廣西柳江縣廣雅大橋總體設(shè)計(jì)

廣西柳江縣廣雅大橋總體設(shè)計(jì)

1罪犯及范圍及環(huán)境質(zhì)量分析新干線大橋位于廣西柳州區(qū)，大致為東西走向。大橋東岸接廣雅路,通往市中心;西岸接河西路和磨灘路,與西環(huán)線相連。大橋?qū)⒘菔兄行某菂^(qū)與河西片區(qū)以最短捷的路徑有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),對(duì)柳州市河西片區(qū)的開(kāi)發(fā),形成柳州市區(qū)路網(wǎng)總體構(gòu)架、配合柳州市調(diào)整社會(huì)經(jīng)濟(jì)布局、帶動(dòng)柳州市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的意義。本橋上游1000m處為壺西大橋,下游500m處為鐵路橋、1000m處為紅光橋。橋址處,年極端最高氣溫39.2℃,最低氣溫-3.8℃,最大風(fēng)速24.3m/s,最大降水量178.6mm。柳江洪水期為每年6月下旬—7月中旬,洪水一般來(lái)勢(shì)猛,暴漲暴落,最大長(zhǎng)率可達(dá)1.28m/h。大橋?yàn)槌鞘孝窦?jí)主干路,設(shè)計(jì)車速50km/h,橋面設(shè)4條機(jī)動(dòng)車道、2條輔道,兩側(cè)各設(shè)有人行道。橋下同行標(biāo)準(zhǔn):航道等級(jí)為Ⅲ—(3)級(jí),通航凈空高度10m,凈寬55m。2角鋼架組合體系主橋跨越柳江,橋型采用海鷗式中承鋼箱拱橋。橋跨布置為63m+2×210m+63m,主橋全長(zhǎng)546m;中間三角鋼架兩側(cè)斜腿及兩邊的三角鋼架主跨側(cè)斜腿為主跨拱圈同線型拱圈的延續(xù);兩邊的三角鋼架的邊跨側(cè)斜腿與主跨側(cè)斜腿對(duì)稱布置。三角鋼架的存在,減小了主孔的跨度,增大了結(jié)構(gòu)的跨越能力,三角鋼架可理解為與上部系桿拱固結(jié)的下部結(jié)構(gòu)(三角剛構(gòu)橋墩),其優(yōu)點(diǎn)是抗推剛度大,施工和運(yùn)營(yíng)中起到抵抗邊、中跨不平衡內(nèi)力的作用。主跨為三角剛構(gòu)與下承式系桿拱橋的組合體系。橋面以上主拱圈之間不設(shè)橫撐,通過(guò)適當(dāng)增加拱肋橫向?qū)挾群凸跋浔诤?并在拱肋和橋面加勁梁交界處設(shè)置了剛度較大的端橫梁,同時(shí)為釋放橋面結(jié)構(gòu)連續(xù)時(shí)因溫差而產(chǎn)生的巨大水平力,主梁設(shè)4道伸縮縫,位于三角鋼架端部與中跨橋面加勁梁之間,三角鋼架X型節(jié)點(diǎn)端部設(shè)牛腿構(gòu)造,中跨加勁梁端部通過(guò)拉壓支座擱置于牛腿上,伸縮縫處設(shè)縱向阻尼裝置。3承臺(tái)布置的設(shè)計(jì)本橋所有基礎(chǔ)均采用嵌巖鉆孔樁基礎(chǔ),13號(hào)、14號(hào)、15號(hào)墩采用啞鈴型承臺(tái),中間設(shè)系梁,為減少左右兩側(cè)承臺(tái)混凝土收縮變形應(yīng)力影響,在系梁中間設(shè)置2m后澆段。13號(hào)、15號(hào)墩承臺(tái)尺寸為13.7m×44.7m×6m,承臺(tái)厚度6m,系梁12.766m×3.5m×6m;14號(hào)墩承臺(tái)尺寸為13m×44m×6m,承臺(tái)厚度6m,系梁12.808m×3.5m×6m。拱座分上下兩層,底層直線段高分別為3.574m、3.574m、2.574m,上部梯臺(tái)部分高4.658m;主墩樁基礎(chǔ)直徑為2.3m,每個(gè)承臺(tái)設(shè)置9根樁基,共54根。3.11鋼管樁沖樁合龍13號(hào)墩采用先搭設(shè)鋼平臺(tái)后施工圍堰的方法進(jìn)行樁基承臺(tái)的施工。圍堰采用CT型鎖口鋼管樁圍堰,孔樁施工完成后,在鉆孔樁鋼護(hù)筒上焊接牛腿,安裝鋼圍堰,利用振動(dòng)錘將鋼管樁打插至基巖面,直至圍堰合龍為止。合龍口鋼管樁經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量精確制造后插打,保證合龍精度。