一、概述
1、 工程概况
东界路是环同安湾路网的一部分,是贯穿翔安区南北的城市I级主干道,沿海岸跨下潭尾海湾和东坑湾。其中跨下潭尾海湾的是马巷大桥,马巷大桥南岸是火炬产业园区,北岸是居住区。桥位处接近滩涂区域,水域面积宽,潮差大,通航要求低,两岸地势平坦,为冲洪积平原区。
马巷大桥由北向南的孔跨布置依次为(4×30)+(4×30)+(30+3×40)+(3×40)+(3×40)+(3×40+30)+(4×30)+(4×30)+(3×30),全桥共长1114.4m,分成9联共33孔。其中主桥四联共14孔,长540m。大桥分左右两幅,单幅桥面宽14.75m,左右幅间净距1.0m。
主桥上部结构采用40m变高度拱形预应力砼连续箱梁结构,每幅箱梁采用直腹板单箱双室截面、纵向单向预应力体系。箱顶设单向2%的横坡,横坡由箱梁顶板倾斜形成。箱梁内、中、外三条腹板高度均不相同,箱中心线处支点梁高5.1m,跨中梁高1.7m,梁底曲线按椭圆曲线变化。单幅箱梁顶板宽14.75m,底板宽10.5m,两侧悬臂长度2.125m。悬臂板端部厚18cm,根部厚55cm,顶板厚25cm。腹板沿桥梁纵向采用变厚度,其中支点两侧各8.5m范围内腹板厚60cm,跨中腹板厚40cm,两段之间设置4m长过渡段。底板厚25cm,在支点处通过设置大倒角来加厚。箱梁在端支点及中支点均设置了横隔梁,端横隔梁厚1.06m,中横隔梁厚2.2m。主桥边跨30m箱梁的梁高从中支点的5.1m按椭圆曲线变化到1.7m,然后接10m长直线段直至边支点处。直线段箱梁截面布置与40m跨的跨中截面相同。
引桥上部结构采用30m等高度预应力砼连续箱梁结构,每幅箱梁采用直腹板单箱双室截面、纵向单向预应力体系。箱顶设单向2%的横坡,横坡由箱梁顶板倾斜形成。箱梁内、中、外三条腹板高度均不相同,箱中心线处梁高1.7m。单幅箱梁顶板宽14.75m,底板宽10.5m,两侧悬臂长度2.125m。悬臂板端部厚18cm,根部厚55cm,顶板厚25cm,底板厚25cm,腹板厚45cm,在边支点处因构造需要腹板加宽至65cm。箱梁在端支点及中支点均设置了横隔梁,端横隔梁厚1.0m,中横隔梁厚2.0m。
上部结构均采用支架法现浇施工,一次浇注、张拉、落架。
2、总体施工思路
2.1 总体施工方案的选择
由于本工程桩基采用吹填筑岛施工,筑岛顶标高为+4.0m。本标段墩柱顶标高在+6.185 m~+9.563m之间,箱梁底与筑岛顶面的净空在2~5.5m间,除去模板、贝类梁高度、型钢高度等后,施工净空较低,且为减小地基不均匀沉降,同时也省略支架顶部逐联堆载预压的麻烦,本标段不采取满堂脚手管落地支架,决定采用少支架,即排架支架。
根据该地段地质报告,碎块状强风化流纹质凝灰熔岩⑥-2层的天然地基承载力为750Kkpa,且埋深达20m,该层适宜作为桩端持力层,钻孔桩施工较为方便,故排架支架选用钻孔桩作基础。钻孔桩基础可确保整个支架的结构安全性和稳定性,还可避免地基不均匀沉降,施工工期也可以得到保证。
引桥和主桥支架立柱基础均采用Φ800mm钻孔灌注桩,桩底持力层需进入碎块状强风化流纹质凝灰熔岩⑥-2层 1~2倍桩径。桩顶浇注100×100cm,高80cm的方形桩帽,桩帽顶预埋δ=12mm的钢板,支架立柱采用Φ426×7mm螺旋焊钢管与预埋钢板焊接,钢管四周用加劲板与预埋钢板加固焊接。支架立柱间设置水平联系撑和适当数量的斜撑,立柱顶部设HN600×200横梁,其上布设贝雷片和14工字钢次梁(间距75cm)。
