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百林大桥主桥现浇支架的施工技术
2017-11-13  中国桥梁网 分享到:
关键词:百林大桥 支架施工 计算过程 质量控制 

   百林大桥桥梁总长度为298m,共7个桥墩(台),0#台至5#墩为30m跨箱梁引桥,5#-6#墩为138m跨箱梁主桥,主桥无水中墩柱,大大增加了大桥下构的施工难度。根据右江的水文、地质特点,主桥现浇支架预留一跨11m宽龙门,方便抗洪抢险及施工船舶通行。结合实际情况,本桥采用钢结构水中满堂支架,全长138m,宽38m,每边预留2m宽方便施工人员通行及施工电线混凝土输送管的布置,支架搭设完成后分段分幅浇筑主桥箱梁,且分段合拢。主桥强度达到设计强度后,再进行主桥预应力施工,然后再进行拱肋安装。

   为方便支架施工,拟在河道两岸架各架设一台OTZl25(6016)型塔吊配合支架施工,塔吊架设高度为其自由高度,鹅城岸架设在河边上游位置,采用钢管群桩基础。龙景岸架设6#台下游位置,采用钢筋混凝土扩大基础。

   1、支架布置和跨径组合

   (1)支架与主桥轴线平行,支架为纵坡与主桥相同,主桥底部标高通过支架预压弹性变形量,调节底模板标高。支架位于主桥下方,宽38m,标准跨6m,端最大跨度11m,在通航孔附近及两端主梁实心段附近的支架跨径缩小到3m,主横梁上架设贝雷片,在预留通航孔处设双层贝雷片,上面铺设卸荷块及分配横梁,在分配横梁上部铺设主梁底模。具体布置如图1所示。

   主桥支架设计要求:主桥支架除了要考虑主梁施工时混凝土的重量外,应该充分考虑主桥拱肋安装时,主拱圈的重量及拱肋安装时支架的重量,必要时还需要考虑运输车辆运输钢管拱及拱肋吊装时的车辆荷载。支架的强度及稳定性应该满足施工荷载及结构荷载的要求。

   (2)支架结构形式:

   支架上部结构为贝雷梁组拼装结构,下部结构为钢管桩加型钢承重梁结构。主桥支架采用外径φ530nml,管厚8=10mm螺旋焊接钢管,根据地质勘察报告,主桥支架钢管位置处河床覆盖层较薄,覆盖层以下为中风化粉砂质泥岩,工程经验表明,利用振桩锤在该种地质下沉桩基,沉入深度不大。每6m间距设置一排钢管桩,每排21根,桩与桩之间用20号槽钢作为剪刀撑,每8m高度用工字钢作为平联,横桥向用22a槽钢连接以增强桩基的水平向稳定。钢管桩顶上设置单根45#工字钢横梁,钢横梁上架设贝雷梁片,采用62排布置,布置形式如图2所示。

   2、材料选用

   钢材采用A3钢,容许轴向应力[σ]=140(MPa),容许弯曲应力[σ]=145(MPa),容许剪应力[τ]=85MPa,容许端部承压力[σ]=210(MPa)。选用3000mm×1500mm×78mm的贝雷片,容许弯矩=788.5kN・m,容许剪力=245kN,容许弯曲应力[σ]=210(MPa),容许剪应力[τ]=120MPa,两片贝雷片桁架以1180mm×450mm支撑架尺寸连成一组,相邻两组贝雷梁净距450-1200mm。

   3、人员、机具、机械准备

   拟投入人员40名,负责材料的加工、安装、加固,钢管桩的下沉、接长、贝雷片的拼装等。25t汽车吊三辆,负责钢管桩的下沉、材料的运输;驳船一艘,负责材料运输;电焊机8台,200kW发电机一台,浮箱一个。具体的人员、机具配备见后面的人员、机具、机械统计表。

   3.1工班劳动力配置

   测量组:4人,支架搭设班、电工班、焊工班:40人,吊车班:5人,机修班:2人。

   3.2机械设备配置

   4、计算过程

   4.1使用荷载

   支架吊装时考虑车辆荷载不多,仅按单车道荷载考虑,计算时按整体车道荷载进行分析。车道荷载按公路-Ⅱ级荷载计算,公路-Ⅱ级荷载的均布荷载按和集中荷载标准值按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用(见图3)。

   公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5kN/m:集中荷载标准值按以下规定选取:桥梁就算跨径小于或等于5m时,PK=180kN:桥梁计算跨径等于或大于50m时,PK=360kN:桥梁计算跨径在5~50m之间时,PK值采用直线内插法求得。

