大橋航道橋鋼梁施工方案研究

1、五、預(yù)制場設(shè)計與施工（一）、制梁臺座檢算1、設(shè)計依據(jù)（1）、青島海灣大橋60m箱梁設(shè)計圖（2）、建筑地基設(shè)計規(guī)范2、制梁臺座結(jié)構(gòu)布置圖3計算假定由于制梁臺座為三條條形基礎(chǔ)及兩排千斤頂共同承受梁重及施工荷載，為簡化計算，假定同一斷面3個條形基礎(chǔ)承受4/5的荷載，兩排千斤頂共同承受1/5的荷載。實際中中部條形基礎(chǔ)持荷時間較長及受力不均勻，為安全計算，中部條形基礎(chǔ)在計算后適當加大基底面積。設(shè)計箱梁和模板重為2600t，每個條形基礎(chǔ)承受的荷載為26004/53=693.3t，換算為均布荷載：693.360=11.5t/m，近似取荷載按12t/m=120KN/m算地基容許承載力為【f】=120Kpa則基

2、礎(chǔ)寬取基礎(chǔ)寬為1.5m，埋深0.4m 滿足要求，取基礎(chǔ)寬1.5m為防止地基不均勻沉降，適當配筋，配筋按照構(gòu)造筋考慮4側(cè)模軌道基礎(chǔ)（1）荷載計算假定：側(cè)模軌道在工作狀態(tài)下，共有17個千斤頂共同支承側(cè)模及上部傳來的施工荷載，千斤頂間隔3.33m，為簡化計算按基底均勻受力設(shè)計基礎(chǔ)寬度；按倒梁法來計算條形基礎(chǔ)的最不利內(nèi)力及配筋，計算條形基礎(chǔ)的配筋時，活載組合系數(shù)取1.4。每個千斤頂荷載為：26005217=15.3t 換算為基底均布荷載：q=15.3/3.331.4=6.43t/m=64.3KN/m計算得：Mmax=87.54KNm M-max=32.544KNm（2）配筋 混凝土強度：C30 Ra=

3、17.5MPa鋼筋：主筋HRB335 Rg=340Mpa 箍筋HRB335 jg =0.55 rc=rs=1.251、正彎距配筋設(shè)a=40mm，則h0=800-40=760mm0.2%bh0采用構(gòu)造配筋。2、負彎距配筋設(shè)a=40mm，則h0=800-40=760mm0.2%bh0采用構(gòu)造配筋。 （二）粉噴樁及強夯復(fù)合地基計算書1設(shè)計依據(jù)：（1）項目部提供的梁廠各結(jié)構(gòu)的平面尺寸、地質(zhì)情況簡述和承載力要求。（2）建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002。（3）建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范DB42/242-2003。2設(shè)計要求：經(jīng)加固后復(fù)合地基承載力特征值fspk150Kpa。3設(shè)計計算：（1）粉噴樁復(fù)合地

4、基：根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點及地質(zhì)情況，本方案采用500的粉體攪拌樁（簡稱粉噴樁）處理該軟弱地基，具體方案設(shè)計如下：（2）樁長：本工程粉噴樁主要處理填土及淤泥質(zhì)土，因此，粉噴樁應(yīng)穿過填土及淤泥質(zhì)土層，并進入其下相對較好的粉質(zhì)粘土層一定深度，故此，本工程粉噴樁樁長定為11.0m。（3）樁身材料：本工程粉噴樁的粉體材料選用PO或PS32.5的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量按50kg/m考慮。（4）單樁承載力特征值： 按樁身強度計算： 按地質(zhì)情況計算：粉噴樁單樁承載力由樁身強度控制，取100KN。（5）粉噴樁面積置換率：則：本工程，不小于170Kpa，取80Kpa。則：因此，本工程的粉噴樁面積置換率不應(yīng)小于0

