京杭运河常州市区段改线工程—312 国道西大桥施工图设计-典尚设计

京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 1 目 录 1 工程概况 2 2 设计依据 3 3 设计规范与技术标准 4 一 设计遵循的主要标准 规范 4 二 设计参考的标准 规范 4 三 技术标准 5 4 主要材料 5 一 混凝土 5 二 钢材 6 5 桥址自然概况 7 一 流域概况 7 二 气象 7 三 桥址区工程地质 8 6 设计要点 9 一 桥跨布置 9 二 主桥 10 三 引桥 14 7 结构分析计算 14 一 主桥 14 二 引桥 19 8 施工要点 23 9 试验 监控 31 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 2 1 工程概况工程概况 京杭运河是我国水运主通道的重要组成部分 八五 和 九五 期间苏 南运河按四级航道标准整治三级规划控制的要求进行了大规模整治 除常州市 区段外 其它航段已达到了四级航道标准 为适应货运不断增长和船舶大型化 发展需要 进一步发展京杭运河水运主通航的作用 促进长江三角洲及长江流 域地区的社会经济发展 同时为改善常州市区段运河沿线环境 推进特大城市 建设进程 促进常州市社会进步和经济发展 结合常州市政建设和相关公路 水利工程建设的需要 实施京杭运河常州市区段改线工程 312 国道改线段 原 312 国道和常州市西绕城公路交汇于常州市武进区邹 岖镇施桥村 常州市西绕城公路在此设置 G312 互通 312 国道西大桥在原 312 国道北侧 217m 左右 沿航道中心线 跨越京杭运河 桥梁与航道中心的交叉 桩号为 K3 807 12 桥梁与航道夹角 96 2 o 航道前进方向右侧的角度 桥梁 西侧通过 G312 互通接 312 国道改线段 东侧接棕榈路 通过运东路连接到原 312 国道上 312 国道西大桥工程 包括接线 起点桩号 K1 364 418 终点桩号 K2 469 377 桥梁全长 522m 其中主桥长 252m 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 3 2 设计依据设计依据 1 江苏省航道局与我院签订的 京杭运河常州市区段改线工程初步设计 施工图设计勘察设计合同 2 312 国道常州改线段初步设计资料 江苏省交通科学研究院 3 京杭运河常州市区段改线工程航道工程初步设计 江苏省交通规划设 计院 4 京杭运河常州市区段改线工程桥梁工程初步设计 江苏省交通规划设 计院 5 常州市京杭运河和 312 国道南移改建工程建设指挥部办公室常路航改 办 2004 13 号 关于尽快开展运河桥梁施工图设计的函 6 常州市交通局常交计 2004 14 号 关于进一步明确 312 国道西大桥 桥型方案的复函 7 常州市京杭运河和 312 国道南移改建工程建设指挥部办公室常路航改 办 2004 40 号 关于明确京杭运河常州市区段改线工程设计标准的函 8 312 国道西大桥初步设计审查意见 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 4 3 设计规范与技术标准设计规范与技术标准 一 设计遵循的主要标准 规范 一 设计遵循的主要标准 规范 1 交通部颁 公路工程技术标准 JTG B01 2003 2 交通部颁 公路工程抗震设计规范 JTJ004 89 3 交通部颁 公路桥涵设计通用规范 JTJG D60 2004 4 交通部颁 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 5 交通部颁 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024 85 6 交通部颁 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTJ025 86 7 交通部颁 公路环境保护设计规范 JTJ T006 98 8 交通部颁 公路路线设计规范 JTJ011 94 9 交通部颁 公路路基设计规范 JTJ013 95 10 交通部颁 公路沥青路面设计规范 JTJ 014 97 11 交通部颁 公路软土地基设计与施工技术规范 JTJ017 96 12 交通部颁 公路工程基本建设项目设计文件编制办法 96 年版 13 工程建设标准强制性条文 公路工程部分 2002 年版 二 设计参考的标准 规范 二 设计参考的标准 规范 1 铁路桥梁钢结构设计规范 TB 10002 2 99 2 钢桥 混凝土及结合桥 英国标准 BS5400 3 建设部 城市桥梁设计准则 CJJ 11 