大桥围堰方案

1、大邑县三安路方渡大桥桥墩、系梁单壁钢吊箱围堰设计1 概况大邑县三安路方渡大桥改造工程， 位于大邑县东南部三安路 起点，西连大邑县的安仁镇，东接崇州市的三江镇，也是通往双 流县、新津县的主要通道。桥梁全宽20m,桥梁全长307m，桥型采用 12-25m 后张预应力混凝土简支小箱梁， 下部为三柱式墩、 台，钻孔灌注桩基础， 设计荷载：公路 I 级，设计洪水频率： 1/100， 计算行车速度：60km/h，设计深度：一阶段施工图设计。西河方渡大桥位于白马河河口下游500m。河段两岸有已建成的防洪堤，此外，在拟建桥梁下游约 259m 处，有已建成的都 江堰灌区外江西河羊头堰引水枢纽和方渡电站。 羊头堰

2、原为拦河 斜坝，斜跨西河及方渡大桥，在 51.2 地震中损毁，于 2009 年重 建，现已建成，新建羊头堰，新建羊头堰拦河坝与河流正交，为 混凝土重力式溢流坝，溢流坝坝长245m，坝高5.45m。在2010年”8.13洪”水中被冲垮部分，后续将对其进行恢复重建。本桥重建成后百年一遇洪水位为999.27m，测时水位为996.1m，拟筑钻孔平台标高为 997.3m，三柱式墩台平面尺寸为 3.5X 20mo 7号桥墩台位于河床最深区，其余桥墩均在钻孔平台 标高下，最深高程在 -4.75m 至-9.3 之间。本桥所处位置特殊，河道水位无法降低，桥梁桩基钻孔施工 需填筑钻孔平台，钻孔平台材料为外购砂砾石

3、填筑压实。填筑高 度应咼于测时水位1.2m，即（钻孔平台标咼为997.3m）。当钻孔 灌注桩基础完成后，进入系梁、墩台施工，由于钻孔平台式采用 透水性材料填筑，挖至系梁设计标高后，其渗水量非常大，无法 保证系梁、墩台能继续施工。经综合比较分析，本桥系梁、墩台 采用单壁钢吊箱施工。2单壁钢吊箱的设计围堰是用于水下施工的临时性挡水设施。钢吊箱围堰的作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水，为承台施工提供无水的干处施工环境。根据钢吊箱使用功能，将其分为底板、 侧板、内支撑、吊挂系统四大部分。其中，侧板、底板是钢吊箱 围堰的主要阻水结构并兼作承台模板。钢吊箱围堰是为承台施工 而设计的临时阻水结构

4、，其作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的 封底混凝土围水，为承台施工提供无水的干处施工环境；封底混凝土作为承台施工的底模板，吊箱侧板作为承台施工的侧模板。2.1构造形式的选择国内深水承台施工，多采用沉井、钢围堰或钢吊箱法。由于 沉井和钢围堰施工工序繁锁，工期长，材料用量大，而钢吊箱工 艺操作简单，节约工期，材料用量合理并能回收再利用，技术上 可行。所以我们确定采用钢吊箱施工方案，并对吊箱侧板的单壁、双壁两种方案进行了比较（如表 1所示），结合本工程工期、结 构特点及施工经验等，本项目钢吊箱侧板采用单壁结构。形式优点缺（1）材料用量多，（1）吊箱拼装及下沉充加工难度大；（2）在钻双壁分利用水的浮力，

5、下沉不用大孔平台下拼装侧板，难结构型起吊设备；（2）侧板刚度度大，焊接工作量大；大，内支撑材料用量少。（3）下沉工艺复杂，工期长。（1）节省材料，加工方便，加工质量易控制；（2）装、拆方便，可兼做承台施工（1）侧板刚度小，模板；（3）承台施工完毕，内支撑材料用量多；（2）单壁拆除侧板又可作为施工模板；下沉时需用大型起吊设结构备。（4）下沉工艺简单、节省时间；（5）在钻孔平台上拼装侧板，焊接工作量小，拼装容易。2.2设计条件221工况条件根据钢吊箱围堰施工工作时段及设计受力状态， 可按以下几 个工况进行分析： 拼装下沉阶段； 封底混凝土施工阶段； 抽水后承台施工阶段。2.2.2水位条件根据当地水

