某特大橋引橋承臺(tái)鋼吊箱設(shè)計(jì)

某特大橋引橋承臺(tái)鋼吊箱設(shè)計(jì)

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(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，通過(guò)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(fù)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(gè)承臺(tái)施工的成敗取決于。在強(qiáng)涌浪地區(qū)由于波浪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(在波峰時(shí),波浪對(duì)吊箱為推力或者波吸力,在波谷時(shí),波浪對(duì)吊箱為波吸力)導(dǎo)致鋼吊箱也會(huì)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(méi)有強(qiáng)度時(shí),非常容易導(dǎo)致封底混凝土破壞,增加了施工風(fēng)險(xiǎn),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(shí)踐,探討一種新的承重體系,減少施工風(fēng)險(xiǎn)。1引橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)廣東某特大橋全長(zhǎng)1880.6m,單幅橋面寬18.75m,主橋?yàn)?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(tái)長(zhǎng)15.8m,寬3.1m,高1.6m,底標(biāo)高1.5m,河床標(biāo)高-2.5~-6m。十年一遇的高潮位2.491m,低潮位-0.01m,常見(jiàn)浪高1.5~2.0m(5%~15%)。根據(jù)工藝比選,擬采用鋼吊箱進(jìn)行施工。2鋼吊箱承載系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1外砂河大橋承臺(tái)鋼吊箱的施工方案外砂河大橋引橋承臺(tái)如果采用常規(guī)的鋼吊箱設(shè)計(jì),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(qiáng)大,風(fēng)險(xiǎn)也高,整個(gè)施工方案的可靠性、經(jīng)濟(jì)性均不合理。外砂河大橋承臺(tái)由于設(shè)計(jì)的特殊性,在低潮位時(shí)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(shí),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(tái)施工過(guò)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(biāo)高,延長(zhǎng)施工可持續(xù)時(shí)間,將牛腿鑲嵌到預(yù)制底板和封底混凝土中,牛腿的頂標(biāo)高僅比承臺(tái)底標(biāo)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(shí)不得進(jìn)入承臺(tái)混凝土中),如圖1,2所示。2.2牛腿及沉重的梁設(shè)計(jì)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(tái)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(jī)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(shí)澆筑承臺(tái),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(jì)算承重計(jì)算簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)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(tái)、波浪、施工荷載等傳遞后主梁,是整個(gè)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(jì)算。1)工況1在水位1.1m,浪高2m時(shí)澆筑承臺(tái),考慮波吸力。利用板單元進(jìn)行建模,邊界條件為在與主梁接觸處簡(jiǎn)支。計(jì)算結(jié)構(gòu)如圖3,4所示,并根據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋。2)工況2在沒(méi)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(duì)底板進(jìn)行抗波浪浮拖力設(shè)計(jì)。具體做法在預(yù)制底板加工時(shí),提前預(yù)埋15cm×15cm×1cm鋼板,預(yù)制底板安裝完成后及時(shí)與鋼護(hù)筒進(jìn)行焊接,如圖5所示。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用在預(yù)埋鋼板處簡(jiǎn)支板進(jìn)行計(jì)算。工況3預(yù)制底板吊裝過(guò)程中,利用4點(diǎn)簡(jiǎn)支的板單元進(jìn)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(tái)施工期間的各種荷載,避免常規(guī)由封底混凝土與鋼護(hù)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(shí)由水下施工變?yōu)閺?qiáng)潮施工鋼吊箱的承重系統(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(biāo)高,提高施工持續(xù)時(shí)間,在底板預(yù)制時(shí)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(biāo)高僅距離承臺(tái)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(duì)主梁抗波浪浮拖力進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)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(zhǔn)備為便于安裝,底板的預(yù)留孔比鋼護(hù)筒大20cm。整個(gè)底板分為4塊,在牛腿處斷開(kāi)。3.2.2抗疲勞設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備在每塊預(yù)制底板與鋼護(hù)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(shí)與鋼護(hù)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(tái)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(shí)采用5mm的弧形鋼板封堵預(yù)制底板與鋼護(hù)筒之間的縫隙,并且弧形鋼護(hù)筒與鋼護(hù)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(guò)對(duì)鋼吊箱承重系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),減少了封底混凝土的厚度,