93 4 建设部 城市道路设计规范 CJJ 37 90 5 交通部颁 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 6 交通部颁 公路工程质量检验评定标准 JTJ071 98 7 交通部颁 沥青路面施工及验收规范 GB50092 96 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 5 8 机械设计手册 机械工业出版社 三 技术标准 三 技术标准 1 桥面宽度 主桥 1 75 人行道 3 非机动车道 0 5 护栏 23 机动车道 0 5 护 栏 3 非机动车道 1 75 人行道 33 5m 引桥桥梁宽度 0 5 护栏 23 机动车道 0 5 护栏 24m 人 非机动车辅道按 5m 侧 2 考虑 2 设计荷载 公路 I 级 人群荷载 3 5 kN m 2 3 地震烈度 工程区域地震动峰值加速度为 0 10g 相当于地震基本烈 度 度 4 主要材料主要材料 一 混凝土 一 混凝土 主桥现浇桥面板 C50 无收缩混凝土 桥面板预留孔填充 C65 无收缩砂浆 引桥箱梁 C50 混凝土 主桥桥面调平层 C40 聚丙烯纤维混凝土 引桥桥面调平层 C40 混凝土 桥面铺装 沥青混凝土 主桥桥墩 过渡墩墩身 墩帽 挡块 C40 混凝土 引桥桥墩墩身 墩帽 挡块 C30 号混凝土 桥台台帽 肋板 耳墙 背墙 挡块 C30 号混凝土 搭板 C30 号混凝土 钻孔灌注桩 C25 号水下混凝土 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 6 二 钢材 二 钢材 1 低松弛高强度预应力钢绞线 应符合 ASTM A416 97 的规定 单根钢绞线直径 j15 24mm 钢绞线面 积 Ay 140mm 2 钢绞线标准强度 f pk 1860MPa 弹性模量 Ey 1 95 10 5MPa 2 主桥钢板 主桥钢梁用钢均采用 Q345qD 其钢材性能应符合 GB T714 2000 的要求 3 引桥钢板 采用符合 GB700 88 规定的 Q235 钢板 4 级钢筋 应分别符合 GB13013 91 和 GB1499 98 的规定 若无特别说明 钢筋直 径 12 毫米者 均采用 级钢 钢筋直径20m 推荐地 基土容许承载力 o 240 350kPa 钻孔桩桩周土极限摩阻力 i 60 80kPa 4 1a 亚粘土 灰黄色 灰黑色 灰色 夹粉砂 可塑 软塑 中等压缩 性 层顶面埋深 33 9 43 0m 未揭穿 o 140 180kPa i 35 45kPa 4 1c 粉细砂 灰色 灰黄色 饱和 密实状态 层顶面埋深 51 2 57 6m 未揭穿 o 200 220kPa i 50 55kPa 6 设计要点设计要点 一 桥跨布置 一 桥跨布置 主桥采用 71 110 71 m三跨变截面连续钢混组合梁 左右分幅 主桥桥 梁宽度33 5m 往南京方向引桥采用 4 30 m等高变宽预应力砼现浇连续箱梁 每幅桥 为单箱双 三 室 往常州市区方向引桥为 5 30 米等截面预应力砼现浇连续箱梁 每幅桥 为单箱双室 全桥桥长522米 位于R 3000m的竖曲线上 两边设3 5 的纵坡 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 10 2992 3 3000 2992 南京 8 2992 2 3000 2992 167092 11000 7092168 常州市区 平 面 立 面 52200 主桥桥跨布置 二 主桥 主桥桥跨布置 二 主桥 主桥采用 71 110 71 m 三跨变截面连续钢混组合梁 1 主梁 箱梁跨中高度为 2 6m 墩顶高 5 2m 按二次抛物线变化 箱梁为双箱单 室截面 顶板宽 16 74m 桥面板悬臂 2m 单个钢箱宽 4 25m 箱间间距 4 22m 设 2 的单向横坡 通过内外侧腹板高度来调整 箱梁在横桥向底板保持水平 1674 170205 28 4040 808020460 2 806080205 424425201425200 主桥主梁标准横断面 主桥主梁标准横断面 箱桥面板厚 28cm 钢箱梁底板厚 30 40mm 底板加劲间距 380 760mm 腹板厚 20 24mm 腹板竖向加劲间距 880 1000mm 腹板水平加劲间距约 700 900mm 为了增大桥梁的横向刚度 在箱梁内沿桥纵向每隔 3 4m 设一 实板式横隔板 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 11 15000 8903 8903 8902 7708903 8903 890 4757 5 950 4280 