6、利局提供的水利资料，及现场测时水位为996.1m，确定钢吊箱的顶标高为 997.3m（当施工水位接近或高于997.3m 时，增设防浪板，保证正常的施工和安全 ）,设计抽水水位 为997.3m（可根据施工时的水位随时调整）。水流速取为1.50m/s。2.2.3结构设计条件综合各工况条件、 水位条件和施工时间， 确定钢吊箱结构设计条件：以7号墩为例，围堰平面内净尺寸：3.5m x 20m（比三柱 式墩台平面尺寸有所增大 ,考虑了系梁模板操作宽度 ）；侧板顶面设计标高：997.3m （保证承台施工在干燥无水的条件下进行）；底板顶面设计标高：987.55m （封底混凝土厚度为0.50m,系梁的底标高为

7、 988.05m）；内支承标高：992.05m和996.8m (最不利工况处);设计抽水水位： 977.3m；根据自然水位变化及钢吊箱施工作业时段， 设计施工受力结 构主要按照最高水位时， 吊箱内抽干水后侧板所受水压力为设计 依据，最低水位时，现浇系梁砼侧压力进行校核，考虑最高水位 时，钢吊箱抗浮措施。2 . 3荷载取值依据由铁路桥涵设计规范(JTJ021-98)荷载组合V考虑钢吊箱围堰设计荷载组合。水平荷载：刀Hj =静水压力 流水压力 风力 其他；竖直荷载：刀Gj =吊箱自重 封底混凝土重 浮力 其他；其中：单位面积上的静水压力按10kN/ 计，水压随高度按线性分布；风速很小，在此可忽略；

8、封底混凝土容重；y =24.0kN/m3 ;水的浮力:y =10kN/m3 ;封底混凝土与护筒之间的摩阻力取经验值 150KN/m22.4计算综合工况条件分析和计算内容， 对钢吊箱各部分取最不利受 力工况进行计算。 底板主要承受封底混凝土重量和吊箱自重。荷载组合为 混凝土自重 吊箱自重 浮力，此外， 还要对吊箱入水时底板受力 情况进行复算。吊箱吊挂系统与底板一起进行验算。 侧板以承受水平荷载为主， 最不利受力工况为抽水阶段， 侧板计算包括竖肋、水平加劲肋、面板、竖肋拼接处及焊接的内 力、 变形及应力计算。另外，还要对吊箱逐层入水及系梁、墩 柱施工等阶段侧板受力情况进行复算。内支撑系统与侧板计算

9、， 在侧板验算的同时完成验算。 吊箱拼装下沉阶段主要与吊箱自重有关，以两层拼装完 成下沉时为最不利进行计算控制， 并据此计算结果设计吊点、 吊 带。 抗浮计算分两个阶段：一个阶段是吊箱内抽完水后灌筑 承台混凝土前，另一个阶段是浇筑完系梁且混凝土初凝前。吊箱自重 封底混凝土重 粘结力（方向向下）浮力吊箱自重 系梁混凝土重 封底混凝土重V粘结力 浮力（方 向向上） 封底混凝土强度验算：要验算封底混凝土周边悬臂时的 拉应力和剪应力，以及中间封底混凝土的拉应力和剪应力。 封底混凝土厚度计算。5钢吊箱结构简介（待方案确定可否后再进行验算阐述）6结束语方渡大桥系梁、墩台围堰施工方案的设计， 无论从经济技术

10、 的可行性，还是从现场组织施工的可行性都值得上级领导部门都 研讨，如果此方案能得到批准，我们相信一定会节约工期，降低 成本，为后序施工打下了坚实的基础。5 钢吊箱结构简介变系梁及墩柱水底板底板的作用一是与侧板共同组成阻水结构， 上施工为陆上施工，二是作为吊箱、承台的承重结构。吊箱底板 分成四块， 吊箱底板由底模托梁和底模组成。 底板平面净尺寸为3.5 mx 20m,底板高0.408m,重量为30.35吨。底模托梁为井字 梁结构，纵横边梁各设 2 道，每道由通长 2 40a 组成，纵横中梁 各设4道，每道由通长单根140a组成。纵、横梁之间的斜撑（除 吊杆梁处）为2 22a，吊杆梁处为240a。

11、纵梁之间和横梁之间 分别设置/ 100x 80x 8角钢加劲肋。顶板为S =8mm钢板。横梁 与纵梁用焊接连接，底板与侧板、侧板之间均用20螺栓连接，焊缝连接及螺栓连接强度计算按路桥施工计算手册设计。 吊杆设 在纵梁上，吊杆采用32的930级高强度精轧螺纹钢，共36根。 侧板侧板采用单壁结构，由I 25a做纵肋、/ 75X 50x 5做横肋 和 8mm 钢板做面板焊接而成。侧板高度方向分为上、下两层, 分别为2.50m、7.50m。每层分为8块，其中长边和短边各 4块。 上层长边壁板单块重为 2.348吨,上层短边壁板单块重为 2.279 吨,下层长边壁板单块重为 8.452吨,下层短边壁板单

