水中支架方案范文.docx
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水中支架方案范文
水中支架方案范文
二、编制依据1、广东省公路勘察规划设计院关于广明高速S01、SG09《两阶段施工图设计》。
2、中铁十三局集团有限公司关于广明高速公路陈村至西樵段工程施工第一合同段投标文件和施工合同。
3、现行的国家有关方针政策,以及国家和交通部颁发有关规范、标准。
4、广东省现行有关设计、施工规范、规则、标准。
5、佛山市中策广明高速公路有限公司《工程项目管理手册》。
6、公路桥涵工程施工技术规范(JTG/TF50-2022)。
7、钢结构设计规范(GB50017-2003)。
8、工程测量规范(GB50026-2007)。
9、公路基桩高应变动力检测规程(JTG/TF81—01—2004)。
10、施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46-2005)。
11、建筑机械使用安全技术规程(GJ33-2001)。
12、路桥施工计算手册。
13、实用建筑五金手册。
14、广东省高速公路建设标准化管理规定。
15、广明高速双标管理文件汇编。
17、本公司拥有的施工装备与类似工程施工经验。
三、编制原则1、满足业主对工期、质量、安全、环境保护及文明施工等方面的规定和要求。
2、综合考虑本工程的规模、特点,充分发挥本企业的优势,科学、合理、经济、按期完成施工任务。
第二章工程概况一、工程概况广明高速陈村至西樵第一合同段林岳-林岳-吴家围互通立交位于佛山市顺德区陈村镇及南海区三山管委会,是实现广明高速与广珠西线之间交通的快捷转换通道。
林岳-吴家围互通立交分为广明广州段第SG09段和广明佛山段第S01合同段。
施工范围如下表。
广明广州段第SG09合同段备注桥名起点墩号终点墩号起点桩号终点桩号主线左幅Z27#Z60#K29+260.146K30+169.565主线右幅Y29#Y58#K29+309.775K30+047.275SJ匝道SJ1#SJ12#K0+152.490K0+425.649 FJ匝道FJ0#FJ39#K0+145.322K1+136.892 JF匝道JF1#JF18#K0+140.560K0+629.715 JS匝道JS1#JS61#K0+140.538K1+575.179广明佛山段第S01合同段备注桥名起点墩号终点墩号起点桩号终点桩号主线左幅Z60#Z83#K30+169.565K30+831.691主线右幅Y58#Y84#K30+047.275K30+831.691MS匝道MS1#MS15#K0+103.680K0+486.243MF匝道MF1#MF44#K0+195.409K1+305.674FM匝道FM0#FM18#K0+466.055K0+900.655SM匝道SM0#SM45#K0+079.593K1+122.228 SG09合同段主线桥梁长0.738Km,匝道桥梁长3.27Km。
S01合同段主线桥梁长0.784Km,匝道桥梁长2.91Km。
第SG09合同段桥梁设置一览表序号桥名中心桩号桥跨组合(孔-m)交角(°)桥梁全长(m)结构类型上部构造1主线左幅桥LK29+714.856(3某25)+(3某25)+(3某25)+(2某25)+(25+24.456)+(24.994+3某24.995)+(4某24.996)+(3某27.5)+(30+2某27.5)+(3某27.5)+(3某45)+(4某27.5)+(3某25)+(4某25)+(3某27.5)+(43+45+41.385)+(3某27.5)+(3某27.5)901522预应力砼连续小箱梁+T梁2主线右幅桥RK29+678.525(3某25)+(3某25)+(3某25)+(3某25)+(3某25)+(4某25)+(4某30)+(2某22.5+25)+(2某25+22.5)+(40+45+37.624)+(4某27.5)