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1、2 O 桥 梁检 测与加固 2 o 1 2 年第 1期 海 南文 昌清澜大桥 1 8号墩 承 台单壁钢 吊箱 围堰设计 马行政 中铁大桥局集团第二工程有限公司 江苏 南京 2 1 0 0 1 5 摘 要 海南文昌清澜大桥主桥结构为 1 2 4 3 0 0 1 2 4 i n的三跨钢一混凝土组合梁斜拉桥 该桥 1 8号墩承台 采用单壁钢吊箱围堰结构施工 单壁钢吊箱围堰主体结构 包括侧板 底板 龙骨 内支撑架 吊挂系统及下放系统等 主 要介绍单壁钢吊箱围堰各部分结构特点 采用 MI D AS C i v i l 2 0 0 6建模 验算各工况下围堰各部分受力情况 结果表明 各部分受力均满足规范要求
2、 钢吊箱围堰侧板采用原位拼 装精轧螺纹吊挂下放的施工方法 介绍钢吊箱围堰具体的施 工步骤 关键词 斜拉桥 基础 承台 钢围堰 设计 l 桥梁施工 1 工程概况 海南文 昌清澜大桥工程为城市快速路 双 向 6 车道 主桥结构为 1 2 4 3 0 0 1 2 4 m 的三跨钢一 混凝土组合梁斜拉桥 半飘浮体系 桥梁全宽 3 4 m 主桥各塔均布置 1 2对索及限位装置 主梁采用箱 形钢纵梁 工字形横梁及小纵梁通过节 点板及高强 螺栓连接形成钢构架 构架上架设预制桥面板 现浇 微膨胀混凝土湿接缝 与钢梁上 的抗剪栓钉形成整 体 组成组合梁体系 桥塔采用钻石形 包括上塔 柱 下塔柱 和下横梁 采用
3、C 5 0混凝土 塔柱顶高 程 1 1 0 0 m 塔座顶 中心高程 6 1 9 0 m 桥塔 总高 1 0 5 8 1 m 塔柱采用空心箱形 断面 单箱单室 上 中塔柱顺桥向尺寸为 7 0 0 m 下塔柱 由 7 0 0 i n变 化到 9 0 0 m 中塔柱横桥向尺寸为 4 0 0 m 下塔柱 横桥向尺寸由 4 5 0 m 变化到 5 6 7 2 IT I 上塔柱采 用整体三 箱 断面 塔 内设 钢锚梁 下塔 柱底部 设 1 5 0 i n实心段 桥塔承 台采 用圆端形 厚 6 0 m 横桥向长 5 8 7 5 r n 顺桥向宽 2 5 6 m 每个桥塔下 基桩采用 2 7 根 j 5 2
4、 5 m 的钻孔灌注桩 按照嵌岩桩 设计 桩长 3 5 5 m 根据施工工期 基础施工期间水位情况 以及 1 8 号墩墩位处河床标高 1 8号墩承台采用单壁钢 吊箱 围堰结构进行施工 2 钢吊箱围堰设计条件 单壁钢吊箱围堰是为承台施工而设计的临时阻 水结构 其作用是通过单壁钢 吊箱围堰侧板和底板 上的封底混凝土围水 为承台施工提供无水 的施工 环境 1 8号墩承台采用单壁钢 吊箱 围堰 的主要特点 如下 1 围堰侧壁采用单壁结构 用钢量少 封底厚 度仅为 0 7 m 用作堵漏和找平 减少了封底混凝土 的用量和侧板高度 围堰在承台原位拼装 通过吊挂 下放使围堰下沉至设计标高 2 围堰底板和内支撑
5、架采用 吊箱围堰结构形 式 底板承受承台施工封底混凝 土和第 1次浇筑 承 台的重量 并通过耳板与钢护筒的焊接 将竖向力传 给钢护筒 然后传递至地基持力层 3 围堰用于承台施工 围堰 与钢护简形成整 体框架结构 抵抗水流横向冲击 2 1 工况条件 根据钢 吊箱 围堰施工工作时段及设计受力状 态 可按以下工况进行分析 1 拼装下放阶段 封底混凝土浇筑阶段 l 抽水后承台施工阶段 2 2 水文 结构设计条件 根据 海南文昌清澜大桥工程施工图设计 提供 的水文 数据 设 计高 水位 3 7 3 In 设 计 低 水位 0 8 5 m 施工常水位 3 1 9 m 围堰抽水水位按 照 3 7 3 m采用