5、.224。（6）粉噴樁的布置：根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)型式，擬采用矩形布置。樁間距確定：由，得：則，當B=1.5m時，當B=1.6m時，因此，樁間距當B=1.5m時，不得大于1.17m，當B=1.6m時，不得大于1.09m。詳見粉噴樁平面布置圖。4置換強夯處理方案：（1）土層參數(shù)：人工填土：=120Kpa 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：=90Kpa 淤泥質(zhì)粘土：=80Kpa 粉質(zhì)粘土：=120Kpa（2）塊石墩設(shè)計取值：平均墩長10.5m，墩體直徑1.5m，單墩承載力R=400KN3、復(fù)合地基承載力：Kpa150Kpa （可行）：復(fù)合地基承載力（KPa）：墩間土承載力（KPa）S：單墩所占面積（m2）S1：單墩面積

6、（m2）R：單墩承載力（KN）六出海碼頭設(shè)計計算書（一）設(shè)計采用規(guī)范及文件 1波浪力按行業(yè)標準海港水文規(guī)范(JTJ213-87)確定；2港口工程荷載規(guī)范（JTJ215-98）；3在鋼管樁內(nèi)灌注混凝土所形成的鋼管混凝土樁，其樁身結(jié)構(gòu)承載力按鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程（CECS28）確定；4港口工程樁基規(guī)范（JTJ254-98）； 5鋼管樁強度計算和穩(wěn)定性驗算，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GBJ17）執(zhí)行；6鋼管樁采用Q235鋼,應(yīng)采用E4301、E4303型等E43XX系列焊條。鋼材的強度設(shè)計值為：抗拉、抗壓和抗彎 f：200x0.95=190 Mpa抗剪 fV：115x0.95=110 Mpa7公路橋

7、涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(JTJ02586)8杭州灣跨海大橋招標文件9杭州灣跨海大橋施工招標圖紙（二）設(shè)計、計算項目1箱梁出海碼頭普通墩的設(shè)計；2棧橋端部防撞墩；3運架船靠船墩；4材料碼頭的設(shè)計計算；5鋼箱梁的設(shè)計計算（三） 設(shè)計資料1設(shè)計船型設(shè)計船型為專用運架船。船長L=88.2m，船寬B=40m，型深D=7.0m，滿載吃水T=3.5m，滿載排水量10901t。滿載梁航行時，抗風蒲氏8級及相應(yīng)波浪。2水文及氣象資料（1）水位(國家85高程系統(tǒng))設(shè)計高水位：H=1.7m；極端高水位：H=3.2m;設(shè)計低水位：-2.3m；極端低水位：-3.44m。（2） 波浪波浪重現(xiàn)期為100年，設(shè)計高水位：H

8、=3.0m；極端高水位：H=2.65m;（3）水流最大漲潮表面流速：V1=0.76m/s，流向339（與北向夾角）；最大落潮表面流速：V1=0.62m/s，流向182（與北向夾角）；（4）風工作風力按8級風，風速V=20.3m/s；非工作風力按12級風，風速V=32.2m/s。（四）荷載計算1預(yù)制梁自重約2000t，施工荷載按2400t控制設(shè)計；橫移小車一個支點的壓力按600t設(shè)計；2箱梁出海碼頭鋼梁縱向水平力：G=1200x0.15=180t(由滑道自相抵消)；3專用架運船系纜力（1）船舶受風面積工作風速V=20.3m/s（8級風），非工作風速V=23m/s（9級風），按港口工程技術(shù)規(guī)范（J

9、TJ 215-98）10.2.2條計算。滿載時，LogAxw=-0.036+0.742 log10000Axw=855m2I. LogAyw=-0.107+0.621 log10000Ayw=238m2壓載時，LogAxw=0.238+0.727 log10000Axw=1552m2LogAyw=0.019+0.628 log10000Ayw=340m2（2）作用于船舶上的風壓力計算風壓力按（JTJ 215-98）10.2.1條計算。工作狀態(tài)，F(xiàn)xw=73.6x10-5x855x20.32x0.9=233 kNFyw=49x10-5x238x20.32x0.9=43 kN非工作狀態(tài)， Fxw=

