深圳深南沙河立交桥改造工程上部结构施工技术

深圳深南沙河立交桥改造工程上部结构施工技术

图像列号：ut37文件标记码：a。1、跨河桥支架基础施工深南沙河立交桥改造工程位于深圳市深南大道与沙河西路的交汇处,桥梁工程主要包括两条对称右转匝道—A、B匝道桥,每座桥长92m,宽9m。上部结构桥型布置为单箱单室连续箱梁,包括两孔一联的预应力混凝土箱梁(跨径28米)和两孔一联的普通钢筋混凝土连续弯箱梁(跨径18m)。本工程横跨大沙河,沙河河道在桥位处的常水位宽60m,跨河桥的现浇梁支架基础的施工具有一定的难度,需周密考虑采用切实可行的施工措施。桥梁施工高潮期要经历一段台风季节,以及施工过程中海水潮汐的变化,都会给施工带来一定的影响,需作充分的考虑。2、辅助桩方案搭设桥梁工程从桩基础到上部结构整个施工过程,工序复杂,技术难度大。尤其是两座匝道桥虽然总长度及工程量不大,但均为横跨沙河桥,给桥梁支架施工造成很大的困难,而且该桥在原有两座桥间穿过,施工空间狭窄,因而如何采取有效的措施进行主梁支架施工是施工的重点和难点,需要重点加以考虑,统筹安排,合理组织。因此在围堰土体的基础插打砼预制桩作为辅助桩,选用I40a和I50a作为平台梁搭设在桩面形成桥梁上部结构施工平台。所有承力结构都经过详细周密的验算,确保上部结构施工万无一失。由于桥梁上部结构荷载较大,考虑到河底地基承载力不足以及满足主梁施工期间河道正常排水泄洪要求,决定设置辅助桩作为临时支架基础,其上搭设工字钢平台和钢管门式架形成桥梁上部结构施工支撑体系架。采用这种施工方法有以下的优点:2.1支架结构稳定可靠平台基础采用桩基础,稳定性好、沉降小,经过周密结构验算,承载力完全满足上部结构施工需要。2.2施工进度快桩基为预制桩,集中在厂方预制,铺设平台的工字钢易于采购或租用,而且不受环境及气候影响。2.3基础支架的产品清理由于门式架上下设置了可以调节高度的底托和顶托,故在上部结构施工完毕,只需要调底顶、底托的高度即可松开整个支架并逐一拆除,而不用采用切割钢管的办法或打钢楔的方法来拆除,即安全又方便。2.4支撑材料易于购买和租赁门式支架广泛用于桥梁施工支架,尤其是城市立交桥,采购和租用都极为方便,工人易于操作。2.5钢管框架结构设计对于高度较低的支架,采用门式架稳定性较好,门式架立好后,纵横向均用φ50钢管联接加固,高度上用钢管斜撑加固,整体上形成一个稳定的框架结构。3、辅助设备的建设计划、公式和钢梁的整体设计3.1为了加快施工，a和b两座曲线桥同时构建了一个工作平台。工作平台分为两个部分：基础和平面3.2平台支持部分采用500个混凝土桩，平台表面采用i40a和a50a的一般加热工字形梁3.3根据本工程的实际土壤环境，将横桥分为三个台阶，调整码头两侧的高度3.4根据上述初步配置，计算和计算结构的力学，以达到相应的规范标准3.5根据地质资料，沉降桩被称为摩擦桩基，并采用简支、连续和悬臂梁理论对不同的压力特点进行计算3.6结构分析和计算使用了最不利的因素和最大负荷，因此未计算结构荷载小、稳定性好的组件3.7在结构分析过程中，我们充分考虑到了施工过程中的许多阴影响,更从工程安全方面出发,选取的系数,标准值范围等都有一定的安全、稳定储备。4、与桩纵向间距平台基础采用沉入桩基础,桩基长15m,采用预制桩,集中在预制厂预制,运至现场后插打至设计深度。河道中桥位处纵向按间距6.45m均匀分布,横向按间距3m共沉入62根Ф500的C20砼桩,设计承台处桩与桩纵向间距为2.2m。横桥向共设三排桩基,在承台处则改为两排,中间一排以Ф600(δ=6mm)钢管代替,钢管直接搭设在已做好的承台面,为保证其稳定性,管底以砼包封,管顶与预制基桩顶面平。平台面选用I40a、I50a两种工字钢梁铺设而成。考虑桥位处的施工条件,同时减小横向工字钢梁的跨中弯矩,将钢梁做成悬臂结构。