下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案计算书.pdf
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1、164m下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206大吴桥危桥改造工程 -1-第一章、编制依据第一章、编制依据(1)徐州市 206 国道大吴桥改建工程施工图设计(2)城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2-2008);(3)公路桥涵施工技术规范(JTG TF50-2011);(4)铁路钢桥制作规范(TB10212-2009)(5)起重机械安全规程(GB6067.1-2010)(6)钢丝绳国家标准(GB8918-2006)(7)一般起重用锻造卸扣(JB8112-1999)JTG2006-2012(8)吊装施工规范(JTG2006-2012)(9)建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)164
2、m下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206大吴桥危桥改造工程 -1-第第二二章、工程章、工程概况概况 1、桥位简介、桥位简介 1.1、桥梁概况、桥梁概况 大吴桥是徐州市境内 206 国道跨越京杭运河的重要节点,现状大吴桥为 220+45+70+70+45+220mT 型刚构桥,1996 年建成,荷载标准汽-20,桥宽 24m。经过多次加固改造,桥梁病害仍十分严重,必须拆除重建。本项目地理位置 河道现状宽宽约 160m,河道与桥轴线正交。桥位处于船闸引航道区,新建桥梁采用一跨过河,主桥跨径:164m。新建大吴桥跨径布置为 325+164+325m,主桥采用下承式钢箱提篮拱桥,桥梁全宽为 30.7
3、m。主梁:叠合梁结构,分离双箱截面,桥面板采用 25cm 厚预制砼桥面板;主拱:提篮式,每个拱肋为矩形截面;风撑:箱形结构;系杆:采用环氧涂层可更换式钢绞线,HDPE 护套,锚固在端横梁外侧;吊杆:采用平行钢丝,冷铸锚,在拱上张拉;墩身盖梁:钢筋砼桥墩,钢筋砼盖梁;基础:直径 2.0m 钻孔灌注桩(嵌岩桩);164m下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206大吴桥危桥改造工程 -2-1.2、水文地质、水文地质 1.2.1 地质构造 拟建桥梁跨越京杭大运河,场地原始地貌系第四系山前冲积平原地貌单元,上部为全新系冲洪积粉土及黏土,中部为第四系上更新统(Q3)湖积形成的黏性土层,下部为石灰岩,场地高差
4、变化不大。勘察场地及周边地区,基岩构造稳定,第四纪沉积物的沉积相和沉积厚度变化稳定,未见近期新构造活动迹象,适宜作为建设工程的场地之用。1.2.2 地下水 勘探期间,钻孔内未测得地下水位。根据本地区的区域水文地质资料,该场地含水类型为第四系空隙潜水,主要含水层为层 2、层 3 粉土,场地地下水位变化年幅度约为 2.0 米,受大气降水补给的影响,雨季税务上升,旱季水位下降。场地为干湿交替环境,环境类型为类。1.3、工程地质、工程地质 1.3.1、地基土的工程特性 桥址区勘察深度范围内,地基土自上而下分为如下 12 层:层杂填土:灰褐色灰黄色,稍湿,松散,成分以建筑垃圾为主,夹粉土及粉砂,均匀性较
5、差。桥址区大部分区域有分布,厚度:2.30-10.40m,平均 5.78m;层底标高:20.65-31.65m,平均 25.39m;层底埋深:2.30-10.40m,平均 5.78m。压缩性不均,工程性能较差。-1 层素填土:灰黄色,稍湿,松散,成分以粉土为主,夹黏性土及粉砂,均匀性较差。桥址区少部分区域有分布,厚度:2.40-5.40m,平均 3.92m;层底标高:28.22-31.42m,平均28.97m;层底埋深:2.40-5.40m,平均 3.92m。压缩性不均,工程性能较差。层粉土夹粉质黏土:灰黄色,湿,中密,土质均匀性一般,夹黏性土薄层。桥址区较普遍分布,厚度:0.80-6.90m
6、,平均 3.80m;层底标高:20.18-26.36m,平均 24.33m;层底埋深:6.20-9.80m,平均 8.47m。压缩性中等,工程性能一般。层粉土夹粉质黏土:灰褐夹灰黄色,很湿-湿,中密-密实,土质均匀性一般,夹黏性土薄层。桥址区较普遍分布,厚度:0.80-4.60m,平均 2.47m;层底标高:17.85-23.20m,平均21.10m;层底埋深:6.50-12.60m,平均 10.50m。压缩性中等,工程性能一般。层黏土:灰褐夹灰黄色,可硬塑,含少量铁锰质结核,土层较均匀,切面光滑,韧性较好,无摇震反应。桥址区普遍分布,厚度:1.00-5.20m,平均 2.47m;层底标高:1
