文档详情

苏州河桥的钢管混凝土拱桥设计与施工

p****
实名认证
店铺
DOCX
23.20KB
约8页
文档ID:265650995
苏州河桥的钢管混凝土拱桥设计与施工_第1页
1/8

苏州河桥钢管混凝土拱桥设计与施工  1、概述  苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位,与苏州河正交桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路河道通航标准为通航水位3.5m,Ⅵ级航道,净宽20m,净高=4.5m;两岸滨河路规划全宽20m(机非混行),其中机动车道宽8m;两侧非机动车道宽各3m;人行步道宽各3m;两岸滨河路机动车道净高=4.50m,非机动车道净高=3.50m,人行道净高=2.5m.桥式采纳25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥,桥梁全长114m,宽12.5m.外部结构体系为连续梁,即拱脚与桥墩处以支座连接,内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系  2、钢管混凝土拱桥设计  2.1桥型选择本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平进展的基础上有所创新,桥梁造型与四周环境相协调,桥式方案力求新奇独特,并充分体现现代化大都市的节奏与气派  拱桥是一种造型美丽的桥型,它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能,而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土,由于钢管的套箍作用,使混凝土处于三向受压状态,从而显著提高混凝土的抗压强度。

同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用,同时可作为施工模板,便利混凝土浇筑,施工过程中,钢管可作为劲性承重骨架,其焊接工作简洁,吊装重量轻,从而能简化施工工艺,缩短施工工期  苏州河桥的桥型方案经过讨论分析、结构优化及评估论证,最终采纳25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案以抗压力量高的钢管混凝土作为主拱肋,以抗拉力量强的高强钢绞线作为系杆,通过边拱肋的重量,随着施工加载挨次逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力,最终在拱座基础中仅有很小的水平推力拱脚与桥墩的连接由固接改为铰接,以避开由于轨道交通无缝线路产生的纵向水平力和温度应力引起拱脚过大的推力而导致拱脚处混凝土开裂,克服了拱桥对基础的苛刻要求  全桥总布置如图1:  

拱上立柱采纳圆形截面钢管混凝土立柱,下端与边拱肋固结,上端设聚四氟乙烯球冠形铰支座,与边纵梁铰接  主拱每侧设7根吊杆,间距约6.4m,吊杆采纳挤包双护层大节距扭铰型拉索,吊杆钢索双护层均为高密度聚乙烯护层(PE+PE桔红色),锚具为冷铸墩头锚吊杆上端锚固在钢管混凝土拱肋内,下端锚固在横梁底部  主拱桥面以上部分共设三道一字型风撑,每侧边拱设三道横撑,主拱设一道横撑,以增加全桥的稳定性拱座采纳钢筋混凝土结构,每墩设两个拱座通过横撑相连拱座施工时应预先埋好立柱钢管、主拱及边拱伸入拱座内的钢筋,精确     对位  桥面系为由边纵梁、横梁、小纵梁及现浇桥面板组成边纵梁为箱形断面,边孔与边拱肋相接部分及中拱与边纵梁连接部分为矩形断面,采纳C50级部分预应力混凝土结构,在恒载及自重作用下为全截面受压构件横梁采纳C50级预应力混凝土结构,全桥共设小横梁15片,端横梁2片,中横梁与边纵梁接合处2片全桥共设四片小纵梁(全桥通长)与横梁固结在一起形成格构体系桥面板采纳C40级钢筋混凝土板,桥面板采纳在格构系上现浇的方法处理桥面板的钢筋布置应实行防迷流措施  桥面排水原则上采纳“上水下排”,即横坡加导水槽方式,在桥梁横断面内设0.5%的横坡。

