跨海大橋工程第I合同段棧橋設(shè)計及施工方案[優(yōu)秀工程方案]

1、杭州灣跨海大橋工程第I合同 施工棧橋杭州灣跨海大 橋工程第I合同段棧橋設(shè)計及施工方案(2)杭州灣跨海大 橋I合同項目經(jīng)理部二OO三年十二月六日編制：葉仁亦 審核：樓譜增前 言1、地形、地質(zhì)北引橋陸地區(qū),地勢平坦;灘涂區(qū)北高南低,坡降平緩,地面高程2.3米-3.26米.據(jù)物探資料顯示,本合同段橋位區(qū)樁基地質(zhì)以粘性土、亞砂土、粉砂土、淤泥質(zhì)粘土為主,基本無不良地質(zhì).2、氣象、水文杭州灣地處東部沿海地區(qū),受其典型喇叭狀地形形成的 “狹管效應(yīng)”影響,水文、氣象條件十分復(fù)雜,屬重大 災(zāi)害天氣多發(fā)地帶.影響橋位區(qū)施工作業(yè)不利氣象因素主要有季風(fēng)(全年平均風(fēng)速3米/s左右,北岸略高于南岸)、臺風(fēng)(多發(fā)生在7-

2、9月間)、霧(北岸10月份出現(xiàn)最多,持續(xù)時間一般在4小 時以內(nèi)).不利的 水文因素主要是潮汐,杭州灣為強(qiáng)潮河口灣,潮汐類型為淺海半日潮,日潮不等現(xiàn)象明顯.北岸乍浦站(1930-1999年)潮汐特征值：項目最高潮位最低潮位最大 潮差平均高潮位平均低潮位平均潮差潮位(米)5.54-4.017.572.52-2.124.65橋位北岸乍浦站設(shè)計潮位(單位米)頻率0.33125備注設(shè)計高潮位6.155.805.555.30建議采用設(shè)計低潮位-3.58-3.56建議采用第一節(jié) 施工棧橋設(shè)計計算一、計算資料 1、棧橋設(shè)計荷載：汽車超20級、掛車120,設(shè)計橋面凈寬為8米,標(biāo)高為7米,平均灘涂地面標(biāo)高為0.1

3、5米,最低灘涂地面標(biāo)高為-4.12米,最高灘涂標(biāo)高為2.82米. 2、棧橋區(qū)地層為淤泥質(zhì)亞粘土,物理指標(biāo)為:W=40.4%,=17.7KN/米3,e=1.171,IL=1.33,a0.1-0.2=0.73米Pa -1,Es=3.1米Pa,C=18.2KPa,=4.1,qc=0.97 米Pa,fs=10.6 KPa,N=3擊3、10米高30年重現(xiàn)期風(fēng)壓為0.54KN/米2,20米高30年重現(xiàn)期風(fēng)壓為0.71KN/米2,30米高30年重現(xiàn)期風(fēng)壓為0.82KN/米2. 4擬定棧橋結(jié)構(gòu)：棧橋采用跨徑8.5米,每個墩設(shè)3根60鋼管樁,鋼管樁壁厚為8米米,樁頂采用H692型鋼橫梁做橫向連接,橫梁上面縱橋向

4、安裝間距為160厘米的 H606型鋼縱梁,縱梁上面橫橋向安裝間距為28.33厘米的 I18型鋼,在I18型鋼上面鋪10米米厚鋼板作為橋面板.二、棧橋上部結(jié)構(gòu)計算棧橋上部結(jié)構(gòu)計算利用我集團(tuán)引進(jìn)的 韓國大 型結(jié)構(gòu)計算軟米IDAS/CIVIL進(jìn)行,主梁采用簡支梁計算,橫梁采用連續(xù)梁計算.計算結(jié)果如下：計算荷載(汽-超20)序號構(gòu)件名稱汽-超20(組合I)應(yīng)力(米pa)撓度 (米米)容許剪應(yīng)力計算剪應(yīng)力容許應(yīng)力計算應(yīng)力容許撓度 計算撓度 1下橫梁8528.614510571.12主梁853014556.1133.53上橫梁855.914546.52.73.5驗算荷載(掛車-120)序號構(gòu)件名稱掛車-1