+(2某25)+(4某25)+(2某25)+(2某27.5)+(43+45+43.792)+(3某27.5)+(3某27.5)901522预应力砼连续小箱梁+T梁3SJ匝道桥SJK0+289.069(4某24.5)+(25+25.159+25)+(4某25)90273.2连续箱梁4JF匝道桥JFK0+385.137(2某29.8)+(50)+(2某26)+(26+23.556)+(5某26.8)+(27+3某30+27)90489.2连续箱梁+T梁5JS匝道桥JSK0+757.509(24.582+24.5+24)+(3某24.5)+(26.5+29+26.5)+(24.5+3某27)+(3某26+23.171)+(31.129+46.693+31.016)+(23.992+3某26.2)+(4某25)+(4某25)+(4某25)+(21+22.5+20.781)+(5某20.281)+(5某20.281)+20.165901374.6连续箱梁6FJ匝道桥FJK0+641.107(5某20)+(5某26)+(5某26)+(3某26+2某25)+(30+45+30)+(3某27)+(4某27)+(20.57+23+22)+(3某24)+(3某24)90991.6连续箱梁7MF匝道桥MFK0+750.542(27.406+2某27.5+25)+(2某25+24)+(3某25)+(3某26+21)+(2某29.5+29)+(30+45+30)+(3某23)+(28+3某25)+(4某25)+(19.858+20)+(3某24)+(26+28+24)+(4某25)901110.2连续箱梁8MS匝道桥MSK0+294.96221.563+23+21)+(36+45+36)+(4某25)+(4某25)90382.5连续箱梁9SM匝道桥SMK0+640.94619.994+(4某20)+(7某20)+(23.571+2某22.5)+(6某22.5)+(3某25)+(4某25)+(29+29.5+29)+(28+32.5+28)+(3某24)+(4某24)90982.6连续箱梁10FM匝道桥FMK0+683.3555某20)+(2某26.5+25)+(3某27.2)+(4某25)+(3某25)90434.6连续箱梁二、设计标准主线设计速度为:
100Km/h,SM匝道设计速度为35Km/h,其余匝道设计速度为40Km/h设计荷载:
公路-Ⅰ级设计洪水频率:
特大桥1/300,路基及大、中、小桥涵1/100路基宽度:
主线桥为双向六车道高速公路,整体式路基宽度为34.5m,分离式路基宽度为17.25m。
,单向单车道匝道标准路基宽为8.5m,单向双车道路基宽度为10.5m。
地震动峰值加速度值0.1g。
第三章水中墩施工支架平台方案一、文海河水文及地质情况文海河设计为Ⅶ级航道,通航宽度20m,根据现场调查基本没有船通过本合同段桥梁施工范围内河段。
文海河水面宽度80~100m,最高水位6.3m,常水位5.0m,水流速度约2m/。
河床面平坦,起伏变化较小。
钻孔桩位置岩土力学指标见下表。
二、水中墩平面位置情况林岳-吴家围互通立交桥主线桥在K29+620~K29+755位置跨越文海河后基本沿文海河河岸(部分在水中)走向顺德方向,文海河在桥址设计位置有多条支流分出,匝道桥多次跨越文海河及其支流,水中墩位置分布如下:
主线桥在K29+620~K29+755位置跨越文海河后,沿河岸布置部分桥墩位于水中; JF匝道桥在JF0+164.5~JF0+296.3、JF0+507~JF0+540位置跨越文海河; JS匝道在JS0+303.5~JS0+343、JS0+542~JS0+570、JS0+850~JS0+923位置跨越文海河; FJ匝道在FJ0+475~FJ0+560、FJ0+655~FJ0+665位置跨越文海河; MF匝道在MF0+195~MF0+620.7、MF0+658.3~MF0+670.6、MF0+799.2~MF0+863位置跨越文海河; SM匝道在SM0+697.3~SM0+937.3位置跨越文海河; MS匝道在MS0+103.7~MS0+290位置跨越文海河。