7、5.66-20.80m,平均 18.64m;层底埋深:11.40-14.70m,平均 12.96m。压缩性中等,工程性能一般。164m下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206大吴桥危桥改造工程 -3-层含钙核黏土:黄褐色,硬塑,含大量铁锰质结核和钙质结核(直径约 24cm,含量约在 20-30%),土层均匀性一般,切面光滑,韧性较好,无摇震反应。桥址区普遍分布,厚度:1.40-4.40m,平均 2.84m;层底标高:12.88-18.53m,平均 15.80m;层底埋深:13.00-17.80m,平均 15.80m。压缩性中等,工程性能较好。层黏土:褐黄色,可硬塑,含少量铁锰质结核和钙质结核,
8、土层较均匀,切面光滑,韧性较好,无摇震反应。桥址区普遍分布,厚度:6.00-16.10m,平均 9.93m;层底标高:1.23-5.87m,平均 4.64m;层底埋深:22.10-31.00m,平均 26.96m。压缩性中等,工程性能较好。-1 层含钙核黏土:褐黄色,硬塑,含大量钙质结核(直径约26cm,个别大于 10cm),局部钙质结核富集成层,含量可达 50%以上,土层均匀性一般,切面光滑,韧性较好,无摇震反应。桥址区普遍分布,厚度:1.00-2.10m,平均 1.23m;层底标高:9.38-15.22m,平均 12.10m;层底埋深:17.50-21.00m,平均 19.50m。压缩性中
9、等,工程性能较好。层强风化石灰岩:浅灰色,微晶结构,层理构造,主要矿物成份为方解石,岩芯多呈碎块状,溶蚀现象明显,裂隙发育,存在溶蚀空洞,充填硬塑状粘性土,钻进过程中有卡钻及漏水现象,属软岩。桥址区较普遍分布,厚度:0.20-6.10m,平均 1.80m;层底标高:-1.59-4.94m,平均 2.55m;层底埋深:23.00-36.00m,平均 28.85m。强度较高,工程性能较好。-1 层溶洞:满充填,充填部分的充填物主要为可塑粘性土,局部夹碎石,土质不均,钻进速度较快。桥址区有 16 个桩位有分布,厚度:0.10-3.70m,平均 0.97m;层底标高:0.45-4.80m,平均 3.0
10、6m;层底埋深:23.50-34.00m,平均 28.24m。压缩性不均,工程性能差。-2 层溶洞:无充填物,为空洞,有掉钻及漏水现象。桥址区有 11 个桩位有分布,厚度:0.10-0.90m,平均 0.51m;层底标高:-0.92-5.15m,平均 3.01m;层底埋深:24.60-35.40m,平均 29.56m。层中风化石灰岩:灰色,微晶结构,层理构造,主要矿物成份为方解石,岩芯多呈短柱状,少量碎块状,节长一般在 5-35cm,取芯率约在 60-80%左右,RQD 约为 4065,属较硬岩,岩体基本质量等级分类属级。强度高,工程性能好。-1 层溶洞:无充填物,为空洞,有掉钻及漏水现象。桥
11、址区有 6 个桩位有分布,厚度:0.30-1.00m,平均 0.47m;层底标高:-0.30-2.82m,平均 1.66m;层底埋深:26.50-31.80m,平均 30.13m。02 164m下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206大吴桥危桥改造工程 -4-2 层溶洞:满充填,充填部分的充填物主要为可塑粘性土,夹碎石,土质不均,钻进速度较快。桥址区有 8 个桩位有分布,厚度:0.10-1.70m,平均 0.64m;层底标高:-1.50-3.56m,平均 1.18m;层底埋深:25.90-33.10m,平均 29.36m。压缩性不均,工程性能差。1.3.2、地基承载力 根据土工试验、标贯试验等
12、统计结果,并结合地区经验,本桥址区地基承载力基本容许值及桩基设计参数见下表:各岩土层设计参数一览表(建议值)各岩土层设计参数一览表(建议值)土层编号 土层名称 承载力 基本容许值fa0(kPa)压缩模量(建议值)ES(MPa)钻孔桩 qik kPa 杂填土-1 素填土-粉土夹粉质黏土 110 7.0 40 粉土夹粉质黏土 130 9.5 45 黏 土 180 6.0 60 含钙核黏土 280 9.5 75 黏 土 260 9.0 70-1 含钙核黏土 290 10.0 75 强风化石灰岩 500-130-1 溶 洞-2 溶 洞-中风化石灰岩 3700-1 溶 洞-2 溶 洞-说明:1.桩侧及桩
