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1、热烈欢迎各位领导及专家莅临 渠江特大桥水中基础方案评审会,四川路桥巴南广高速TJ-7项目经理部 2012年10月,渠江特大桥水中基础方案,汇报人：黄琼安,四川路桥巴南广高速TJ-7项目经理部,2012年10月,汇报目录,一 施工现场情况,渠江特大桥桥位实景,二、工程概况,渠江大桥，主桥桥跨结构为单主跨160m、边跨85m连续刚构， 其中4#、5#主墩在水中，水中桩基共24根，承台4个，施工水位214.5，平均水深约20米；6#交界墩位于水边。具体桥梁布置见下图示：,主 桥 桥 跨 布 置 图,桥位水位资料图,三、水中基础施工总体平面布置,四、水中基础栈桥总体布置图,4#、5#主墩位于渠江江中心
2、，水深较深，约20m，考虑施工工期、钢管打插难易程度等因素，拟采用在双导向船上拼装浮式吊装系统，浮箱作为下放钢护筒的导向平台，钢护筒支撑钻孔平台的施工方案。1、因河床底为砂岩，拟采用振动锤辅助钢护筒下沉至岩层，并在河床底部下放矮沉箱、浇筑板筏，再对钢护筒进行整体连接并在其上搭设钻孔平台。 2、栈桥采用浮桥，仅承载输送管、过江电缆及施工人群荷载，主浮桥采用两根纵向钢管作为浮箱，支线浮桥采用汽油桶串联成片作为浮箱，3、下伏基岩强度较高，冲抓成孔、旋挖成孔等工艺在本工程难以实施，所以采用冲击成孔工艺，使用优质泥浆固孔，泥浆处理器配合泥浆循环。,一、方案概述,二 施工工艺流程图,三、具体施工要点,一、
3、现场使用导向船,二、门式钢架的拼装,三、导向平台平面布置,四、导向平台锚锭布置,五、导向平台受力计算,六、浮箱平台受力计算,七、钢护筒加工与钻孔平台的形成,八、钻孔施工,九、钻孔平台受力计算,十、承台 施工,（一） 现场使用导向船,导向船船体加固（1）,导向船船体加固（2）,导向船船体加固（3）,20对船底龙骨加密,门吊基座成型,I25作船底顺船纵梁,220桁架立柱,（二） 门式刚架的拼装,门式刚架是水上门吊的传载结构，同时兼作两导向船连接梁，沿桥纵向布置两座，每座门式刚架由主上纵梁、下纵梁、弱侧立柱、悬臂（强）侧立柱组成。门式刚架主纵梁为2m2m截面的组合桁架梁，由万能杆件拼装成形，上纵梁受
4、导向船中心距的影响，设计为40米。上纵梁上下弦杆均为2N1，水平横杆及竖腹板均为2N4，竖直面斜杆设计为2N3，水平面斜杆设计为2N5，空间斜杆设计为N5，各节点处分别采用N8、N11、N13、N14、N18、N6、N29、N29t进行联接 。,门式刚架布置图（顺桥向）,门式刚架布置图（横桥向）,（三） 导向平台平面布置,（四） 导向平台锚碇布置,（五） 导向平台受力计算,计算采用Mdias/Civil2006进行整体建模计算分析。 导向平台的万能件和三角架等采用梁单元建模，在连接薄弱处考虑成绞接。船体采用板单元建模，此模型只考虑了船底板和纵横向的龙骨，船底板厚度取6mm，纵横向龙骨为20槽钢
5、。船与水的作用考虑成弹性连接（由浮力公式推算），门式刚架固结在船体的加固梁上：,整体计算模型,工况一 （门式刚架悬臂最不利工况）：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到悬臂端6米位置处天车起吊10T（天车在跨中）。,各部位应力结果统计表,由统计表可知，在工况一下门式刚架的最大应力绝对值为86.5Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为47MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为127MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为92.5 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象
6、，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况一下各构件应力状态安全。,工况二（门式刚架悬臂最不利工况）：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到悬臂端6米位置处天车起吊10T（天车靠近门架一侧）。,各部位应力结果统计表,由统计表可知，在工况二下门式刚架的最大应力绝对值为88.8Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为67.6MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为116.8MPa，小于容许应力145MPa。船底
7、最大压应力绝对值为121.4 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况二下各构件应力状态安全。,工况三：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到门架跨中位置时天车起吊30T（天车在跨中）。,各部位应力结果统计表,由统计表可知，在工况三下门式刚架的最大应力绝对值为56.3Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为86.8MPa，小于容许应力170M
8、Pa。船体加固构件最大压应力绝对值为71.4MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为109.8 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况三下各构件应力状态安全。,工况四：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到门架跨中位置时天车起吊30T（天车靠近门架一侧）。,各部位应力结果统计表,由统计表可知，在工况四下门式刚架的最大应力绝对值为69Mpa，小于容许应力170Mpa
