金瑭大桥悬臂施工组织方案(定稿).doc
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1、金塘大桥标箱梁悬臂施工方案一、工程概况(一)自然条件1、桥位布置金塘大桥项目由金塘大桥(主通航孔桥、东通航孔桥、西通航孔桥、非通航孔桥及金塘侧引桥、浅水区引桥、镇海侧引桥)和金塘岛接线组成。金塘大桥项目起于金塘岛上雄鹅嘴,接在建的西堠门大桥,经化成寺水库、茅岭、沥港水道和灰鳖洋水域,与规划中的宁波沿海北线高速公路相交,终于宁波市绕城高速公路,全长26.54km,金塘侧引桥长1.007km,跨海大桥长18.27km,镇海侧引桥长1.752km。2、环境特征(1) 自然气象特征本工程东临东海,西靠大陆,位于北亚热带,属东南亚季风气候区,受冬夏季风影响,全年四季分明,气候温和湿润,降水充沛。冬季由于
2、受亚欧大陆冷气团控制,盛行西北风,寒冷干燥;夏季因受太平洋暖湿气流控制,盛行东南风,温高湿润。桥址区常风向为NW,出现频率11%,平均风速9.6m/s,最大风速27m/s;次常风向为ESE,出现频率10%,平均风速为4.9m/s。强风向为E和NW向,最大风速分别为34.3m/s和34m/s。桥址区风速风向季节变化较明显,冬季盛行NNW、NW风,风速较大;春季,风向多变,风速也较大,3月仍多NNW、NW风,45月最多SSE、ESE风;夏季盛行SSE、ESE风,但风速较小,78月为台风和热带风暴活动较多时期,风速较大;秋季盛行N、NNW、NNE和SSW风,但风速较冬季小。(2)水文特征a 潮汐水流
3、桥址区主要受太平洋潮波影响,控制本区潮波运动的是以M2分潮为主的东海前进波系统,该系统由外海自东向西传播,经螺头水道从东南方传入,日潮波也以这一水道传入。从螺头水道传入的潮波,在金塘、册子水道交界处沿偏北方向进入册子水道,出金塘西口后,一部分沿金塘西岸传播,另一部分仍按原方向继续传播。潮波进入舟山群岛后,受地形影响和摩擦作用,波形和传播速度均发生了变化。根据我国目前通用的潮汐类型划分标准,桥址区的潮汐类型为不正规半日潮。根据以往资料,桥址区历年平均海平面为0.10m,最高潮位1.89m,最低潮位-1.77m,平均潮差2.17m。潮流以往复流为特征,涨潮流向西或向北,落潮流向东或向南,涨潮流速大
4、于落潮流速。潮位特征值见下表:镇海潮位特征值表 验潮站项 目沥港(东侧)懈浦南(西侧)镇 海潮 位(m)最高潮位1.891.673.28发生日期2002.03.272002.03.271997.08.18最低潮位-1.77-1.76-2.12发生日期2002.03.302002.03.291999.12.24平均海平面0.100.100.26平均高潮位1.141.021.14平均低潮位-1.05-0.98-0.75潮 差(m)最大潮差3.543.413.67平均潮差2.172.001.91历 时平均涨潮历时6hr:17min6hr:11min6h:18min平均落潮历时6hr:05min6hr
5、:10min6hr:07min统计时段2002.03.132002.04.1319752000b 波浪桥址区的波浪以风浪为主,该区域波浪主要集中在NWNE方向,其中N向出现频率最高,达48.8%,年平均波高H1/10为0.60m,实测最大波高Hmax=5.8m;其次为NNE向,占14.3%。强浪向为NWNNW向,其中NNW向出现频率6.9%,年平均波高H1/10为1.14m,实测最大波高Hmax=6.1m。桥址区水域出现的大浪主要为风浪,一般由台风及秋冬季寒潮大风引起。大浪主要出现在每年的812月。(二)、工程内容金塘大桥第II合同段由118m跨非通航孔桥和西通航孔桥组成,桥跨结构采用多跨预应
