重载及大交通量状况下钢栈桥的设计与施工

1。工程概况

厦门翔安机场位于厦门大嶝岛,由于大嶝岛与大陆的连接只有大嶝大桥唯一通道,新机场实施填海造地需要大量土石方,大嶝大桥难以满足数千万的土石方和建筑材料运输。因此,为保障新机场建设需要,亟需修建一条专供土石方运输的运输通道论文网,而南港海钢栈桥为运输通道控制性节点。

根据机场建设需要,2019年前,运输通道需承担3200万方土石方,200万吨水泥钢材的运输。因此本工程具有承担的土石方车辆载重较重,交通量大的特点。

2。栈桥设计

2。1地质概况。气象和水文

根据根据现场踏勘及钻探揭露,拟建工程场区沿线跨越多种地貌单元,岩土层构成复杂,分布主要有填砂。淤泥。粉质粘土。中砂。砂质粘土。残积砂质粘性土。全风化花岗岩。

南港海区域属亚热带海洋性季风气候,温暖湿润,年平均气温21℃左右。南港跨海通道所在地区全年最热为7月份,月平均气温28。2℃,全年最冷为2月份,月平均气温12。5℃。历年最高气温38。5℃,最低气温2℃,年平均降雨量1188。4毫米,蒸发量1850。7毫米,降雨多集中在3～9月份。

南港海潮波受台湾海峡波系统控制,为谐振潮,潮汐类型属正规半日潮,历年最高潮位4。51m,最低潮位-3。33m,平均高潮位2。44m,低潮位-1。44m,平均潮差3。95m。1/10高潮水位为4。10m。平均海平面0。32m(黄海基准面)。

2。2技术标准

(1)设计速度:30Km/h

(2)设计荷载等级:城市-A级,按80t土方车进行验算。

(3)桥梁设计使用年限:5年。

(4)行车道数:2车道,桥面宽度10m。

2。3桥位选择

南港海钢栈桥位于翔安机场快速路西侧,为保证高架桥施工过程中土石方车辆行车安全,南港海钢栈桥距离主体工程6m建设。

2。4桥型布置

根据结构计算结果,钢栈桥通过比选,选择12m跨径作为标准跨径进行布置,结构受力合理。且造价经济。为避免栈桥对南北岸进行破坏,靠近南北岸用小跨径进行调整。桥梁在直线段采用5跨一联。曲线段采用3跨或4跨一联。

钢栈桥设计洪水频率采用1/10高潮水位4。1m,设计标高同时兼顾南北岸岸堤标高,梁底高于堤坝顶标高。综合考虑桥面标高为8。33m。

2。5桥面系的选择

桥面系的选择除考虑结构受力方面,对于本工程钢栈桥所承担运输的土石方量大,交通量大。桥面直接与车轮接触,势必经常破坏。为不中断交通,因此桥面系的选择还需重点考虑维修更换方便。前期设计采用以下方案进行比选,推荐最优方案。考虑造价及维修方便,后期运营中不中断交通,推荐方案四加厚钢桥面板作为桥面系方案。

2。6贝雷主梁设计

贝雷梁在后期更换较困难,因此设计过程除保证结构满足规范要求外,应留有一定安全储备,防止结构在后期产生疲劳破坏。栈桥横断面布置5组贝雷片,贝雷片组间距1。1m,采用双排单层加强贝雷梁结构。

经计算,贝雷梁跨中最大弯矩,如下式,满足要求。

贝雷片之间采用花架进行连接,贝雷片组之间采用剪刀撑进行连接。为了提高贝雷梁横向稳定性。加强贝雷梁横向联系,在贝雷梁底部增设横向花架。

2。8钢管桩的设计

根据上部结构计算结果,钢管桩选用单墩设置6根φ600×10钢管。

(1)钢管桩桩顶竖向力计算

根据港口工程桩基规范,按承载能力极限状态计算桩的轴向承载力。

设计荷载按下式计算。

由于公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)对验算荷载无相关说明,参照公路桥涵设计通用规范(JTJ021-85)对验算荷载进行计算。

