计桩尖处的贯入度适当调整钢管桩桩底标高。

   (2)管桩桩帽、连接系及桩顶分配梁安装

   钢管桩插打到位后,将钢管桩桩顶打桩锤咬卡部分整齐切除至设计位置。桩帽与钢管桩紧密对接,校正直线度与垂直度,对口的间隙为2mm。桩帽顶面要修理,保证其平整度。桩间连接系按图纸设计进行安装焊接,位置准确、焊接牢固,保证施工质量。分配梁居中平放与桩帽上,分配梁与桩帽间三角板满焊连接,焊缝高度大于8mm,焊缝饱满。

   对于中间通航孔支架,每根钢管桩桩帽中央设置一个砂筒,砂筒要求在桩帽居中放置,与底部桩帽和顶部横向分配梁均临时焊接固定。砂筒安装前进行预压,以保证砂筒内砂密实,从而减少压缩变形量。

   桩顶分配梁安装完成后,吊装摆放纵向加强贝雷桁架。贝雷桁架在吊装之前预先组拼好,贝雷桁拼装时可用枕木搭成拼装平台。为便于吊装,贝雷桁分段预拼,杆件的拼装和销子的连接均须严格按照图纸施工。拼装完毕后,应仔细检查贝雷片数量及销子的连接情况,合格后方能架设。贝雷桁安装时利用测量仪器在桩顶分配梁上精确标示出中心线,准确摆放。为保证贝雷桁架的横向稳定性,需在桩顶分配梁处贝雷桁下弦设置限位槽钢,并在贝雷桁外侧设置斜撑,对贝雷桁进行横向限位。

   
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