承轨台每隔肯定的距离断开,向两侧排水  桥面上部建筑设施包括混凝土道床及轨道、通信信号电缆支架、隔音屏、防噪柱及接触网腕臂柱桥面布置有:聚氨脂防水层、0.5%双向排水坡、落水管、承轨台及钢轨、I字形钢筋混凝土柱、防噪屏及电缆支架等每隔30~50m设接触网立柱一对,每隔1000m 左右布置一组接触网锚固立柱桥上不设人行道及照明   支座采纳QGPZ盆式橡胶支座和QGBZ板式橡胶支座  2.3 下部结构拱桥主墩基础采纳桩基础,将⑨层粉细砂层作为桩基持力层,为满意桥梁上部钢轨对基础沉降的要求,经分析计算比较,采纳桩径为D=0.8m的钻孔灌注桩,桩长67m,每个主墩12根桩,承台4.8×17.0×2.0m,边墩基础采纳8根桩径D=0.8m钻孔灌注桩,桩长67m,承台4.35×16×2.0m,边墩及盖梁为双柱式钢筋混凝土结构  3、结构分析  结构分析采纳有限元程序SAP91进行三维空间计算,包括整体分析、稳定分析等,用桥梁专用平面分析程序PRPB和BSACS分别进行了验算在计算时桥面以上主拱拱肋除按钢管混凝土设计外,还用类似于钢筋混凝土构件的方法进行施工计算,在截面形成阶段采纳应力叠加法设计。

钢管的套箍系数取0.8.  3.1 施工阶段计算本桥施工体系转换分五个阶段进行,施工中中孔利用既有铁路钢桥作支架,待新桥建成后拆除既有桥  第一阶段:在支架上现浇两边段(立柱、拱、横梁)及全桥边纵梁,待混凝土达到强度后每片边纵梁内张拉两根预应力束  其次阶段:将工厂内制造的主拱肋钢管,每侧7段,运到工地,在边纵梁上搭设支架拼装就位空钢管拱肋合拢后即封住主拱、纵梁结合处,再形成钢管混凝土截面待主拱内混凝土达到设计强度后即开头张拉吊杆,给吊杆以初始张拉力,后锚固于主拱肋内现浇中段横梁,待混凝土达到设计强度的90%后,张拉横梁预应力筋,浇全桥小纵梁,待混凝土达到设计强度后,张拉小纵梁内的预应力束在每片边纵梁两端施加预应力,张拉两根预应力束  第三阶段:张拉边纵梁内T2及B2各一束,铺装中孔桥面板后,拆除中拱支架  第四阶段:拆除边拱支架,浇注全桥桥面板,张拉边纵梁内三根预应力束  3.2 成桥阶段计算进行以下几方面的计算:  1. 二期恒载按换算均布荷载分担到横梁和纵梁上;  2. 支座沉降计算;  3. 温度变化计算;  4. 活载为轻轨列车荷载,每列最多八节,每节8轴,重车轴重170kN,轻车轴重80kN,双线荷载;  5. 计算承轨台在成桥后三个月、六个月、一年、三年的徐变变形量。

  3.3 稳定性分析在本桥的稳定性方面,设计时考虑两片主拱之间加设三道一字型风撑,拱肋基础连成整体全桥整体稳定分析采纳SAP93曲屈稳定分析程序进行计算,弹性稳定系数10-12.  3.4 桩基计算桩基设计从三方面掌握:  1.地基承载力掌握:Nd= (upfili+fipAp)/K;  2.桩身强度掌握:s£0.2R;  3.沉降掌握:满意轨道变形的要求,掌握在2cm.最终沉降量采纳分层总和法计算,将桩基承台桩群与桩之间土作为实体深基础,且不考虑沿桩身的压力集中角,压缩层厚度自桩端全断面算起,至附加压力等于土的自重压力的20%处  沉降计算结果  

该桥为单线桥,设计活载为中活荷载苏州河桥其南端接万航渡路平交道口,铁路通讯、信号电缆从桥下穿过,市区电线、高压线由桥侧上空跨过  因此桥梁设计时应考虑两个问题,其一,如何使新桥在施工的各个阶段施加于支架上的荷载不超过旧有铁路桥的设计承载力,其二,保证旧桥拆除时不影响新桥的平安稳定  设计时,每个施工阶段的计算均增加了一项,即验算旧桥的承载力,对支架拆除挨次进行了精确     规定但在施工时,有遇到以下 问题:  1. 依据现场量测结果,新桥纵轴线偏离老桥轴线(南端82mm,北端73mm),使得老桥偏心受力  2. 由于新桥全宽12.5m,而老桥全宽5.9m.新桥的两侧边纵梁均位于老桥的外面,故施工支架必需伸出老桥之外,采纳I字钢横向架设于老桥顶上,以满意立模的需要和刚度要求  3. 由于老桥桁梁的两端为斜焊,上面不能架设I字钢,另外,既有人行道在施工期内又不能封闭,故必需对老桥进行接特长理,以满意架设I字钢和桥上支架与岸上满堂支架连接的需要,老桥接长实行在上弦杆用2根并列的I200mm接出,梁端部和岸上的竖杆均采纳Φ300mm的钢管,在梁的斜杆中间另加一根竖杆,各杆件的连接均实行满焊的方式,并在纵横向加设斜拉杆以增加稳定。

