龙门吊施工组织设计方案

资料大小：1.5M
资料类型：.WORD+CAD
资料等级：
发布时间：2021-09-23

资料介绍

一、工程概况
    1、概述：
杭州市钱江四桥位于钱江大桥下游4.3公里，南星桥1#码头上游约200米处；北端跨越滨江公路通过复兴立交桥与杭州市已建的中河高架路相连，构成了一条连接杭州市中心与滨江新区的便捷通道。桥位处江面规划宽度为1160米，桥梁设计全长1376米，主桥设计采用钢管砼双主拱方案，其计算跨径组合为2×85+190+4×85+190+2×85，其中85米跨为下承式系杆拱桥和上承式拱桥的组合，190米跨为下承式系杆拱桥和中承式拱桥的组合。两侧引桥均为双层3×45米跨高强预应力砼箱梁结构；全桥的跨径组合为3×45+90+89+196+4×89+196+89+90+3×45。主桥上、下层均不设纵坡，上层桥面的中心标高32.315米，为6车道的快车道，下层桥面的中心标高18.60米，为过江轻轨和人行通道，通航标准按国家四级航道设计，最高通航水位为6.123米，通航净高10米，航道宽度80米。190米跨部分桥梁的横断面宽度为30.6米，引桥及85米跨部分桥梁的横断面宽度为25.0米，引桥上层设4.0%的纵坡，下层设2.0%的纵坡。桥梁上、下层等宽，外形结构美观，整体性好。
2、水文气象：
钱江流域位于南风活动地区，雨量充沛，四季分明，每年3～6月份为梅雨季节，7～10月份为台风期，常伴有暴风雨，若与大潮汛相遇，将会出现特高潮位，钱江涌潮举世闻名，近几年来由于河道进一步整治，下游河道主槽趋向顺直，主流偏北，涌潮较以前更大，本河段七月份前后低潮位最低，八、九、十月份高潮位最高。闸口站历年最高潮位+7.56米，历年最低潮位+1.19米，最大涨潮差2.98米，最小涨潮差0.01米，平均涨潮历时1小时33分，平均落潮历时10小时52分。潮流为往复流。潮流流速按百年一遇设计为4.1m/s。桥位处百年一遇高水位为8.52米，低水位为1.23米，三百年一遇洪水位为9.08米，施工期间洪水与涌潮按10年一遇的频率设计。
3、工程地质：
桥址区上覆第四系覆盖层厚度变化较大，近山前的杭州岸较薄，在2#墩处最薄为28.1米，向萧山方向渐厚，在15#墩处最厚达59.40米，按其时代、成因和物理力学性质可分为三大层。第一层为素填土及最新河流冲积相沉积的流塑～软塑的亚砂土、亚粘土及松散～中密状的粉、细、中砂，层厚11.4～35.1米，第三层为晚更新世冲相沉积的圆砾土及砾砂层，层厚1.25～19.85米。下伏基岩为侏罗系上统（J3a）的火山岩层及白垩系下统朝川组（K1C1）的陆相碎屑沉积岩，两者呈断层不整合接触，以钱塘江断裂为界，东南侧岩质软弱，工程性能差。西北侧6#、7#墩基岩受构造影响较重，发育有断层破碎带，差异风化显著。
4、施工特点：
本工程水文及地质情况复杂，桥位处受涌潮影响严重，若采用水上船舶施工，对施工船舶的适应性能要求很高，泊锚困难，作业时间有限，其基施工段由于墩位多，工作量大，且受上部结构安装时机的限制，组织流水作业困难，要求投入大量的船机及起重设备，且该河段交通运输船舶繁忙，因此，施工期间，航道管理困难。工程质量、进度及船舶机设备的安全均难以保证。从该河段已建及在建的桥梁的施工情况看，采用栈桥彻底摆脱涌潮影响的施工方案已十分成熟，有大量的成功经验可供借鉴。其上部结构均为安装构件，工作量十分巨大，安装精度极高，而桥位处地势平坦，受台风影响严重，故要求上部结构安装工艺简便快捷，安装精确。针对上述具体情况，经多方面比较，我局提出了如下施工方案：一、基础阶段采用单栈桥陆上施工，不仅可省掉大量的船机设备，且对工程的质量进度和安全有充分的保障。二、上部结构施工阶段采用双栈桥、龙门吊及少支架施工方案，其施工工艺简单，方便快捷，且安装精度高。

三、栈桥设计：
1、纵向轨道梁：
龙门吊大车行车系统设计间距为24.0m，考虑到栈桥在使用过程中对称均匀受力，初步将栈桥的设计跨度定为12.0m，轨道拟采用单层三排贝雷桁梁，设计最大单轮压力为26t，每组滑车的前后轮距为1.8m，结合轨枕的布置，取如下计算图求。