4842 5 35 25 25 690 40 950950400 25 6006001200 4248 5 4248 5 4800 500500 290 35 主桥箱梁横隔板构造主桥箱梁横隔板构造 钢箱梁间横向连结 10 14m 一道 120010320 L7 601300 L7 L6 100010001300 L4 箱间连接 L3 12001200 L2 L1 L2 14000 21300 L3 1300 L4 L5 桥跨对称线 主桥主梁横向联结构造主桥主梁横向联结构造 主桥桥面板纵向预应力采用 9 j15 24 规格的钢铰线束 钢束张拉锚下 控制应力采用 k 0 75fpk 1395MPa 预应力管道均采用镀锌钢波纹管成 形 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 12 主桥主梁纵横向预应力束 主桥主梁纵横向预应力束 2 主墩和基础 为增加本桥景观效果 主墩设计成拱门形 单个墩柱宽 2 6m 厚 2 5m 主墩 承台厚度为 3m 平面尺寸为 15 0 6 5m 下设 8 1 5m 的钻孔灌注桩 按照摩擦 桩设计 桩长为 64m 设计要求桩基成桩合格率 100 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 13 260260 1370 中 线 心 线 路 3006400 1500 590130 150150150150250250300250 50 130 50 88 R160 160 195195 120160 621 6 160 153 120 主桥主墩和基础 主桥主墩和基础 3 过渡墩及基础 过渡墩采用双柱式桥墩 盖梁高 1 7 米 宽 2 6 米 柱径 1 8 米 承台厚度为 2 5m 平面尺寸为 11 3 6 5m 呈哑铃形 下设 4 1 5m 的 钻孔灌注桩 按照摩擦桩设计 桩长为 60m 设计要求桩基成桩合格率 100 辅助墩及过渡墩构造 辅助墩及过渡墩构造 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 14 三 引桥 三 引桥 1 上 下部构造 引桥采用 30m 跨径预应力砼连续梁 左右分幅 南京方向侧 西侧 引 桥位于 G312 互通区 采用 4 30 m 等高变宽预应力砼现浇连续箱梁 每幅桥 为单箱双 三 室 常州市区侧 东侧 采用 5 30 m 等截面预应力砼现浇 连续箱梁 每幅桥为单箱双室 箱梁高度均为 1 6m 在各中跨墩顶处设置厚 度为 2m 的中横梁 在边跨端部设置厚度为 1 5m 的端横梁 箱梁顶板厚度为 0 24m 底板厚度为 0 24m 根部均加厚到 44cm 腹板厚 40cm 在横隔梁处 渐变至 90cm 箱梁纵向预应力采用 12 j15 24 9 j15 24 5 j15 24 三种规 格的钢铰线束 钢束张拉锚下控制应力采用 k 0 75 fpk 锚口摩阻损失和千 斤顶的内摩阻由试验确定 每幅箱梁横桥向设 2 3 个直径 1 3m 的墩柱 分别接直径 1 5m 的钻孔桩 钻孔桩按照摩擦桩设计 常州市区侧桥台采用墙式台 台帽长 12 50m 宽 1 45m 台帽下设 1 个承台 平面尺寸 8 5 4m 厚 2 0m 每个承台下接 4 根 直径 1 2m 的钻孔桩 南京侧桥台采用肋板式台 左幅台帽长 19 38m 右幅 长 14 80m 高 1 3m 台帽下设 3 2 个肋板 承台呈哑铃形 厚度为 1 5m 每个承台下接 6 4 根直径 1 2m 的钻孔桩 设计要求引桥桩基成桩合格率 100 7 结构分析计算 结构分析计算 一 主桥 一 主桥 1 计算荷载 1 恒载 主梁自重按实际设计断面尺寸计取 二期恒载取 61 8kN m 2 车辆荷载 人群 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 15 按 公路工程技术标准 JTG B01 2003 取定 荷载等级为公路 I 级 人群荷载 3 5 kN m 2 非机动车荷载 1 8 kN m2 为了计算每一个箱子在全桥长度上的横向分配系数 按等代刚度法用刚 结板法计算每个箱子的横向分配系数 并用三维空间结构分析程序进行校核 3 温度荷载 整体升降温 25 主梁内温差效应考虑了由于太阳辐射引起上部结构顶层温度增加时产生 的正温差及由上部结构顶层热量散失时产生的负温差 该两种温差效应按规 范计取 并用 BS5400 校核 4 制动力 按规范计取 5 支座沉陷 主墩沉降量按 3cm 计 过渡墩按 1cm 计 6 地震荷载 按区域地震动加速度峰值为 0 1g 进行计算 2 计算分析 1 主桥总体静力计算 根据本桥实际施工步骤 总体结构计算采用桥梁静力线性计算程序 