12、块重为 7.848吨,侧板总重 83.71 吨。分块的原则主要是为了便于加工和运输,避免产生超标变 形,所以分块较小。吊箱下层侧板与底板及上、下层侧板之间的 水平缝和竖缝均采用螺栓连接，缝间设置10mm （压缩后为34mm）泡沫橡胶垫以防漏水。侧板的面板为3=8mm钢板，竖楞（接缝角钢除外）均为I25a工字钢，间距为660mm，水平加劲肋为 8 =8mm ,h=250mm 的钢板，间距为 300mm 400mm 450mm 和 500mm。侧板的作用：是与底板（包括封底混凝土）共同组成阻水结 构，变承台及部分墩身水上施工为陆上施工， 另一作用是兼做承 台施工的外模板。 吊箱内支撑内支撑由内圈梁

13、， 水平斜撑杆二部分组成。 总重为 28.76 吨。内圈梁：内圈梁设二层， 设在吊箱侧板的内侧， 高程为 4.50m 和 7.00m 处，由下层 4I40c 和上层 2I32c 结构组成的水平四边形， 焊在侧板内壁钢板上。内圈梁的作用主要是承受侧板传递的荷 载，并将其传给水平斜撑杆。水平斜撑杆： 为菱形支撑结构， 杆端与内圈梁焊接连接成一 体，水平撑杆由 2I32c 组成。 吊箱吊挂系统：吊挂系统由纵、横梁、吊杆及钢护筒组成，吊挂系统的作用 是承担吊箱自重及封底混凝土的重量。横梁：横梁（顺桥向）共计 3 排，均设在钢护筒顶，每排由 两片贝雷梁组成。贝雷梁支点设专用支座（牛腿）焊接于护筒内 侧的

14、专用支座（牛腿）上，贝雷梁的作用是支承纵梁，并将纵梁 传递的荷载（通过护筒）传递至基桩。纵梁：纵梁（顺水方向）设置在贝雷梁上，共 6 排，由 2I56 工字钢（搭设工作平台用过的）组成。纵梁的作用是支承吊杆， 并将吊杆荷载传递给横梁。吊杆：吊杆是由 32 mm精扎螺纹粗钢筋及与之配吊的连 接器、螺帽组成，共 36 根吊杆，重 3.13吨， 吊杆下端固定到底板的托梁上，上端固定到吊 挂系统的纵梁上。 吊杆的作用是将吊箱自重及封底混凝土的重量 传给纵梁。在使用前做试验，满足施工要求方能施工；在施工过 程中，对吊杆要充分保护好，禁止碰撞，以免影响施工的安全。 吊箱定位系统钢吊箱下沉入水后受流水压力的

15、作用， 吊箱围堰会向下游漂 移，为便于调整吊箱位置，确保顺利下沉，在吊箱侧板内壁与钢 护筒之间设上下两层导向系统，第一层设在距围堰底板 2.00 m 处，第二层设在距围堰底板 6.00 m 处，每层 8 个导向。定位系 统由导向钢板、定位孔、定位器（短型钢）及调位千斤顶组成。 导向板为厚度S= 16mm钢板，端部制成圆弧，分别焊于吊箱4个角部位的纵、 横内圈梁上， 导向板端部至钢护筒外壁之间留一 定的空隙；定位孔是利用吊箱底板上靠上游的前排 3个护筒孔洞作为定位孔， 其位置必须和护筒 -2.50m 处位置保持一致； 导向钢 板及定位孔的作用是控制下沉吊箱的平面位置。 调位时用调位千 斤顶进行。定位是在吊箱下沉到位后，封底混凝土凝固前，为防 止水流压力、 波浪力及靠船力等动荷载对自由悬挂的钢吊箱发生 挠动，影响封底混凝土质量而设置固定装置。 定位主要利用钢护 筒的稳定性将下沉到位的钢吊箱通过定位器与 4 个角的钢护筒 连成整体达到钢吊箱的定位。 根据设计施工水位， 钢吊箱设计总 高度为8.0m，共分两节，第一节高 6.0m,第二节高2