  4. 由于轨顶标高限制,老桥梁顶与新桥边纵梁底的间距较小,架设施工支架I55 I 字钢后,仅剩32cm左右的间隙,故边纵梁底模下的纵向隔栅只能采纳10X20cm的方木,在纵向隔栅与I字钢之间垫楔形木,用以调整梁底标高,同时便于以后拆模  5. I字钢分别架设在老桥钢桁梁的节点及两节点间1/3处,两端各挑出4.03-4.12m 和2.48-2.57m,为保证I字钢的稳固,在老桥桁梁处采纳U形钢筋将I字钢与老桥上弦杆焊接,同时在I字钢下部,用75X75角钢纵向连接成整体,该纵向角钢又可作为斜撑的支撑点  6. 在老桥的梁底与桥台的支承垫石、台帽间均用硬木和钢板等加以塞死,以增加老桥钢梁的稳固  由于施工时实行的施工方法使得施工荷载超过设计荷载,故设计单位依据施工方式及拆模挨次的要求,重新验算了老桥承载力、老桥上弦杆挠度、老桥横向倾覆稳定、施工支架I字钢悬臂端挠度及I字钢稳定  4.2 预应力梁张拉预应力张拉时,应力应变实行双控,张拉程序为:0 初应力(0.1σk)1.0σk持荷5分钟锚固设计取值已考虑锚固损失,故不采纳超张拉从0.1σk 至1.0σk的伸长量数值为掌握值,该值与0.9σk的设计伸长值相比较,推断是否超标。

施工单位也实测弹性模量,核算伸长量  预应力张拉时按强度、龄期实行双控强度要求达到100%,龄期掌握在9-19天  锚具供货厂家供应的夹片需片片检验硬度,并掌握在允许范围内,现场按规定抽检  4.3 钢管拱的吊运和安装、钢管内混凝土灌注由于在旧桥上搭设施工支架,施工场地有限,钢管拱肋安装实行边纵梁上支设管排、排架中部铺上钢轨滑道,以及滑辘提升措施的施工方案,取保平安施工由于中承式拱与桥面连接处需三方向固接,即此处的结点需连接钢管拱、边纵梁、横梁与桥面以下钢筋混凝土拱肋,而边纵梁、横梁为预应力梁,钢管拱内有加劲肋和钢筋,三者相连形成固接,要求强度和质量特别高,而钢管拱的安装精度掌握为6mm,施工难度特别大  同时,由于在同类型桥梁中,该桥的跨度较小,钢管断面不会很大,为便利混凝土灌注,同时考虑到景观问题,钢管断面选择为椭圆形断面,在混凝土灌注时要求严格掌握骨料规格的要求,确保混凝土灌注匀称、饱满  4.4 基础施工苏州河桥主墩距老桥基础很近,南主墩中心与老桥台边相距6.5m,北主墩中心与老桥台边相距5.8m,由于老钢桥将作为新建桥的临时施工支架,因此施工中老桥不能受到扰动同时进入汛期后,在主墩基础施工时也需确保防汛的要求,最终主墩施工实行如下措施:  a. 采纳沉井施工法,确保对土体的围护。

  b. 采纳超长护筒(河床以下2.0m),确保不因渗水而产生塌孔  c. 采纳沉井封底,克服因渗水而消失沉陷  主墩总体施工挨次如下:沉井制作、沉井下沉、钻机操作平台布置、埋设护筒、沉井封底、钻孔桩施工、承台和拱墩施工  4.5 。

下载提示
相似文档
正为您匹配相似的精品文档