XX大桥主桥上部结构施工组织设计第一章工程概况XX大桥横跨XX及老邮兴公路,大桥全长574.64m,引桥全宽26.5m,主桥全宽29.3m,净宽均为2×净-10.75m,设计荷载为公路-I级。
主桥采用82.7m上下行分离、下承式钢管凝土系杆拱桥,计算跨径为80.6m,拱轴线为二次抛物线,夭跨比为1/5,夭高f=16.12m。
桥面系采用纵横梁体系,纵铺桥面板。
系杆拱桥机横坡由横梁的变化高度实现,桥面纵坡由中横梁安装的不同抬高值实现。
拱肋单幅桥为双肋,拱肋截面为两根直径φ850mm的钢管各缀板组成的哑铃型钢管混凝土截面,哑铃截面高190cm,钢管及连接缀板厚14mm,钢管及缀板内填充微膨胀C40混凝土,两根拱肋间距1301cm。
风撑单幅桥双肋间设置五道一字型风撑,截面为直径φ850mm的钢管截面,钢管厚14 mm,钢管内不填充混凝土。
系杆系杆为预应力混凝土结构,箱梁截面,梁高1.8m,宽1.4m,顶板、底板、腹板均30cm,于拱脚处渐变为2.4×1.4m的矩形实心截面,上缘配置6×8φ15.2预应力钢铰线,下缘配置6×12φ15.2预应力钢铰线。
横梁单幅桥设置15道中横梁和两道端横梁。
中横梁为预应力混凝土T梁结构,高106.8~130cm,腹板50cm,顶板宽90cm,配置4×7φ15.2预应力钢铰线。
端横梁为预应力箱形结构,高156.8c m~180cm,宽130cm,配置4×9φ15.2预应力钢铰线。
桥面板桥面板采用高30c m、宽100c m、120cm的钢筋混凝土空心板,桥面板架设完成后现浇中横梁顶湿接头,形成整体桥面板。
吊杆边吊杆自由长度较短,为了保证结构的安全,采用PES5-109成品钢丝索;其余采用PES5-91成品钢丝索,均外包PE。
第二章施工组织一、项目部及工地试验室我处在XX南桥位西侧搭设30间活动房屋作为现场分项目部,2间活动房作试验室。
现场项目部拟派国家贰级项目经理、工程师XX同志任施工处主任,XX 任施工处副主任,委派高级工程师XX担任技术顾问,工程师XX为技术负责。
施工处设主任室、工程部和综合办公室,形成“科学、高效、廉政”的指挥中心,在项目经理部的统一领导下开展工作。
二、队伍投入根据主桥的施工特点,拟投入几个专业作业队进行施工起重作业队(30人)由XX和XX负责,负责主桥的钢管桩打入与支架的搭设,拱肋、风撑吊杆的安装木工作业队(35人)由XX负责,负责主桥系杆、横梁、桥面板的立模浇筑。
钢筋作业队(25人)由XX负责,负责主桥所有钢筋的制作与安装。
混凝土拌和站(10人)由XX负责,负责全桥混凝土的供应。
张拉作业队(10人)由XX负责,负责全桥预应力管道的预埋、钢铰线的下料安装与张柆压浆电焊班(8人)由XX负责,负责全桥支架的制作与组装及其他预留预埋工作。
3、便道、桥设置便桥:因桥西侧约1km处有一公路桥,且主桥支架贯通,XX上不搭设便桥。
便道:在南北引桥西仙设置4.5m 宽临时施工便道,其结构为30~50cm厚素土,其上为15cm12%石灰土及8cm泥灰结碎石,全长约500m。
4、预制场及拌和站设置主桥桥面板预制场设在16――19孔桥的右侧,拌和站设在10墩右侧。
5、主拱拼装场地主拱拼装都设在河北岸老邮兴公路上,在桥的上下游各设一个。
见平面布置示意图。
6、原材料(砂、石料)和混凝土的运输方式及路线原材料初步计划通过船运,由XX桥位附近,设临时中转码头,再由自卸汽车转运至各料场。
混凝土计划用输送车结合泵车浇筑。
