香火岩特大桥猫道设计.docx
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香火岩特大桥猫道设计
兰海高速贵州境遵义至贵阳段扩容工程第9合同段
香火岩特大桥
猫道技术方案
设计:
复核:
审核:
兰海高速贵州境遵义至贵阳段扩容工程第9合同段项目经理部
2015年3月
一、设计依据
1、《公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》JTGD62-2004
2、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
3、《公路钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86
4、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ025-86
5、《岩土锚杆(索)技术规程》CECS222005
6、《公路桥涵施工技术规范》JTG041-2000
7、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
8、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002
9、《两阶段施工图设计-香火岩特大桥》(第四册第2分册)
二、猫道结构设计
为便于施工,在1~5号墩间设置临时人行猫道,猫道宽1.8m。
猫道布置在桥左幅外侧,距桥轴线16m。
猫道跨径为400m。
猫道由承重结构(上承重索、下承重索、索夹、吊杆)、面层(包括钢箱横梁、走道钢板网、骑马螺栓、吊耳)、护栏(钢板网)、锚碇组成。
1、承重结构
因猫道跨径和自重较大,考虑使用两组承重索,上承重索和下承重索间距1.5m。
猫道上承重索采用2-ø47(6×37S+PPC)钢丝绳,下承重索采用3-ø32(6×37S+PPC)钢丝绳,强度等级为1550MPa。
索夹由两块d=16mm的钢板用φ22mm螺栓锁紧在上承重索上。
吊杆用φ25mm圆钢弯制,连接在索夹和吊耳之间。
索夹和吊杆每7米设置一道(祥见附图)。
2、面层结构
猫道宽度1.8m,其上均为人群荷载。
采用长度为2m的2[10cm钢箱作横梁,间距为3.5m,与下承重索用骑马螺栓连接(祥见附图)。
为便于施工人员行走,横梁布置在下承重索之下。
猫道走道钢板网铺设在下承重索上,与下承重索和横梁用8号铁丝绑扎牢固。
走道钢板网间的搭接应设置在横梁处,搭接长度5~10cm,并用8号铁丝绑扎牢固。
3、护栏
猫道护栏侧网采用钢板网,网高1.5m,与吊杆、上、下承重索用铁丝绑扎固定,且底部必须与走道钢板网绑扎固定封闭。
4、锚碇
猫道两岸均采用预应力岩锚锚碇,分上承重索锚碇和下承重索锚碇。
猫道承重索锚梁采用2I36a钢箱,承重索锚固在锚梁上。
两岸锚索承载力按地质为密实的中风化灰岩进行设计。
上承重索锚碇布置三束锚索,横向布置间距为中到中1.45m。
每束锚索采用6-7ø5(
),张拉端设置在型钢锚梁(2I36a)上,锚索钻孔直径为110mm,钻孔深25.2m,锚固段15m,自由段5m。
每束锚索张拉力为900kN,水泥浆浆体标号为M40。
下承重索锚碇布置两束锚索,横向布置间距为2.9m。
每束锚索采用6-7ø5(
),张拉端设置在型钢锚梁(2I36a)上,锚索钻孔直径为110mm,钻孔深25.2m,锚固段20m,自由段5m。
每束锚索张拉力为900kN,水泥浆浆体为标号为M40。
三、猫道施工要点
1、锚碇施工
1)根据设计图纸,实地放样出锚碇开挖边线,人工开挖、修整锚碇基坑。
锚碇地基承载力不小于0.5MPa。
2)一般地,现场施工时应按设计图纸提供的锚索标高、钻孔角度钻孔,施工锚索。
现场也可在保证锚碇横桥向位置不变的情况下,以利于锚碇受力的原则,根据实地地形、地质情况对锚碇的纵向位置(即桩号)适当调整,同时相应地调整锚索角度。
3)锚索按地质为密实的中风化灰岩进行设计,若遇松散、土质较差等不利岩层时,应根据实际地质情况调整锚索长度。
4)施工时应做好钻孔纪录。
5)锚索施工钻孔、穿索、注浆完成后,施工钢筋混凝土锚碇(C30砼),待混凝土强度达到设计强度的80%后,安装锚梁,张拉预应力锚索。
锚索张拉力为900kN(单束)。
6)预应力锚索应严格按《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS222005)进行施工。
2、承重索的架设
1)架设承重索前,先架设一根先导索,以其作为承重索的牵引索。
2)承重索架设过程中,应注意牵引卷扬机与反拉卷扬机收、放配合的协调性,避免牵引过程中空索垂度过小,导致牵引力过大。
3)承重索空索牵引到位后,用全站仪测量,调整空索垂度,满足设计要求后锚固于帽梁上。
4)承重索架设过程中应加强施工现场的安全管理,专人指挥,并由专人负责警戒。
3、面层结构施工
1)猫道面层结构的施工采用从从贵阳岸向遵义进行。
2)猫道横梁与下承重索用骑马螺栓固定,注意拧紧螺栓。
3)为确保施工安全,猫道横梁、走道钢板网、栏杆侧网等安装应逐段循环进行,依次铺设。
4、连接结构施工
1)在承重索上每隔7米安装一个索夹,用吊杆将索夹和吊耳连接在一起。
2)在安装吊杆时注意调整下承重索垂度。
5、防护栏施工
1)防护栏与上、下承重索、吊杆绑扎固定。