13、端参数为标准值。2.中风化石灰岩饱和单轴抗压强度标准值 frk 建议按 36.15Mpa 取值,验算嵌岩桩的承载力。164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -5-164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -6-2、主桥结构、主桥结构(1)主梁 钢梁由两边箱主纵梁与预制砼桥面板及横梁组成,梁高 2.3m。主纵梁双边箱截面尺寸为 3.5 米(斜宽)2.3 米(高),主纵梁为全焊钢结构,横梁、小纵梁采用高强螺栓连接。桥面板为预应力预制砼桥面板,厚度 25cm。横梁间距 3.0m,横梁高为 2.3 米。每 6 米设置一对吊杆,即间隔一道横梁
14、布置一对吊杆。主纵梁中布置三道工字形截面小纵梁。小纵梁宽 0.55m,梁高 1.5m。主梁全宽 30.7m。(2)主梁端横梁 主梁端横梁高 2.33.0m,顺桥向长 3.5m。(3)主拱 主拱矢跨比 1/5,拱高 32 米(斜平面内 32.715 米)。主拱采用 2 片提篮式箱形断面拱肋,拱肋横向倾角 12 度,拱肋采用矩形变高钢箱拱,宽 1.8m,高 2.6(跨中)3.4(拱脚)m。拱轴线为二次抛物线。(4)风撑 拱顶风撑采用箱形结构,全桥共设 6 道风撑。(5)系杆 系杆采用 15-37 可更换式环氧喷涂钢铰线,双层 HDPE 护套,每个箱室 4 根;系杆安全系数 k2.0。(6)吊杆 吊
15、杆间距为 6 米。选用 7 低松弛镀锌钢丝(标准强度 fpk1670MPa),边吊杆(1、1)采用规格为 PES7-121 镀锌平行钢丝 PE 双护层拉索;其余中吊杆采用规格为PES7-109 镀锌平行钢丝 PE 双护层拉索。锚具为冷铸锚具,拱内张拉。吊杆采用吊耳锚固在梁上,销接式。吊杆索面与水平面夹角为 78 度;吊杆安全系数 k3.0。主桥主体结构拱肋、系梁、横梁、小纵梁板材均采用 Q345qD,全桥钢结构总重3916t。164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -7-主桥立面图 主桥平面图164m下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206大吴桥危桥改造工程 -
16、8-主桥断面图 3、节段划分及运输重量、节段划分及运输重量 3.1、节段划分、节段划分 164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -9-拱肋立面图拱肋立面图 拱肋平面图拱肋平面图 164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -10-主梁平面图主梁平面图 主梁断面图主梁断面图 164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -11-3.2、运输重量统计、运输重量统计 名称 节段 长 mm 宽 mm 高 mm 单重 kg 数量 总重 kg 主梁 JD1 15000 4895 2353 54988.0 2 109976
17、.0 JD2 13500 4864 2353 48072.3 2 96144.6 JD3 13500 4844 2353 50360.7 2 100721.4 JD4 13500 4825 2353 48082.3 2 96164.6 JD5 13500 4816 2353 49846.0 2 99692.0 JD6 10000 4811 2353 36354.3 2 72708.6 JD5 13500 4816 2353 49846.0 2 99692.0 JD4 13500 4825 2353 48082.3 2 96164.6 JD3 13500 4844 2353 50360.7 2
18、100721.4 JD2 13500 4864 2353 48072.3 2 96144.6 JD1 15000 4895 2353 54988.0 2 109976.0 中横梁 JD1 21790 720 2470 15431.2 5 77156.0 JD2 21790 720 2470 15431.2 4 61724.8 JD3 21790 720 2470 15431.2 5 77156.0 JD4 21790 720 2470 15431.2 4 61724.8 JD5 21790 720 2470 15431.2 5 77156.0 JD6 21790 720 2470 15431.