QJX 进行施工及运营阶段模拟分析 计算中充分考虑组合梁的特点进行单元的划 分和施工及运营阶段模拟 并分别计算恒载 活荷载 基础沉降 温度荷载 和地震荷载作用下产生的荷载效应 上部结构相关参数如下 相对湿度 75 预应力管道成形为钢波纹管 管道摩阻系数 0 25 管道偏差系数 0 0015 米 钢筋回缩和锚具变形为每端 6mm 对主梁内各构件及加劲肋的整体稳定和局部稳定按规范进行计算 2 计算模式 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 16 采用平面杆件程序 QJX 计算 根据实际施工步骤确定计算工况 为了准 确模拟钢混组合结构施工过程 在建立计算模型时 把混凝土桥面板与钢梁 分成不同的单元 两种单元间通过剪力钉来进行连接 由于采用的剪力钉刚 度较大 并经过 ansys 空间模拟计算可知假定混凝土桥面板钢梁间完全粘结 和考虑剪力钉的柔度效应对混凝土桥面板和钢梁的计算结果影响不大 所以 在利用平面计算时可采用刚性杆来模拟剪力钉的工作情况 全桥共 258 个节 点 514 个单元 1 128 号单元为混凝土桥面板单元 129 256 为钢箱梁单 元 257 385 为两端铰接刚性杆 386 514 为两端固接刚性杆 为方便混凝 土桥面板和钢梁应力的图形输出 桥面系单元为 1 256 单元 详见结构离散 图 结构离散图 结构离散图 3 荷载组合 1 自重 考虑钢梁腹板 顶底板 横隔板 加劲肋 混凝土桥面板 铺装 护 栏 人行道板的重量 计徐变 由于采用的是微膨胀混凝土不考虑收缩的影响 2 强迫位移 左边跨和右中跨支座下沉 3cm 3 温度 考虑不均匀升降温 4 活载 公路 I 级 人群荷载 3 5 kN m2 冲击系数按规范取用 横向分 布系数为 2 6 采用 ansys 空间程序求得 计算时采用两种荷载组合 组合一 恒载 汽车 人群 支座沉降 不均匀温升 组合二 恒载 汽车 人群 支座沉降 不均匀温降 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 17 3 上部结构分析结论 施工阶段 施工阶段 1 桥面板一直处于小偏心轴压状态 成桥时 最大压应力 6 68Mpa 最小压应 力 1 49Mpa 桥面板满足受力要求 2 钢梁压应力在跨中上缘最大为 183 9Mpa 拉应力主墩上缘最大为 120 9Mpa 钢梁详细计算见相应钢梁底板 腹板的计算 本次总体计算提供了用于计钢梁强 度计算的六点应力 3 成桥时钢梁主跨跨中最大竖向位移为 261mm 边跨跨中最大竖向位移为 87mm 在箱梁拼装时通过节段间的调整设置钢梁预拱度来抵消自重下的较大竖向 位移 使用阶段 使用阶段 1 混凝土桥面板应力基本均为受压应力 混凝土最大压应力为 9 25Mpa 最大 拉应力为 0 26Mpa 满足规范要求 由于混凝土板主要受轴压 混凝土主拉应力也 能较好的满足规范要求 2 钢梁压应力在跨中上缘最大为 205 2Mpa 拉应力主墩上缘最大为 135 2Mpa 钢梁详细计算见相应钢梁底板 腹板的计算 本次总体计算提供了用 于计钢梁强度计算的六点应力 3 最大活载位移主跨跨中 78mm 边跨跨中 37 mm 满足规范要求 4 由于实际剪力钉具有柔性 所以实际剪力比计算结果更趋于均匀 不 会出现较大的峰值 在剪力钉设计时 单个剪力钉的强度取为 4t 此时剪力 钉处于完全弹性工作状态 位移也较小 所以在立面位置一处剪力钉群的抗 剪能力为 320t 在以上剪力钉的计算结果中 基本都能满足 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 18 第一荷载组合作用下砼桥面板上下缘正应力图第一荷载组合作用下砼桥面板上下缘正应力图 第二荷载组合作用下砼桥面板上下缘正应力图第二荷载组合作用下砼桥面板上下缘正应力图 第一荷载组合作用下主梁上下缘正应力图第一荷载组合作用下主梁上下缘正应力图 下 缘 应 力 Kg Cm2 最 大 值 92 854 单 元 号 57 i端 最 小 值 000 单 元 号 65 i端 上 缘 应 力 Kg Cm2 最 大 值 86 459 单 元 号 13 i端 最 小 值 2 681 单 元 号 20 j端 组 合 应 力 使 用 阶 段 st 8 第 1 组 汽 车 第 一 组 强 迫 位 移 第 一 组 温 度 力 单 位 Kg Cm2 下 缘 应 力 Kg Cm2 最 大 值 79 057 单 元 号 57 i端 最 小 值 000 单 元 号 65 i端 上 缘 应 力 Kg Cm2 最 大 值 102 571 单 元 号 13 i端 最 小 值 000 单 元 号 65 i端 组 合 