第三章施工流程图第四章主要分项工程施工方案一、系梁的施工(一)系梁现浇支架的搭设与预压1、工程概况XX大桥主桥为钢管系杆拱桥,双向四车道,设计荷载为:公路—Ⅱ级,桥面净宽为2×(净-10.75 m)。
主桥长为82.7m,计算跨径为80.6 m,主桥纵轴线与航道交角为87.1°,通航净宽70 m,通航净高7 m。
主桥下部结构为双幅连体构造,采用柱式墩梁结构,整体承台,钻孔桩基础。
上部结构为双幅分离式,单幅为双拱肋双系梁,全桥共4榀拱肋,4榀系梁。
拱肋为亚铃形钢管混凝土结构,系梁为空心矩形预应力混凝土结构,系梁高为180cm,宽为140 cm,单榀系梁全长为82.7m(含拱脚段)。
系梁正常段自重为3.65T/m,横梁联结段平均增加自重约0.48T/m,系梁自重均布荷载约为4.13T/m,按1.05胀模系数,系梁自重计算荷载为4.33T/m。
2、支架方案2.1、系梁支架的总体方案根据以往经验,选用钢管桩基础,贝雷钢桥纵梁作为系梁支架。
考虑航道通航要求,取中跨最大跨径为21.5 m,桩间通航净距为18.2 m。
单路系梁支架由4桁贝雷梁拼装而成,如图1所示。
其贝雷自重荷载为0.44T/m,模板自重为0.92T/m (其中外模和底模按150kg/m2,内模按70 kg/m2计)。
则系梁支架在系梁现浇阶段总荷载为4.33+0.44+0.92+0.25=5.94 T/m(其中0.25 T/m为施工临时荷载)。
拱座与系梁的过渡段用型钢焊制底模支架。
8.43(理论8.416)2.000系梁支架临时墩结构图图1系梁支架的水中临时墩中墩钢管桩采用φ800*10mm钢管,边墩钢管桩采用φ600*8mm钢管,临时墩采用群桩形式,桩顶用I32B工字钢进行正交联系,以提高的整体性。
由于系梁支架为贝雷梁连续形式,而临时墩采用了非等跨布置(保证通航要求),为保证每墩各桩的受力相等,临时墩与贝雷梁的接触点位于每墩钢管桩的横向对称线上。
因此,临时墩立柱采用人字形结构,一方面利用三角形构件刚度大,可以提高桩顶联系的刚度;另一方面,省略了立柱间的横向联系,节省材料。
人字形刚架间用16号槽钢进行横向联系,同时利用人字形刚架顶的双拼32号工字钢横梁和桩顶的32号工字钢联系梁,使两片人字形刚架间形成一个斜面刚架,从而纵横向稳定的钢结构立柱。
立柱使用φ400*8mm钢管。
系梁支架的岸上临时墩采用φ400*8mm钢管直接支承于主桥承台上,采用单排立柱形式。
为保证单排立柱的纵桥向稳定,在立柱顶用两根20号工字钢联系到立柱上。
钢管顶仍采用双拼32号工字钢做横梁。
钢管底部用8根M16地脚螺栓与承台联结。
2.2、系梁支架内力计算(以一榀系梁为例)系梁支架内力计算的目的有以下两方面:①计算贝雷梁和立柱的内力,以验算其强度和刚度是否满足要求;②计算临时墩桩基荷载,以计算桩基的入土深度。
由于拱肋采用整体安装,因此系梁支架不承受拱肋的安装荷载,根据施工流程安排,系梁支架共需承受两类荷载:①系梁及其模板、贝雷梁的自重荷载;②先期施工横梁的自重荷载。
系梁及其模板、贝雷梁的自重荷载如前所述为q=5.94 T/m。
先期施工横梁为3根,分别位于1/2和1/4跨的位置,即位于3、6、9号吊杆位置。
每根横梁自重为20.4吨,系梁支架单点荷载为10.2吨。