钢梁在桩顶两端按各悬出1.5m计算(为留出人行栈道和施工空间,实际两端各悬出2m)。横桥向I50a工字钢其间距与桩一一对应,纵向I40a工字钢共排列15根,在箱梁两侧翼板处间距为0.75m,底板处为0.6m。经过荷载验算,该沉入桩平台作为桥梁支架基础可以满足桥梁上部结构的施工要求。5、设计和实验支持柱的安装过程中钢梁支撑体系的计算5.1均布荷载计算方案本方案同时采用了I40a和I50a型热轧普通工字钢。横向工字钢(I50a,9.0m)受力分析及计算分别按如下两种方案进行:按统一均布荷载计算,视其为多跨连续梁,其上承载均布荷载;根据桥梁箱梁的结构特点,按两种不同的均布荷载计算,视其为多跨连续梁,其上承两种均布荷载。纵向工字钢(I40a,6.45m)的受力情况分析及计算视其为单跨简支梁,其上承一均布荷载。经计算,纵横向工字钢的强度均满足要求。5.2工字钢的计算I50a型横向工字钢:从钢梁上受力情况来看,其两端(1.5m)挠度会较大,而其中部挠度为零,故选DA段计算。这里采用积分法。对I50a型横向工字钢:ymax/l=1.1/1.5×103=1/1363<[f/l]=1/400,故满足要求;对I40a型纵向工字钢:ymax/l=5.5/6.45×103=1/1172<[f/l]=1/400,故满足要求。局部稳定性校核,也满足要求。5.3单桩桩侧摩阻力与桩底抵抗阻力的关系本施工方案平台下基础均采用摩擦桩,桩身为C20砼。计算方法为通常所称的“m”法。根据地质资料,预制桩在土层中的极限摩擦阻力τI=40Kpa;桩尖的极限承载力σR=3000Kpa。由于单桩之间距离较远,且桩顶无弹性约束作用,可将单位桩的桩顶点假设为自由端,桩长为15m,埋入土层深度为13m。因为均采用沉桩,承载力公式取经验公式:单桩容许承载力=[极限桩侧摩阻力+极限桩底阻力]/安全系数,即[P]=[vа1lτ+аAσR]/2。式中V—桩的周长(m);l—桩在土层中的长度(m);τ—桩侧土层极限摩阻力(KPa);A—桩底截面积(m2);σR——桩底处土的极限承载力,取3000Kpa;а1,а—分别为桩侧土层摩阻力和桩底抵抗力的影响系数,查表得а1=а=0.9。则有:[P]=[1.57×0.9×13×40+0.9×0.196×3000]/2=631.98KN>P=485.1KN,故按此布置桩基,其承载力满足施工要求。5.4桩顶沉降验算桩顶受轴向力P而产生的轴向位移包括:桩身材料的弹性压缩变形δc及桩底处地基土的沉降δk两部分。对于打入摩擦桩,考虑到打入会使桩侧土愈往下愈挤密,计算桩身弹性压缩变形时可近似地假设桩侧土的摩阻力随深度成三角形分布。计算桩底平面处地基沉降时,假定外力借桩侧土的摩擦力和桩身作用自地面以Φ/4角扩散至桩底平面处的面积A0上(Φ为土的内摩擦角),如图1所示。根据经验公式:δc=P(l0+ζh)/EA,式中:ζ——系数,对于打入桩,ζ=2/3;A——桩身的横截面积;E——桩身的受压弹性模量;h——桩身在地面以下深度;l0——桩身露出地面自由端长度。δk=P/C0A0,式中:C0——桩底平面地基土的竖向地基系数,C0=m0h,比例系数m0按“m”法规定取为1.0×104。A0——本工程中,A0大于以相邻桩底面中心距为直径所得的面积,故A0采用相邻桩底面中心距为直径所得的面积。因此,桩顶的轴向变形bi=δc+δk,按中心距计算面积,最不利情况时中心距为2.7m,取A0=3.14/4×2.72m2=5.72m2,所以bi=P(l0+ζh)/EA+P/C0A0=2mm。由此可得,预制桩的沉降量能满足规范要求。根据上述施工设计,最后决定采用了在河道中架设工作平台并搭设门式架的方案来作为桥梁上部结构施工的支架体系。辅助桩施工完毕并在搭设平台前,委托了有资质单位对桩承载力进行了试验检验,确定了其承载达到设计计算要求。6、