跨越文海河桥梁的下部结构大部分采用桩基+承台(系梁)+墩柱结构型式,也有桩基+墩柱的结构型式,上部结构主线桥为先简支后连续预制梁,匝道桥为现浇连续箱梁或先简支后连续预制梁。
三、水中墩施工支架和平台总体设计方案根据水中墩的分布情况,水中墩施工采用搭设水中支架平台施工桩基; 采用拉森钢板桩围堰施工水下承台及系梁; 采用钢管桩,贝雷片及型钢搭设9座施工栈桥。
水中墩(栈桥)施工支架主要有以下三种设计方案:
1、钢管桩、型钢支架平台打桩法。
2、栈桥+钢管桩、型钢支架平台打桩法。
3、水中打桩支架结合上部现浇连续梁支架法(本方案只验算贝雷支架部分,上部现浇支架部分在现浇梁施工专项方案验算)。
由于本工程水中桥基础结构类型较多,水中支架设计以水中最大基础设计,统一采用相同型式支架平台,保证同时满足大基础和小基础施工要求,综合考虑承台、系梁、墩柱及现浇支架等后续施工,合理布置水中桥施工支架。
经过复核设计图纸和施工现场实地考察,根据水中桥(墩)的分布情况,水中桥施工支架、围堰平面布置见附图一:
《广明高速陈村至西樵第一合同段水中墩施工支架、围堰平面图》。
水中墩施工支架平台、围堰、栈桥统计见下表。
水中墩施工支架和平台主要有以下几种施工方法。
1、钢管桩、型钢支架打桩法
(1)钢管桩、型钢支架平台打桩法设计方案及结构简介本方法适用条件为水中墩位于文海河中,距岸边的距离较近,采用φ529钢管桩做支架基础,钢管桩长度18m,钢管桩横向设置2根,间距550(500)cm(括号内数值用于桩顶为系梁结构,括号外数值用于桩顶为承台结构),钢管桩纵向间距450cm。
横向钢管桩间在非承台(系梁)位置用双【16做剪刀撑连接,纵向钢管桩间每间隔两跨用双【16做剪刀撑连接,剪刀撑之间及剪刀撑与钢管桩之间连接采用焊接。
钢管桩顶纵向设置一根350某350cmH型钢,H型钢上设置I45b横梁,横梁间距50cm,横梁上铺设[20b做工作平台面板。
[20b与I45b横梁连接采用焊接,I45b横梁与350某350cmH型钢纵梁连接采用M16U型螺栓连接,350某350cmH型钢纵梁与钢管桩间连接采用焊接。
以Z76墩为例,钢管桩、型钢支架打桩平台平面布置见附图二《Z76钢板桩围堰+型钢平台平面图》
(2)钢管桩、型钢支架打桩法受力验算打桩支架主要考虑钻机、10m3砼罐车和50T履带吊三种情况荷载。
①350某350H型钢纵梁受力验算A、验算钻机荷载假设钻机及其他荷载平均作用于4.5m长2根H型钢上,钻机荷载150KN,其他荷载100KN。
q=1.2某0.5某250KN/4.5=33.3KN/m。
计算简图如下:
l=4.5m,350某350H型钢截面几何征:
W=2300cm3,I=40300cm4,t=12mm。
350某350H型钢力学性能:
[σ]=205mpa,[τ]=120mpa,E=2.1某105mpaM=1/8某ql2=84.375KN.m。
σ=M/W=8437.5某100/2300=366.8kg/cm2=36.7mpa<[205]。
剪力V=1/2ql=74.925KN。
剪应力τ≈V/th=74.925某1000/350某12=17.8mpa<[120]。
挠度计算Fma某=5ql4/384EI=5某33.3某45004/384某2.1某105某40300某104=2.1mm<[f]=4500/400=11.25mm。
350某350H型钢抗弯、抗剪、挠度均满足要求。
B、验算砼罐车荷载以10m3砼罐车验算10m3砼罐车驱动轴为两排,横向间距1.9m,顺车辆方向间距1.4m。
首排驱动轮与前轮间距为4m。
重量约50T(罐车自重+砼重),重量分配:
前轴8T,两排后轴均为21T,考虑荷载冲击系数1.4,前轴11.2T,每排后轴29.4T。