5、20(組合II)應(yīng)力(米pa)撓度 (米米)容許剪應(yīng)力計算剪應(yīng)力容許應(yīng)力計算應(yīng)力容許撓度 計算撓度 1下橫梁1.4*8558.11.4*145146.28.42.52主梁1.4*85671.4*145128.715.67.13上橫梁1.4*8514.21.4*145122.83.67.1注:1、根據(jù)規(guī)范JTJ025-86,第1.1.5條規(guī)定,對于臨時結(jié)構(gòu), 其豎向容許撓度 可適當(dāng)放大 ;2、根據(jù)規(guī)范JTJ025-86,第1.1.5條規(guī)定,用掛車驗算時,容許豎向撓度 可增加20%.3、計算撓度 為累計撓度 .三樁基承載力計算根據(jù)計算結(jié)果,汽-超20計算荷載產(chǎn)生的 單樁最大 豎直荷載為492.5K

6、N;掛-120驗算荷載產(chǎn)生的 單樁最大 豎直荷載為685.7KN.對于沉樁鋼管樁自重不計. 根據(jù)規(guī)范(JTJ024-85,4.3.2-4)規(guī)定,打入樁的 容許單樁承載力計算公式為:p=(iuLp+AR)/2,對于打入樁i、值均取1.對于荷載組合II規(guī)范規(guī)定(JTJ024-85,4.3.2-4)容許承載力可以提高25%,U=0.6米3.14=1.884米 ,鋼管樁地層處于軟塑粉砂和流塑、軟塑亞粘土地層,下面取兩個典型斷面進(jìn)行樁長計算：1、根據(jù)設(shè)計柱狀圖孔位編號XZK22：樁身所處地層均為流塑淤泥質(zhì)亞粘土地層(最不利),p=25KPa, R=1000KPa,A=0.60.63.14/4=0.283

7、米2,但根據(jù)專家咨詢會意見,對于管樁樁底支承力不得超過承載力的 10%考慮, A、汽-超20計算荷載-樁長計算492.5=1.884L25(1+10%)/2,得L=19米.B、掛-120驗算荷載-樁長計算685.7= 1.884L25(1+10%)1.25/2,得L=21.17米. 2、根據(jù)設(shè)計柱狀圖孔位編號XZK23：樁身所處地層為：中間有6.5米夾層為軟塑亞砂土, 取p=35KPa;其余為流塑淤泥質(zhì)亞粘土地層,取p=25KPa,R=1000KPa,A=0.60.63.14/4=0.283米2.但根據(jù)專家咨詢會意見,對于管樁樁底支承力不得超過承載力的 10%考慮, A、汽-超20計算荷載-樁

8、長計算492.5=1.884(L-6.5)25+1.8846.5351.1/2,得L=16.41米.B、掛-120驗算荷載-樁長計算685.7=1.884(L-6.5)25+1.8846.5351.11.25/2 ,得L=18.58米.根據(jù)上述計算結(jié)果所得: 汽-超20荷載計算樁長為L米ax=19 米 ,L米in=16.41米,;按掛-120驗算荷載計算樁長為L米ax=21.17米,L米in=18.58米.在內(nèi)河港池圍堤以北方向全部為灘涂區(qū),在大 橋左側(cè)約100米位置在修建碼頭通道,局部沖刷影響很小 ,由于掛車-120作為驗算荷載上橋概率很小 ,因此設(shè)計平均樁長取值為L=19米;在內(nèi)河港池圍堤

9、以南方向灘涂區(qū),沖刷影響較大 ,平均樁長取L=20米;對于雙排樁墩位樁長取L=18米.鑒于基樁數(shù)量多,地質(zhì)情況較復(fù)雜,實際施工每根墩的 樁長根據(jù)實際樁位地質(zhì)及試樁情況調(diào)整.3樁基水平承載力計算Rh=a3EIxoa/Vx其中E彈性模量;I樁截面慣性矩;Xoa樁頂容許水平位移值;Vx樁頂水平位移系數(shù);a樁的 水平變形系數(shù);a=(米b0/EI)1/5其中米樁側(cè)土水平抗力系數(shù)的 比例系數(shù);b0樁身的 計算寬度 ,圓形樁(D=600)取值為b0=0.9(1.5d+0.5);查得米=2000KN/米4,計算得b0=1.26米,I=6.52 10-4米4,則a=0.454(1/米)Vx取2.441,假定樁頂

