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热烈欢迎各位领导及专家莅临 渠江特大桥水中基础方案评审会,四川路桥巴南广高速TJ-7项目经理部 2012年10月,渠江特大桥水中基础方案,汇报人:黄琼安,四川路桥巴南广高速TJ-7项目经理部,2012年10月,汇报目录,一 施工现场情况,渠江特大桥桥位实景,二、工程概况,渠江大桥,主桥桥跨结构为单主跨160m、边跨85m连续刚构, 其中4#、5#主墩在水中,水中桩基共24根,承台4个,施工水位214.5,平均水深约20米;6#交界墩位于水边。具体桥梁布置见下图示:,主 桥 桥 跨 布 置 图,桥位水位资料图,三、水中基础施工总体平面布置,四、水中基础栈桥总体布置图,4#、5#主墩位于渠江江中心,水深较深,约20m,考虑施工工期、钢管打插难易程度等因素,拟采用在双导向船上拼装浮式吊装系统,浮箱作为下放钢护筒的导向平台,钢护筒支撑钻孔平台的施工方案。1、因河床底为砂岩,拟采用振动锤辅助钢护筒下沉至岩层,并在河床底部下放矮沉箱、浇筑板筏,再对钢护筒进行整体连接并在其上搭设钻孔平台。 2、栈桥采用浮桥,仅承载输送管、过江电缆及施工人群荷载,主浮桥采用两根纵向钢管作为浮箱,支线浮桥采用汽油桶串联成片作为浮箱,3、下伏基岩强度较高,冲抓成孔、旋挖成孔等工艺在本工程难以实施,所以采用冲击成孔工艺,使用优质泥浆固孔,泥浆处理器配合泥浆循环。,一、方案概述,二 施工工艺流程图,三、具体施工要点,一、现场使用导向船,二、门式钢架的拼装,三、导向平台平面布置,四、导向平台锚锭布置,五、导向平台受力计算,六、浮箱平台受力计算,七、钢护筒加工与钻孔平台的形成,八、钻孔施工,九、钻孔平台受力计算,十、承台 施工,(一) 现场使用导向船,导向船船体加固(1),导向船船体加固(2),导向船船体加固(3),20对船底龙骨加密,门吊基座成型,I25作船底顺船纵梁,220桁架立柱,(二) 门式刚架的拼装,门式刚架是水上门吊的传载结构,同时兼作两导向船连接梁,沿桥纵向布置两座,每座门式刚架由主上纵梁、下纵梁、弱侧立柱、悬臂(强)侧立柱组成。门式刚架主纵梁为2m2m截面的组合桁架梁,由万能杆件拼装成形,上纵梁受导向船中心距的影响,设计为40米。上纵梁上下弦杆均为2N1,水平横杆及竖腹板均为2N4,竖直面斜杆设计为2N3,水平面斜杆设计为2N5,空间斜杆设计为N5,各节点处分别采用N8、N11、N13、N14、N18、N6、N29、N29t进行联接 。,门式刚架布置图(顺桥向),门式刚架布置图(横桥向),(三) 导向平台平面布置,(四) 导向平台锚碇布置,(五) 导向平台受力计算,计算采用Mdias/Civil2006进行整体建模计算分析。 导向平台的万能件和三角架等采用梁单元建模,在连接薄弱处考虑成绞接。船体采用板单元建模,此模型只考虑了船底板和纵横向的龙骨,船底板厚度取6mm,纵横向龙骨为20槽钢。船与水的作用考虑成弹性连接(由浮力公式推算),门式刚架固结在船体的加固梁上:,整体计算模型,工况一 (门式刚架悬臂最不利工况):自重天车轨道等外荷载天车系统行走到悬臂端6米位置处天车起吊10T(天车在跨中)。,各部位应力结果统计表,由统计表可知,在工况一下门式刚架的最大应力绝对值为86.5Mpa,小于容许应力170Mpa,符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为47MPa,小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为127MPa,小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为92.5 MPa,小于容许应力145Mpa,由于建模时直接将集中力传到了船底板上,导致应力集中现象,实际情况是作用在船的撑杆上,传力会分散开来,对船底板的影响会减小(以下各工况时,船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大)。由以上计算结果可知,整个平台在工况一下各构件应力状态安全。,工况二(门式刚架悬臂最不利工况):自重天车轨道等外荷载天车系统行走到悬臂端6米位置处天车起吊10T(天车靠近门架一侧)。