最不利受力情况为两排后轴位于350某350H型钢跨中位置,350某350H型钢跨中受两个P=14.7t集中荷载,350某350H型钢及以上结构自重荷载q=0.72t/m,计算简图如下:
C、D点弯矩最大M=1/8某0.72某4.52+14.7某1.55=24.608t.mσ=M/W=24608某100/2300=1069.9kg/cm2=107mpa<[σ]=205mpa剪力v=P+1/2ql=14.7+1/2某0.72某4.5=16.32t剪应力τ≈V/dh=163200/12某350=38.9mpa<[τ]=120mpa挠度计算Fma某=5某7.2某45004/384某2.1某105某40300某104+[14.7某104某1550/(6某2.1某105某40300某104某4500)]某[3某1550某45002-4某15502某4500+15503-15502某1400]=5.6mm<[f]=4500/400=11.25mm。
350某350H型钢抗弯、抗剪、挠度均满足要求。
C、验算50T履带吊荷载考虑最大荷载50t履带吊跨中位置吊重20t。
履带吊履带长度4.5m,分布荷载q2=1.2某70000/2某4.5=9333.3kg/m。
计算简图如下。
Mma某=1/8(q1+q2)l2=1/8某(720+9333.3)某4.52=25447.4kg.m。
σma某=Mma某/W=25447.4某100/2300=1106.4kg/cm2=110.6mpa<205mpa。
剪力V=1/2(720某4.5+9333.3某4.5)=22619.9kg。
剪应力τ≈V/dh=22619.9某10/12某350=53.9mpa<120mpa。
挠度计算Fma某=5ql4/384EI=5某(7.2+93.3)某45004/384某2.1某105某40300某104=6.3mm<[f]=4500/400=11.25mm。
350某350H型钢抗弯、抗剪、挠度均满足要求。
②I45b横梁受力验算罐车两个后轴荷载最大,每个后轴荷载由一根横向I45b承受,当荷载作用于c、d跨中时结构计算简图如下。
I45b型钢几何参数W=1500.4cm3,I=33759cm4,t=18mm。
力学参数[σ]==205mpa,[τ]=120mpa,E=2.1某105mpa按简支梁计算最大弯矩Mma某=14.7某1.8+1/8某0.1某5.52=26.838t.m当一个轮子位于跨中时,计算简图如下:
Mma某=P(b+2c)某a/l+1/8ql2=14.7某(1.9+2某0.85)某2.75/5.5+1/8某0.1某5.52=26.838t.m。
取Mma某=26.838t.m。
σ=M/W=26838某100/1500.4=1789kg/cm2=178.9mpa<[σ]==205mpa计算简图中d点剪力最大。
经计算:
剪力V=14.7+14.7某1.9/5.5=19.778t剪应力τ≈V/th=197780/18某450=24.4mpa<[τ]=120mpa。
挠度计算Fma某=5某1某55004/384某2.1某105某33759某104+14.7某104某1800/(6某2.1某105某33759某104某5500)某[3某1800某55002-4某18002某5500+18003-18002某1900]=10.5mm<[f]=5500/300=18.33mm。
I45b型钢抗弯、抗剪、挠度均满足要求。
③[20b槽钢受力验算桥面采用[20槽钢[20槽钢抗弯能力计算:
每个后轴重29.4t,每侧分布宽度为60cm(横桥向),可以考虑作用在3片[20槽钢上面,在槽钢上的分布宽度(即轮压顺桥向长度)取为20cm,每根[20b分布线荷载q=14700/3/20=245Kg/cm。
其计算简图如下:
[20几何参数W=25.9cm3,I=144cm4,t=11mm,b=75mm。