10、73.6x10-5x1552x232x0.9=544 kNFyw=49x10-5x340x232x0.9=79 kN（3）作用于船舶上的水流力水流力按（JTJ 215-98）附錄E.0.11條計算。水流向與船舶縱軸夾角30度。船舶吃水線以下橫向投影面積（E.0.4.1）log B=0.484+0.612xlog10000B=855 m2Axc=Bsin30=428 m2 （E.0.14）Ayc=Bcos30=740 m2 （E.0.14）Cxc=1.72x3.1416x30/180+0.05=0.951 (E.0.12-1)Cyc=1.72x3.1416x30/180+0.1=1.0 (E.0

11、.12-2)漲潮時，F(xiàn)xc=0.652x1.025x1.722x740/3=487 kN (E.0.11-1)Fyc=1.0x1.025x1.722x428/3=432 kN (E.0.11-2)落潮時，F(xiàn)xc=0.951x1.025x1.252x740/2=563 kN (E.0.11-1)Fyc=1.0x1.025x1.252x428/2=342 kN (E.0.11-2)（4）系纜力系纜力按（JTJ 215-98）10.4.1條計算。N =1.3/3x(843/sin30/cos30+265/cos30/cos30) =996.7kNNx=996.7xsin30xcos30=418KNN

12、y=996.7xcos30xcos30=725KN(由棧橋中間的系纜墩承擔)若按兩個系纜墩計，N=1.2/2x(843/sin30/cos30+265/cos30/cos30) =1380kNNx=1380xsin30xcos30=597KN(4)、“專用架運船”擠靠力擠靠力按（JTJ 215-98）10.5.3條計算。Fj=1.3x(544+487)/3=446KN對于防撞墩B為1031KN（5）撞擊力船舶靠岸撞擊力按（JTJ 215-98）10.6.2條計算：專用架運船：E=0.75x0.5x10901x0.152=92 kJ初選標準型橡膠護舷，E=98KJ，反力R=274KN1000t級

13、駁船：E=0.75x0.5x1000x0.22=33.8 kJ（6）波浪引起的船舶撞擊力按（JTJ 214-87）附錄七計算：天一號對碼頭撞擊的法向速度:V=0.22x2.11x39.61x13/7/40/3.2 =0.267m/s有效撞擊能量：E=0.5x1.1x6771x0.2672=265.5KJ選用標準型橡膠護舷，E=302KJ，反力R=590KN船舶(1000t級)對碼頭撞擊的法向速度:V=(0.22x2.11x39.61x13/7/12/1.8)sin15=0.41m/s有效撞擊能量：E=0.5x1.1x2500x0.412=232.4 KJ選用標準型橡膠護舷，E=302KJ，反力

14、R=590KN4水流力水流力按（JTJ 215-98）13.0.1條計算。棧橋每根鋼管樁所受水流力：Fw=0.73x(1.025/2)x1.12x1.2x13.5+1.5x(1.025/2)x1.12x1.2x7.5=15.7kN5波浪力波浪力按（JTJ 213-87）7.3.14條計算。由H/d=4.2/14=0.3，查圖7.3.3-1，波峰在靜水面以上的高度max=0.67m,Z1=0Z2=14+0.67=14.67mZ2=14+0.67-4.2/2=12.57mZ2/L=14.67/63.4=0.23Z2/L=12.57/63.4=0.20d/L=14/63.4=0.22查圖7.3.3-

15、2，得K1=0.158查圖7.3.3-3，得K2=0.77查圖7.3.3-5，得K3=0.064查圖7.3.3-7，得K4=0.455作用于整個柱體高度上的最大速度分力為(式7.3.3-1):PDmax=1.2x10.868x1.2x4.22x0.158/2=22.23KN1.19xPDmax=1.19x22.23=26.5KNPDmax對樁在地面處的力矩為MDmax=1.2x10.868x1.2x4.22x63.4x0.064/2/3.14=181.8KNm1.19x MDmax=216KNmPImax對樁在地面處的力矩為MImax=2.0x10.868x4.1526x4.2x63.4x0.