,各部位应力结果统计表,由统计表可知,在工况二下门式刚架的最大应力绝对值为88.8Mpa,小于容许应力170Mpa,符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为67.6MPa,小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为116.8MPa,小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为121.4 MPa,小于容许应力145Mpa,由于建模时直接将集中力传到了船底板上,导致应力集中现象,实际情况是作用在船的撑杆上,传力会分散开来,对船底板的影响会减小(以下各工况时,船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大)。由以上计算结果可知,整个平台在工况二下各构件应力状态安全。,工况三:自重天车轨道等外荷载天车系统行走到门架跨中位置时天车起吊30T(天车在跨中)。,各部位应力结果统计表,由统计表可知,在工况三下门式刚架的最大应力绝对值为56.3Mpa,小于容许应力170Mpa,符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为86.8MPa,小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为71.4MPa,小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为109.8 MPa,小于容许应力145Mpa,由于建模时直接将集中力传到了船底板上,导致应力集中现象,实际情况是作用在船的撑杆上,传力会分散开来,对船底板的影响会减小(以下各工况时,船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大)。由以上计算结果可知,整个平台在工况三下各构件应力状态安全。,工况四:自重天车轨道等外荷载天车系统行走到门架跨中位置时天车起吊30T(天车靠近门架一侧)。,各部位应力结果统计表,由统计表可知,在工况四下门式刚架的最大应力绝对值为69Mpa,小于容许应力170Mpa,符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为111.4MPa,小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为129MPa,小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为84.9 MPa,小于容许应力145Mpa,由于建模时直接将集中力传到了船底板上,导致应力集中现象,实际情况是作用在船的撑杆上,传力会分散开来,对船底板的影响会减小(以下各工况时,船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大)。由以上计算结果可知,整个平台在工况四下各构件应力状态安全。,工况五:自重天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立柱侧位置时天车起吊30T(天车在跨中)。,各部位应力结果统计表,由统计表可知,在工况五下门式刚架的最大应力绝对值为46.5Mpa,小于容许应力170Mpa,符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为85.6MPa,小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为93.4MPa,小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为109.9 MPa,小于容许应力145Mpa,由于建模时直接将集中力传到了船底板上,导致应力集中现象,实际情况是作用在船的撑杆上,传力会分散开来,对船底板的影响会减小(以下各工况时,船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大)。由以上计算结果可知,整个平台在工况五下各构件应力状态安全。,工况六:自重天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立柱侧位置时天车起吊30T(天车靠近门架一侧)。,各部位应力结果统计表,由统计表可知,在工况二下门式刚架的最大应力绝对值为60.9Mpa,小于容许应力170Mpa,符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为111.4MPa,小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为128.9MPa,小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为84.8 MPa,小于容许应力145Mpa,由于建模时直接将集中力传到了船底板上,导致应力集中现象,实际情况是作用在船的撑杆上,传力会分散开来,对船底板的影响会减小(以下各工况时,船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大)。