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呂城新泰定橋的設計與施工

08-22 12:28:33  瀏覽次數:465次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 呂城新泰定橋的設計與施工,http://www.tljciu.live
  摘 要: 本文全面介紹了蘇南運河呂城新泰定橋首例“利用老橋建新橋、建好新橋 拆老橋”的設計 (4)在老橋拱圈上搭滿堂木支架、懸挑的木支架,支撐在懸挑“工”字型型鋼上。 (5)將放樣制做好的拱肋木模板(先立底模板)移至木支架上拼裝,并校核拱肋放樣坐標無誤后,制做   摘  要:本文全面介紹了蘇南運河呂城新泰定橋首例“利用老橋建新橋、建好新橋 拆老橋”的設計  (4)在老橋拱圈上搭滿堂木支架、懸挑的木支架,支撐在懸挑“工”字型型鋼上。    (5)將放樣制做好的拱肋木模板(先立底模板)移至木支架上拼裝,并校核拱肋放樣坐標無誤后,制做拱肋鋼筋籠(在吊桿穿過拱肋處預埋波紋管,且在拱肋腹板加厚處設過渡段)。  (6)立拱肋側模板,并在拱肋L/8、L/4、3L/8、L/2、5L/8、3L/4、7L/8處設監測點,在拱肋混凝土分段澆筑過程中,用以控制拱肋變位。  (7)分段澆筑拱肋混凝土。從四個拱腳開始同時澆筑(含底風撐、端橫梁及頂風撐),當拱肋澆筑到10m長左右,拱頂開始上拱時,即停止拱腳段混凝土澆筑,移至拱頂澆筑拱頂段混凝土(含風撐),長約20m,最后澆筑剩下的拱肋段。拱肋120m3混凝土實際澆筑約30多h。  (8)拱肋拆模后,安裝吊桿鋼筋和預制橫梁,校核橫梁頂高程為設計高程加上預拱度值, 緊固吊桿下端螺。  (9)立模現澆拱上1號及1′號立柱、蓋梁,校核蓋梁頂高程為設計高程加預拱度值。    (10)安裝次縱梁,次縱梁除和端橫梁簡支連接外,和橫梁都固結。  (11)鋪裝部分橋面板。  (12)拆除老橋主拱圈。    (13)將橋臺后9.0以上部分的填土挖除及胸墻9.0以上部分的圬工拆除。  (14)澆筑2號(2′號)、3號(3′號)柱基礎,立柱及蓋梁。  (15)砌筑踏步基礎。  (16)鋪滿橋面板,現澆踏步板,完成橋面鋪裝、伸縮縫、泄水管等。與施工要點,重點介紹了中承式肋拱結構的計算。關鍵詞:運河,人行橋,設計,施工1  概述1.1  興建理由  呂城大橋(原橋名)位于丹陽市呂城鎮中心,跨越蘇南大運河,連接該鎮主要街道呂蒙中路及呂蒙南路。蘇南運河整治前該橋橋下通航凈空不能滿足四級航道的通航要求(新橋肋底要抬 高2.14m),屬礙航橋梁,故需改建。   考慮在原橋位改建汽車橋難度大,經上級批準將原汽車橋改建為人行橋,并在老橋上游約600m處增建汽車橋一座(即呂城公路橋)。1.2  老橋概況  呂城大橋為70年代建造的雙曲拱橋,橋總長88m,橋面總寬為7.5m,其中車行道為6m,二側人行道各0.75m。荷載標準為汽-13、拖60,主拱凈跨為60m,矢跨比為八分之一,矢高為7 .5m,Q=31°34′,m=2.814。橋跨中心路面高程為12.78m(吳淞零點,下同),橋跨中心肋底高程為11.5m,拱腳肋底高程為4m,圬工橋臺底板底面高程為1.5m,橋臺胸墻 頂高程為12m。跨中約有23m為實腹段,橋跨二側各由10個腹拱圈構成空腹段。經測算 全橋上部結構總重量約為1000t。1.3  新橋概況  新橋總長為126.2m,主孔為鋼筋混凝土中承式肋拱結構,標準跨徑為65m,拱軸線為二次拋物線,矢跨比為1/4.12,矢高約16m,拱肋為“工”字型截面,肋高1.5m,寬0.8m,腹 板厚0.3m,橋面橫坡為1%,縱坡在兩端橫梁之間為平坡,端橫梁和踏步梯之間為2.5%,踏步梯為25%。