某特大橋引橋承臺鋼吊箱設(shè)計

某特大橋引橋承臺鋼吊箱設(shè)計

傳統(tǒng)的鋼吊箱承載系統(tǒng)通常由地板和鋼渣之間的鋼筋壓桿制成，或精造形的鋼吊桿，以承受密封混凝土和地板的重量。當(dāng)密封混凝土達到設(shè)計強度后，通過抽吸完成系統(tǒng)傳輸，由密封混凝土和鋼渣之間的握力承受逮捕施工期間的負荷，因此密封混凝土的厚度通常很大，密封混凝土的質(zhì)量越高，整個承臺施工的成敗取決于。在強涌浪地區(qū)由于波浪的往復(fù)運動(在波峰時,波浪對吊箱為推力或者波吸力,在波谷時,波浪對吊箱為波吸力)導(dǎo)致鋼吊箱也會產(chǎn)生相應(yīng)的往復(fù)位移,特別是封底混凝土剛澆筑尚沒有強度時,非常容易導(dǎo)致封底混凝土破壞,增加了施工風(fēng)險,而且封底混凝土的厚度也需要相應(yīng)增加。本文結(jié)合外砂河大橋的具體工程實踐,探討一種新的承重體系,減少施工風(fēng)險。1引橋結(jié)構(gòu)特點廣東某特大橋全長1880.6m,單幅橋面寬18.75m,主橋為(61+108+61)m的3跨梁拱組合橋,引橋及互通采用預(yù)制組合箱梁或者現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)。其中引橋承臺長15.8m,寬3.1m,高1.6m,底標高1.5m,河床標高-2.5~-6m。十年一遇的高潮位2.491m,低潮位-0.01m,常見浪高1.5~2.0m(5%~15%)。根據(jù)工藝比選,擬采用鋼吊箱進行施工。2鋼吊箱承載系統(tǒng)設(shè)計2.1外砂河大橋承臺鋼吊箱的施工方案外砂河大橋引橋承臺如果采用常規(guī)的鋼吊箱設(shè)計,由封底混凝土作為主要的受力構(gòu)件,封底混凝土厚度至少1.2m厚(1.0m封底+0.2m找平層),不可避免地需要澆筑水下封底混凝土?？紤]到波浪力往復(fù)作用,要求鋼吊箱的剛度及鋼吊箱的固定措施非常強大,風(fēng)險也高,整個施工方案的可靠性、經(jīng)濟性均不合理。外砂河大橋承臺由于設(shè)計的特殊性,在低潮位時高出水面,所以為鋼吊箱承重系統(tǒng)的優(yōu)化提供了條件。具體如下:在低潮位時,在1.1~1.4m焊接0.3m高牛腿,采用φ36mm的精軋螺紋鋼反吊2H600×200×12×20的型鋼,在型鋼上鋪設(shè)0.2m厚預(yù)制混凝土底板,一起承受承臺施工過程中的荷載。最后澆筑0.2m厚混凝土用于止水。為盡可能提高牛腿的標高,延長施工可持續(xù)時間,將牛腿鑲嵌到預(yù)制底板和封底混凝土中,牛腿的頂標高僅比承臺底標高低0.1m(考慮精軋螺紋鋼螺帽的高度及精軋螺紋鋼安裝時不得進入承臺混凝土中),如圖1,2所示。2.2牛腿及沉重的梁設(shè)計2.2.1水重力及波浪力(1)自重:q1=0.2kN/m;(2)預(yù)制底板、封底及承臺自重:q2=50kN/m2;(3)水浮力:q3=13.91kN/m2;(4)波浪力:浮拖力q4=-27kN/m2,吸力q4=16kN/m2;(5)人員、機具及振搗荷載:q5=4kN/m2。2.2.2考慮波吸力的荷載組合1)工況1在水位1.1m,浪高2m時澆筑承臺,考慮波吸力。荷載組合為((1)+(2))×1.2+[(4)(波吸力)+(5)]×1.4。2)工況2在安裝預(yù)制底板前,承受波浪浮拖力。2.2.3計算承重計算簡化為簡支梁進行計算。采用2H600×200×12×20型鋼可以受力及滿足剛度要求。2.3抗波浪浮拖力板單元預(yù)制混凝土底板直接安放在主梁上,將承臺、波浪、施工荷載等傳遞后主梁,是整個鋼吊箱承重系統(tǒng)中關(guān)鍵的受力構(gòu)件。利用Midas中建模計算。1)工況1在水位1.1m,浪高2m時澆筑承臺,考慮波吸力。利用板單元進行建模,邊界條件為在與主梁接觸處簡支。計算結(jié)構(gòu)如圖3,4所示,并根據(jù)計算結(jié)構(gòu)進行配筋。2)工況2在沒有澆筑封底前,水位1.5m,波浪2m,承受波浪浮拖力。自重q2=3kN/m2(考慮水浮力),小于波浪的浮拖力q4=27kN/m2。所以必須對底板進行抗波浪浮拖力設(shè)計。具體做法在預(yù)制底板加工時,提前預(yù)埋15cm×15cm×1cm鋼板,預(yù)制底板安裝完成后及時與鋼護筒進行焊接,如圖5所示。結(jié)構(gòu)計算時采用在預(yù)埋鋼板處簡支板進行計算。工況3預(yù)制底板吊裝過程中,利用4點簡支的板單元進行模擬。3提高施工質(zhì)量由于采用主梁反吊在牛腿上的方式承受承臺施工期間的各種荷載,避免常規(guī)由封底混凝土與鋼護筒的握裹力承受,封底混凝土僅起到止水作用,減少封底混凝土的厚度,同時由水下施工變?yōu)閺姵笔┕や摰跸涞某兄叵到y(tǒng),降低了施工難度,保證施工質(zhì)量。主要技術(shù)如下。3.1牛腿和沉重的梁3.1.1牛視頻的下充混凝土為盡可能提高牛腿的標高,提高施工持續(xù)時間,在底板預(yù)制時預(yù)先留出牛腿位置,采取將牛腿鑲嵌到底板混凝土中,牛腿的頂標高僅距離承臺底0.1m。3.1.2主梁抗波浪浮拖力主梁自重q1=0.2kN/m小于波浪浮拖力q4=27×0.4=10.8kN/m,所以必須對主梁抗波浪浮拖力進行設(shè)計。具體設(shè)計采用ue78836mm的精軋螺紋鋼反吊主梁,并預(yù)緊;利用牛腿反壓抵抗波浪浮拖力,如圖6所示。3.2預(yù)制地板和封閉地板混凝土3.2.1預(yù)制地板準備為便于安裝,底板的預(yù)留孔比鋼護筒大20cm。整個底板分為4塊,在牛腿處斷開。3.2.2抗疲勞設(shè)計的準備在每塊預(yù)制底板與鋼護筒接觸位置預(yù)埋3塊15cm×15cm×1cm鋼板,預(yù)制底板安裝完成后及時與鋼護筒焊接固定。3.2.3凝土的影響封底混凝土主要起止水的作用,防止海水浸泡鋼筋和剛澆筑完成的承臺混凝土,影響混凝土的耐久性。側(cè)模安裝完成后,在低潮位時采用5mm的弧形鋼板封堵預(yù)制底板與鋼護筒之間的縫隙,并且弧形鋼護筒與鋼護筒焊接,抵抗波浪的浮拖力,最后低潮澆筑20cm厚C30的封底混凝土。4使用抗波浪力小的鋼吊箱通過對鋼吊箱承重系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,減少了封底混凝土的厚度,