验算荷载按下式计算。

(2)钢管桩桩长计算

钢管桩桩长按港口工程桩基规范4。2。4-2公式采用。

Qd――单桩轴向承载力

γR――单桩轴线力分项系数,取1。3。

qfi,qR――极限侧摩阻力标准值,单桩极限端阻力标准值。

3。栈桥施工

3。1钢管桩桩基施工

(1)振动锤的选择

本工程实施时桩基选用振动沉桩进行施工。振动锤运行时,产生振动力,振动力使桩体产生垂直振动,强迫桩体的周围土壤产生液化。位移,由于土层移动,在桩体自身重量和振动锤重量的作用下,使桩体切入地层。选锤时,根据桩的类型。尺寸和地勘资料计算,振动锤的激振力需大于桩基与土的动摩阻力。

P0――振动锤激振力

Tvi――第i层土的极限动摩阻力

Hi――第i层土的厚度

取其中一段进行计算,其余段落类似。土层3a粉质粘土2。67m,3b中砂3。9m,粉质粘土6。3m,极限动摩阻力可参考文献[5]中取值,如式(1)。

选用DZ90A型振动锤,激振力如下式,

满足要求。

(2)桩基施工要点

①插桩:为保证钢管桩基的的垂直度,插桩时,钢管桩必须进行限位。可通过设置桩架或保证稳定前提下将贝雷片伸长作为桩架临时固定。

②接桩,钢管桩工厂出厂时12m一节,为保证钢管桩接缝质量,采用陆上接桩。本工程要求所有桩基拼接焊缝等级为一级焊缝,为保证焊缝饱满,钢管内需设置环形衬垫。

③桩基在沉桩过程中,须一次完成,不可中途停顿过久,以免摩阻力恢复后,再次插打下沉困难。

(3)静载试验

在大规模打桩之前,需进行静载试验,验证钢管桩的停锤标准,所选用桩锤是否能满足要求。根据港口工程桩基规范,单桩轴向承载力分项系数取1。3,试验荷载取471。4×1。3=612。8KN。根据地质情况等综合确定试桩数量。

(4)停锤标准的控制

根据静载试验结果及工程情况,确定桩基停锤标准如下:

①钢管桩桩底标高达到设计桩底标高,且钢管桩贯入度≤20cm/5min,可终孔。

②钢管桩桩底标高与设计桩底标高差值<1。5m,且钢管桩贯入度≤10cm/5min,同时满足最小桩长前提下,可终孔。

③钢管桩桩底标高与设计桩底标高差值≥1。5m,应会同设计单位到现场研究处理。

④为保证钢栈桥结构的稳定性,桩基需保证最小入土深度6m(不包含淤泥层厚度)。

3。2上部结构及其他施工

上部结构的安装包括贝雷梁的安装。横向分配梁安装。桥面纵梁的铺设。钢桥面板的铺设及其他附属设施安装。上部结构铺设时,应重点控制螺栓等紧固件的连接,其次应注意曲线段贝雷梁的安装。

4。施工中所遇问题的处理

本工程处于海域段,地质复杂。特别是近岸处抛石较多,沉桩困难。其中近岸附近1处桩基入土深度只有1。38m。为保证钢管桩结构的稳定,对该桥墩进行了加强处理。

加固思路:考虑桩基入土深度不足,考虑在桩身添加承台,使钢管桩连成整体,提高钢管桩的稳定性。

5。结语

桥梁施工用钢栈桥较常采用,而对于承受重载。大交通量的钢栈桥采用较少,与传统钢栈桥比较,除考虑结构受力外,更应注重后期检查。维修方便。而对于此类特殊钢栈桥,为保证桥梁的正常运营与使用,桥梁设计与施工时对桥梁各项技术指标要求较高,应特别注意施工的过程控制。翔安机场快速路南段南港海钢栈桥现已完工,可满足翔安机场建设运送土石方。建筑材料要求。

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