橋面欄桿內側凈寬5m,人群荷載為3.2kN/m2。橋面高程為14.43m,拱頂高程23.79m,橋下最高通航水位為6.36m,通航凈空為Hm=7m,h=6m,Bm=50m,b=35m,滿足四級航道的通航標準。  全橋主要工程數量:混凝土總共918m3,其中上部結構用量為386m3,下部結構用量為 532m3;鋼材總共72t,其中上部結構用量為68.4t,下部結構用量為3.6t。  技術經濟指標:上部構造每m2橋面混凝土用量為0.54m3,鋼材用量為96kg。全橋每平方米橋面混凝土用量為1.29m3,鋼材用

www.tljciu.live量為101kg。   經濟效益:本橋是蘇南運河整治工程中一座老橋改造工程。工程概算核定投資只有150萬元,按通常撤除老橋后建新橋,投資是不夠的。為造好此橋,設計采用利用老橋的方案,首先是利用老橋橋臺加固后作為新橋橋臺,再就是利用老橋主拱圈作為新橋施工支架的支撐體 。歸結起來就是:利用老橋建新橋,建好新橋拆老橋。這樣給設計工作增加了難度和風 險,但收到的經濟效益也是明顯的,和同類工程相比技術經濟指標先進,節省投資30萬元以上。  施工單位1993年11月進場開工,1994年7月建成該橋,施工期9個月。1994年底該橋使用半后,由建設單位及省質檢部門檢測評定為優良工程。2  結構計算要點2.1  上部構造計算2.1.1  結構計算簡圖的特點   在此之前,中承式肋拱橋在我省已有先例,其結構受力情況是:活載及橋面二次恒載產生的力經板梁傳給縱梁,再經吊桿傳給拱肋,最后由拱腳將力傳給橋臺基礎。在這種計算簡圖中,由于縱梁與拱肋在一個平面上,縱梁在和拱肋相交處要斷開簡支于拱肋上。而縱梁的剛度及傳遞的力都較大,在和拱肋的交匯處,對拱肋的受力特性產生不利影響。    為改善上述結構受力的不利影響,呂城人行橋的計算模式改為:活載及二次恒載產生的力經 板梁傳給橫梁,橫梁經吊桿傳給拱肋,最后由拱腳將力傳給橋臺基礎。為使橫梁穩定,在5m 跨徑的橫梁之間增設二端固結的次縱梁二根,在和端橫梁相連處為簡支連接。 2.1.2  結構計算方法與結果  拱肋按無鉸拱計算,橋面系荷載(恒載及活載)經9根吊桿、2根橫梁及2根立柱傳給拱 肋。拱肋計算采用同濟大學BCAD-STA平面桿系程序進行分析,計算內容包括平面桿系結構 自重荷 載、橋面系二次恒載、活載、溫度變化(-20°C)、混凝土收縮及徐變(按溫度變化-5°C計) 、支座強迫位移(X、Y向各5mm)等在拱肋產生的內力及位移。并按最不利組合進行內力迭加 ,按極限狀態偏心受壓構件(“工”字型截面)對稱配稱筋原理由本人編制計算機程序對拱肋 進行結構配筋計算。控制設計的使用期拱腳內力及拱頂垂直位移計算結果見表1。拱肋拱腳處的反力     表1內力荷載M16(kN·m)H16(kN)V16(kN)Dis16(mm)自重460890960-3.5二次恒載4609401060-4.3活載600~500290280-3.0溫度(-20°C)370-302.0-16收縮徐變90-8 -4支座位移X、Y方向5mm180304.0-152.1.3   拱軸線計算及預拱度設置   新橋設計拱軸線為二次拋物線,為滿足施工放樣及檢測的需要,設計計算了拱肋放樣坐標表,拱軸線的二次拋物線方程為:y=fo-(4×f0×x2/l20)  其中l0、fo為計算跨徑與矢高。計算截面從拱頂到拱腳沿x軸方向間距為1m。 對應每一 個x值計算拱肋截面上拱肋下緣、拱軸線及拱肋上緣的X,Y坐標值及截面上拱軸線 處的水平傾角。  根據計算,在各種荷載作用下,拱頂最大位移值(即撓度值)約5cm,設計取10cm為預拱 度設置值,然后,以f0-10cm為新的f0值代入拱軸線方程式中,計算拱肋各截 面的實際坐標及拱軸線的水平傾角。