箱梁施工完毕后,需凿除钻孔桩砼,恢复至原地面。
2.2 总体施工顺序
总体上先由0#桥台向22#墩推进,左右幅同时推进,右半幅稍领先,形成流水施工作业。桩基施工完毕后,可由22#墩起左右幅同时向中间合拢推进,确保整体施工进度。
二、钢管支架设计
1、设计与验算假定及原则
对于连续结构的弯矩简化为简支结构计算;构件型号尽量利用现场现有材料和便于采购的材料;施工简便,便于装拆,加快施工进度,确保施工安全和质量。
2、 支架系统设计依据
1)东界路(翔安北路-同安大桥段)道路工程马巷大桥施工设计图(铁道第四勘察设计院)
2)公路桥涵设计通用规范(JTG D60—2004)
3)公路桥涵施工技术规范(JTJ 041—2000)
4)路桥施工计算手册
5)公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)
6)装配式公路钢桥多用途使用手册
7)钢结构桥涵设计规范
8)东界路(翔安北路-同安大桥段)道路工程马巷大桥工程地质堪察报告书(厦门华岩堪察实际有限公司)
3、支架系统设计条件
气象资料显示:全年主导风向东北,次为东南,9月至翌年4月多为东北风,为沿海大风季节,平均风力3-4级,最大达8-9级,7-9月为台风季节,多年平均风速1.8~4.8m/s,最大风速为10.8~28m/s,台风发生时,其过境最大风力一般达到11级。本工程箱梁施工基本避开台风季节,计划在10~翌年6月份施工,因此风荷载按9级风考虑;
施工荷载:250kg/m²;
模板荷载:150 kg/m²;
砼荷载:按设计自重考虑。
4、支架系统结构
支架系统主要由钻孔桩基础、钢管立柱、钢管联系撑和贝雷架组成。钢管立柱采用Φ425×7mm钢管,引桥钢管排架间距9~12m,每跨共布置4排,每排3根,主桥钢管排架间距7.5~10.5m,每跨共布置5排,每排3根。钢管支架基础采用φ800钻孔灌注桩,其上浇注高80cm 厚的钢筋混凝土桩帽,钢管支撑在已浇筑的桩帽上(包括墩身承台);钢管桩之间设置纵横平联撑,一个排架内钢管间采取横平联及斜撑连接,平联及斜撑均采用Φ273×6mm的螺旋钢管。纵向排架间采取横平联及抗风斜拉杆连接,钢管立柱顶部横向平联撑采用Φ273×6mm螺旋钢管,其余平联撑采取2[25a的槽钢,抗风斜拉杆采取[12.6的槽钢,以增加钢管支架系统的刚度和整体稳定性;钢管立柱的顶部用钢板焊接桩帽,在桩帽上面横向安装2HN600×200钢作为承重横梁,横梁顶沿桥梁纵向搁置1500×3000 mm贝雷梁,贝雷梁顶均匀铺设Ι14工字钢次梁,形成箱梁的底模支撑系统。
具体钢管支架结构设计见:附图、设计计算书。
图1:引桥支架横断面图 图2:引桥支架纵断面图 图3:引桥支架钻孔桩布置图
图4:主桥支架横断面图 图5:主桥支架纵断面图 图6:主桥支架钻孔桩布置图
三、施工工艺流程图
见图7。
四、施工准备
箱梁施工前需修筑好箱梁两侧的施工便道,支架搭设和砼浇筑都要依靠两侧的施工便道。修筑施工便道施工方法为:将原地面或填土分层推平压实后,铺设30cm石灰稳定土垫层(石灰掺量5%),垫层宽7m,碾压密实后铺设20cm厚碎石加石粉并碾压密实,便道路面宽7m。根据现场施工需要,可以每间隔100米,设置调头区适当加宽便道,方便错车
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