长江大桥B7标栈桥施工方案建筑公路与桥梁_建筑-公路与桥梁.pdf
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1、栈桥施工专项施工组织设计 一、工程概况 1.1 栈桥概况(1)上海长江大桥B7标栈桥桩号范围约为 K19+23A K19+946,长693m宽度为8m(2)B7标范围内栈桥需提供一个施工平台,满足安装 500KVA变压器的要求。(3)崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高,水上施工设备无法施工,考虑陆地 施工方案,采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案。(4)深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度,为尽量较少水中墩数量,采 用大跨径的贝雷栈桥方案。(5)由于栈桥的使用时间较长,而本标段又位于长江口,属台风多发区,栈桥设计时 应充分考虑波浪荷载的影响。1.2 拟建场地位置及地形、地貌 拟建场
2、地位于上海市东北部长江南支的北港中段,两岸长兴岛、崇明岛陆域区地势 均较平坦,但分布有较多的明浜和鱼塘,长兴岛地面标高约2.62.8m,大堤高程约5.8m;崇明岛地面标高约3.34.6m,大堤高程约5.9m。水域部分由于受迳流和潮流的作用水下 地形复杂,北港水域江底呈现南北两个水道,南水道宽约 4.2公里,呈宽状“U字型,水深1618m江底略有起伏,幅度约 34m北水道宽约800m最大水深约16m江堤 外普遍分布有潮滩,宽度约 100200m水下砂体较多,在近崇明岛北港北侧分布有一宽 约2.7公里的暗砂(堡镇沙),砂体呈现NW-SE走向,与长江径流方向基本一致,砂体表 面较平,最浅处水深仅几米
3、,落潮时已露出水面。拟建上海长江大桥场区地貌类型陆域和近岸处为河口、砂嘴、砂岛和潮滩地貌,水域 为河床、江心暗砂地貌。本工程辅通航孔区位于北港北水道,属河床地貌,5个墩位处水 下泥面有所起伏,泥面标高-15.7-7.1m;崇明岛岸堤外近岸潮间带为潮滩地貌,5个墩 位处地(泥)面标高0.83.6m。在辅通航孔边墩PM116与非通航孔PM117墩之间存在一 个水下陡坡(最陡处坡度约为1:3)。1.3 水文情况 拟建上海长江大桥场区位于长江口,河床宽而浅,暗砂众多,砂体呈流动状,河势多 变,水域和航道不稳定。在徐六泾以下,长江口呈三级分岔四口入海的格局。即由崇明岛 将长江分隔为南支和北支,南支又被长
4、兴岛分隔为南港和北港,南港被九段沙分隔为南槽 和北槽,北港被堡镇沙分隔为南、北两个水道。本工程辅通航孔区位于北港北水道,崇明 岛岸堤外区段位于潮间带。长江口为中等强度的潮汐河口,口外正规半日潮,口内潮波变形,为非正规半日浅 海潮。根据本场址附近的长兴岛水文观测站的潮位资料,实测最高潮位 5.88m,实测最低 潮位-0.29m,平均高潮位 3.30m,平均低潮位 0.84m,平均潮差 2.34m,平均涨潮历时 4h45min,平均落潮历时7h40min。长江口属大径流,中潮差的河段,受径流和潮流的双重作用。受海岸、河槽的约束,进入工程区域潮流的运动形式为往复流,且落潮流历时长于涨潮流历时,落潮流
5、流速大于 涨潮流流速。长江口水质中含沙量较大,泥沙来源主要为流域来沙,北港多年平均含沙量约 0.5kg/m3,河床质中值粒径范围为 0.00460.14mm 本场区邻近长江入海口,水中含盐量较高,且含盐量与长江径流关系甚为密切。1.4 大风情况 桥位区冬季盛行偏北风,夏季盛行偏东南风。地面(海平面10m高)平均每年8级及 以上大风日数东线有915天,有一半以上大风过程的持续时间不超过 2.0h。持续时间在 12.0h以上的8级及以上大风出现频率较低,在 7%以下。工程区域东线一带30、50、100年一遇的地面最大风速分别约为30、33、35m/s,相应地 区水面上的最大风速估计分别比地面上大2
6、m/s左右。1.5 工程地质条件 地基土的分布与特征 辅通航孔区(包括崇明岛岸堤外50m跨径非通航孔区段)标高-141.40m以上深度范 围内的地层按其岩性、地质时代、成因类型及物理力学性质指标上的差异,可分为 15个 工程地质(亚)层,自上而下分述如下:1层填土,层面标高3.113.60m,以粘性土为主,含碎石及植物根茎,主要分布 在崇明岛近岸处,厚度0.001.60m。2层江底淤泥,层面标高0.801.40m,含有机质,夹粉细砂及粘性土团块,主要 分布在近崇一个施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢
7、栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟建上海长江大明岛浅滩区,厚度 0.005.20m,辅通航区段受水流冲刷作用而变薄或缺失;3层灰黄灰色砂质粉土,层面标高-11.003.60m
