大橋全長1340.86m,全橋橋跨布置為:17×25m+6×45m+120m+400m+120m。
其中主橋長度640m,為120m+400m+120m斜拉飛燕式鋼管混凝土拱橋,西岸引橋為先簡支後連續的25m小箱梁和45mt梁,東岸不設引橋。
常水位情況下,該橋共有6個水中墩,即20#~25#墩。24#、25#墩為主橋主墩,每個墩有24根φ280cm鑽孔灌注樁,初步設計樁長為23.5~29.
5m。主墩承臺呈啞鈴形,平面尺寸為19.4m×53.
6m,厚5.0m,頂面標高為26.0m。
橋位處河床常水位水面寬約770m,枯水位水面寬約550m,堤到堤寬約950m。河床由西向東逐漸加深,主河槽靠東側,河床高程介於21~27m。
湘江是湖南省的主要水運幹線,橋位處湘江河段為ⅲ級航道。
根據湘江湘潭水文站提供的水文資料表明,橋位處常水位為30m左右;洪水多發季節一般在5~7月,最高水位可達38.6m;枯水季節一般在11月~2月,最低水位低於25.0m。
洪水季節湘江水位變化頻繁,水位落差大,月水位變化最大可達11m。
橋位處河床表面覆蓋主要為卵石土,以下為強、微風化泥質砂層。覆蓋層厚度由西向東逐漸變薄。
根據我部自行鑽探的情況,24號主墩處平均河床標高為21.6m,平均岩面標高為19.54m,覆蓋層為卵石土,平均厚度2.
06m,稍密~中密,卵石粒徑2~6cm,含量約70%,亞圓形,以下為強風化砂岩;25號主墩處平均河床標高為22.36m,平均岩面標高為21.96m,覆蓋層很薄,主要為0.
2m左右的流動砂層,其下為強風化砂岩。
具體情況詳見《24#、25#墩鑽探報告》。
主墩基礎及承臺採用雙壁鋼圍堰施工方案。雙壁鋼圍堰設計既為承臺施工的臨時擋水結構,又兼鑽孔樁施工平台的承重結構,圍堰內壁還作為承臺混凝土施工的模板。考慮鋼圍堰就位施工偏差,圍堰內壁淨空尺寸比承臺尺寸整體放大10cm。
圍堰高度為13m。
經過方案比選,鋼圍堰採用首節現場製作、入水浮運,第
二、三節分塊加工、水上拼接的方案施工。首節鋼圍堰高度5.4m,第
二、三節高度分別為3.2m和4.4m。首節鋼圍堰製作場地設在西岸橋位處上游河灘上,製作場地標高為30.5m,圍堰加工基座頂標高為30.75m。第
二、三節在西岸現場的的空地上製作,每節分為16塊。
首節鋼圍堰利用洪水期間湘江水位**使其自浮的方法入水,採用連線定位船和岸上地錨的鋼絲繩牽引的方法進行浮運。
鋼圍堰的定位下沉則通過錨碇系統來完成。
錨碇系統的設定是使鋼圍堰浮運和下沉定位的關鍵,其數量及規格由鋼圍堰的形狀和大小、船舶的種類和數量、水流流速和風力及鋼圍堰在懸浮狀態下各種最不利因素組合的外力而定。
錨碇系統由以下幾個部分組成:
(1)定位船:為調整、控制錨碇系統狀態的乙個主要工作平台,上下游各設乙個定位船,上游主定位船採用1艘400噸鋼質甲板駁船,下游尾定位船採用200t鋼質甲板駁。見圖1。
(2)主錨:錨碇系統抵抗水流衝擊力的主體構造,是保證鋼圍堰安全的關鍵,拋設在定位船的上游河床覆蓋層中。
(3)定位船側錨:用以保證船體的側向穩定,拋設在船側面河床覆蓋層中。由於25號墩距離岸邊較近,故其定位船東側側錨採用岸上設定的地錨。
(4)定位船拉鋼圍堰拉纜:在定位船上與主錨錨繩通過型鋼連線,將鋼圍堰體系所受水流衝擊力傳遞至主錨上。定位船拉鋼圍堰拉纜分上拉纜和下拉纜,下拉纜拉在圍堰下部,主要作用是克服鋼圍堰在水流衝擊力下產生傾轉。
(5)導向船側錨:用以保證鋼圍堰的側向穩定,拋設在鋼圍堰側面河床覆蓋層中。由於25號墩距離岸邊較近,故其東側側錨採用岸上設定的地錨。
(6)尾錨:用以調整鋼圍堰受力狀態,拋設在尾定位船下游河床覆蓋層中。
(7)錨纜:由錨繩和錨鏈組成。錨鏈的作用是因其處於錨纜末端且自重大,所以是平躺在河床面上,從而使錨體只受水平力,這樣保證錨體有較好的錨著效果。
本工程橋位處河床靠西岸覆蓋層為砂卵石層,靠東岸河床基本無覆蓋層,強風化砂岩祼露。根據本工程河床地質特點和本地區鐵錨數量不多的實際情況,決定主錨採用45t混凝土錨塊,尾錨及導向船側錨採用20t混凝土錨塊,定位船側採用1t霍爾式鐵錨。25墩導向船和定位船東側側錨採用岸上地錨。
混凝土錨塊設計圖見圖2。
錨碇系統布置應滿足如下要求:a. 有足夠的能力抵抗水流、風力等因素對鋼圍堰和定位船的最不利作用,保證鋼圍堰在水中的穩定;b.