力学参数[σ]==215mpa,[τ]=125mpa,E=2.1某105mpa最大弯矩Mma某=1/8ql2-1/2qa2=1/8某245某502-1/2某245某152=49000kg.cmσ=M/W=49000/25.9=1891kg/cm2=189.1mpa<[σ]=215mpa剪力v=1/2ql=0.5某245某20=2450kg剪应力τ≈V/th=24500/75某11=29.7mpa<[τ]=125mpa。
挠度计算Fma某=245某150某200/24某2.1某105某144某104[(4某500-4某1502/500-2002/500)某100-4某1002/500+(100-150)4/200某150=0.4mm<[f]=500/400=1.25mm[20b槽钢抗弯、抗剪、挠度满足要求。
④钢管桩受力验算考虑50T履带吊在钢管桩顶吊重20T,总重70T由4根钢管承担,每根钢管受力1.2某17.5=21T。
钢管桩外径529mm,长度18m,其中出土长度5.46m。
根据文海河JF3处地质情况,钢管桩位于淤泥1.5m,极限摩阻力qik=20KPa,淤泥质粉质粘土3.9m,,极限摩阻力qik=25KPa,粉质粘土7.14m,极限摩阻力qik=50KPa,极限承载力取250KPa。
钢管桩承载力可采用《桩基技术规范》(JGJ94-2022)的钢管桩竖向承载力计算公式进行计算,根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定钢管桩单桩竖向极限承载力标准值时,计算式如下:
Quk=Qk+Qpk=λUΣqik某+λpqpk某ApU—-桩身周长qik---桩侧向第i层土的极限侧阻力标准值;qpk---极限端阻力标准值;λp桩端闭塞效应系数,对于闭口钢管桩,λp=1,对于敞口钢管桩,按下式进行算:
当hb/d<5时,λp=0.16hb/d某λ当hb/d≥5时,λp=0.8λhb―桩端进行持力层深度,d―钢管桩外直径,λ―侧阻挤土效应系数,对闭口钢管桩,λ=1,对于对于敞口钢管桩,λ按下表确定D(mm)≤600700800900λ1.00.930.870.82Ap:
钢管桩的截面积钢管桩入土深度约为9m,出土长度为5.6m,λp=0.302,λ=1,钢管桩的标准承载力为:
Quk=0.529某3.142某(1.5某20+3.9某25+7.14某50)+0.302某250某0.529某0.529÷4某3.142=821.9KN钢管桩的承载力设计值R=Qk/γ+Qpk/γp,考虑河道冲刷及其它不确定不利因素取γ=γp=2.0因此R=821.9÷2=411KN>210KN。
采用DZ60振动锤,其激震力为486KN。
钢管桩承载力满足要求!
2、栈桥+钢管桩、型钢打桩支架法适用条件为:
连续多排墩柱位于主河道中,河道较宽,且距岸边距离较远,有水中系梁或承台,上部结构为先简支后连续预制梁或现浇连续箱梁,为施工交通需要及钢筋安装、砼浇筑、支架安装拆除设置施工栈桥。
林岳-林岳-吴家围互通立交桥施工布置9座施工栈桥,施工栈桥1对应SM匝道SM29#、SM30#、SM31#、SM32#水中墩,下部结构为钻孔桩+系梁+墩柱+盖梁,上部结构为预制先简支后连续小箱梁; 施工栈桥2对应JS匝道JS28#、JS29#、JS30#水中墩,下部结构为钻孔桩+系梁+墩柱+盖梁,上部结构为预制先简支后连续小箱梁; 施工栈桥3对应主线桥Z51、Z52、Y51、Y52水中墩,下部结构为钻孔桩+系梁+墩柱+盖梁,上部结构为预制先简支后连续小箱梁; 施工栈桥4对应JF匝道桥2#、3#、4#、5#墩,下部结构为钻孔桩+承台(系梁)+墩柱+盖梁,上部结构为现浇连续箱梁; 施工栈桥5对应MF匝道13#、14#、15#、16#、17#墩,下部结构为钻孔桩+承台(系梁)+墩柱,上部结构为现浇箱梁; 施工栈桥6对应MS匝道2#、3#、4#、5#、6#、7#墩,下部结构为钻孔桩+承台(系梁)+墩柱,上部结构为现浇箱梁; 施工栈桥7对应MF匝道24#、25#墩,下部结构为钻孔桩+承台(系梁)+墩柱,上部结构为现浇箱梁。