因鋼管樁埋深僅1m～3m,在圍堰上游的8根鋼護(hù)筒內(nèi)沖樁以保護(hù)汛期時(shí)鋼管樁圍堰的安全。同時(shí)采用兩臺(tái)20m3.21浮吊支撐體系安裝14號(hào)墩先施工圍堰后搭設(shè)平臺(tái)進(jìn)行樁基承臺(tái)施工。14號(hào)墩雙壁鋼圍堰形式為尖端矩形,雙壁鋼圍堰長(zhǎng)47.3m、寬16.2m、高12m,壁厚1.5m,重約500t。為方便施工,將鋼圍堰分割為上下兩層共28個(gè)單元塊,在項(xiàng)目部?jī)?nèi)車間進(jìn)行制作、組裝。在施工碼頭安裝拼裝支架,將制作好的單元塊運(yùn)至碼頭,用汽車吊按順序吊裝進(jìn)行拼裝。圍堰拼裝完成做好煤油滲透試驗(yàn)后,將圍堰通過(guò)鋼絲繩、滑輪組與后錨的卷?yè)P(yáng)機(jī)連接,連接好后在圍堰下對(duì)稱布置12個(gè)氣囊,同時(shí)充氣將圍堰托起,拆除支架。準(zhǔn)備就緒后,慢慢松開(kāi)后錨卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩,圍堰通過(guò)自身重力的分力向江中心緩慢移動(dòng),利用卷?yè)P(yáng)機(jī)控制圍堰前行的速度與方向,當(dāng)圍堰前行至浮箱和滑道沒(méi)有沖突的位置時(shí),利用手拉葫蘆將水中滑道提升,與碼頭邊線固結(jié),在圍堰前行過(guò)程中,后方氣囊將緩慢滾出,此時(shí)停住圍堰,將后方氣囊重新塞入圍堰下方并充氣。圍堰前行一段距離后,由于水深不足,需在前方左右兩側(cè)通過(guò)桁架各連接一艘浮船為圍堰提供浮力,以保證圍堰安全入水。連接完成后,松開(kāi)后錨卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩,通過(guò)前方的拖輪將圍堰拖入水中,圍堰入水后,通過(guò)拖輪將圍堰浮運(yùn)至墩位處,注水下沉,測(cè)量精確定位后,通過(guò)混凝土錨固定位圍堰。圍堰定位后,在圍堰上安裝牛腿、平臺(tái)分配梁,再利用浮吊、振動(dòng)錘,插打孔樁鋼護(hù)筒,最后鋪設(shè)平臺(tái)面板,澆注圍堰內(nèi)封底混凝土,完成平臺(tái),進(jìn)行孔樁施工。孔樁成孔后,進(jìn)行承臺(tái)與拱座施工。3.31鋼圍堰的拼裝15號(hào)墩也采用先搭設(shè)鋼平臺(tái)后施工圍堰的方法進(jìn)行樁基承臺(tái)的施工,平臺(tái)施工方法與13號(hào)墩平臺(tái)工序相同。15號(hào)墩鉆孔樁施工完成后,拆除鉆孔設(shè)備,將鉆孔平臺(tái)改造成圍堰拼裝平臺(tái),在護(hù)筒上焊接牛腿,用來(lái)支撐底層鋼圍堰,將車間制造好的雙壁鋼圍堰單元塊通過(guò)貨船運(yùn)至墩位處,利用浮吊吊上鋼平臺(tái)再利用龍門(mén)吊進(jìn)行拼裝。15號(hào)雙壁鋼圍堰長(zhǎng)48m、寬16.9m、高12m,壁厚1.5m,重約500t。底層鋼圍堰拼裝完成后利用提升架系統(tǒng)和導(dǎo)向裝置將鋼圍堰提起離開(kāi)支撐牛腿,拆除支撐系統(tǒng)。下放圍堰至圍堰處于自浮狀態(tài),拆除下放裝置,再接高上層6m鋼圍堰,安裝圍堰下放導(dǎo)向裝置和內(nèi)支撐。之后對(duì)稱均勻地向圍堰內(nèi)注水下沉,直至圍堰底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。拆除下放裝置。最后灌注圍堰內(nèi)壁混凝土及封底混凝土。封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行拱座與承臺(tái)的施工。4鋼箱拱、鋼箱梁設(shè)計(jì)4.1拱腳段的斜向分析主跨拱圈為懸鏈線變截面鋼箱拱,鋼箱拱肋采用等寬變高的單箱單室截面,組合跨徑為主跨雙孔210m,由于主橋?yàn)閱蜗蚩v坡,因此主拱采用坡拱形式,傾斜角度(即拱腳連線與水平向夾角為0.273°),其斜向凈跨徑(即兩拱腳起拱點(diǎn)連線距離)為200m,斜向凈矢高50m,凈矢跨比1/4,拱軸系數(shù)m=1.6,計(jì)算跨徑203.282m,計(jì)算矢高49.711m,拱頂截面徑向高為2.5m,拱腳截面徑向高為4.5m,截面高度按照1.5次拋物線的變化規(guī)律沿X軸方向(拱腳連線方向)從拱腳的4.5m漸變至拱頂?shù)?.5m。