6、力砼箱形连续梁,西通孔径组合为87m156m87m;非通航孔桥为两联118m跨径刚构连续梁桥,孔径组合为(64.54x11864.5)m(64.55x11864.5)m,详见下图所示: 西通航孔桥箱梁构造图 非通航孔桥箱梁构造图 1、西通航孔桥为三跨预应力混凝土连续箱型梁桥,主梁采用单箱单室截面,单幅桥主梁悬浇段顶宽12.3m,底宽6.3m,翼缘板悬臂长度3.0m,翼缘板端部厚度为20cm,根部厚度为65cm,腹板厚度为5070cm,顶板全跨等厚为30cm。箱梁顶横坡为2%,主墩墩顶梁中线高度为9.25m,梁底曲线按1.6次抛物线变化。悬浇段施工的箱梁块段每墩单幅桥为20对,主梁采用C55海工
7、耐久性混凝土,设计为纵、横、竖三向预应力体系,顶板、腹板、底板纵向预应力束采用22-515.24、19-515.24及12-515.24三类钢绞线,fpk=1860MPa,Ep=1.95105MPa,锚下张拉控制为con=1395MPa;顶板横向预应力束采用3-515.24钢绞线,fpk=1860MPa,Ep=1.95105MPa,锚下张拉控制为con=1395MPa;腹板竖向预应力束采用JL32高强度精轧螺纹粗钢筋,fpk=785MPa,Ep=2.0105MPa,锚下张拉控制为con=706.5MPa。2、非通航孔桥118m跨连续梁为预应力混凝土连续箱型梁桥,该桥跨共两联,第一联桥跨布置为6
8、4.5+4x118+64.5m,第二联桥跨布置为64.5+5x118+64.5m。主梁采用单箱单室截面,单幅桥主梁悬浇段顶宽12.3m,底宽6.3m,翼缘板悬臂长度3.0m,翼缘板端部厚度为20cm,根部厚度为65cm,腹板厚度为0.450.65cm。箱梁顶横坡为2%,主墩墩顶梁中线高度为7.5m,梁底曲线按1.6次抛物线变化。悬浇段施工的箱梁块段每墩单幅桥为13对,主梁采用C50海工耐久性混凝土,设计为纵、横、竖三向预应力体系。纵向预应力束有顶板束、底板束、腹板束和合龙束共四种,采用22-515.2、19-515.2两类钢绞线,两端张拉方式;顶板横向预应力束采用扁锚体系(BM15-3),单端
9、张拉方式;竖向和横隔板预应力束采用JL32mm高强度精轧螺纹粗钢筋,配YGM锚具,采用梁顶或横隔板一侧单端张拉方式。根据设计要求,金塘大桥标西通及非通航孔桥箱梁均采用挂篮悬臂现浇工艺施工。二、悬臂箱梁施工总体原则金塘大桥标悬臂箱梁均采用挂篮施工,共投入26套挂篮进行悬臂箱梁的施工,不考虑周转。挂篮选用我公司自行研制的GL260型通用挂篮。(一)、挂篮在已浇0块上拼装成型1、挂篮拼装件采用型钢和钢板加工,驳船运至施工现场,利用塔吊及安放在0块上的卷扬机进行起吊至0块上拼装成型;2、内外模均为木模,底模为大块钢模。3、挂篮拼装完毕后,对其进行加载试验。每个工区选择一只挂篮进行试验,即西通一只非通一
10、只新制挂篮。如选择其它形式的挂篮不同形式的挂篮需选择一只进行试验。(二)、悬臂箱梁钢筋绑扎及模板安装1、悬臂箱梁钢筋半成品在岸上加工,驳运至施工现场绑扎成型;2、箱梁钢筋绑扎首先绑扎底板钢筋、腹板钢筋及竖向预应力筋,待内模前移就位后,可进行顶板钢筋的绑扎及纵、横向预应力管道的安装;3、箱梁底模采用大块钢模,直接铺于挂篮底篮上,内外模均利用已浇0块的内外模,靠滑梁前移就位;4、内外模间设拉杆,拉杆外套PVC管。(三)、悬臂箱梁砼浇筑1、箱梁砼均由拌和船拌制,经泵车将砼泵送入模;2、西通配备一艘拌和船(生产能力120m3/h)、平台上的拌和站出现突发事件时使用的保障设备;非通配备两艘艘拌合船(生产
11、能力各120m3/h),每个墩配备一台砼输送泵车(共13台);3、砼浇注时,输送泵车放置在0块顶,在0块两侧沿顺桥向布设泵管,以便轮换对称浇注箱梁砼。拌合船的砼泵入0块顶上的泵车,然后通过0块顶上的泵车将砼泵送入模。(四)、三向预应力管道均采用塑料波纹管,张拉后真空压浆。(五)、西通和非通两个作业区悬臂箱梁挂篮、模板、拌合船及砼输送泵车配置情况桥位名称西通航孔桥非通航孔桥一区非通航孔桥二区挂篮4套10套12套外模4套10套12套内模4套10套12套底模4套10套12套拌合船1艘1艘1艘砼输送泵车2台5台6台三、挂篮选型与设计验算(一)、挂篮选型1、主桥箱梁主要结构特点箱梁最重块段西通为162.