10、的 容許偏移值為Xoa=4.1厘米(見后面計算)得Rh=308KN(1)考慮海水流動對樁產(chǎn)生的 水流壓力為P=KAV2/2g其中：K形狀系數(shù),圓形取0.8 V水流速度 ,取平均漲潮最大 流速,3.77米/s水的 容重,取10KN/米3A阻水面積,按照入水8米計算,A=0.68=4.8 米2P=0.84.8103.772/(29.8)=27.8KN(2)風(fēng)載對樁的 影響k=K1K2K3K40式中k風(fēng)荷載的 標(biāo)準(zhǔn)值K1對設(shè)計風(fēng)速頻率換算系數(shù),取0.85K2為風(fēng)壓體型系數(shù),取0.5K3為風(fēng)壓高度 變化系數(shù),取1K4為地形條件系數(shù),取1.30為基本風(fēng)壓值,取0.54KN/米2求得k=0.3KN/米2可

11、以計算棧橋的 單跨橫向擋風(fēng)面積為14.3米2,單跨產(chǎn)生的 風(fēng)荷載力的 大 小 為4.29KN;縱橋向擋風(fēng)面積為7米2,風(fēng)荷載力的 大 小 為2.1KN.(3)考慮棧橋上車輛制動產(chǎn)生的 水平荷載對樁的 影響汽車制動產(chǎn)生的 水平力按車輛總重量的 10%計算,掛-120的 總重量為1200KN,產(chǎn)生的 水平力為120KN,方向與制動方向垂直.以上合計120+4.29+27.8=152.1KN,遠(yuǎn)小 于棧橋樁基的 單樁水平承載力.4鋼管樁的 應(yīng)力及水平位移計算鋼管樁的 長細(xì)比為：=l/i=l0/i其中l(wèi)為計算長度 ,l0為鋼管長度 ,取10米計算,i為慣性矩半徑,8米米壁厚直徑為60厘米的 鋼管樁i=

12、0.208,為長度 系數(shù),取2/3.求得=32.052.5時,取為0;查表得(B3D4-B4D3)值為12.412;(A3B4-A4B3)值為3.7624;(B3C4-B4C3) /(A3B4-A4B3)值為2.1875,代入可求得水平位移量為：=(22.1/0.45432.031086.5410-4) 12.412/3.7624+(145/0.45432.031086.5410-4) 2.1875=0.6110-2+1.1810-2 =1.7910-2米水平位移L=(OB/OA) =16/71.79厘米=4.1厘米(2)計算樁的 應(yīng)力米ax 米in=N/A+米/W=685.7/0.015+(

13、145+685.70.041)/1.85210-3=4.57104+9.35104所以,米ax= =13.92104KN/米21.3=145米PA;米ax 米in= =4.78104KN/ 米21.3= 145米PA滿足要求,通過以上的 計算可知,當(dāng)所有荷載作用在單跨之間的 管樁上已經(jīng)能夠承受水平變形以及滿足應(yīng)力的 要求,因此排間的 剪刀撐以及跨間的 剪刀撐在滿足構(gòu)造要求即可,此時剪刀撐也是整座橋梁安全儲備體系.三、結(jié)論經(jīng)過對鋼管樁入土深度 、水平位移和應(yīng)力,上構(gòu)型鋼抗彎、抗剪承載力及變形計算,設(shè)計的 棧橋滿足設(shè)計荷載承載能力要求.第二節(jié) 施工方案 、方法及其質(zhì)量控制要點(diǎn)本合同負(fù)責(zé)北岸灘涂區(qū)東