4.2截面徑向和肋寬中間三角鋼架兩側(cè)斜腿及兩邊的三角鋼架主跨側(cè)斜腿為主跨拱圈同線型拱圈的延續(xù)。斜腿拱腳處截面徑向高4.5m,臨近與橋面梁交界處截面徑向高為4.143m;肋寬均為2.5m;與橋面梁交界處設(shè)箱型肋間橫梁,橫梁寬3m,跨中梁高3m,橫梁鋼箱頂板即為橋面正交異性板。4.3板縱板結(jié)構(gòu)形式主橋橋面加勁板采用底板開(kāi)口的正交異型鋼橋面板縱橫梁格結(jié)構(gòu)形式,橋面寬為36m,鋼橋面節(jié)段長(zhǎng)度為9m,單個(gè)節(jié)段重約120t;橋面板采用15cm厚的混凝土板。4.4成品索吊桿設(shè)置全橋在雙主跨均設(shè)置水平系桿,系桿為55孔可換索式系桿OVMXGK15-55,采用環(huán)氧涂層填充型鋼絞線成品索,系桿理論長(zhǎng)度為166.5m,全橋共設(shè)16根。吊桿采用OVM.GJ15-31鋼絞線整束擠壓拉索,成品索采用1860級(jí)31根d15.24無(wú)黏結(jié)環(huán)氧噴涂鋼絞線纏包后熱擠HDPE。主跨吊桿間距均為9m,全橋雙主跨共設(shè)64根吊桿。圖1為系桿、吊桿總體布置圖,圖2為吊桿索體結(jié)構(gòu)示意圖。5第一部分結(jié)構(gòu)5.1角剛構(gòu)系梁三角鋼架的施工采用墩旁托架的施工方法。臨時(shí)支架采用鋼管樁支架,水中搭設(shè)鉆孔平臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)施工,接高至設(shè)計(jì)標(biāo)高,浮吊吊裝在支架上拼裝。三角剛構(gòu)系梁采用在斜腿上搭設(shè)支架,2臺(tái)150t浮吊抬吊端橫梁,為提高三角鋼架防船撞性能,在三角鋼架形成整體后,斜腿鋼箱在最高同行水位以上2m處至拱腳處灌注C50高性能自密實(shí)混凝土?；炷列纬蓜偠群髲埨盗簝?nèi)預(yù)應(yīng)力束。5.2浮吊分段吊裝及安裝三角鋼架鋼箱安裝完成后,在河中搭設(shè)臨時(shí)支墩,基礎(chǔ)施工與三角剛構(gòu)基礎(chǔ)施工方法相同。采用2臺(tái)150t浮吊進(jìn)行分段吊裝,并在臨時(shí)支墩頂焊接合龍段成拱,根據(jù)浮吊性能及安裝高度,2臺(tái)浮吊抬吊最大質(zhì)量不宜超過(guò)155t,因此每榀拱肋分成5個(gè)安裝段,先完成一跨上下游主拱肋合龍,再用同樣方法安裝另一主跨拱肋節(jié)段。單個(gè)主孔下設(shè)3跨共6個(gè)臨時(shí)支墩,臨時(shí)支墩LD2和LD3之間寬度達(dá)到40m,可滿足柳江Ⅲ級(jí)航道同行要求。5.3邊跨支架結(jié)構(gòu)三角鋼架合龍完成后,搭設(shè)邊跨支架,利用浮吊安裝邊跨段鋼梁,邊跨支架采用鋼管立柱,在立柱頂面設(shè)置貝雷梁作為主要承重結(jié)構(gòu)。主跨鋼梁施工在主拱完成合龍后進(jìn)行,利用浮吊安裝主跨吊桿、橋面鋼梁;橋面板吊裝完成后,安裝主拱系桿索,張拉系桿索,調(diào)整吊桿索力。6跨拱結(jié)構(gòu)體系主跨三角鋼架可理解為與上部系桿拱固結(jié)的下部結(jié)構(gòu)(三角剛構(gòu)橋墩),國(guó)內(nèi)采用此類體系結(jié)構(gòu)的橋梁有廣州新光大橋(飛雁式三跨連續(xù)中承式鋼箱桁拱橋,橋跨布置為177m+428m+177m)、重慶菜園壩長(zhǎng)江大橋(預(yù)應(yīng)力混凝土“Y”形剛構(gòu)與提籃鋼箱系桿拱組合的橋梁結(jié)構(gòu)體系,橋跨布置為88m+112m+420m+112+88m)等。本橋邊跨設(shè)置了副拱,副拱與主縱梁在邊拱端部相連,再向上與主拱在適當(dāng)位置合并為一肢。主拱受壓,副拱受拉,改善了拱腳區(qū)段主拱受力,同時(shí)副拱承擔(dān)主拱部分推力,對(duì)邊跨起到了支承作用,增大了邊跨的跨越能力。國(guó)內(nèi)采用此類結(jié)構(gòu)體系的有佛山東平大橋(鋼—混凝土拱梁協(xié)作體系,橋跨布置為43.5m+95.5m+300m+95.5m+43.5m)。出于景觀的需要,廣雅大橋橋面以上的拱肋之間未