12、5t,非通为158.1t;最高块段西通为8.31m, 非通为7.112m;最长块段西通为4.0m,非通为为5.0m;砼方量西通为37.8m361.9m3,非通为46.7 m360.8 m3。2、挂篮选型根据箱梁结构特点以及设计要求,并结合我公司在其他同类型桥施工中所取得经验,西通及非通均选用我公司自行研制的GL260型通用挂篮。挂篮总重为82.9t(包括模板系统)、(二)、挂篮构造挂篮均选用我公司GL260型通用挂篮不加70标准件的形式,挂篮主要由主桁承重系统、底篮及悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统等四部分组成,西通与非通桥挂篮总体布置详见下图(基本相同)。 西通挂篮总体布置示意图非通挂篮总
13、体布置示意图1、主桁承重系统全桥均使用斜拉式三角挂篮主桁承重系统主要由两片主桁、前横梁、中横梁组成。主桁为三角形桁片,由立柱、斜拉带、主梁组成。前横梁、中横梁均为桁架结构2、行走及后锚系统、行走系统:行走系统由行走滑道,行走小车,前、后支腿等组成。、后锚系统:后锚系统由锚固扁担梁、竖向预应力筋和连接锚筋组成。当挂篮行走到位后,挂篮尾部通过连接锚筋与箱梁腹板中的竖向预应力筋结合锚固。单根主梁设置46个锚固点,一只挂篮共设置812个锚固点。3、底篮及悬吊系统、底篮:GL260型通用挂篮底篮主要由底篮前、后横梁和底篮纵梁和底模组成。底篮纵梁全部为桁架纵梁,其中在腹板位置桁架加强。底模采用大块钢模。、
14、悬吊系统:主要由底篮前悬吊、后悬吊、模板悬吊三部分组成。此挂篮底篮前悬吊4根吊杆为64的40铬圆钢,锚固于上前横梁上;后悬吊6根吊杆均为64的40铬圆钢锚固于已浇块段和中横梁上。两侧外模和内模系统均采用32mm的精轧螺纹钢锚固于已浇箱梁顶板和上前横梁上。挂篮底篮前、后悬吊的升降及标高调整采用螺旋式千斤顶进行,其余挂篮前后悬吊及模板系统均采用螺旋式千斤顶进行调整。4、模板系统挂篮内、外模板系统均采用滑梁吊挂模板于挂篮上前横梁和已浇块段上。外模采用钢木组合模板,面板为竹胶板,龙骨为型钢。内模也是采用钢木组合模板,内、外模板通过对拉螺栓连成一体。(三)、挂篮设计验算1、设计参数确定、荷载参数.箱梁混
15、凝土自重按2.6t/m3计;.外侧模及侧模架取80kg/m2,内侧模、内模架及顶模板取70kg/m2,底模板取60kg/m2;.施工人员和材料等堆放荷载取2.5Kpa;.振捣对水平模板产生的荷载取2Kpa;.胀模系数取1.05;、荷载系数.砼超载系数:1.05.抗倾覆系数:1.50.挂篮空载纵移时的冲击系数:1.30.浇筑砼时的动力系数1.22、刚度验算结果、西通挂篮 主桁前端最大竖向位移为8.6mm,上前横梁在最大受力时底跨中最大竖向位移为2.4mm,上中横梁在挂篮行走时最大竖向位移为9.1mm,底篮前横梁最大竖向变形为0.07mm,底篮后横梁最大竖向变形为0.07mm,吊带最大伸长量为2.
