宽扎河桥方案设计说明正文.docx
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宽扎河桥方案设计说明正文
目录
1工程概况1
2方案介绍1
2.1连续系杆拱桥方案1
2.1.1桥型与孔跨布置1
2.1.2桥面横向布置1
2.1.3桥梁结构设计2
2.1.4主体结构施工方法及工期4
2.1.5投资估算6
2.2独塔斜拉桥方案7
2.2.1孔跨与桥型布置7
2.2.2桥面横向布置7
2.2.3桥梁结构设计8
2.2.4施工及工期9
2.2.5投资估算10
2.35x40m简支T梁方案11
2.3.1上部结构11
2.3.2下部结构11
2.3.3施工及工期11
2.3.4投资估算11
2.4方案比较表13
1工程概况
宽扎河为安哥拉的母亲河,桥位处为宽扎河的上游,水量充沛。
既有宽扎河铁路桥为4-40m下承式钢桁梁桥,在内战期间已被炸毁,现已不能使用。
根据局指的要求,在既有铁路桥上游约10m处拟新建5-32m混凝土T梁铁路桥。
在既有铁路桥上游约100m处为一简易的轮渡码头,过往宽扎河的车辆均由此渡口渡过。
考虑到当地通行的方便,安哥拉军方要求在既有轮渡码头附近新建一座公路桥,据此进行本次方案研究。
本次方案设计共提出三个方案,分别为连续系杆拱桥方案及独塔斜拉桥以及5×40m简支梁方案。
下面就桥型、结构及施工投资等方面进行介绍,重点介绍前两个方案。
2方案介绍
2.1连续系杆拱桥方案
系杆拱桥具有建筑高度低,造型优美,受力合理的特点,本方案针对河流宽度采用三跨下承式拱桥,在水平向呈现中心略高,两侧偏低的三条曲线,在平坦地区勾画出优雅的弧度,使得主梁有生气却毫不张扬。
2.1.1桥型与孔跨布置
该方案采用三孔连续(84+128+84)m下承式钢管混凝土简支系杆拱桥,桥全长300.6m(台尾~台尾)。
2.1.2桥面横向布置
整幅桥面横向布置为:
0.4m栏杆+1.5m人行道+0.5m分隔带+8.0m机动车道+0.5m分隔带+1.5m人行道+0.4m栏杆。
桥面全宽为12.8m。
为避免拱肋间距过小造成视觉繁复感,特拱肋设在桥面外侧。
全桥横断面布置
2.1.3桥梁结构设计
1)上部结构设计
本桥边孔拱肋理论计算跨径为84m,计算矢高16.8m,矢跨比1/5,理论拱轴线方程为抛物线。
桥面结构采用纵横梁体系、整体桥面板,以提高结构的整体刚度。
主要结构构造如下:
⑴拱肋及风撑
拱肋采用哑铃型钢管混凝土结构,中孔拱肋截面高3m,上下弦管采用1200x14mm钢管,缀板采用壁厚14mm钢板缀板间距60cm;边孔拱肋截面高2.5m,上下弦管采用1000x14mm钢管,缀板采用壁厚14mm钢板缀板间距50cm;拱肋上下弦管内均填充C50微膨胀混凝土,采用泵送顶升灌注。
拱肋钢管在拱顶设一组排气孔,在拱座处各设一组进料口,待泵送混凝土完毕后,封死排气孔及进料口;拱肋之间在桥墩台处固接,两榀拱肋横向间距为14.8m。
⑵横向连接系
沿拱肋中心轴线两侧各对称设置1道钢管混凝土K型风撑及两道一字型风撑。
风撑截面为圆形截面,直径D=100cm,钢管壁厚16mm,风撑钢管内不灌混凝土。
拱角处设置端横梁,端横梁采用单箱双室截面预应力混凝土结构。
⑶吊杆
主孔拱肋每榀设20根厂制吊杆,吊杆间距为5.0m。
吊杆采用PE7-127半平行钢丝成品索,外包双层高密度聚乙烯(PE)护套,配套锚具采用带有纠偏装置的DS(K)7-127镦头锚,吊杆标准强度fpk=1670MPa,破断力Nb=8162kN,吊杆张拉采用单端张拉,张拉端设于纵梁底部,固定端设于拱肋顶部,吊杆锚垫板上下导管外设加强螺旋筋及钢筋网格,以弥补吊杆锚固对纵梁和拱肋截面的削弱。
⑷系杆
本桥设置体外系杆,系杆标准强度fpk=1860Mpa,每片拱肋均在在拱脚处设置系杆,并绕过拱肋锚固在帽梁上。
⑸桥面系
桥面系由横梁、空间钢管钢夹桁梁组成,全桥中孔设24道预应力混凝土中横梁(吊杆处横梁),采用T形截面,上翼缘为整体桥面板。
