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时间:2019-08-12
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1、龙湾大桥有底钢套箱的设计和水下混凝土封底施工摘要:描述佛山市龙湾大桥(第lws-2合同段)主墩承台有底套箱设计和施工,施工过程中所遇到的问题,从而总结有底钢套箱的设计和施工经验。关键词:栈桥设计施工一、工程概况1.承台基础结构形式佛山市龙湾大桥主墩承台尺寸为47.6m(横桥向)×17.6m(纵桥向)×5.5m(高度),顶标高为+2.0m,底标高为-3.5m。桩基采用20根φ2.8m钻孔灌注桩(钢护筒直径3.1m),梅花形布置。承台采用c30混凝土,封底混凝土采用水下c25混凝土。结构尺寸图2.承台及河床高程p18#主墩承台处河床标高为-8.39~-10.88m,p19#主墩承台处河
2、床标高为-5.5~-11.3m,承台底面设计高程为-3.5m,拟采用单壁有底套箱进行承台施工;考虑水下砼封底,封底厚度为150cm,计算时套箱底标高按承台底标高向下1.5m,套箱底标高为-5.0m。根据施工计划,承台施工在12~4月份,施工处于低水位期间,根据水文资料,施工期间近年来最高水位为+1.74m、最低水位为-0.74m等数据,套箱设计时取最高设计水位取+1.8m,最低设计水位-0.8m进行控制。二、有底钢套箱设计1.结构设计⑴壁板系统壁板系统包括面板、加劲肋和龙骨,面板与加劲肋和龙骨之间通过焊接连接。面板采用6mm厚钢板,加劲肋采用l80×50×6mm不等边角钢,上下两层
3、水平肋除外(最上层水平肋采用l80×50×8mm,最下层水平肋采用2[28a),横、竖向间距均为40cm;竖向龙骨采用[25a,间距为80cm,与加劲肋位置相对应布置。为保证套箱在抽水前内外水头一致,在套箱侧板设置连通孔,连通孔中心标高为+0.5m,共设置4个,具体位置见结构图,连通孔在抽水前保持贯通,准备抽水时采用盖板焊接封堵。⑵围囹及内支撑系统本套箱共设置3层外围囹、1层内围囹及内支撑,外围囹均采用2[28a、内围囹采用2[32a、内支撑采用φ529×6mm钢管+4根2[28a立柱,在套箱组拼成整体下放之前焊接。顶层外围囹中心标高为+1.3m,中间外围囹中心标高为-0.7m,底
4、层外围囹中心标高为-2.9m;内围囹及内支撑中心标高为-0.2m,钢管支撑在内围囹上,支撑与围囹间加垫钢板防止应力集中,内支撑与底板之间焊接2[28a立柱。各构件间均为满焊,焊缝厚度按薄板母材厚度控制(母材厚度低于8mm的按8mm控制)。⑶底板系统套箱底板面板采用5mm厚钢板,承台外最下层主龙骨为2i28a工钢,其上层次龙骨为2i12.6和i12.6工钢。每层内龙骨之间连续满焊,焊缝厚度不得小于较薄母材厚度;龙骨与面板、分层龙骨之间钢丝绑扎以连接固定。⑷底板提吊系统在组拼提吊下放和封底砼浇筑阶段,底板系统通过提吊系统改善受力。底板提吊系统分为提升架和提升吊杆,提升架为2i45a工钢
5、、提升立杆为jl32mm精轧螺纹钢。在由16个吊点处临时提吊未下放之前,提升立杆与套箱底板主龙骨连接,提升架与钢护筒焊接;下放到位后由提吊系统固定,解除临时提吊(16个吊点分别由一台60t穿心千斤顶和吊杆组成,位置布置如设计图所示)。钢套箱整体布置图⑸钢套箱及支撑系统计算采用midascivil有限元分析程序,对结构整体进行建模分析;面板采用板单元,板厚以mm为单位,型钢均采用梁单元,并对其赋予相应材料特性值;以下选取1、2、3、4、5、6不利工况进行详细计算。①工况1:套箱分块组拼提吊下放;施工荷载:套箱自重、风压。②工况2:套箱内外侧水头一致,浇筑封底砼;施工荷载:套箱自重、封
6、底砼自重、套箱外静水压力、套箱内静水压力、封底砼侧压力、水浮力、套箱内水自重、流水压力。③工况3:封底砼强度达到设计要求,套箱内抽水完毕;施工荷载:套箱自重、封底砼自重、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。④工况4:第一层承台砼浇筑阶段;施工荷载:套箱自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、第一层承台砼侧压力、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。⑤工况5:第一层承台砼强度达到设计要求,拆除内支撑;施工荷载:套箱自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。⑥工况6:第二层承台砼浇筑阶段;施工荷载:套箱自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、第二层承台砼自重、第二层承台砼
7、侧压力、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。三、有底钢套箱封底施工1.封堵板安装施工封堵板是在浇筑封底混凝土前,把底板开孔口与护筒之间缝隙封堵上,防止封底混凝土漏出套箱以外的板结构,封堵板采用8mm的钢板制作,为环形板单元结构,内半径与钢护筒相同,板宽大于20cm,每个护筒周围用3片封堵板进行封堵。当套箱下放到位后,潜水人员潜入水中将每个孔位的封堵板逐一安放好,并用铁丝绑扎牢固,然后检查封堵板与护筒的贴合情况,利用麻布进行初步塞缝后,再用长条形砂袋装入干砂,连接成一圈后
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