不影響通航;c. 不影響施工作業;d. 布置合理、簡捷、費用節省、操作方便。
本工程錨碇系統布置如圖.3、圖4、圖5所示。
1、 基本資料
施工水深:15m(洪水水位36.5m)
水流流速:1.8m/s(最大值)
墩位處河床標高:24號墩21.0m,25號墩19.0m(爆破後)
拋錨處河床地質情況:24號墩主錨區為砂卵石覆蓋層,厚約2m;25墩無覆蓋層,河床面為強風化砂岩。
鋼圍堰總高13.0m,首節高5.4m,外形為啞鈴形,平面尺寸為56.2×22.0m。
定位船尺寸:40×10.8×2m(初步擬定)
船吃水深度:1.6m
基本風壓:36kg/m2
2、主錨受力計算
將鋼圍堰下沉就位的最高施工水位定為30.0m,則鋼圍堰受流衝力最不利情況是25號墩鋼圍堰著床時,此時,鋼圍堰水下部分高11m,水上部分高2m。
(1)鋼圍堰水阻力r1
r1=kγv2a/(2g)
式中:v――計算流速(m/s);
k――水流力係數,將鋼圍堰近似視為矩形柱結構,取k=1.30;
γ――水的比重9.8kn/m3;
g――重力加速度9.8m/s2;
a――鋼圍堰水下部分在與水流流向垂直平面上的投影面積(m2)。a=22×11=242m2。
r1=1.3×9.8×1.82×242/(2×9.8)
=509.7kn
(2)鋼圍堰風阻力r2
r2=k1k2k3k4w0a
式中:k1――設計風速頻率換算係數,取1.0;
k2――建築物風載體形係數,取1.0;
k3――風壓高度變化係數,取0.64;
k4――地形、地理條件係數,取1.0;
w0――基本風壓,取w0=0.36kn/m2;
a――擋風面積。a=22×2=44m2。
r2=1.0×1.0×0.64×1.0×0.36×44
=10.1kn
(3)定位船及導向船水阻力r3
r3=(f·s·v2+ψ·a·v2)·10-2
式中:f――鐵駁摩阻係數,取f=0.17;
s――船舶浸水面積;s=l·(2t+0.85b)=40×(2×1.6+0.85×10.8)=495.2m2;
v――計算流速(m/s);
a――船隻入水部分在垂直於水流方向上平面的投影面積(m2),a=10.8×1.6=17.3m2;
ψ――阻力係數,取ψ=10。
r3=(0.17×495.2×1.82+10×17.3×1.82)×10-2
=8.3kn
(4)定位船和導向船風阻力r4
r4=k1k2k3k4w0a
式中:k1――設計風速頻率換算係數,取1.0;
k2――建築物風載體形係數,取1.3;
k3――風壓高度變化係數,取0.64;
k4――地形、地理條件係數,取1.0;
w0――基本風壓,取w0=0.36kn/m2;
a――擋風面積。a=10.8×0.4=4.3m2。
r4=1.0×1.3×0.64×1.0×0.36×4.3
=1.3kn
主錨所承受的總拉力r主
r主=r1+r2+4r3+4r4
=509.7+10.1+8.3×4+1.3×4
=558.2kn
3、主錨的選擇與計算
根據主錨拋錨區的水深及河床覆蓋層情況:
(1)主錨計算:
混凝土錨塊的錨著力是靠錨塊與河床之間的摩擦力來產生的,則錨重量計算公式為:
(g-g·γw/γc)·f=r主
式中:g――主錨總重量;
γc――混凝土容重,取γc=24kn/m3;
γw――水的容重,取γw=9.8kn/m3;
f――錨塊與河床之間的摩擦力係數,取f=0.55。
鋼圍堰施工方案
目錄一 編制依據 2 二 適用範圍 2 三 工程概況 2 四 施工要求 3 4.1 鋼圍堰構造 3 4.2 鋼圍堰的製作施工工藝 4 五 施工工藝流程 9 六 作業人員配備 11 七 材料要求 11 八 裝置機具配置 12 九 質量控制 12 十 安全要求 13 十一 水環境保護措施 15 十二 施...
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