应 力 使 用 阶 段 st 8 第 2 组 汽 车 第 一 组 强 迫 位 移 第 二 组 温 度 力 单 位 Kg Cm2 下 缘 应 力 K g C m 2 最 大 值 1 6 7 3 4 0 9 单 元 号 1 6 4 j 端 最 小 值 8 1 7 5 9 9 单 元 号 1 3 8 i 端 上 缘 应 力 K g C m 2 最 大 值 2 0 5 2 4 5 1 单 元 号 1 9 0 j 端 最 小 值 1 3 5 2 5 4 4 组 合 应 力 使 用 阶 段 s t 8 第 1 组 汽 车 第 一 组 强 迫 位 移 第 一 组 温 度 力 单 位 K g C m 2 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 19 第二荷载组合作用下主梁上下缘正应力图第二荷载组合作用下主梁上下缘正应力图 二 引桥 二 引桥 1 计算参数 1 材料 预应力混凝土箱梁采用 C50混凝土 设计强度 fcd 22 4 MPa ftd 1 83 MPa 混凝土容重 26 kN m3 弹性模量 Eh 3 45 104 MPa 箱梁的纵向预应力钢束采用符合 ASTM A416 97 标准的单根直径 j15 24mm 的钢绞线 单根钢绞线面积 Ay 140mm2 钢绞线标准强度 fpk 1860 MPa 松弛率 3 5 弹性模量 Ey 1 95 105 Mpa 张拉控制应力 k 0 75fpk 1395 MPa 纵向预应力钢束采用体内束 预应力管道采用预埋渡锌波纹管 管道 内壁与钢绞线的摩擦系数 0 35 管道偏差影响系数 k 0 003 一端锚具变 形及回缩值 0 006m 2 设计荷载 a 恒载 一期恒载 箱梁混凝土容重 26 kN m3 结构自重在计算过程中由 程序自动计算 二期恒载 桥面构造为 5cm 调平层混凝土加 8cm 沥青混凝土桥面铺 下 缘 应 力 Kg Cm2 最 大 值 1673 409单 元 号 164 j端 最 小 值 784 017 单 元 号 139i端 上 缘 应 力 Kg Cm2 最 大 值 1964 749单 元 号 190 j端 最 小 值 1372 139 单 元 号 164 j端 组 合 应 力 使 用 阶 段 st 8 第 2 组 汽 车 第 一 组 强 迫 位 移 第 二 组 温 度 力 单 位 Kg Cm2 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 20 装 容重 25kN m3 q1 25 0 13 12 39kN m 桥梁护栏 内侧护栏 q2 6kN m 外侧护栏 q3 8 5kN m q q1 q2 q3 53 5kN m 实际计 算采用 q 55 kN m b 活载 汽车 超 20 级 汽车荷载横向分布系数 3 0 78 1 15 2 691 挂车 120 级 挂车横向分布系数 1 0 1 15 1 15 1 15 系数为杆系计算方法分析箱梁的误差放大系数 c 混凝土收缩 徐变 对于成桥 考虑 1000 天的混凝土收缩徐变 弹性继效系数取 0 3 徐变速度系数取 0 021 徐变终极系数取 2 收缩 速度系数取 0 021 收缩终极值取 0 00015 d 温度变化 箱梁截面非线性升 降温的温度梯度变化参考英国规范 BS5400 取值 而对于一年内的温差引起的箱梁整体升 降温 按当地气象资料 h1 0 15m T1 13 5 h1 0 25m T1 8 4 h2 0 25m T2 3 0 h2 0 2m T2 0 53 h3 0 17m T3 2 5 h3 0 2m T3 1 0 h4 0 25 T4 6 5 温度计算模温度计算模式式 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 21 e 支座的不均匀沉降 通过分析比较 当间隔的两支座同时发生沉降时主梁的受力最不利 分析时 取相邻支座沉降差为 1cm 2 结构计算分析 1 结构计算分析及图示 考虑到结构受力的合理性 箱梁施工缝设在离支座 5 5m 处 施工缝两侧 钢束通过连结器连结 2 施工工序与计算阶段划分 其主要施工工序下图 在设计计算时 按照以上的主要施工工序来划分 结构的受力阶段 箱梁施工工序示意图 边墩 中间墩施工完成 架设第一跨支架 浇筑第一跨梁段 张拉纵向预应力钢束 架设第三跨支架 浇筑第三跨梁段 张拉纵向预应力钢束 重复该工序直至最末跨 施工桥面系 全桥通车 10 天 10 天 10 天 20 天 架设第二跨支架 浇筑第二跨梁段 张拉纵向预应力钢束 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 22 3 