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一例钢栈桥施工技术

摘 要:通过海南东环线万泉河特大桥水中基础工程的施工,对水中钢栈桥施 工技术进行了阐述,并对施工方法进行了探讨,提出了计算方法和技术措施。

关键词:海南东环线;万泉河特大桥;钢栈桥;施工技术

1.工程概况

海南东环线位于海南省东海岸,北起海南省省会海口市,南至著名热带滨海旅游度假胜地三亚市,途经文昌、琼海、万宁和陵水等四市县,线路全长308.11正线公里。

万泉河双线特大桥位于琼海,桥全长3971.92m,其中0#台~50#墩、71#墩~122#台为陆地墩台,51#墩~70#墩跨越万泉河,为水中墩。基础均为群桩钻孔桩基础、矩形承台,结构尺寸如表1-1:

桥址百年一遇河道设计洪(潮)水位为10.47m,设计流量为17060m3/s,断面平均流速2.23m/s;设计测时水位3.0m,施工水位考虑3.0m。本桥位于近海地带,受季节降雨、台风及上游水库影响,河道水位值相差较大,现场实测水位落差可达4.0m,56~63#墩深水基础施工难度大。

水中桥址区域地层岩性从上而下主要为:细砂、中砂、粗砂、全风化、强风化、弱风化砂岩,部分墩位岩层直接过渡桥址区域砂层厚。本桥主墩承台基础属高桩承台,承台置于河床面,拟采用搭设钢栈桥及“先桩后堰”工法施工桩基及承台。

2.钢栈桥设计

对于钢栈桥设计,我国目前尚没有可以遵循的规范。为此,在钢栈桥设计中,我们遵循相关要求和规定,同时遵守国家及相关行业标准、当地水文地质资料和有关设计手册。

2.1钢栈桥构造形式

考虑历年洪水水位,桥面标高设置为9m,在特大洪水来临之时,本桥不通行。栈桥设计采用多跨连续梁方案,全长453m,共计42跨,每7跨为一联,其中26跨长12m,15跨长9m,1跨长6m。

贝雷梁结构:施工钢栈桥采用“321”型贝雷桁架,每联之间设立双墩,采用2组单层双排贝雷桁架,其间距采用4.5m;桥面全宽6.0m;

桥面系:由防滑钢板和型钢组成的,桥面板厚度为10mm,横梁为I40b工字钢,间距1.5m;纵梁为I12.6工字钢,间距40cm;

桩基础:f550,d=10mm厚钢管桩,材质为Q235,采用钢板卷焊。

栈桥设计使用期为24个月,为保证施工车辆行驶安全沿栏杆出顺桥向设置通长I28工字钢作为路缘保护以防止车辆坠落。

栈桥设计荷载参数:汽-超20(单列);设计行车速度为15km/h。

图2.1-1:钢栈桥横断面图

2.2钢栈桥设计计算

2.2.1荷载计算

栈桥设计通过吊机、混凝土罐车等重车,根据《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》4.3.1规定,车辆荷载采用汽-超20级荷载时其技术指标如下表所示:

表2.2.1-1:车辆荷载技术指标

图2.2.1-1立面布置图

2.2.2设计计算

⑴建立模型及受力计算

采用空间有限元法对钢栈桥进行计算分析,利用MIDAS软件建立7跨一联的结构计算模型,桩底采取固结,风荷载可等效于集中荷载施加在最外侧一片桁架的节点上。由于水流力作用在钢管桩上,相当于使上部贝雷桁架横向整体移动而对其应力影响不大,故在上部结构分析中,可不考虑水流力的作用。

图2.2.2-1钢栈桥模型图车辆行驶至跨中时弯矩最大,行驶至支点时反力最大,按此两种工况进行计算,可求得:贝雷梁最大弯矩为870KNm;剪力最大为230KN;反力最大为276KN。

⑵结构检算

根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》查得:

采用不加强双排单层贝雷片则:

[δ]=1576.4KNm [τ]=490.5KN

故:[δ]max =870KNm<[δ] =1576.4KNm

τ=230KN <[τ]=490.5KN 合格!

根据《公路桥涵地基和基础设计规范》单桩极限承载力:Q=Qsk+Qpk

计算桩深7m,单桩承载力可达301.75KN> 276KN,满足要求;考虑冲刷线深度3m,则入砂深度达10m。

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