2.2  下部構造計算2.2.1  橋臺應力計算  老橋的地基應力根據老橋資料不大于170kPa,考慮到老橋建于70年代,橋臺下的地基已固結,根據《公路橋涵地基與基礎規范》(JTJ024-85),地基承載力可提高50%,故新橋施工及 營運階段地基應力控制值為260kPa。   經計算分析,橋臺地基應力的最大值發生在施工過程中。當新橋拱肋合攏,風撐吊桿、橫梁及部分橋面已安裝,而老橋拱圈尚未拆除時,即新老橋并存有之時,經測算拆除老橋主拱圈 以上部分構造的重量約為400t左右。因此,要確保橋臺的安全,施工荷載要加以控制,即新橋主拱肋、風撐、吊桿、橫梁及部分橋面板重,加上施工支架等總重不要超過400t。而且,在老橋主拱圈拆除前,原橋臺后的土不得挖除。   計算表明,橋臺地基應力的分布在營運期較不均勻,這是由于新橋拱腳抬高后移,使橋臺所受合力作用點后移造成的。為了改善地基應力的分布,減少橋臺不均勻沉降,設計采取了以 下措施:第一,重新布置引橋墩柱位置,將原先布置在橋臺胸墻頂的3號墩柱,移到胸墻后 土基之上,將2號墩柱布置在橋臺底板的中心位置。第二,在橋臺上新拱腳前增加一塊平衡混凝土壓重。這樣處理后,橋臺底板下的地基應力分布有了較大改善。 2.2.2  橋臺穩定驗算   對橋臺在偏心矩作用下的穩定進行了驗算,計算結果符合規范要求。3  結構設計要點3.1  下部構造設計  (1)由于新橋拱腳混凝土(5.4~8.0m)是加在老橋拱腳混凝土后的圬工構造之上,老橋拱腳處橋臺為10號漿砌石結構(2.5~5.4m),為防止在新橋拱推力的作用下,在新老結構 層之間發生滑移,設計時采取了以下措施:在拆除老橋橋面系之后,將老橋臺拱腳后面的漿 砌石層鑿孔穿通砌石層,共四孔,插進鋼筋(825)澆灌搗筑混凝土,孔徑50cm。經上述 處理后,確保了新拱座的安全穩定。  (2)由于航道整治標準斷面的河底高程為0.0m,底寬40m,然后以1∶3的坡與橋臺相接,臺前約有2m左右寬的平臺,其高程為2.5m。而橋臺底板底高程為1.5m,高于河底高程,且 臺前是一個土坡,故造成橋臺埋置深度不滿足要求,河床沖刷后可能會危及橋臺的安全。 在橋臺貼前趾設計混凝土帷幕墻,厚20cm,從1.0~3.0m,但施工時由于臺前為硬粘土,U 型槽鋼打不下去,混凝土帷幕墻方案無法實施。經和建設及施工單位共同研究,將橋臺處及 上游20m段航道改為漿砌塊石護坡,和航道標準斷面連接處設過渡段,并在航道駁岸和橋臺 連接處設伸縮縫加以處理。3.2  上部構造設計  (1)本橋拱肋共有二片,中距6.34m,全橋共分20個節間,布置為9.5+8.0+16×5.0+8.0 +9.5m。其中8m跨為立交孔,凈高不少于4.5m,橋下路面高程為9.0m。   每片拱肋上設吊桿九根,雙立柱橋墩二座。拱頂設風撐五根,拱腳處設風撐二根。 橋面系與拱肋交會處設端橫梁二根,端橫梁之間橋跨范圍內設橫梁九根,拱肋以外橋孔對稱 設置雙立柱橋墩共六座。  (2)截面形式:  ①拱肋:肋高1.5m、寬0.8m,“工”字型截面,腹板厚0.3m、高1m。  ②端橫梁:梁高0.65m、寬0.4m,矩形截面,與拱肋固結,現澆混凝土。  ③橫梁:梁高0.55m、寬0.4m,由于橫梁端要穿過吊桿鋼筋,預埋波紋管,故端頭設計成 “L”型,高1.04m,寬0.35m。另外,橫梁由跨中向二端設1%的橫坡。  ④風撐:截面為0.65m×0.3m,拱頂五根矩形截面的高為0.3m,而拱腳二根矩形截面的高

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