16、7mm,桁架纵梁最大变形为3.9mm。、非通挂篮 主桁前端最大竖向位移为9.4mm,上前横梁在最大受力时底跨中最大竖向位移为3.8mm,上中横梁在挂篮行走时最大竖向位移为9.1mm,底篮前横梁最大竖向变形为0.1mm,底篮后横梁最大竖向变形为0.6mm,吊带最大伸长量为2.9mm,桁架纵梁最大变形为3.1mm。四、挂篮拼装及加载试验(一)、挂篮拼装1、挂篮拼装流程图如下:2、准备工作、待0块施工完毕并张拉且满足要求后,在箱梁两侧腹板顶面位置测量放样出行走轨道中心线; 、用M20级砂浆调平行走轨道中心线,两侧行走轨道中心线调平层面高差不得超过1mm;、待砂浆达到强度要求后铺设行走轨道。3、挂篮拼
17、装要点、挂篮的组件由海中运输船运输至墩位后由塔吊起吊至0块顶面进行组拼,挂篮的组拼由塔吊配合完成。、挂篮结构的拼装顺序为:测量放样,轨道安装,主桁系统,悬吊系统,底篮系统,模板系统。、在行走轨道上安装前支腿轨道,安装后行走轨道采用扁担梁锚固,安放挂篮主梁的前、后支腿。、安装主梁,施加主梁后锚,安装主梁平联及行走小车,安装立柱、立柱平联及斜拉带,然后安装主桁中横梁及前横梁,主桁系统拼装完成后,主梁、立柱和斜拉带采用千斤顶顶紧,消除非弹性变形,为加强挂篮的整体性、牢固性,立柱平联应与立柱焊接,主梁平联及中横梁应与主梁焊接,然后安装吊带。、底篮系统安装可先在承台上塔设底篮拼装平台,底篮在拼装平台上整
18、体拼装好后,通过0块上的卷扬机起吊整体吊装就位,分别将前吊杆、后吊杆及行走吊杆与底篮连接。、内外模均利用已浇0块的内外模,通过内外模滑梁前移就位。 (二)、 挂篮加载试验1、试验目的 挂篮加载试验,主要是通过测量挂篮在各级静力试验荷载作用下的变形,了解挂篮结构在工作状态时与设计期望值是否相符。、消除挂篮主桁、吊带及底篮的非弹性变形。、测出挂篮前端在各个块段荷载作用下的竖向位移。2、试验方案挂篮加载试验拟采取“水箱加载法”进行,水箱悬挂于底篮前横梁上,以水箱和水的自重作为试验荷载,采取逐级递增加载逐级测量的试验方法。加载总重量为最不利块段荷载的1.25倍。水箱加载布置示意图如下所示: 水箱布置示
19、意图利用底篮拼装平台作为挂篮加载试验的操作平台。在平台上放置水箱(水箱采用直径320cm钢护筒),一只挂篮共设置2个水箱,一个水箱上设置两个吊点。然后将水箱与底篮之间用2根精轧螺纹钢筋连接,在未加水前用千斤顶提升水箱脱离平台30cm左右。然后采用水泵逐级加水直至试验完毕。3、试验荷载为了能绘制出挂篮总挠度曲线,了解箱梁各个块段施工时挂篮前端最大挠度。应按等代荷载的方法对试验荷载进行分级,各级加载数值详见下表。荷载布置如下图所示:加载顺序12345678荷载等级(t)43.66.75.53.92.53.621.621.6累计荷载(t)43.650.355.859.762.265.887.4109
20、对应块段84112209131.2513西通航孔桥挂篮加载分级注:表中累计荷载为2个水箱荷载之和。加载荷载中已包括内、外模板与顶、底模板的荷载重量。荷载布置示意图(单位:m)非通航孔桥挂篮加载分级加载顺序1234567荷载等级(t)44.48.76.517.84.813.223.6累计荷载(t)44.453.159.677.482.295.4119对应块段419513101.2510注:表中累计荷载为2个水箱荷载之和。加载荷载中已包括内、外模板与顶、底模板的荷载重量。荷载布置示意图(单位:m)、观测项目a.后锚上挠值b.前支点沉降值c.主桁前端销结点处变形d.主桁上前横梁吊带处和主桁上前横梁跨
21、中变形e.底篮前横梁吊带处挠度、测点布置.挂篮主梁顶面的观测点a.每根主梁的后锚处设置一个观测点,即测点1-1和1-2。b.每根主梁的前支腿处设置一个观测点,即测点2-1和2-2。c.每根主梁的前端销结点处设置一个观测点,即测点3-1和3-2。.上前横梁顶面的观测点a.上前横梁的四根吊带处各设置一个观测点,即测点4-1、 4-2、4-3和4-4。b.上前横梁的跨中设置一个观测点,即测点4-5。主梁及上前横梁观测点如下图左所示:.底篮前横梁顶面的观测点底篮前横梁的四根吊带处各设置一个观测点,即测点5-1、 5-2、5-3和5-4,如下图右所示:左 右、变形观测方法.变形观测采用国家二等水准测量或
22、工程测量变形三等水准测量的精度等级要求和观测方法进行施测,精度可达到1mm;.由于挂篮变形受日照温差的影响,根据公式L1=L0(1+t0)计算,挂篮构件中吊带变形受温差影响最大。在温差达10时,变形之差为1.1mm。为了准确测得挂篮变形值,加载试验时间应选择在温差较小的时间段进行。3、试验加载程序、在箱梁0号块段上安装挂篮,在底篮拼装平台上放置水箱,将水箱挂于底篮上,做好试验前其它各项准备工作。、在进行正式加载试验前,用第一级荷载进行预加载,预加载试验持荷时间为20分钟。预加载的目的在于,一方面是使结构进入正常工作状态,另一方面是检查测试系统和试验组织是否工作正常。在确认测试系统和试验组织工作
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