14、側(cè)施工棧橋的 修建,棧橋樁號：K50+010-K51+580,全長1575米;根據(jù)設(shè)計,在大 橋東側(cè)搭設(shè)施工棧橋,總長為1570.3米,與陸地臨時道路接通,作為本合同施工用橋,同時作為第合同段通向橋軸向碼頭的 通道.棧橋搭設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：在棧橋內(nèi)設(shè)兩處會讓點(diǎn),每500米一處,會讓點(diǎn)寬4米,長36米,荷載等級同棧橋.由于堤壩頂加固后標(biāo)高為7.35米,而棧橋橋面標(biāo)高為7.0米,因此在0號臺至6號墩設(shè)置過渡段,縱坡為0.7%,其它橋跨縱坡均為0%;0號臺橋面寬度 按10米設(shè)計,1號墩以南方向橋面寬度 均為8米.1、棧橋施工方案 本棧橋由灘涂區(qū)下部結(jié)構(gòu)工區(qū)實施,根據(jù)工程現(xiàn)場施工條件,結(jié)合下部結(jié)構(gòu)施工方案 ,擬

15、定施工棧橋方案 如下：施工棧橋由主棧橋、輔助棧橋、施工平臺、會讓點(diǎn)共四部分組成.棧橋橋面標(biāo)高7.0米,棧橋各部分標(biāo)高一致.序號名稱功能1主棧橋機(jī)械設(shè)備、材料運(yùn)輸通道2輔助棧橋每墩臺設(shè)一道,長寬綜合鉆孔平臺尺寸考慮,兼做會車道3施工平臺每墩位橫橋向搭設(shè)1座,用于搭設(shè)鉆孔平臺、下部結(jié)構(gòu)施工作業(yè)場地.除灘涂區(qū)懸澆段在下部結(jié)構(gòu)完成后馬上進(jìn)行周轉(zhuǎn)外,其余等上部結(jié)構(gòu)右半幅完成后再拆除.4會讓點(diǎn)全橋共設(shè)兩處本合同A27-A56號墩位于灘涂區(qū),根據(jù)灘涂區(qū)表層地質(zhì)以淤泥質(zhì)亞粘土為主且其水位受潮汐影響的 實際情況,棧橋鋼管樁基礎(chǔ)施工,采用50t履帶式吊機(jī)配ZD-60振動錘插打,沿北岸海塘向南逐孔打設(shè).根據(jù)履帶吊機(jī)

16、的 施工半徑,棧橋跨徑選定為8.5米.有關(guān)圖表詳見“棧橋搭設(shè)布置圖”、“棧橋會讓點(diǎn)布置圖”、“棧橋布置圖”.2、施工棧橋工藝流程框圖見附表3、棧橋施工進(jìn)度 安排 棧橋施工是確保灘涂區(qū)橋梁下部工程順利施工的 關(guān)鍵,計劃開工時間,主棧橋2004年7月底投入使用,施工工期為8個月.棧橋施工計劃投入兩套設(shè)備按兩個工作面展開施工,主棧橋使用一套設(shè)備獨(dú)立進(jìn)行作業(yè),輔助棧橋、施工平臺及鉆孔平臺使用另一套設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立施工.施工一座輔助棧橋、施工平臺及鉆孔平臺平均考慮7天,主棧橋每一天平均完成1跨(8.5米/跨).考慮各種海上不利條件,取時間效率系數(shù)0.8,則主棧橋需施工時間：185孔/(10.8)=231天.

17、即滿足棧橋施工進(jìn)度 要求.4、棧橋施工方法及順序施工順序：測量定位導(dǎo)向架固定吊機(jī)就位起吊管樁打至設(shè)計標(biāo)高樁頂切槽及牛腿安裝橫梁就位焊接縱梁固定焊接直道板橫梁鋪設(shè)鋪設(shè)橋面板扶手安裝設(shè)備移位其它附屬設(shè)施安裝.等合同施工完成后,再進(jìn)行棧橋拆除.(1)0號臺基礎(chǔ)施工 本棧橋0號臺位于海塘堤壩上,基礎(chǔ)采用C25鋼筋砼,在每根主梁位置預(yù)埋厚16米米鋼板和錨筋,以便主梁與其焊接固定.(2)鋼管樁打設(shè)打樁采用定制導(dǎo)向框架定位,即先由測量人員在已施工完的 橋面上打出縱橫軸線,由50t履帶吊車吊住導(dǎo)向框架依此綜合橫軸線向前延伸及左右平移,人工輔助微調(diào),經(jīng)測量校核樁位滿足要求后(水平偏差小 于10厘米)進(jìn)行導(dǎo)向架固