   对于主梁结构:混凝土荷载按26kN/m2取值,施工机具及人员荷载按1.5kN/m2取值,支架模板荷载按0.5kN/m2,拱肋吊装重量及吊装支架荷载按4000kN设计计算。支架结构计算考虑,主梁浇注完成以后,翼板支架全部拆除,全部荷载落在梁底范围内的贝雷片,不考虑两箱梁问横隔板的支撑效应。主梁结构荷载按1.2倍系数计算,其余荷载均按1.0系数考虑。

   4.2结构分析计算

   计算整体支架时,只计算通航孔处及相邻三跨支架,车道荷载的集中力按作用在最大跨跨中,及相邻三跨的中跨进行分析。计算采用MIDAScivil2006有限元软件分析。

   结构分析计算A3钢材最大组合应力176MPa<145×1.3=a188MPa,最大剪切应力99MPa<85×1.3=110MPa,对临时结构A3钢材材料容许应力按1.3倍提高系数计算。16Mn钢最大组合应力206MPa<210MPa,最大剪切应力115MPa<120MPa,均满足要求。

   支架最大反力为700kN,要求钢管桩单桩承载能力不低于700kN。

   4.3钢管桩入土深度的确定

   根据设计图纸的地质状况,主桥支架位处土层第一层为卵石(2-5m),第一层以下为粉砂岩、泥质粉砂岩,根据设计地质资料《岩土层力学参数表》对卵石层装周身极限摩阻力为200kPa,强风化粉砂质泥岩周身极限摩阻力为100kPa,计算钢管桩单桩承载力极限值时,若按摩擦桩计算,并考虑1.5倍安全系数后。  入土深度:钢管桩的单桩最大承载力为P=700kN。

   计算不考虑桩端阻力,桩身周长为1.6642m,若桩的持力层全部落在卵石层时,则h=700×1.5÷(200×1.6642)=3.15,若桩的持力层全部落在粉砂质泥岩中时,则h=700×1.5÷(100×1.6642)=6.2m,卵石层厚度均在2m以上,所以在插打钢管桩时要求钢管桩的入岩深度不得小于4.3m。

   图纸地质条件,综合考虑局部冲刷,实际深度由施工时采用的DZ-90型振动锤达到最大功率振不下去为止。

   5、主桥平台面标高的确定

   根据本桥水文资料右江多年平均常水位为:115.6m左右,汛期洪水位117m左右。综合考虑大桥钻桩时的水头差及正常水位的浪高,确定主桥支架第一道平联的标高为118m左右,支架顶面标高根据主桥的梁底标高控制。

   6、钢管桩基础施工工艺流程(见图5)

   7、质量保证

   (1)所有的钢管桩接头焊接,满足焊接规范的要求,管节对头接时,管头应倒角,如果对接头有缝隙时应利用200×200mm钢板在外焊补强。同时焊接时应将焊缝30cm范围内的铁锈、油污、水、杂物清理干净,所用的焊条应烘干。

   (2)设计时主桥支架各支点已经调整在贝雷梁的连接点,即承重主横梁落在贝雷梁竖杆处,不允许将支点落在弦杆上。如果打桩时偏差较大,使支点不能和竖杆吻合时,应对支点处的桁架弦杆作特殊处理,如在贝雷梁支点处加柱头。

   (3)钢管桩顶帽梁145工字钢必须注意纵向的稳定性,设置的槽口不能过宽,并且在型钢之间焊接钢板,型钢与钢管柱头采用补强处理,使其形成整体,增强其稳定性。

   (4)钢管桩倾斜率在1%以内,位置偏差在50mm以内。

   8、安全保证

   (1)使用过程中的安全保证措施

   在使用过程中派专人负责测量支架各墩的墩位变化,确保支架各桩的入土深度。按航道部门的要求设置禁航标志,以防船撞。支架每有新增荷载时,必须对各钢管桩进行位移监测,确保主桥支架的安全。在支架上游,增加打三个防护桩,桩问采用钢丝绳拉紧,防止洪水期间的漂流物对支架产生破坏性冲击。

   (2)主桥支架施工时所有参加施工的人员都必须按规定戴安全帽、救生衣。在打桩时要注意临时布设限航的标志或灯光标志。

   (3)主桥施工完成后,除了拱肋支架吊装时需要外,不允许任何车辆通行,车速控制在5km/h以内,并保证车距15m以上。

   9、实施效果

   经150%重量加载实验,沉降量都能控制在1~2cm以内,主桥箱梁浇筑后标高均满足设计规范要求,确保了工程进度和质量,取得了良好的经济效益和社会效益。

   
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