△   ①   △    ②    △    ③   △
       12.0m      12.0m     12.0m
当荷载作用在①③跨时为弯距最不利位置：
查弯距影响线图表得：
Mmax=2×l×f
     =0.289×12×52t
     =194.208t.m<[M0]   =224.64t.m
最大挠度查表得：
Fmax=K×（pl3/100EI）
式中：
K——挠度系数取为2.716
P——为集中荷载为52t
L——为计算跨度12m
E——弹性模量为2.1×107t/m2
I——惯矩为7.515×105cm4
Fmax=2.716×(52/123)/(100×2.1×107×0.007515)
    =1.55×10-2m
=15.5mm<l/600=20mm
剪力计算：
Vmax=K×P
    =1.34×52
    =69.68t<V0 =69.89t
故均符合要求
2、钢管桩设计
1）桩长计算：
桥位处河床较为平缓，河床顶标高从+00.34m至-2.09m，河床平均标高按-1.0m计算，栈桥的顶标高为+10.0m，桩顶标高为+7.85m，采用Φ800×8钢管桩，单桩承载能力按50t计算，使用过程考虑河床有2.0m的冲刷，河床上部覆盖层一般为淤泥质亚粘土、亚砂土，土层的极限摩阻力τ1=20Kpa，每墩采用4根管桩支承轨道梁，设计时不考虑闭塞效应和群桩效应。由于在桩入土范围内有多层砂层分布，综合考虑2米粉砂层作为持力层，取L=25Kpa，则：
P=K. λs.U∑τili
式中：K——安全系数取为0.65
λs——挤土效应为0.87
U——桩周长2.513m
P=K.λs.u.(τ1×l1+τ2×l2)
则：l1=（P-Kλs.u. τ2.l2）/(kλJ.u. τ1)
=(5×105-0.65×0.87×2.513×25×103×2)/
(0.65×0.87×2.513×20×103)
=15.1m
桩长∑l=l0+l1=7.85+1+15.1+2+2
      =27.95m
2）沉降计算：
栈桥墩支承桩的沉降按单桩简化计算如下：
S=△c+△k=Nl0/EA+2Nh/3EA+N/COA0
式中：N——桩顶竖向压力为N=50t
E——材料弹模 E=2.1×105N/mm2
L0——冲刷线以上桩长L0=10.85m
H——冲刷线以下桩长h=17.1m
A——桩的横断面积 A=20106mm2
CO——桩底平面的地基竖向地基系数CO=moh
MO为桩比例系数，亚砂土层取MO=3000KN/m4
则CO=3000×103/10.2×1.71×104
     =5.13×10-2N/mm3
A0——桩底平面的作用面积
A0=Л（d/2+h.tgψ/4）2
或A0=1/4Лl12
取两者中的小值。
ψ为土的内磨擦角取ψ=15。
L1为两排桩间距取2.0m。
A01=Л（d/2+htg4/4）2
   =Л×(800/2+1.71×104×tg15/4)2
   =7.3×106mm2
A02=1/4Лl12
   =1/4×Л×20002
   =3.14×106mm2取AO=3.14×106mm2则：
S=Nl0/EA+2Nh/3EA+N/COAO
=1.285+1.35+3.1
=5.735mm
但在实际使用过程中，作用在单桩顶上的压力均小于50t，且为群桩，故单桩的沉降均在5mm以内，能够满足使用要求。
3、栈桥的结构形式：
1）上游侧：
根据上述计算，结合钱江六桥的实际经验，栈桥采取如图3-1、3-2所示结构图，上游侧桥桥宽6.0m，设龙门吊轨道和运输车辆通道，桥面板采用δ10mm钢板，龙门吊轨道采用P43钢轨，纵向分配梁采用I12.6工字钢，沿宽度方向通长按50cm布置，在桥墩处考虑到如50T履带吊车等起重设备作业需要，局部将纵梁按25cm布置，横向分配梁采用I25a 工字钢，全断面范围内按1.50m的间距布置，在龙门吊作用范围内按75cm布置，龙门吊纵向轨道梁采取单层三排贝雷桁架，在四分之一节点处，需作加强处理，行车道部分纵梁采用单层双排贝雷桁架，桩顶帽梁采用I25a工字钢，每墩5根Φ800×8钢管桩，离桥墩附近采用6根，如图3-3、3-4、3-5所示。
为方便计算，取如下计算图式验算P43钢轨强度
Mmax=KFL
=0.289×26×0.75
=5.6355+m
拉应力：f=M/W      W——为截在抵抗矩W=217.3cm3
=(5.6355×104N×103mm)/217.3×103mm3
=259.3N/mm2<[f]
满足强度要求
2）下游侧
下游侧栈桥，只考虑龙门吊的行走轨道和人行走道，宽度按照3.0m考虑，在两轨道之间铺装走道网板，沿宽度方向按50cm间距通长布置[10槽钢作为纵向分配梁，横梁采用I25工字钢，沿纵向按75cm布置，龙门吊轨道采用单层三排贝雷桁架，每跨跨度12.0m，每个栈桥墩采用4根Ф800钢管桩，壁厚δ=8mm，桩长工27.95