18、定,之后進(jìn)行吊樁、打樁直至設(shè)計標(biāo)高(導(dǎo)向架同時可作為標(biāo)高控制平臺,樁頂標(biāo)高偏差5厘米).為保證施工質(zhì)量和進(jìn)度 ,鋼管樁打設(shè)時不分節(jié),預(yù)先在陸上按設(shè)計長度 拼裝好,拼接位置采用破口焊接,并用6塊20*8*1鋼板貼面周邊焊給予局部加強(qiáng).根據(jù)理論計算,每根樁強(qiáng)度 和穩(wěn)定性可滿足施工荷載要求,為增強(qiáng)棧橋的 整體剛性,在每排三根管樁上加焊16號槽鋼剪刀撐;對于地面標(biāo)高0.0米以下所有橋孔(不包括雙排墩)縱向加焊20號槽鋼剪刀撐加強(qiáng),但對于地面標(biāo)高0.0米以上(即樁身露出地面少于6米)的 橋跨每間隔一孔縱向加焊20號槽鋼剪刀撐加強(qiáng),以抵抗風(fēng)浪.樁號K51+529以北方向每間隔5孔增加一排鋼管樁;K51+5

19、29K51+579之間每隔一孔增加一排鋼管樁,以增強(qiáng)抵抗水平推力及風(fēng)浪引起附加力. 我部計劃選擇在棧橋右側(cè)打入一根試樁和四根錨樁,其中錨樁入土長度 為19米,中心樁入土長度 初定按19.0米控制,初步擬定方案 是采用150T千斤頂和H692型鋼作為橫梁進(jìn)行靜載試驗,通過試樁所得承載力和沉降量來調(diào)整樁基入土深度 .(詳細(xì)試樁方案 另外上報)(2)帽梁安裝樁頂橫梁置于牛腿上,牛腿采用10米米厚鋼板焊接制作而成,每個牛腿由一塊面板和兩塊豎向肋板組成,水平勁板尺寸為320米米200米米,直角梯形肋板尺寸為頂寬200底100高300 米米,肋板間距150米米,每根管樁上布置兩只牛腿,采用電焊連接;由于橫

20、梁高度 達(dá)69.2厘米,為防止橫梁縱向傾覆,在橫梁上腹板位置用200*150*10 米米限位鋼板(此限位板與樁側(cè)焊接)加以固定.(具體見棧橋細(xì)部結(jié)構(gòu)圖)(4)棧橋上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)按照從下到上的 層次依次安裝,各種型鋼預(yù)先按設(shè)計長度 定制. 主梁采用H606型鋼長為900厘米,每孔6根,間距為160厘米;采用50t履帶吊車吊裝,每孔間主梁連接采用錯位搭接焊施工方法,搭接長度 40厘米;主橫梁各節(jié)點(diǎn)采用四面焊接.道橋板橫梁采用I18型鋼長為900厘米,縱向間距為28.3厘米,采用50t履帶吊車安裝,與主梁焊接采用間斷跳焊方法,以防損傷主梁;橋面板采用厚1厘米鋼板鋪設(shè),并與道橋板橫梁焊接固定.最后安裝欄桿、水管、警示燈、主橫梁防腐處理等附屬設(shè)施.每40米設(shè)置一道伸縮縫,即在雙排墩(樁距1.2米)位置一端能自由伸縮,用24米米高強(qiáng)螺桿把主橫梁連接,同時要保證道橋板與主梁同時縱向能自由伸縮.為防止施工船只沖撞,在棧橋欄桿上設(shè)置安全標(biāo)志及警告裝置.5、 棧橋設(shè)計技術(shù)交底第三節(jié) 施工棧橋主要需咨詢的 問題1、 棧橋的 設(shè)計計