按连续梁计算贝雷梁内力,其力学模型图如图2所示:图2系梁支架的内力图如图3所示,计算中取贝雷片的截面面积为50.96cm2,贝雷片的惯性矩I x=250500 cm4,则系梁支架的抗拉刚度EA=4*50.96*210*102/9.8=436800T,抗弯刚度EI=4*250500*10-8*210*106/9.8=214714T.m2xx图3由上计算可知,贝雷梁内最大弯矩为220.08T.m,最大剪力为68.96T。
由于支点位置无集中外荷载作用,因此各支点的荷载等于支点位置贝雷梁内剪力突变值的绝对值,即临时墩边墩荷载为37.03+43.35=80.38T,中墩荷载为68.96+59.59=128.55T,承台上支点的荷载为29.12T。
中路系梁的支点为双点联合结构,其支点荷载为上述值的两倍,即边墩荷载为160.76T,中墩荷载为257.1T。
以上计算通过“结构力学求解器”实现。
2.3、变形计算其变形示意图如图4,亦由结构力学求解器计算,其最大弹性变形小于1mm,按规范,支架允许变形为L/500=21500/500=43 mm。
由于贝雷片各片之间为销联结,存在非弹性变形,而非弹性值随销联结的间隙、加工精度和接触面硬度有关,离散性较大,但根据经验,在初步非弹性变形完成后,在贝雷桁架弹性范围内,其1个接头的变形量约为5 mm,其三节贝雷的累计变形量约为15 mm,在允许的变形范围内。
x 图42.4、强度校核单桁贝雷允许弯矩为975kN.m,允许剪力为41.6T。
4桁贝雷的允许弯矩为3900 kN.m=398T. m,剪力为166.4T,其安全系数分别为1.8和2.4。
2.5、稳定性计算系梁支架贝雷梁上翼缘为满铺底模,其最小高跨比为1.5/21.5=1/14.3,按《钢结构设计规范》,其允许高跨比为1/16,跨宽比为21.5/1.8=11.95<65,可不计算结构的稳定性。
2.6、钢管桩入土深度计算单桩入土深度按下式计算:P=1/2(τi l i U+Aσ0),式中取τi=35kPa,σ0=120 kPa,按河床表层0.5 m为冲刷深度,河床下持力土层为亚砂土/亚粘土。
①外系梁边墩外系梁支架临时墩每墩均采用4桩结构,每桩荷载为80.38/4*1.1=22.1T(1.1为荷载放大系数),由上式计算得l1=2.77 m,其入土深度为L1=3.27 m。
②外系梁中墩每桩荷载为128.55/4*1.1=35.35T,l2=3.25m,其入土深度为L2=3.75 m。
③内系梁边墩每桩荷载为160.76/6*1.1=29.47T,l3=3.87m,其入土深度为L3=4.35 m。
④内系梁中墩每桩荷载为257.1/6*1.1=47.12T,l4=4.57m,其入土深度为L4=5.07 m。
以上入土深度均未考虑河床表面淤泥层的厚度,实际施工时以实探为准,并增加相应的入土深度。
2.7、支架施工考虑临时墩2cm预压沉降,临时支架中墩盖梁顶标高为8.45 m,边墩盖梁顶标高为8.445 m,系梁预拱曲线通过横向枕木的厚度调整。
如预压沉降大于2cm,则在贝雷与盖梁间加垫钢板调整。
如贝雷支承位置不在其桁架节点位置,则每片贝雷位置用两根10号槽钢加固,保证贝雷下弦杆的局部抗弯强度。
2.8、支架的预压系梁支架搭设完成后要对支架进行预压,以检验支架的承载能力,同时测出支架在设计荷载作用下的弹性变形,并消除支架在荷载用下的塑性变形。
预压荷载分三级施加,三级依次为设计荷载的50%、75%、100%。
预压过程中要加强观测,在每个支点位置和每跨的跨中设观测点,预压初期每4小时观测一次,预压完成并稳定后每天观测2次,至连续3天的累计沉降量小于3mm。
以砂袋或钢筋原材作为预压荷载,荷载的堆放要尽量接近实际荷载的分布模式。