计算结果 使用 桥梁结构通用计算程序 QJX 电算程序对该桥的预应力混凝土箱 梁进行计算 计算中按规范规定对各种荷载进行不同的荷载组合 对结构的 强度 刚度和应力做了验算 计算表明成桥状态以恒载 活载 混凝土收缩徐 变 预应力 支座沉降 降温的荷载组合 规范组合 控制设计 3 结构分析计算结论 经计算表明 第一联箱梁荷载组合 恒载 汽车 支座沉降 BS5400 降温 为控制荷载组合 在该组合下截面正应力 经计算表明 第三联箱梁荷载组合 恒载 汽车 支座沉降 BS5400 降温 为控制荷载组合 在该组合下截面正应力 上 缘 应 力 K g C m 2 最 大 值 1 0 4 5 4 2 单 元 号 8 9 j 端 最 小 值 9 2 1 0 单 元 号 2 i 端 组 合 应 力 使 用 阶 段 s t 9 第 6 组 汽 车 第 二 组 强 迫 位 移 第 一 组 温 度 力 单 位 K g C m 2 下 缘 应 力 K g C m 2 最 大 值 9 6 7 6 6 单 元 号 6 9 i 端 最 小 值 3 6 5 9 单 元 号 8 4 j 端 组 合 应 力 使 用 阶 段 s t 7 第 2 组 汽 车 第 一 组 强 迫 位 移 第 一 组 温 度 力 单 位 K g C m 2 上 缘 应 力 K g C m 2 最 大 值 9 7 4 5 1 单 元 号 5 8 i 端 最 小 值 1 0 6 5 单 元 号 6 6 j 端 下 缘 应 力 K g C m 2 最 大 值 1 0 4 0 1 8 单 元 号 1 7 j 端 最 小 值 1 6 4 3 单 元 号 3 5 i 端 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 23 我们从计算结果可以看出 箱梁结构在施工过程中各截面的正应力以压应力为主 施工阶段未出现 拉应力 使用阶段计算结果 箱梁在各种荷载组合作用下为全梁受压 压应力数 值不超过规范中的容许值 且应力分布比较均匀 最大主拉应力小于 0 32 Mpa 仅需按构造配置箍筋 箱梁底板最小压应力大于 0 3 MPa 恒载 汽车 荷载 温度 为箱梁的正常使用留有一定的压应力储备 由此得出结论 该桥预应力混凝土箱梁为全预应力混凝土结构 其截面 正应力满足规范的要求 在强度上是安全的 预应力钢束的布置是合理的 8 施工要点施工要点 有关桥梁的施工工艺及其质量检验标准 均按 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 中的有关规定执行 另外 根据本桥的特点 提出以下几 点注意事项 一 主桥施工流程 一 主桥施工流程 主桥钢混结合梁的施工主要分以下几步进行 1 准备工作 包括桥位处吊装场地的平整碾压和临时支墩的施工 2 在桥梁厂内制造钢梁并运至工地现场 3 用吊装法架设钢梁 并安装支座 4 对各梁段进行连接 钢梁组拼完成后 落下临时支墩墩顶的千斤顶 形成三跨连续梁结构 5 用垫块在临时支墩墩顶顶紧梁底 6 架设组拼后的钢梁 即可作为桥面板施工的承重平台 在预留孔以 外的钢梁上翼缘设置橡胶垫 分段浇筑桥面板混凝土 在剪力钉处预留孔洞 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 24 混凝土达到 100 设计强度后 且混凝土龄期大于 10 天 张拉钢绞线施加预 应力 预应力孔道内水泥浆达到 90 设计强度后 浇筑下一段桥面板混凝土 7 用无收缩砂浆填充剪力钉群的预留孔 使桥面板与钢梁共同受力 8 预留孔填充完毕 20 天后 开始落梁 9 进行保护层 调平层 防水层施工 本桥保护层采用聚丙乙烯纤 维混凝土 厚度为 4cm 制作保护层时 桥面纵向每隔 4m 作一宽约 1cm 深 4cm 的断缝 当保护层混凝土强度达到设计强度的 90 以上时 用聚氨酯防水涂 料将断缝填实 并注意不要污染保护层及梁体 10 桥面铺装 附属构造安装 全桥竣工通车 二 主桥钢梁 二 主桥钢梁 钢梁的施工包括 加工制造 梁段组装 堆放与运输 梁段吊装 现场 连接 防护涂装等 1 钢梁制造一般要求 1 制造是实现设计的关键 因此 要求制造单位严格按设计图纸施工 不得擅自对设计图纸的构造进行任何更改 对因制造工艺需要而进行的变更 必须征得设计单位同意后方可实施 2 设计图中所标注的钢梁尺寸 均为 15 基准温度下的尺寸 3 钢梁制造及验收必须使用经计量检定合格的计量器具 并应按有关 规定进行操作 工地用尺在使用前应与工厂用尺相互校对 4 设计图中高强度螺栓连接的表面抗滑移系数要求不小于 0 45 钢 梁出厂状态表面抗滑移系数要求不小于 0 50 抗滑移系数试验方法应符合 铁 路钢桥栓接板面抗滑移系数试验方法 