横梁预应力钢束采用φj15.24mm的高强度低松弛钢绞线。
配套锚具采用OVM锚具,金属波纹管成孔
加劲纵梁采用箱形预应力混凝土结构,路线外侧的纵梁高150cm,宽0.8cm,预应力钢束采用φs15.24mm高强度低松弛钢绞线,标准强度fpk=1860MPa。
配套锚具采用OVM锚具,金属波纹管成孔。
2)下部结构设计
本桥下部结构桥墩采用双柱式桥墩,直径3.5m,墩高约12m。
视觉通透性好,桥墩基础采用Φ150cm钻孔灌注桩基础,钢筋混凝土承台厚度为3m,桩基按摩擦桩设计。
3)桥面工程及其它
⑴桥面铺装及桥面排水
桥面铺装均采用10cm厚C40钢筋混凝土+8cm厚沥青混凝土铺装;全桥每隔10m设置铸铁桥面排水管,桥面雨水直接排于桥下河道。
⑵人行道板、路缘石及栏杆
人行道板采用8cm钢筋混凝土板,上设2cm厚水泥砂浆压花抹面,其上设置景观防滑面砖;路缘石采用现浇C30钢筋混凝土路缘石;人行道栏杆采用外表美观、强度高、价格低的碳素钢复合钢管。
⑶伸缩缝
在桥台处各设一道D120型伸缩缝,全桥共设2道。
⑷支座
本桥支座采用转动性能好、承载力高、寿命长的盆式橡胶支座。
2.1.4主体结构施工方法及工期
1)缆索吊装施工法
由于宽扎河河面开阔,水流湍急,无法在水中进行大规模支架架设方法施工或拼设栈桥施工。
同时本方案主孔跨度超过100m,吊装重量大,因此结合当地实际及施工机具,可以采用缆索吊装法,所有安装构件包括钢管拱肋均采用事先预制、制作、现场组拼的方法。
具体如下:
主缆悬挂法安装钢管拱肋施工示意图
⑴预埋地锚,架设塔架,安装主索和吊索;
⑵安装吊运拱肋的工作索,将上下游两段拱肋用两排贝雷架相连组成框架,以两组工作索跑车抬吊,由工作索吊运拱肋移交给主缆和吊索悬吊。
⑶由拱脚到拱顶两岸对称安装,先吊装两岸拱脚段和第二段钢管拱肋,用斜扣索扣好后,焊接接头角钢。
以后在吊装其它段时,均不连接,各自自由悬挂。
当全部阶段均悬挂后,用吊索进行调整、拼接。
然后吊运拱顶段合拢。
全拱合拢后通过调整拱轴线,用电焊连接各接头后选择合适温度实施拱脚固接。
2)施工及工期
由于连续系杆拱桥构造复杂,需要机械设备及辅助设置较多,因此施工工期较长,施工过程中主要存在的技术难点有:
⑴缆索吊装系统构造复杂,索跨较大;
⑵吊重大,本方案主孔节段按照16m考虑,吊重在100t左右;加上吊具等重量更重,因此吊运难度较大;
⑶索塔高度大,如何保证稳定是难点;
⑷拱肋对位精度要求高,需做好施工期间检测及控制。
工期安排见下表:
整个工期预计17个月,因安哥拉雨季、旱季水位差别较大,可利用枯水期调整施工方案,加快施工进度。
2.1.5投资估算
1)主要工程数量
部位
工程项目
单位
数量
拱
肋
钢管:
480t
t
480
钢板:
42t
t
42
C50微膨胀混凝土
M3
1212
吊杆钢绞线12t
t
12
OVM群锚体系
套
208
桥
面
系
钢管
t
280
预应力钢绞线
t
30
混凝土
M3
380
普通钢筋
t
60
OVM锚具
个
624
墩
台
桩
基
墩台身C30混凝土
M3
2352
普通钢筋
Tt
150
1.5m钻孔桩
M
1280
盆式橡胶支座
个
8
附
属
工
程
路面铺装
M2
2400
人行道
M2
900
伸缩缝
M
26
照明灯具
套
50
工程桥梁建筑面积为3800m2,单位造价为9,000RMB/m2,估算总造价为3410万。
2.2独塔斜拉桥方案
独塔斜拉桥是比较适合200m左右跨径的桥梁类型,主梁高度低,索塔挺拔,兼具轻盈稳重的特点,外型简洁而富于变化。
2.2.1孔跨与桥型布置
该方案采用独塔单索面预应力斜拉桥,全长267.65m(台尾~台尾)。
主跨两侧孔跨分布为(100+135)m。
采用梁、塔、墩固结体系。
2.2.2桥面横向布置
整幅桥面横向布置为:
0.4m栏杆+1.5m人行道+0.5m分隔带+4.0m机动车道+2m中央分隔带(包含索塔)+4m机动车道+0.5m分隔带+1.5m人行道+0.4m栏杆。
桥面全宽为14.8m。