9、，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为111.4MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为129MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为84.9 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况四下各构件应力状态安全。,工况五：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立柱侧位置时天车起吊30T（天车在跨中）。,各部位应力结果统计表,由统计表可
10、知，在工况五下门式刚架的最大应力绝对值为46.5Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为85.6MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为93.4MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为109.9 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况五下各构件应力状态安全。,工况六：自重天车轨道等外荷载天车系统行
11、走到弱立柱侧位置时天车起吊30T（天车靠近门架一侧）。,各部位应力结果统计表,由统计表可知，在工况二下门式刚架的最大应力绝对值为60.9Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为111.4MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为128.9MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为84.8 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计
12、算结果可知，整个平台在工况六下各构件应力状态安全。,工况六外荷载下横桥向（X向）最大位移为25cm，顺桥向（Y向）最大位移为10.2cm，最大竖直位移为37.5cm，均发生在天车系统三角架,工况六外荷载下结构整体位移图,结构位移,由计算结果可以看出，在工况六外荷载下（天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立柱侧钢护筒位置时天车起吊30T时，结构的横桥向、顺桥向以及竖向位移均达到最大值。此时天车处于三角架一侧，对结构的横桥向位移不利，而作用在操作平台三角架的外荷载对横桥向位移的减少贡献很少。横桥向最大位移25cm，发生在门式刚架弱侧顶部；顺桥向最大位移为10.2cm，发生在天车系统三角架；最大竖直位移
13、为37.5cm，发生在驳船底板。产生位移的主要原因是，驳船在上部不均匀荷载作用下，产生了不均匀沉降，导致上部结构产生的刚体转动引起了上部结构的平面位移。,导向船整体稳定性分析在最不利的工况六情况下，考虑自重、轨道、平车、起吊天车等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态1的5.14，在天车三角架局部出现侧向失稳，整体稳定性满足要求(模态图如下),由16个234m的浮箱拼装成安装钢护筒的操作平台，I25工字钢作分配梁，3I45B工字钢着为钢护筒下放的主承重梁。,（六） 浮箱平台受力计算,浮箱整体模型,安装钢护筒荷载分布图,各部位应力结果统计表,经计算可知，I45主承重梁的最大应力为85.8MPa，
14、I25分配梁的最大应力为69.3MPa，浮箱龙骨的最大应力为77.2MPa，船面板的最大应力为44.3MPa，均小于允许应力145，结构安全。,结构位移,从图中看出，结构横桥向（X方向）最大位移6.9mm，顺桥向（Y方向）最大位移18.8mm，竖直方向最大位移1.19m。,（七） 钢护筒加工与钻孔平台的形成,主墩桩基直径为2.5m，因采用浮式平台方案，操作中平台可能会出现微小的水平位移，故在桩基施工时需适当加大钢护筒的直径（拟采用2.7m的钢护筒），本工程的钢护筒在桩基施工过程中具有承受护筒顶施工荷载的功能，标准节考虑使用20mm的钢板卷制，护筒联接必须密封可靠，以确保冲孔过程中不漏浆。钢护筒
15、安装到位后，采用232B槽钢作横纵平联连接所有钢护筒， 再用16A作斜撑,然后在钢护筒的牛腿上布设钻孔平台。,安装钢护筒的浮箱平台布置图（横桥向）,钻孔平台整体布置图,钻孔平台布置图（横桥向）,钻孔平台布置图（顺桥向）,钻孔平台锚碇布置图,（八）钻孔施工,每主墩桩基12根，分两批次完成，具体布置如下图示：,第一批钻孔,第二批钻孔,（九） 钻孔平台受力计算,计算采用Mdias/Civil2006进行整体建模计算分析。 整体计算模型如下：,各部位应力结果统计表,由以上计算结果可知，整个平台在该工况下各构件应力状态安全。,结构位移,从图中看出，结构横桥向（X方向）最大位移0.395mm，顺桥向（Y方
16、向）最大位移7.04mm，竖直方向最大位移7.66mm。其中Y方向的位移主要是流水作用产生。,钻孔平台整体稳定性分析在最不利的工况情况下，考虑自重、局部堆载、水流压力等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态1的9.64，在钢护筒间的斜撑出现局部失稳，整体稳定性满足要求(模态图如下),主墩钢吊箱支架系统均由2I25型钢立柱，2I45工字钢上承重梁，32精轧螺纹钢吊杆，2I25下承重梁组成。底模采用15cm厚C30钢筋砼预制板，侧模采用墩身大块钢模及220背枋，模板采用螺栓连接，中间夹胶皮防水处理。侧模安装好后，浇筑100cm厚的C25封底砼。,（十）承台施工,横桥向,顺桥向,钢吊箱构架空间模型,各部位应力结果统计表,由以上计算结果可知，整个平台在该工况下各构件应力状态安全。,从图中看出，结构横桥向（X方向）最大位移0.38mm，顺桥向（Y方向）最大位移11.8mm，竖直方向最大位移22mm。,结构位移,内置钢套箱承重架整体稳定性分析在最不利的工况情况下，同时考虑自重、施工荷载等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态1的23.84，在下承重梁出现局部失稳，整体稳定性满足要求(模态图如下),