16、455/4/3.14=887.56 KNm作用于整個柱體高度上的最大慣性分力為(式7.3.3-1):PImax=2.0x10.868x4.1526x4.2x0.77/2=144.11KN當PDmax 0.5PImax時，最大水平總波浪力Pmax= PImax=144.11KN對水底面的最大總力矩Mmax=216x(1+0.25x543.622/324.52)=367KNm換算成樁頂水平力P=367/14=26KN波浪對鋼箱梁的水平力P=15x6x2=180KN每組4根樁的總水平力P總=26x4+180x2=464KN6豎向力棧橋雙樁豎向力V=6000+6000x（6-5.45）/6+250+1

17、50=6900KN單樁設(shè)計豎向承載力3500KN。（五）荷載組合1棧橋樁設(shè)計控制組合：設(shè)計高水位時風力+波浪力+橫移箱梁荷載V=3500KN（單樁）校核組合：極端高水位時風力+波浪力+橫移箱梁荷載V=3500KN（單樁）H=464KN（每組樁）2靠船墩設(shè)計控制組合：設(shè)計高水位時風力+波浪力+船擠靠力專用架運船：V=1800KNH=12+26x6+446=614KN1000t鐵駁：V=2000KNH=11+56x2+90=213KN校核組合：極端高水位時風力+波浪力天一號：V=1800KNH=6+26x6x1.3=209KN1000t鐵駁：V=2000KNH=26x4+6=110KN（六）設(shè)計擬

18、定的主要數(shù)據(jù)1棧橋第一跨跨度12米，其余跨度均為6米，除第一跨內(nèi)樁基礎(chǔ)采用鉆孔樁外，其余均為砼管樁+鋼管樁的形式。鋼箱梁第一跨海側(cè)樁基礎(chǔ)采用2-1.5米鉆孔摩擦樁，入土深度60米，單樁樁頂設(shè)計承載力500t；第29跨（地面標高-2以上）樁基礎(chǔ)采用2-1.0米A型砼管樁（頂節(jié)采用壁厚18mm同直徑鋼管樁），入土深度45米；其余跨（地面標高-2以下）樁基礎(chǔ)采用2-1.2米A型砼管樁（頂節(jié)采用壁厚18mm同直徑鋼管樁），入土深度40米。管樁地面以下2米至樁頂填充C30砼，以增強抵抗水平力，單樁樁頂設(shè)計承載力350t。棧橋普通墩外側(cè)樁基礎(chǔ)采用0.7米A型砼管樁（頂節(jié)采用壁厚12mm同直徑鋼管樁）。管樁

19、入土深度15米，單樁樁頂設(shè)計承載力60t。每相鄰兩排共6根鋼管樁間設(shè)樁間聯(lián)結(jié)系以進一步增強抵抗縱、橫向水平力。2專用架運船靠船墩分別采用6-1.0、5-1.0砼管樁（頂節(jié)采用壁厚16mm同直徑鋼管樁），靠船側(cè)兩根樁采用直樁，其余采用斜樁，斜度4:1。3材料碼頭系纜墩采用鋼管樁結(jié)構(gòu)，每個系纜墩下設(shè)4-1.2米垂直A型砼管樁（頂節(jié)采用壁厚16mm同直徑鋼管樁），樁頂設(shè)聯(lián)接系，壁厚16毫米，入土深度15米，靠船側(cè)管樁地面以下2米至樁頂填充C30砼，每個系纜墩上設(shè)一個25T系纜柱。4箱梁出海碼頭鋼箱梁、樁頂分配梁截面尺寸：第一跨鋼箱梁截面高2.8m，寬0.8m；其余跨主鋼箱梁截面高1.7m，寬0.8m