TGJ2137 1990 的规定 5 设计图中除注明外 过焊孔半径均为 35mm 6 角焊缝端部应围焊 图中未注明大小的焊脚尺寸一般宜不小于 1 5 t 1 2 考虑取值 t 为两焊件中较厚焊件的厚度 2 钢梁焊接 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 25 1 钢梁制造的焊接工艺是保证焊接质量的关键 所有类型的焊缝在开 工前应做焊接工艺评定 根据评定的结果编制焊接工艺 评定的指导原则是 工艺评定的试验条件必须与本桥的构造连接相对应 焊缝金属的力学性能不 低于母材 同时钢梁的焊接还应符合国内有关规程 规范相关要求 建议尽 量采用二氧化碳 CO2 气体保护焊 2 本桥为钢混组合梁栓焊结构 钢梁均为中厚板 坡口焊缝较多 所 产生的焊接变形和残余应力较大 对钢板的性能及构造具有一定的不利影响 所以制造过程中 在保证焊缝质量的前提下 应尽量采用焊接变形小 焊缝 收缩小的工艺 并应严格控制焊接线能量 以保证焊缝的力学性能满足设计 要求 3 所有要求熔透的对接焊缝及连接焊缝均应熔透 焊后还应对焊缝打 磨 以保证有较高的抗疲劳强度 所有要求熔透的角焊缝 原则上都应熔透 若熔透确有困难 可开坡口焊接 坡口形式及尺寸应依照 GB985 88 或 GB986 88 的要求处理 对坡口焊接的角焊缝 当未给出焊角尺寸时 一般 以不小于 1 5 t 1 2 考虑取值 t 为两焊件中较厚焊件的厚度 但也不得大于 较薄焊件厚度的 1 2 倍 建议尽量采用二氧化碳 CO2 气体保护焊 5 焊前预热温度应通过焊接性试验和焊接工艺评定确定 施工过程中 必须严格执行 为防止 T 型接头出现层状撕裂 在焊前预热中 必须特别注 意厚板一侧的预热效果 6 剪力钉焊接工艺编制前应首先进行剪力钉焊接工艺试验 剪力钉焊 接工艺试验除选择焊接电流 焊接时间 栓钉伸出长度和栓钉提升高度外 还应进行接头宏观断面检验 接头硬度试验 7 不合格焊缝返修次数不得多于 2 次 8 探伤有关规定执行 无损检验的最终检验应在焊接 24h 后进行 钢 板厚度 40mm 以上焊接体的无损检验应在焊接 48h 后进行 3 钢梁预拼装 1 钢梁按安装单元检验合格后 应在厂内进行预拼装 预拼装长度每 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 26 轮不得小于五个梁段 预拼装合格后 留下 2 个梁段参与下一轮的预拼装 2 预拼装重点检验如下项点 钢梁预拼装整体几何尺寸 长 宽 对角线 钢梁预拼装预设上拱度 拼接节点栓孔重合率 4 制造验收标准 1 本桥钢梁按 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 制造检查验 收 2 剪力钉检验按 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205 2001 执行 5 其它 1 主桥临时支墩设在主梁梁段相接处 在钢梁拼装时起临时支承作用 由于钢梁重量较大 对临时支墩的承载力要求较高 故施工中要注意临时支 墩基础的设计 2 在堆放 运输和架设过程中 为防止钢梁局部发生变形 失稳 可 在钢梁横隔板之间加一道横向框架 浇筑混凝土前割除 3 在堆放 运输和架设过程中 钢梁为开口形式 应注意防护 以免 雨水侵入 4 梁段宜单层堆放 堆放支点必须位于腹板横隔板下 应尽量使各点 受力均匀 不允许出现翘翘板的情况 不允许堆放地基础出现不均匀沉降 5 在预留孔以外的钢梁上翼缘设置橡胶垫 以减小钢梁与桥面板之间 的摩擦 三 桥面板和引桥箱梁 三 桥面板和引桥箱梁 1 引桥箱梁采用支架逐孔浇筑施工 在搭设支架前 应进行地基加固 稳定处理 在浇筑箱梁前 对支架应进行等载预压 支架预压时间不少于 7 天 并对支架进行连续观测 连续 3 天累计支架沉降小于 3mm 方可进行箱 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 27 梁混凝土的浇筑 2 主桥桥面板采用 C50 无收缩混凝土 在施工前必须进行混凝土配合 比试验 膨胀剂掺入量应根据试验严格控制 3 浇筑混凝土应采取有效的措施 防止温度应力 混凝土收缩等引起 的裂缝 此外还应在减少水泥含量 降低骨料入仓温度 加适量添加剂和精 心养生等措施方面进行研究 减小水化热的影响 避免发生温度收缩裂缝 4 混凝土浇筑过程中 应特别注意对预留孔填充砂浆和锚下 波纹管 下方 齿板等处混凝土的捣实 防止出现蜂窝状 确保混凝土的施工质量 5 各梁段 施工区段施工前对结合部应严格按施工缝要求进行凿毛 清洗 以保证新老混凝土的接缝质量 桥面板顶面应采用横向拉毛处理 梁 段混凝土应一次浇筑完成 