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马銮海堤开口改造工程水管过桥解决方案一、 原设计简介及目前施工存在的问题本工程海堤开口处设置闸桥一座(马銮桥),桥梁一座(翁厝桥),桥梁上部结构均采用连续箱梁方案,支架现浇施工。规划水管外径1016mm,水管通过海堤开口处原设计采用水管搁置在闸墩和桥墩上,并在闸墩侧边设置钢检修平台用于水管检修,水管跨中位置检修采用船只停靠在原桥旁进行检修。水管最大跨度27m(船闸孔原设计为36m,后进行变更修改为22.2m),满足相关规范要求。水管施工方案经与现场施工单位沟通,建议先逐节吊装水管(吊装长度可根据现场设备确定),搁置在水管支架上拼装接头,然后再浇筑箱梁。但由于种种原因,目前箱梁已经浇筑,而水管仍未施工,导致水管至箱梁悬臂底缘空间有限,水管无法一次吊装就位,存在施工困难。2013年6月18日,由业主组织、我院主体结构设计人员陪同,并邀请了施工专家,对现场进行踏勘,施工专家提出了一些初步想法,并认为水管施工虽存在一些困难,但可以采取相关措施解决。二、 水管安全性问题复核1、关于的水管跨度问题。目前,钢管外径1016mm,最大跨度为27m,此类型水管可通过专业图集查到。为策安全,我院采用平面杆系理论,以管道轴线为基准线划分结构离散图建立有限元计算模型。根据给水排水工程管道结构设计规范考虑恒载(包括水管自重、水管通长检修道自重、水重、基础不均匀沉降)、风载、检修荷载、地震作用、压力管道内部环向作用荷载,并进行荷载组合,根据计算应力及变形结果,验算管道极限应力及挠度。计算结果表明,计算壁厚20mm(设计壁厚为20+222mm)的管道截面组合最大折算应力为99.76MPa,小于钢管材料允许应力的75%(按Q235钢材计,153.8 MPa),管道最大挠度为37mm,小于规范要求值108mm(L/250)。可见,应力结果及挠度结果均满足规范要求。2、关于重载车辆经过产生的震动会对水管焊接部分影响问题。我院认为,重载车辆产生的震动经支座能量衰减传至刚度较大的桥墩(马銮桥为大体积钢筋混凝土实体闸墩、翁厝桥为桩柱式体系桥墩),桥墩的震动已十分微弱。而水管是搁置在桥墩上,不致对水管造成不利影响。至于贵单位担心的焊接质量问题,建议加强焊接质量控制或采取其他可靠接头方式(如采用螺栓连接)。三、 水管设置通长检修道方案应业主及贵单位要求,水管新增通长检修道。据了解,水管设置存在两种可能情况,一种为取消三根污水管,设置一根给水管、一根备用给水管;一种为保留三根污水管,并设置一根给水管、一根备用给水管。针对这两种情况,我院提出对应方案,供业主及贵单位选择。(一)方案一:钢吊架检修通道该方案对应取消三根污水管,仅设置一根给水管、一根备用给水管。采用在水管上设置钢吊架的方式,钢吊架下设钢面板,组成检修通道,两侧设置防落网。检修人员可通过墩侧钢检修平台直接进入检修通道进行作业。检修荷载按规范取值2Kpa,此荷载已包含在水管设计中。钢检修通道用钢量约100Kg/m2,估算金额约200万元(马銮桥和翁厝桥过桥管道合计)。(二)方案二:钢桁架检修通道该方案对应取消三根污水管,仅设置一根给水管、一根备用给水管。采用在原桥墩上增设牛腿,牛腿上搁置钢桁架检修通道,两侧设置防落网。检修人员可通过墩侧钢检修平台直接进入检修通道进行作业。检修荷载按规范取值2Kpa,此荷载已包含在水管设计中。钢检修通道用钢量约300Kg/m2,估算金额约600万元(马銮桥和翁厝桥过桥管道合计)。(三)方案三:专用水管桥该方案对应保留三根污水管,并设置一根给水管、一根备用给水管。水管桥方案总体设计由于箱梁悬臂已经浇筑,湾内侧悬臂距新阳大桥间距仅几米空间,而三根污水管设置在湾内侧,导致施工十分困难。因此,当三根污水管保留时,采用单独设置水管桥的方案。水管桥设置两座,分别对应翁厝桥及马銮桥。由于空间限制,水管桥布置在原桥和新阳桥湾内侧(翁厝水管桥距原桥中心约47m,水管桥距原桥中心约69m)。考虑到节约造价,水管桥孔跨设置为13.5m(对应船闸孔处设置为12m),桥梁结构型式采用贝雷梁钢管桩结构。翁厝水管桥起于翁厝桥梁起点,水管自原设计位置向道路左侧(湾内侧)弯折90度约47m上水管桥,终于翁厝桥梁终点,并向道路右侧(湾外侧)弯折90度约47m,水管回到原设计位置。桥梁孔跨布置为1413.5m,桥梁全长189m。水管直接搁置在桥面上,两侧预留1m检修通道,并在外侧设置栏杆,桥梁全宽8.2m。翁厝水管桥总体布置图马銮水管桥起于马銮桥引桥1号墩,水管自原设计位置向道路左侧(湾内侧)弯折90度约69m上水管桥,终于马銮桥10号闸墩,并向道路右侧(湾外侧)弯折90度约69m,水管回到原设计位置。桥梁孔跨布置为213.5+312+1813.5m,桥梁全长306m。水管直接搁置在桥面上,两侧预留1m检修通道,并在外侧设置栏杆,桥梁全宽8.2m。马銮水管桥总体布置图1、 水管桥方案设计水管桥上构采用贝雷梁,上设混凝土桥面板,桥面板宽8.2m,横向组成为1.0m(检修道)6.2m管位区域+1.0m(检修道)。下构采用钢管桩,桩顶设置纵横向分配梁与贝雷梁连接,纵横向分配梁采用两片焊接在一起的工字梁组成。钢管桩间设置纵横联系。估算金额约1230万元(马銮水管桥和翁厝水管桥合计)。四、 方案比选项目方案一方案二方案三施工先逐节吊装水管,搁置在水管支架上拼装接头,然后再浇筑箱梁悬臂。先逐节吊装水管,搁置在水管支架上拼装接头,然后再浇筑箱梁悬臂。先施工桥梁,再逐节吊装水管,搁置在水管桥面上拼装接头水管检修墩侧设置钢检修平台,水管下方设置了通长检修道用于检修墩侧设置钢检修平台,水管下方设置了通长检修道用于检修桥面设置了专业检修通道,直接上桥检修景观影响充分利用原桥空间,景观影响小充分利用原桥空间,景观影响小在湾内另设桥梁,景观影响较大建安费估算(万元)约200约600约1230
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