20、。鋼箱梁最大計算跨度12m，最小計算跨度6m。樁頂分配梁截面高1.2m，寬0.6m，跨度1.2+2.3+1.2m。（七）計算結(jié)果使用樁基計算程序及結(jié)構(gòu)計算程序計算，結(jié)果如下：1出海碼頭第一跨鉆孔樁墩：墩頂最大水平位移16.7mm；沉降量3.8mm，（單樁樁頂設(shè)計承載力豎向V=500t，水平H=10t）；2出海碼頭普通墩（按四根一組）：墩頂最大水平位移24.6mm；沉降量4.6mm，（單樁樁頂豎向力V=350t，群樁水平力H=46t，樁頂鉸接）。3出海碼頭端部防撞墩A：墩頂最大水平位移11mm； （群樁設(shè)計水平力H=60t，樁頂按鉸接計算）；4專用架運船靠船墩：墩頂最大水平位移15.6mm, （

21、群樁設(shè)計承載力豎向V=180t，水平H=61t，樁頂按鉸接計算）；5棧橋中部“天一號”系纜墩：墩頂最大水平位移15.4mm, （群樁設(shè)計承載力豎向V=200t，水平H=50t，樁頂按鉸接計算）；6材料碼頭系纜墩：墩頂最大水平位移25.1mm；沉降量2.1mm， （群樁設(shè)計承載力豎向V=200t，水平H=25t,樁頂按固接計算）；7首跨（12m）主鋼箱梁最大撓度fmax=5.1 mm, f/L=1/23501/600 ，max=128Mpa190Mpamax=86Mpa110Mpa其余跨（6m）主鋼箱梁最大撓度fmax=2mm, f/L=1/30001/600，max=120Mpa190Mpa，

22、max=98Mpa110Mpa8樁頂分配梁最大撓度fmax=0.45mm，f/L=1/51001/600，應(yīng)力max=130Mpa190Mpa，max=89Mpa110Mpa滿足規(guī)范及施工要求。七箱梁預(yù)制、移位（一）縱橫移軌道計算1 設(shè)計依據(jù)：青島海灣大橋設(shè)計圖紙2 參考規(guī)范：（1）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（2）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ023-85）（3）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJ024-85）（4）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范3 .計算施工荷載：(1) 預(yù)制梁自重按2000t控制設(shè)計。(2) 橫移小車一個支點的壓力按525t設(shè)計。4. 設(shè)計擬訂數(shù)據(jù)： (1) 縱橫移滑道梁

23、為普通鋼筋混凝土連續(xù)梁，梁高3.0米，梁寬1.4米。(2) 在橫移滑道上橫移主梁時兩支點間距5.45米，縱移滑道上縱移時兩支點間距57米。(3) 橫移滑道最大計算跨度8.5米，縱移滑道最大計算跨度9.5米。(4)為簡化計算，橫移滑道按五等跨連續(xù)梁計算，縱移滑道按單集中荷載五等跨連續(xù)梁計算。5. 橫移滑道計算結(jié)構(gòu)在自重作用下彎距如圖所示結(jié)構(gòu)在活載作用下最大正彎距： 結(jié)構(gòu)在活載作用下最大負彎距：故設(shè)計彎距M+max=1.2549+1.48914=13138.4故設(shè)計彎距M-max=1.2799+1.47316=11201配筋計算根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點，取軌道梁截面尺寸為梁高3m、寬1.4m。混凝土為C3