全桥横断面布置
2.2.3桥梁结构设计
1)上部结构设计
本方案采用梁、墩、塔固结体系,索塔高63.968m。
梁高2.2m,跨高比为100:
1,具体布置如下:
⑴拉索采用扇式布置,梁上索间距为10m,塔上索间距为5.7735m,全桥共布置9对斜拉索。
拉索材料采用低松弛高强度镀锌平行钢丝束,标准强度fpk=1770Mpa,为双层PE防护。
⑵索塔结构为单柱式,索塔根部与主梁固结,塔身采用C50混凝土,
⑶主梁,采用单箱双室预应力混凝土箱梁,梁高2.2m。
3)下部结构设计
主墩采用圆端型桥墩,基础采用2.0钻孔灌注桩,按锚桩设计。
承台厚度4m。
桥面工程及其它附属工程与方案一基本相同,不再叙述。
2.2.4施工及工期
1)悬臂拼装施工法
由于桥面宽度不大,对于10m的节段,吊装重量较小,可以采用悬臂拼装法,主要施工步骤如下:
⑴浇筑塔墩,同时预制主梁节段;
⑵制作拉索;
⑶将预制节段吊装就位;
⑷安装斜索;
⑸逐步推进吊装,并调节拉索预应力。
2)施工及工期
斜拉桥的施工关键节点较多,包括索塔施工、拉索安装及主梁拼装,施工过程中的控制因素也较多,悬臂法对施工安全要求也比较高,因此,斜拉桥的施工难度较大。
工期安排见下表:
2.2.5投资估算
1)主要工程数量
部位
工程项目
单位
数量
上
部
结
构
塔身C50混凝土
M3
580
塔身钢筋
t
38
斜拉索
t
110
OVM群锚体系
套
36
塔内锚箱
t
65
连续箱梁C50混凝土
M3
2800
预应力钢绞线
t
101
普通钢筋
t
566
OVM锚具
个
1960
波纹管
m
24000
墩
台
桩
基
墩台身C40混凝土
M3
1640
普通钢筋
t
27
基础C25水下混凝土
M3
1580
1.5m钻孔桩
m
1280
盆式橡胶支座
个
12
附
属
工
程
路面铺装
M2
2160
人行道
M2
810
伸缩缝
m
26
照明灯具
套
44
工程桥梁建筑面积为3770m2,单位造价为12,000RMB/m2,估算总造价为4524万。
2.35x40m简支T梁方案
采用T梁方案,结构构造简单,技术及施工条件成熟,经济指标优良,维修也较特殊构造桥梁容易,不失为一个经济可行的方案。
2.3.1上部结构
全桥横向由6道预应力混凝土T梁构成,T梁顶宽1.7m,梁高2.5m,单孔起吊重量130吨,现浇带0.4m宽。
全桥总宽12.6m。
2.3.2下部结构
下部结构采用轻型桥台,桩柱式桥墩。
基础采用1.2m钻孔灌注桩。
2.3.3施工及工期
全桥采用整孔架设施工,先预制T梁,简支安装,再实施纵向结构连续的施工方法,过程较简单,具体不再叙述。
整个工期预计8个月。
2.3.4投资估算
1)主要工程数量
部位
工程项目
单位
数量
上
部
结
构
T梁C50混凝土
m3
1508
现浇带C50混凝土
m3
92
预应力钢束
t
86
OVM锚具
个
908
普通钢筋
t
268
波纹管
m
12260
波纹管
m
24000
墩
台
桩
基
盖梁混凝土
m3
94
盖梁钢筋
t
11.2
墩台身C30混凝土
m3
220
墩台身钢筋
t
26
普通钢筋
t
27
基础C25水下混凝土
m3
480
1.2m钻孔桩
m
1920
板式橡胶支座
个
60
附
属
工
程
路面铺装
m2
1620
人行道
m2
600
伸缩缝
m
26
照明灯具
套
34
工程桥梁建筑面积为2550m2,单位造价为5,000RMB/m2,估算总造价为1273万。
2.4方案比较表
桥型
内容
5x40简支T梁
(84+128+84)连续系杆拱
2x100独塔斜拉
桥长
200m
296m
267m
外形美观度
一般
好
好
施工方法
整孔架设施工
缆索吊装法
悬臂拼装法
施工难易程度
易
较难
较难
施工工期
8个月
17个月
10个月
投资估算
1273万
3410万
4524万
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