6、 围堰最大设防水位 4 1 9 m 围堰采用圆端形 外轮廓尺寸 2 6 3 9 2 m 宽 5 9 5 4 2 m 长 6 7 m 高 单壁厚 0 3 9 6 1 T I 考虑 围堰侧板兼做承台模板 围堰顶标高 4 1 9 m 围 堰底标高 一2 5 1 I n 内支撑标高 1 5 9 m 承 台顶 标高 4 1 9 m 承 台底标高 一1 8 1 m 承 台高 6 0 In 承台分 2次浇筑 每次 3 0 I T I 封 底混 凝土 厚 0 7 m 收稿 日期 2 O l 2 O 2 1 5 作者简介 马行政 1 9 8 4 男 助理工程师 2 0 0 7年毕业于华 中科技大学土木工程专业
7、工学学士 总第 8期 海南 文昌清澜 大桥 1 8号墩承台单壁钢 吊箱围堰设计 2 1 3 设计依据 1 海南文 昌清澜大桥工程施工图设计 2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设 计规范 J T G D6 2 2 0 0 4 3 公路桥涵施工技术规范 J TG T F 5 0 2 0 1 1 4 钢结构设计规范 GB 5 0 0 1 7 2 0 0 3 5 公 路桥 涵设 计 通 用规 范 J TG D 6 0一 设计最高水位 3 7 3 1 11 导 设 计 常 水 位号 l 3 1 9 111 譬l 导I vI 设计最低水位上 一 0 8 5 Ii1 2 0 0 4 6 钢结构设计手册
8、第三版 4 钢吊箱围堰的结构构造 单壁钢吊箱围堰E 主体结构包括侧板 底板 龙 骨 内支撑架 吊挂系统及下放 系统等 吊箱围堰结 构示意见图 1 1 底板 吊箱底板面板厚 6 mm 工字钢作为 立面 2 头 浇 筑 癌 凝 土 I 内 支 撑 侧 板 1 跌 浇 筑 癌 凝 土 l A J L J L E 底板 底标高 曼曼 曼 兰 l 0 5 5 1 3 2 5 图 1 吊箱 围堰结构示意 受力主龙骨 主龙骨间横向小肋用 7 5 8角钢 间 距 0 3 m 主龙骨和次肋均布置在面板上 为便于 焊接后底板翻身和运输 将底板分块 各块之间现场 焊接 为便于侧板拆除倒 用 底板 和侧板之间无螺 栓
9、连接 底板和侧板间采用直径为 2 2 mm 的 级钢 筋拉杆拉紧 拉杆下端与底板龙骨连接 上端与导 环连接 为抵抗侧板下端所受 的水平力 在底板上 设置剪力键 具有传递水平力和对侧板进行限位的 作用 剪力键 内 外 2 层 外层剪力键在侧板拼装完 成后再焊接 2 单壁侧板 3 由 I 2 5 a 纵肋 6 3 6 6 3 横肋 和 6 mm 钢板 面板 焊 接而成 纵肋 间距 0 8 7 5 I T I 横肋间距 0 3 m 侧板高度方 向不分层 平面上整个围堰侧板共分为 l 4块 每块重量约 1 0 t 分块的原则主要是为了便于加工 运输 以及减少现 场拼接工作量 避免产生超标变形 每块侧板
10、与侧 板 侧板与底板问 的连接必须加填 6 mm胶皮并压 一围堰顶标高 昌 f f 4 1 9 I ll p 一内 支 撑标 高 导 1 蛊 I 1 5 9 m 土 围堰底标高 哥 一 2 5 l m 上 单位 c m 缩为 2 mm 同时涂上早 强型玻 璃胶保证 围堰 的密 闭性 防止漏水 侧板 的作用是与底板 包括封底混 凝土 共同组成阻水结构 变承 台及部分墩身水 上 施工为陆上施 工 另 一作 用是兼做 承 台施 工 的外 模板 3 内支撑架 内支撑 主桁采用 2 1 4 a截面 立柱用 2 1 0 围檩采 用 HM3 9 0 3 0 0 内支撑架 围 檩与侧板连成一体 内支撑架的主要
11、作用是承受侧 板传递的水平荷载 并且将 围堰侧板和底板连成整 体 提高了围堰的整体刚度 4 封底混凝土 封底混凝土为承台施工操作 平台 封底混凝土浇筑并达到一定强度后 围堰 与 钢护筒间产生粘结力 具 有很强 的水密封性 撑杆 的存在使 围堰具有一定抗浮及抗沉能力 抽水后 可 进行耳板 的焊接 然后进行承台施工 5 吊挂系统 围堰吊挂系统分为封底混凝土 施工撑杆和承 台浇筑焊接耳板 撑杆为三角桁架形 T 2 2 桥梁检测与加固 2 0 1 2年第 1 期 式 竖杆为 2 2 0 a 横撑 和斜撑为 2 3 2 a 撑杆 的作 用是为封底混凝土施工提供竖 向支承 抵御封底混 凝土 自重 和封底后