24、0，鋼筋為HRB335直徑32mm。出于安全考慮按單筋截面配筋。由公式根據(jù)材料，混凝土軸心抗壓設(shè)計強度取Ra=17.5MPa,級鋼筋抗拉設(shè)計強度Rg=340MPa,混凝土安全系數(shù)c=1.25.分別帶入最大正負彎距算得下緣所需鋼筋數(shù)量Ag=17113mm2,選取32鋼筋，需22根；上緣所需鋼筋數(shù)量Ag=14483mm2,選取32鋼筋，需18根。6. 縱移滑道計算結(jié)構(gòu)在自重作用下彎距如圖所示結(jié)構(gòu)在活載作用下最大正彎距： 結(jié)構(gòu)在活載作用下最大負彎距：故設(shè)計彎距M+max=1.2686+1.410248=15170.4故設(shè)計彎距M-max=1.2997+1.45155=8413.4配筋計算 根據(jù)結(jié)構(gòu)受

25、力特點，取軌道梁截面尺寸為梁高3m、寬1.4m。混凝土為C30，鋼筋為HRB335直徑32mm。 出于安全考慮按單筋截面配筋。由公式根據(jù)材料，混凝土軸心抗壓設(shè)計強度取Ra=17.5MPa,級鋼筋抗拉設(shè)計強度Rg=340MPa,混凝土安全系數(shù)c=1.25.分別帶入最大正負彎距算得下緣所需鋼筋數(shù)量Ag=23058.8mm2,選取32鋼筋，需29根；上緣所需鋼筋數(shù)量Ag=13691.2mm2,選取32鋼筋，需18根。7. 結(jié)論通過橋梁博士演算分析，結(jié)構(gòu)在承載能力極限狀態(tài)下滿足強度要求，在正常使用狀態(tài)下裂縫均滿足要求。(二) 鉆孔樁計算1. 設(shè)計依據(jù)：青島海灣大橋設(shè)計圖紙2. 參考規(guī)范：(1)公路橋涵

26、設(shè)計通用規(guī)范(2)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ023-85）(3)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（JTJ024-85）3.設(shè)計地質(zhì)數(shù)據(jù)：地層分布從上向下為淤泥混砂、粘土、砂層、粘土、泥巖層、角礫巖層，各單元土層承載力標準值，樁基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)按規(guī)范要求并結(jié)合當?shù)亟ㄖ?jīng)驗如下： 單元土體名稱本層土底面所在深度（m）每層土厚度（m）地基承載力標準值(KPa)鉆孔樁極限側(cè)阻力標準值（KPa）人工填土2.32.390 18淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土8.1 5.890 18淤泥質(zhì)粘土10.182.0880 20粉質(zhì)粘土13.483.3120 28粗礫砂17.083.6420 116粉質(zhì)粘土18.481.

27、4120 28 粗礫砂25.487420 116粉質(zhì)粘土26.981.5120 28粗礫砂32.685.7420 116強風化泥巖 34.682400 80強風化角礫巖38.684450 90強風化泥巖400 804.橫移滑道鉆孔樁計算 由橋梁博士計算得樁頂外力為 Nj=9780KN. 計算樁長 Nj=ULii+m0A0+K22(h-3)計算時取以下數(shù)據(jù)：樁的成孔直徑1.3m,樁周長U=1.3=4.082m，A=1.27m 2 ，=0.7，m0 =0.6，K2=5.0，h40，取40，0=400kPa，2=15kN/m3（已扣除浮力）。帶入資料估算出樁長h= 51.25， 取h=52m。按軸心受壓構(gòu)件配筋 NjNu=b(RaA/c+RgAg/s) 混凝土滿足抗壓強度，只需按構(gòu)造配筋2422根就可以。5. 縱移滑道鉆孔樁計算 由橋梁博士計算得樁頂外力為 Nj=6530KN. 計算樁長 Nj=ULii+m0A0+K22(h-3)計算時取以下數(shù)據(jù)：樁的成孔直徑1.3m,樁周長U=1.3=4.082m，A=1.27m 2 ，=0.7，m0 =0.6，K2=5.0，h