2)护栏栏杆侧网与上、下承重索及猫道面层钢板网均应由铁丝绑扎牢固,钢丝网间的搭接尽量设置在吊杆处。
6、猫道验收
1)猫道架设过程中,在承重索空索安装阶段,空索垂度应满足设计要求。
2)猫道成形后,跨中垂度应满足设计要求。
3)锚碇预应力锚索应按《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS222005)相关规定进行验收。
4)猫道面层结构及护栏的固定措施应满足设计及安全要求。
7、猫道的拆除
1)猫道的拆除按照其架设的逆顺序进行。
2)猫道拆除过程中的材料应及时转运至地面场地内,禁止堆积在猫道上。
8、安全措施
猫道的架设、拆除工作属超高空作业,难度较大、危险性较高,在施工过程中需采取切实可行的防护措施,加强工人自我保护及保护他人等安全知识教育,杜绝高空坠落,高空坠物等重大安全事故发生。
现场需特别注意以下几个方面的问题:
1)在架设(或拆除)猫道的各项工作中,操作人员必须挂好安全带、穿防滑鞋、戴安全帽。
2)严禁任何人从猫道上向下抛掷物体。
3)设置警戒区,并派专人把守、看护。
在猫道的架设(或拆除)除施工过程中严禁任何无关人员进入警戒区,地面警戒区以猫道正投影两侧各15m为界。
4)在猫道的架设和拆除施工时,应安排专职安全员负责警戒,加强瞭望,发现有船只、人员通过时,应停止操作。
5)猫道承重索在架设(或拆除)之前,严格检查各种机械设备,以确保机械运行过程中的安全,同时派专人检查牵引绳与猫道承重绳卡紧程度,确认符合安全要求后再行操作。
6)风力超过5级时,严禁进行猫道的任何架设(或拆除)作业。
7)猫道使用过程中,应定期安排专人对猫道各结构进行检查,发现故障及时处理。
附1香火岩特大桥猫道设计计算书:
香火岩特大桥猫道设计计算书
一、工程概况
为便于施工,在1~5号墩间设置临时人行猫道,猫道宽1.8m。
猫道布置在桥右幅外侧,距桥轴线16m。
计算简图如下:
猫道计算简图(单位:
m)
猫道系统绳索主要参数表1
项目
型号
根数直径
重量
(kN/m)
截面积
(mm2)
弹性模量
(MPa)
抗拉强度
(MPa)
破断拉力
(kN)
上承重索
6×37S+PPC
2-ø47.5
0.15858
1686.94
75600
1550
1935.2
下承重索
6×37S+PPC
3-ø32.5
0.11058
1176.33
75600
1550
1350.4
二、荷载计算
1、荷载系数
恒载1.2
活载1.4
2、恒载
猫道恒载按均布荷载考虑。
具体为:
上承重索(2-ø47.5):
0.15858kN/m
下承重索(3-ø32.5):
0.11058kN/m
猫道面层钢网:
0.15kN/m
钢箱横梁及吊扣系统:
(2[10cm槽钢按每3.5m布置一道,吊扣系统按每7m布置一道):
0.234kN/m
共计:
3、活载
活载为人群荷载,按0.75kN/人计。
1)对于跨中,考虑20人,按集中荷载计算:
三、承重索计算
计算简图如图1。
1、计算中跨跨中最大弯矩
2、计算主索最大张力
满载时,跨中垂度为20m,则该工况下两端水平力为:
≈
3、安全系数
承重索破断拉力为:
安全系数为:
,满足要求。
三、承重索空索安装张力
及跨中安装垂度计算
承重索安装时按实际荷载计算,取均布荷载
。
1、计算空索的张力
由单跨钢索桥的基本公式:
将数据代入基本公式整理得:
解得:
2、计算中跨空索的安装垂度
G0=q0l=0.26916×400=107.664KN
四、锚碇验算
根据上述计算,猫道主索最大张力为
1、锚索计算
锚索锚固长度取
,钻孔孔径为110mm,注浆浆体采用M40水泥浆,杆体为6-ø15.2高强低松弛压应力钢绞线,标准强度为1860MPa,单根钢绞线截面面积为
。
根据《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:
2005),分别按照由杆体钢绞线和注浆体粘结力决定的抗拔力
计算锚索安全系数
,并取较小值:
按锚索注浆体与岩层的粘结力计算时,公式为:
按钢绞线与注浆体间的粘结力计算时,公式为:
按钢绞线承载力计算时,公式为:
式中:
-锚索拉力。
。
-锚杆锚固段的钻孔直径,
。
-锚固段注浆体与地层间的连接强度标准值,按密实碎石土设计,取
-锚固段注浆体与筋体间的连接强度标准值,取
-钢绞线直径,取
-采用2根或2根以上钢绞线时,界面的粘接强度降低系数,取
-锚固长度对粘接强度的影响系数。
土层中锚固长度13~16m,取
-钢绞线的根数。
。
-钢绞线标准强度,
-钢绞线截面积,
按锚索注浆体与岩层的粘结力计算时:
按钢绞线与注浆体间的粘结力计算时:
按钢绞线承载力计算时:
取
,则安全系数:
>3
2、锚梁计算
锚梁为2Ⅰ36a组成的钢箱,计算简图如下图:
最大弯矩为:
锚梁截面模量为:
跨中截面弯曲应力为:
,满足要求。
支座处剪力为:
支座处最大剪应力为:
(式中:
-腹板高度,
-腹板厚度),满足要求。
七、计算结论
通过上述计算,将主要计算结果列表如下:
表3
序号
验算项目
验算参数
计算结果
规范容许值
结论
1
承重索
安全系数
3.7
3.0
满足规范要求
2
锚碇锚索
安全系数
6.6
2.2
满足规范要求
3
锚碇锚梁
最大弯曲应力
78.82MPa
145MPa
满足规范要求
4
最大剪应力
70.25MPa
85MPa
满足规范要求
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