19、2 3 46293.6 JD5 21790 720 2470 15431.2 5 77156.0 JD4 21790 720 2470 15431.2 4 61724.8 JD3 21790 720 2470 15431.2 5 77156.0 JD2 21790 720 2470 15431.2 4 61724.8 JD1 21790 720 2470 15431.2 5 77156.0 小纵梁(标准段)JD1 2400 550 1500 975.3 12 11703.6 JD2 2400 550 1500 975.3 15 14629.5 JD3 2400 550 1500 975.3 1
20、2 11703.6 JD4 2400 550 1500 975.3 15 14629.5 JD5 2400 550 1500 975.3 12 11703.6 JD6 2400 550 1500 975.3 12 11703.6 JD5 2400 550 1500 975.3 12 11703.6 JD4 2400 550 1500 975.3 15 14629.5 JD3 2400 550 1500 975.3 12 11703.6 JD2 2400 550 1500 975.3 15 14629.5 JD1 2400 550 1500 975.3 12 11703.6 小纵梁(与端横梁连接
21、段)1690 550 1500 663.2 6 3979.2 端横梁 系梁 8000 4916 3800 100014.2 4 400056.8 横梁 20800 3289 3500 81757.6 2 163515.2 164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -12-名称 节段 长 mm 宽 mm 高 mm 单重 kg 数量 总重 kg 中横梁 21790 720 2570.5 17463.9 2 34927.8 小系梁 2400 550 1500 1802.6 6 10815.6 拱肋 S1 S1-1 15512.3 1800 3167 53969.3 4
22、215877.2 S1-2 13555.4 1800 3199 47159.8 4 188639.2 S1-3 14409.8 1800 3145 50132.3 4 200529.2 拱肋 S2 S2-1 17004.3 1800 3309 54317.0 4 217268.0 S2-2 14808.6 1800 3254 48703.8 4 194815.2 S2-3 11649.2 1800 3143 38653.9 2 77307.8 风撑 风撑 1 14303.2 2280.4 2200 21118.9 2 42237.8 风撑 2 15994.4 2363.6 2200 24570
23、.7 2 49141.4 风撑 3 19062.8 2511.4 2200 38250.4 2 76500.8 连接板散件 60270.0 164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -13-第三章、第三章、工程重、难点分析工程重、难点分析 1、工程特点工程特点(1)本工程为危桥改造工程,工程位于徐州市贾汪区境内 206 国道上,横跨二级航道京杭运河。工程上游 1.2 公里为解台闸,过往船只较多。(2)新建大吴桥主桥为 164m 下承式钢箱提篮拱桥,采用一跨过河,为大跨度钢结构桥梁,施工难度大、安全风险高。(3)本工程合同工期为 18 个月,新建桥梁施工计划工期为
24、12 个月,主桥上部结构有效施工工期短,施工组织难度大。2、重点及难点重点及难点(1)结合拱桥特点、施工工艺要求及环境影响,经综合比选、优化合理施工方案,并有效地组织实施是本工程施工重点。(2)大吨位钢结构起重吊装作业、高空作业、水上作业等施工是本工程施工施工控制重点。(3)京杭运河航道繁忙,跨航道施工过程中,确保施工阶段安全及通航安全是本工程施工控制重点。(4)工程施工阶段及成桥线型控制、应力状态控制、节段焊接质量控制、高强螺栓连接质量控制等是本工程施工难度。(5)工程从施工阶段到成桥涉及多个体系转换,通过施工阶段分析,确保主体结构安全及临时结构安全,是本工程施工难点。3、方案比选、方案比选
25、 3.1、顶推方案、顶推方案 因主桥一跨过河,跨越二级航道京杭运河,钢结构安装设计指导性施工方案为步履式整体顶推。3.1.13.1.1、步履式顶推原理、步履式顶推原理 步履式多点顶推方案利用“顶”、“推”、“降”、“缩”的四个步骤交替进行,先将整体钢箱梁托起;再向前托送;之后将钢箱梁置于桥墩临时结构上;顶推油缸缩缸到底,继续实现下一个循环。通过往复顶推步骤的循环,最终将钢箱梁送到预定的位置。步履式顶推设备布置图及主要流程图如下:164m 下承式钢箱提篮拱桥施工专项方案 G206 大吴桥危桥改造工程 -14-步履式顶推装备图 步履式顶推施工的主要流程如下:第1步:竖向顶升油缸同步伸长200mm,
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