由以上计算结果可知,整个平台在工况六下各构件应力状态安全。,工况六外荷载下横桥向(X向)最大位移为25cm,顺桥向(Y向)最大位移为10.2cm,最大竖直位移为37.5cm,均发生在天车系统三角架,工况六外荷载下结构整体位移图,结构位移,由计算结果可以看出,在工况六外荷载下(天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立柱侧钢护筒位置时天车起吊30T时,结构的横桥向、顺桥向以及竖向位移均达到最大值。此时天车处于三角架一侧,对结构的横桥向位移不利,而作用在操作平台三角架的外荷载对横桥向位移的减少贡献很少。横桥向最大位移25cm,发生在门式刚架弱侧顶部;顺桥向最大位移为10.2cm,发生在天车系统三角架;最大竖直位移为37.5cm,发生在驳船底板。产生位移的主要原因是,驳船在上部不均匀荷载作用下,产生了不均匀沉降,导致上部结构产生的刚体转动引起了上部结构的平面位移。,导向船整体稳定性分析在最不利的工况六情况下,考虑自重、轨道、平车、起吊天车等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态1的5.14,在天车三角架局部出现侧向失稳,整体稳定性满足要求(模态图如下),由16个234m的浮箱拼装成安装钢护筒的操作平台,I25工字钢作分配梁,3I45B工字钢着为钢护筒下放的主承重梁。,(六) 浮箱平台受力计算,浮箱整体模型,安装钢护筒荷载分布图,各部位应力结果统计表,经计算可知,I45主承重梁的最大应力为85.8MPa,I25分配梁的最大应力为69.3MPa,浮箱龙骨的最大应力为77.2MPa,船面板的最大应力为44.3MPa,均小于允许应力145,结构安全。,结构位移,从图中看出,结构横桥向(X方向)最大位移6.9mm,顺桥向(Y方向)最大位移18.8mm,竖直方向最大位移1.19m。,(七) 钢护筒加工与钻孔平台的形成,主墩桩基直径为2.5m,因采用浮式平台方案,操作中平台可能会出现微小的水平位移,故在桩基施工时需适当加大钢护筒的直径(拟采用2.7m的钢护筒),本工程的钢护筒在桩基施工过程中具有承受护筒顶施工荷载的功能,标准节考虑使用20mm的钢板卷制,护筒联接必须密封可靠,以确保冲孔过程中不漏浆。钢护筒安装到位后,采用232B槽钢作横纵平联连接所有钢护筒, 再用16A作斜撑,然后在钢护筒的牛腿上布设钻孔平台。,安装钢护筒的浮箱平台布置图(横桥向),钻孔平台整体布置图,钻孔平台布置图(横桥向),钻孔平台布置图(顺桥向),钻孔平台锚碇布置图,(八)钻孔施工,每主墩桩基12根,分两批次完成,具体布置如下图示:,第一批钻孔,第二批钻孔,(九) 钻孔平台受力计算,计算采用Mdias/Civil2006进行整体建模计算分析。 整体计算模型如下:,各部位应力结果统计表,由以上计算结果可知,整个平台在该工况下各构件应力状态安全。,结构位移,从图中看出,结构横桥向(X方向)最大位移0.395mm,顺桥向(Y方向)最大位移7.04mm,竖直方向最大位移7.66mm。其中Y方向的位移主要是流水作用产生。,钻孔平台整体稳定性分析在最不利的工况情况下,考虑自重、局部堆载、水流压力等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态1的9.64,在钢护筒间的斜撑出现局部失稳,整体稳定性满足要求(模态图如下),主墩钢吊箱支架系统均由2I25型钢立柱,2I45工字钢上承重梁,32精轧螺纹钢吊杆,2I25下承重梁组成。底模采用15cm厚C30钢筋砼预制板,侧模采用墩身大块钢模及220背枋,模板采用螺栓连接,中间夹胶皮防水处理。侧模安装好后,浇筑100cm厚的C25封底砼。,(十)承台施工,横桥向,顺桥向,钢吊箱构架空间模型,各部位应力结果统计表,由以上计算结果可知,整个平台在该工况下各构件应力状态安全。,从图中看出,结构横桥向(X方向)最大位移0.38mm,顺桥向(Y方向)最大位移11.8mm,竖直方向最大位移22mm。,结构位移,内置钢套箱承重架整体稳定性分析在最不利的工况情况下,同时考虑自重、施工荷载等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态1的23.84,在下承重梁出现局部失稳,整体稳定性满足要求(模态图如下),
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