杭州湾大桥引桥施工平台验算与塔设技术

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杭州湾大桥引桥施工平台验算与塔设技术

摘 要: 杭州湾跨海大桥Ⅱ标包括北航道主桥和高墩区引桥,引桥桩基直径2.5m,长度在91m~93之间,属于超大直径桩,杭州湾水域较深,常年风大浪急,桩基础施工前需要搭设施工平台,本文将简述引桥平台的力学建模验算和施工平台搭设技术。

关 键 词:杭州湾大桥大直径 桩基施工 平台塔设技术

Abstract:The Hangzhou bay bridge II across the sea bid includes the north

channel host bridge and the high block area approach bridge, approach bridge pole

base diameter 2.5 ms, the length is in 91 ms ~ belonging to the super-major diameter

pole between 93, Hangzhou bay water area is deeper , average year waves whipped up

by the wind rolled turbulently, the platform building a model secretly scheming

against and being under construction puts up Mechanics requiring that facilities labor

platform , the main body of a book numerous and repeated will sketch approach

bridge platform in the pole foundation construction front setting up a technology.

Keywords:Hangzhou bay bridge; large diameter; pile group is under

construction; Platform tower technology.

1引 言

杭州湾跨海大桥北侧高墩区引桥有7个桥墩,每墩设8根钻孔灌注桩,桩径2.5m,桩长约90~95m,均为摩擦桩群桩基础; B1~B7墩处的泥面标高约为-12.0~-12.8m。杭州湾水域较深,常年风大浪急,施工平台结构的设计合理性及施工工艺,关系到桥梁工程的施工进度和安全,本文通用ALGLOR,对平台结构的进行受力和稳定性计算,并介绍本工程引桥平台的施工搭设技术,我国跨海桥梁的施工刚刚起步,望能对同类环境下的桥梁施工有借鉴作用。

图1桥型布置图

2水文地质

杭州湾属强潮河口湾,潮汐类型为不规则半日浅海潮,并有明显的日、夜潮不等现象。北航道桥潮汐特征值根据附近乍浦水文站长期验潮(1930~1999)资料平均高潮位+2.52m,平均低潮位-2.12m;按20年重现期,垂线号涨、落潮垂线平均最大流速分别为2.50m/s,垂线号可能最大流速2.81m/s;全年波高平均0.2m。最大波高3.5m(台风所致)。

北航道桥北侧高墩区引桥工程区段的地下水主要为第四系松散岩类孔隙水,地下水对混凝土无腐蚀性,海水对混凝土具弱腐蚀性;地下水及海水对钢结构具中等腐蚀性。地下土层由上而下分别为:亚砂土,、淤泥质亚粘土、淤泥质粘土、粉砂、亚粘土、粉砂、亚粘土、粉砂、亚粘土、含砾中粗砂、亚粘土。

本地区属南亚热带季风气候,温湿多雨,是重大灾害天气多发地带,全年平均风速3m/s.

3施工平台功能及构造

3.1平台功能

施工平台可为钢护筒下放及桩基础施工提供工作平台,同时作为钻桩的设备、材料堆放场地,便于钢护筒下放及桩基础施工。同时在承台及墩身第一节施工时能利用龙门吊吊装材料,进行材料运输。

3.2平台构造

B1~B7施工平台平面尺寸为42×15m,平台面标高为+7.00m。由16根Φ800×10mm钢管直桩支承,桩底标高为-37.00m。

钢管桩间用φ325×6mm钢管焊成的桁片焊接连接,钢护筒与钢管桩间通过φ400×6mm钢管连接,钢护筒间用φ800×8mm的钢管焊接连接,兼做连通管。平台承重梁为45#贝雷支撑架联结的单层三排贝雷片主梁;平台一次分布梁为双拼45a工字钢,间距根据钢护筒位置进行调整在1.45m~3.30m间,双拼45a工字钢顶面二次分配梁为25a工字钢,间距35cm;平台顶面平铺厚δ8mm钢板。平台构造如下图3所示。

图2平台立面图

4平台施工验算

4.1计算参数

4.1.1工况

平台下部结构采用ALGLOR建模计算,根据杭州湾施工区域的实际情况,考虑以下工况:

(1)平台在工作状态下:自重+平台面堆载+水流力+波浪力+龙门吊+钻机+风力

(2)平台在抗台状态下:自重+水流力+波浪力+龙门吊+钻机+风力

上部结构采用手算,计算内容有包括面板、I25纵向分配梁、双拼I45a横向分配梁、贝雷架的计算,其计算过程如下

4.1.2荷载取值

(1)钢材容重78.5KN/m3,(2)面堆载10KN/m2,(3)QUY70履带、钻机,(4)水流速2.81m/s,(5)工作状态波浪起算波要素H=1.5m,T=5.56s;抗台状态波要素为 H=3.79,T=7.36s ;在工作状态下,考虑风速24.4m/s,在抗台状态下,考虑风速34.8m/s.

4.1.3冲刷取值

参照设计图纸提供的资料B2~B7施工平台冲刷值工作状态取5m,抗台状态取7m,验算单桩稳定性时,当沉桩后立即安装横联时,冲刷值取1m。

4.2嵌固点计算

钢管桩嵌固点T为2.64m,入土深度为4T,固点深度为4.75m, 钢护筒嵌固点T为4.64m,入土深度为4T,固点深度为8.35m,

4.3水流力计算

钢管桩在工作状态下,水流力标准值Fw 为54.6KN在钢护筒在工作状态下,水流力标准值Fw 为191.0KN,作用点标高均为-2.4m。抗台状态下,水流力标准值Fw 为59.4KN,钢护筒在抗台状态下,水流力标准值Fw 为207.7KN,作用点标高均为-3.07m。

4.4波浪力计算

平台在工作状态下,钢管桩波浪力P为7.4KN,钢护筒波浪力P为90.8KN,作用点标高均为-3m。

平台在抗台状态下,钢管桩波浪力P为20.3KN,钢护筒波浪力P为228.9KN

作用点标高为-4.2m。

4.5、上构计算

4.5.1钢面板验算

钢面板按单向板计算,Mmax=0.53KN.m, σmax=49.4MPa.m, fmax=0.21mm.

4.5.2纵向分配梁验算

I25a纵向分配梁按简支梁计算,Mmax=45KN.m, σmax=112.1MPa,

fmax=4.3mm,

4.5.3双拼I45a横向分配梁计算

履带沿2I45a跨径方向布载,按简支梁计算, Mmax=305.9KN.m,

σmax=107MPa, fmax=7.7mm;

沿垂直2I45a跨径方向布载,按两跨连续梁计算,σmax=203MPa, fmax=9.0mm.