8、,稍密状,含少量氧化铁条纹 及少量粉砂、薄层粘性土,主要分布于本区段两端,厚度变化较大(最大厚约 16.8m),在 中间深槽区受切割变薄或缺失,该层在一定的水动力作用下易产生流砂和管涌现象;层灰色淤泥质粘土层,本区段沿线遍布,层面标高-15.90-10.60m,流塑状,高 压缩性,易触变和流变,厚度约为 4.7015.50m,夹少量薄层粉砂及少量贝壳碎屑。1-1层灰色粘土,本区段沿线遍布,层面标高-30.00-18.40m,厚约4.0013.30m,夹少量薄层粉砂,含少量未全腐蚀的植物残余,局部段含沼气,软塑状;1-2层灰色粉质粘土夹粉土,本区段沿线遍布,软塑状,层面标高-39.90-30.5
9、0m,厚约5.6014.30m,含少量钙质结核及贝壳碎屑,底部砂性较重,辅通航孔区中间段(墩 位编号PM11PM115含较多沼气;1层灰色砂质粉土,中密密实状,层面标高-46.30-39.20m,厚度约14.80 31.70m,含云母,夹少量细砂、薄层粘性土,其中局部段夹厚约 5.0022.40m的1t层可 塑软塑状的透镜体灰色粉质粘土夹粉土;2层灰色粉砂,密实状,层面标高-70.70-56.90m,厚度约0.004.50m,夹少量 薄层粘性土,含少量腐植质、云母屑。在本区近崇明岛段缺失;1层灰色砂质粉土与粉质粘土互层,沿线除 XK157孔附近缺失外均有分布,中密 密实(可塑软塑),层面标高-
10、73.20-60.90m,厚度约0.0011.50m,含少量砾石,土 性变化较大。2层灰黄灰色含砾粉细砂层,沿线均有分布,密实状,层面标高约-79.30-72.20m。厚度变化较大,局部未钻穿。局部段夹有厚约 0.801.90m、可塑硬塑状的透 镜体状灰灰绿色粉质粘土(2t层);(11)层灰色含砾粉砂,密实状,层面标高约-101.20-96.60m,层厚35.2038.90m,具层理,含云母屑。夹薄层粘性土,含少量中粗砂及砾,局部段夹有厚约 0.808.30m、可塑硬塑状的透镜体状灰褐色粉质粘土(11)t层);(12)层灰绿草黄色粉质粘土,硬塑状,层面标高约-138.50-134.10m,具层
11、理,含 较多贝壳碎屑、氧化铁条纹及钙质结核。本次勘察仅辅通航区主墩处部分控制性孔揭露该 层,至标咼-141.40m未穿该层。一个施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明
12、岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟建上海长江大、栈桥设计 2.1 设计依据(1)公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025-86 公路桥涵施工技术规范 JTJ041-2000 海港水文规范 JTJ213-98 港口工程桩基规范 JTJ 254-98 港口工程荷载规范 JTJ215-98 海港总平面设计规范 JTJ 21199 2.2 栈桥的设计标准 (1)栈桥设计荷载 栈桥设计荷载按50t履带吊+50t平板车相错车设计。(2)波浪 按20年一遇水位+20年一遇波浪组合设计。2.3 栈桥结构设计 2.3.1栈桥
13、顶面标咼拟定 栈桥顶面标高拟定为+6.5m。栈桥起点标高与崇明岛大堤顶面相同,为+7.5m,设1.4%纵坡渐变至+6.5m。2.3.2栈桥结构形式拟定 崇明岛浅滩区和堡镇沙浅水区采用型钢栈桥方案,深水区采用上行式贝雷栈桥方案。(1)型钢栈桥结构形式拟定 1)型钢栈桥跨径拟定 型钢栈桥钢管采用履带吊配振桩锤吊打,综合考虑履带吊工作半径、起吊能力,栈桥 跨径拟定为9m 2)型钢栈桥桥型、桥跨布置 根据桥区地形、地质条件,崇明岛侧浅滩区型钢栈桥分 4联布置,桥面跨度8m具体 桥跨组合为8x9+3x7x9=261m 3)型钢栈桥基础设计 一个施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床
14、面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟建上海长江大rf n T|1 i I !i !i|!i i i i 1
15、 i-L _ 1L J ICO 栈桥基础采用钢管桩,分中墩、止动墩分别布置。崇明岛侧栈桥中墩采用 3根 80cm 钢管桩,壁厚10mm桩距3m止动墩采用6根 60cm钢管桩,分2排布置,横桥向、顺 桥向桩距均为3m 钢管桩底部均支撑在地质条件较好的粘土层上,具体桩底标高见 栈桥总体布置图 4)栈桥上部结构设计 栈桥上部结构承重部分采用型钢,桩顶横梁采用 2H45型钢,顺桥向承重梁采用 H45 型钢,布置间距90cm横桥向面层分配梁采用I14型钢,布置间距40cm。面板采用10mm 厚钢板,每隔30cm焊金属防滑条。型钢栈桥布置形式见图1.4.1、1.4.2所示。图1.4.1 型钢栈桥标准段立面
16、图 3一个施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟
17、建上海长江大图142 型钢栈桥标准断面布置图 5)变压器平台设计 本工程栈桥有1座变压器平台,布置在崇明岛侧型钢栈桥终点,布置桩号为K19+675 变压器平台布置在止动墩外侧,设2根 60cm钢管桩与止动墩相连,具体构造见栈桥典型 断面布置图。6)栈桥桥头设计 栈桥桥头设砼桥台,布置在崇明岛侧大堤片石护坡上,栈桥桥头与大堤底面标高相同,将大堤顶防护墙开口 8.5m,并增设防洪闸门,桥头布置见图 2.6.1所示。图1.6.1 栈桥桥头布置图(2)贝雷栈桥结构形式拟定 1)贝雷栈桥跨径拟定 贝雷栈桥采用水上船舶施工,为尽量减少水中墩数量以及结合贝雷梁的特点,贝雷栈 桥跨径统一拟定为18m 2)贝雷
18、栈桥桥型、桥跨布置 崇明岛侧深水区贝雷栈桥分6联布置,桥面宽度8m具体桥跨组合为6x4x18=432m 3)贝雷栈桥基础设计 贝雷栈桥基础平面布置与型钢栈桥基本相同,亦分中墩、止动墩分别布置。钢管桩底部均支撑在地质条件较好的粘土层上,具体桩底标高见 栈桥总体布置图。4)贝雷栈桥上部结构设 栈桥上部结构承重部分采用贝雷,栈桥采用 7片贝雷,分三组布置,中间一组由3片 一个施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及
19、地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟建上海长江大 贝雷组成,贝雷间通过自制型钢花架连接,外侧每组由 2片贝雷组成,以贝雷标准花架连 接。贝雷顶部次承重梁采用128a型钢,通过骑马螺栓与贝雷连接,布置间距 150cm面层 分配梁采用114型,顺桥向布置,间距40cm面板采用1
20、0mm厚钢板,每隔30cm焊金属防 滑条。栈桥桩顶横梁采用2H45型钢,贝雷与桩顶横梁之间垫10mn橡胶垫,并通过型钢焊接 成“门”型将贝雷下弦杆固定在桩顶横梁上。贝雷栈桥布置形式见图2.4.1、2.4.2、2.4.3所示。I 1 图2.4.1 四跨一联栈桥立面图 一个施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜
21、和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟建上海长江大”I 卜 I I*卜 I*k I I 卜 I I*卜 I 1 卜 f 图242 五跨一联栈桥立面图;4 cmUti.IH X2Ba n 2H45-rVWLlr1 lillJ tri 图243 贝雷栈桥标准断面布置图 /ft u _ 1 9K4Q f J 5C4 r 300 +6.5 X 厶 5Z 80C Li f3C t 一个
22、施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟建上海长江
23、大2.4栈桥结构计算 2.4.1栈桥计算荷载 栈桥结构的计算荷载主要有水平荷载和竖向荷载,其中水平荷载包括波流力、风载,竖向荷载包括结构自重、施工荷载。(1)栈桥结构自重(2)施工荷载:50t履带吊+50t平板车(3)20年一遇风暴高水位时的波流力,按海港水文规范计算(4)2年一遇风暴高水位时的波流力,按海港水文规范计算(5)风载取I.OKpa 242计算工况及荷载组合(1)工况一:台风期,栈桥整体稳定性计算 荷载组合:(1)+(3)+(5)(2)工况二:栈桥栈桥使用阶段,50t履带吊和50t平板车错车 荷载组合:(1)+(2)+(4)243栈桥计算 栈桥计算采用Robot空间有限元程序进行计
24、算,选取具有代表性的型钢栈桥、贝雷栈 桥各一联进行空间建模分析计算。在栈桥范围内选取第四联型钢栈桥、水深最深的第六联 贝雷栈桥,为确保计算准确,采用 Sap2000软件复核。计算模型见图243.1、243.2所示。一个施工平台满足安装变压器的要求崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高水上施工设备无法施工考虑陆地施工方案采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度为尽量较少水中墩考虑波浪荷载的影响拟建场地位及地形地貌拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段两岸长兴岛崇明岛陆域区地势均较平坦但分布有较多的明浜和鱼塘长兴岛地面标高约大堤高程约崇明岛地面标高约大堤
25、高程约水域部分由于幅度约北水道宽约最大水深约江堤外普遍分布有潮滩宽度约水下砂体较多在近崇明岛北港北侧分布有一宽约公里的暗砂堡镇沙砂体呈现走向与长江径流方向基本一致砂体表面较平最浅处水深仅几米落潮时已露出水面拟建上海长江大mre 曲召踰 MFrf.1r/Q 1 匕】电 血1 S.L?jft 邙冲 Ariull!lill L 詞 r II-IE D X U 目 R AIA0 X 1 K GO翻團 jQ迥V 虫理 4 序祐 j;1厂 I*L IR Stf-nxva EK la rai/u 醫認峯-f-lil ll*u J_=-n M*nr cuj m sn hl:.WT 图243.1型钢栈桥模型 威
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