6 桥面板顶面平整度 标高应严格控制 7 预应力管道采用加强型钢波纹管形成 其壁厚不小于 0 35mm 波 高不小于 3 5mm 要求波纹管管壁无孔眼 以防漏入水泥浆影响钢绞线张拉 和压浆 造成有效预加应力不足 管道应严格保证弯曲坐标及弯曲角度 用 井 字型定位架精确定位 定位架间距在直线段为 1 0m 曲线上为 0 5m 定位架应在与箱梁纵横向钢筋点焊连接 管道的制作 安装及连接必须保证 质量 现场在预应力管道附近对钢筋等施焊时 应采取保护管道的措施 严 禁因管道漏浆造成预应力管道堵塞 8 箱梁在绑扎钢筋 浇筑混凝土过程中 严禁踏压波纹管 防止其变 形扰动 影响穿束 张拉及灌浆 9 钢绞线进场后 必须按有关规定对其强度 外形尺寸 物理及力学 性能等进行严格试验 锚头应进行裂缝探伤检验 夹片应进行硬度检验 锚 具应进行锚具 钢绞线组装件的锚固性能试验 10 穿钢束前采用空气压缩机清除管道杂质 张拉后 24 小时内进行管 道压浆 压浆完毕 经检查后应随即布筋 立模浇筑封锚混凝土 以防锚具 锈蚀 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 28 11 钢绞线的设计锚下张拉控制应力为 K 0 75y b 1395MPa 不含锚 圈口损失 张拉时对控制张拉力和引伸量采用双控 引伸量实际伸长值与理 论伸长值应控制在 6 以内 钢束张拉时应在初始张拉力 可取设计张拉吨 位的 10 15 长束适当加大 状态下作出标记 以便直接测定各钢绞线的 引伸量 应就实测的弹性模量和截面积对计算引伸量作修正 另外还应考虑 计算用管道偏差系数与摩阻系数与实际值不符而进行的修正 12 梁段混凝土强度达到设计强度的 100 且混凝土养生时间不少于 10 天 方可进行该梁段预应力钢束张拉 预应力钢束张拉应严格按设计顺序 按 先长束再短束 张拉控制应力及工艺进行 预应力张拉 千斤顶与油泵压力 表应按有关规定配套及定期标定 张拉人员应持证上岗 监理人员应现场旁 站 并认真做好张拉记录 纵向预应力钢束在箱梁横断面应保持对称张拉 纵向钢束张拉时两端应保持同步 13 钢束张拉时 应尽量避免滑丝 断丝现象 当出现滑丝 断丝时 其滑丝 断丝总数量不得大于该断面总数的 1 每一钢束的滑丝 断丝数量 不得多于一根 否则应换束重新张拉 14 预应力钢束张拉完后 应尽早进行孔道压浆 并切实保证压浆质 量压浆结束后 立即用高压水对箱梁表面进行冲洗 防止浮浆粘结 影响垫 层混凝土粘结质量 压浆材料 外加剂及水泥浆配比应根据管道形成 压浆 方法 材料性能及设备条件通过试验确定 水泥浆要求尽量减小收缩和泌水 可掺入适量膨胀剂 以保证压浆密实饱满 压浆所用的水泥浆标号要求其设 计强度达到箱梁混凝土的设计强度 并据此进行配合比设计 建议水灰比在 0 40 0 45 之间选用 水泥浆的掺合材料要求对预应力束不能起腐蚀作用 15 锚具垫板必须与钢束轴线垂直 垫板孔中心与管道孔中心必须一 致 安装千斤顶必须保证锚圈孔与垫板孔中心严格对中 16 钢束张拉完毕 严禁碰撞锚具和钢绞线 钢绞线剩余长度采用切 割机切断并采用环氧树脂水泥浆尽快封锚 17 凡设槽口的埋入式锚头 管道压浆后均须封锚 封锚混凝土应密 典尚设计 路桥效果图 三维动画 h t t p w w w d i l l s u n c o m 京杭运河常州市区段改线工程 312 国道西大桥施工图设计 29 实并与梁体混凝土结合良好 18 锚固齿板内的钢筋与腹板 顶板 底板钢筋采用点焊连接 预应 力混凝土箱梁内平衡拉筋必须与圆弧外侧钢筋筋连接 19 主桥桥面板主筋在预留孔位置应采用机械连接方式 同一截面内 的接头不应超过全部钢筋的 1 2 主桥桥面板 引桥箱梁 钢筋接头位置应 相互错开 在一个水平平面内的钢筋接头数量不得超过总钢筋数量的 1 2 与预应力束发生冲突的普通钢筋 可适当移动以避让预应力束 20 预应力钢束的锚具 连接器等锚固系统的细节由供货方提供 本 设计不另出图纸 21 上部结构主梁施工时 应注意预埋桥面系护栏 伸缩缝 以及交 通工程等构件的预埋件 22 箱梁施工中因施工所需开设的孔洞 均应征得设计单位的同意 所有施工预埋件 在施工完成后应予割除 恢复原状 并注意防锈和美观 23 桥面调平层采用 C40 聚丙烯纤维混凝土 要求掺入聚丙烯纤维网 其各项性能应符合美国 ASTMC 1116 标准的各项要求 其抗拉强度应介于 620 758MPa 之间 掺入量按 0 9Kg m 3 考虑 纤维长度要求不小于 19mm 24 调平层浇筑应在墩顶范围合拢 在桥面调平层施工完成及表面按 施工缝清理干净后三涂 FYT 1 改进型防水层 桥面铺装所需的沥青混凝土材 料及配比应根据有关试验确定 25 主桥施工过程中应进行相关