12、抽 水工况下水 的浮力 耳板为 1 6 mm厚钢板 封底抽水后通过耳板将底板和护筒 焊接成一体 每个护筒设置 2 4 个耳板 耳板的作用 是为承台浇筑提供竖 向支承 6 下放 系统 围堰 采用墩位拼装 利用护筒 下放 不需要大的起 吊设备 围堰共接高 8根护筒 每根护筒设置 2个吊点 共布置 l 6台千斤顶用于围 堰下放 吊挂分配梁采用 2 1 3 2 a 吊杆为 2 根 4 3 2 精 轧螺纹钢筋 5 钢吊箱围堰的设计计算 根据 围堰各个受力工况进行分析计算 然后对 结构构件进行设计 最后对结构采 用 MI DAS C i v i l 2 0 0 6 整体建模分析验算各工况下围堰受力情况 5
13、 1 计算工况 5 1 1 围堰所受到的水平作用 1 工况 1 钢 吊箱吊挂下放 侧板受内 外水压 力平衡 2 工况 2 堵漏封底后抽水完成 侧板受外侧 水压力 高水位底部荷载为 6 2 4 k N m 3 工况 3 低水位浇筑承台 侧板承受外侧水 压力 混凝土侧压力 水平作用控制工况为工况 2 5 1 2 围堰所受到的竖向作用 1 工况 1 堵漏封底后 吊箱抽水 取高水位计 算时 底板受力 F 4 5 6 k N m 2 工况 2 堵漏封底后 吊箱抽水 取低水位计 算时 底板受力 F2 一一O 2 k N m 3 工况 3 低水位时浇筑承台底板受力 F 一 一 7 8 2 k N m 4 工
14、况 4 高水位时浇筑承台底板受力 F 4 一 一 3 2 4 k N m 竖向作用控制工况为工况 3 5 2 计算 内容 1 围堰拼装工况下护筒牛腿的设置计算 2 围堰下放吊挂受力计算 3 高水位抽水工况下 围堰侧板的设计计算 4 封底 昆 凝土浇筑时 围堰底板的设计计算 5 低水位承台浇筑时 围堰底板 的受力计算 5 3 计算结果 结合围堰拼装 下放 封底混凝土施工以及承台 浇筑过程中各受力工况 对 围堰各部分取最不利工 况进行计算分析 得 出以下结论 1 侧板在高水位抽水工况下 小肋最 大应力 为 9 0 3 MP a 大肋最大应力为 1 4 2 9 MP a 最大变 形为 1 3 5 m
15、m 均能满足规范要求 2 内支撑在高水位抽水工况下 内支撑应力 见图 2 最大应力为 1 5 5 2 MP a 满足规范要求 组合 最大值 单位 M P a 图 2 高水位抽水工况下内支撑 应力 3 底龙骨在 围堰下放工况下 底龙骨应力 见 图 3 最大应力为 1 0 1 2 MP a 满足规范要求 组合 最大值 单位 M P a 图 3 围堰 下放 工况 下底龙骨应 力 4 底龙骨在 围堰封底混凝 土浇筑工况下 底 龙骨应力见 图 4 最大应力为 9 O 7 MP a 满足规范 要 求 组合 最大值 单位 M P a 图 4 封底工况下底龙骨应力 5 浇筑承台前 进行第 2次体系转换 抽水后
16、 将底板与护筒焊接 拆除撑杆 由焊缝承受 吊箱 自重 封底混凝土 承台混凝土 低水位浮力 该工况 下 加设圆端及两侧 临时 吊挂 以避 免围堰变形过 llll 01ll1 2 2 2 O O 0 O 0 O O O O 0 0 0 0 O O O 0 0 0 0 O 0 O 0 e e e e e e e e e e e e l 3 6 8 0 7 4 2 9 6 2 9 5 8l 4 0 8 5 2 8 9 9 8 7 7 8 8 O 0 0 0 9 3 2l 6 7 8 9 O 8 7 6 4l 3 5 5 31 9 O 3 5 7 91 3 5 8 6 4l 0 2 4 6 8lll H譬 21l1l11 0 0lI1 0 O 0 0 0 O O 0 0 0 0 0 O O O O O 0 0 O O O 0 0 e e e e e e e e e e e e 2 5 3 2 O 8 6 0 2 91 3 9 61 61 5 0 0 7 4 0 5 1 2 6 9 3 6 0 O 9 9 6 2 1 4 6 8l 3 6 0 2 6 4 2 O 7 3 9 6 2 8 O 9 2