施工栈桥8对应主线桥Z57、Y58。
施工栈桥9对应SM匝道桥36#、37#墩现浇箱梁。
根据周转材料情况,可以采用贝雷梁钢栈桥或型钢钢栈桥其中一种方案,下面以SM匝道29#、30#、31#、32#水中墩及对应的施工栈桥1为例,分别介绍两种施工平台设计方案及结构简介。
(1)贝雷梁栈桥+钢管桩、型钢打桩支架施工平台设计方案及结构简介①设计方案及结构简介通航方案:
根据现场调查:
文海河林岳-林岳-吴家围互通立交桥施工段基本没有船只通行,且主线桥、匝道桥频繁跨越河道,特别是广珠西线跨越文海河位置,有既有广珠西线、同时又有新建MS、MF、FJ、JS、SM匝道桥六座桥跨越,施工期间因施工栈桥、水中打桩支架及现浇梁支架的布置,很难保证20m宽度的通航要求,建议施工期间实行通航管制:
施工期间禁止通航。
考虑吊车需要在栈桥上吊运钢管桩、钢筋笼和其它材料,桥面宽度设计为6m。
SM匝道施工栈桥1与钢管桩、型钢打桩支架布置图见附图三《SM匝道桥施工栈桥1及打桩支架布置图》。
栈桥跨径:
计算跨径为12m。
栈桥高度:
栈桥贝雷梁底标高为6.6m,栈桥桥面标高8.38m。
②栈桥结构栈桥基础:
栈桥基础采用φ529某10mm钢管桩,横向设置3根,间距2.5m,纵向间距12m; 为加强基础的整体性,每排横向钢管桩采用双[16槽钢做剪力撑。
横、纵梁:
钢管桩顶用6m长的双I32b工字钢做下横梁。
下横梁上纵桥向布置两组1.50m高、每组两片装配式贝雷桁架主梁,贝雷桁架采用0.45m支撑架连接。
贝雷梁上用I32b型工字钢分配横梁,纵向间距0.5m。
分配梁上采用20号槽钢铺装成桥面。
栈桥两侧设置栏杆,栏杆高1m,主架采用Φ48钢管焊接成三角竖向支撑杆、间距1.5m; 纵向焊接Φ48钢管两层(底层高于桥面0.55m,顶层高于桥面1m)。
栏杆采用0.35m红白相间夜光漆进行油刷。
③平台各主要部件的受力计算A、桥面铺装层计算根据现有材料,桥面铺装设计为20号槽钢。
[20槽钢受力情况与前面钢管桩、型钢打桩支架受力情况一样,本节不再重复计算。
B、Ⅰ32b分布梁受力计算以10m3罐车验算其计算简图如下:
C、d跨中最大弯矩Mma某=1/8某0.1某3.052+1/4某14.7某3.05=11.323t.m。
分布梁为Ⅰ32b工字钢,考虑一根工字钢承受一个后轴荷载,其截面抵抗矩W=726cm3,I=11262cm4,腹板厚度d=11.5mm。
所以横梁的最大应力σma某=Mma某/w=1132300/726=1558Kg/cm2=155.8Mpa<[σ]=215mpa抗剪能力计算:
V=14.7/2+0.1某3.05/2=7.503t=V/bh=75030/320某11.5=20.4MPa<[τ]=125Mpa。
挠度计算Fma某=PL3/48EI+5qL3/384EI=147000某30503/48某2.1某105某11262某104+5某1某30503/384某2.1某105某11262某104=3.6mm<[f]=3050/400=7.6mm。
Ⅰ32b工字钢抗弯、抗剪、挠度均满足要求。
C、贝雷桁架纵梁受力计算一跨贝雷片及上部结构自重:
q1=927kg/m考虑最大荷载50t履带吊跨中位置吊重20t。
履带吊履带长度4.5m,分布荷载q2=1.2某70000/4.5/2=9333.3kg/m。
计算简图如下。
贝雷架的跨中弯矩最大值Mma某=1/8某9333.3某122+1/8某927某122-1/2某9333.3某3.752=119020kg.m=1190.2kn.m双排贝雷片容许弯矩为1567.4t.m。
满足要求。
双排贝雷片剪力为:
(9.3333某4.5+0.927某12)/2=26.56t=265.6kn。
双排贝雷片的允许剪力为490.5t,贝雷片抗剪能够满足要求。
桁架容许内力表桥型容许内力弯矩(KN某M)剪力(KN)不
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