曾家岩大桥主桁施工图设计说明

重庆曾家岩嘉陵江大桥工程曾家岩大桥主桁施工图设计说明施工图设计说明概述工程概况重庆市曾家岩嘉陵江大桥是曾家岩大桥工程及轨道10号线的过江通道，位于黄花园大桥和牛角沱大桥之间。大桥起于江北区龙湖春森彼岸，依次上跨北滨路、嘉陵江、渝中区嘉滨路、轨道2号线曾家岩站，止于渝中区周公馆。曾家岩嘉陵江大桥起于起点桩号K2+958.551，终点桩号K3524.641，全长566.09m，由主桥及南侧引道组成。主桥采用135m+270m+135m刚性悬索加劲连续钢桁梁桥；南侧引道采用明挖砼框架，长度约21.34m。设计内容及图册划分本项目施工图设计共分十册，其中第一册为《道路工程》，第二册为《隧道工程》，第三册为《排水工程》，第四册为《桥梁工程》，第五册为《长滨路立交》，第六册为《交通工程》，第七册为《路段供电照明工程》，第八册为《建筑工程》，第九册为《景观工程》，第十册为《环境保护专项设计》。第四册《桥梁工程》为曾家岩大桥及南引道施工图设计，共分八分册，本册为第四分册《曾家岩大桥主桁》，主要内容包括主梁桁架、刚性悬索及吊杆。设计依据我院与重庆曾家岩大桥建设管理有限公司签订的《重庆曾家岩嘉陵江大桥工程设计合同》《重庆曾家岩嘉陵江航道通航条件影响评价报告》（重庆西科水运工程咨询中心）《重庆曾家岩嘉陵江大桥工程防洪评价报告》（重庆西科水运咨询中心）《重庆曾家岩嘉陵江大桥地震安全性评价报告》（重庆市地震工程研究所）《曾家岩嘉陵江大桥项目环境影响报告书》（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司）《重庆曾家岩嘉陵江大桥工程地质详细勘察报告》（重庆市市政设计研究院）《曾家岩嘉陵江大桥船撞风险评估与设防标准专题研究》（招商局重庆交通科研设计院有限公司）《重庆市江北区滨江路工程（陈家阁段K3+534.666～K4+340）竣工图》（中港集团第二航务工程局第二工程公司）《重庆嘉滨路拉筋挡墙治理工程竣工图》（重庆桥梁工程总公司）重庆市轨道交通（集团）有限公司提供的轨道10号线曾家岩大桥共轨共建段相关技术标准。技术标准桥梁主体结构设计使用年限100年，其它损坏、修复不影响轨道交通正常运营的结构设计使用年限为50年。钢结构防腐体系使用年限为20年。地震基本烈度地震动峰值加速度：E1地震作用下，地震动水平峰值加速度为0.0495g，E2地震作用下，地震动水平峰值加速度为0.114g。设计风速离地面10m高，重现期100年，10min平均最大风速27.5m/s。设计水位1/300的设计洪水位196.5m，考虑山峡水库运行100年泥沙淤积后最高通航水位195.2m，最低通航水位159.4m。航道等级及通航标准内河Ⅲ-（3）级航道，单孔双向通航，航道净宽230m，净高18m。设计环境类别Ⅰ类（温热地区的大气环境。与无侵蚀性的水或土接触的环境）通航船舶撞击标准引用《曾家岩大桥防撞设防标准专题研究及防撞专项设计》（招商局重庆交通科研设计院有限公司）执行。顺流方向25000kN；顺桥轴方向12500kN。作用点191.4m（黄海高程）。8.上层公路交通道路等级：城市主干道;行车速度：50km/h;荷载标准：城-A级，人群荷载2.4kN/m2;路幅组成：双向6车道;桥面总宽：2m（人行道）+1.8m（加劲弦杆）+0.5m（防撞护栏）+11m（车行道）+2m（中央分隔带）+11m（车行道）+0.5m（防撞护栏）+1.8m（加劲弦杆）+2m（人行道）=32.6m;桥面横坡：2.0%;桥面纵坡：单向0.2%;限界：不小于5.0m。9.下层轨道交通双向轨道交通，线间距5.4m，最高设计运行速度100km/h;荷载标准：地铁As型车八辆编组，最大轴重150kN；轨道车站范围内设备区活荷载8kN/m2，公共区4.0kN/m2;轨道纵坡：单向0.14%;限界：下层桥面以上750mm(轨道结构)+7500mm(轨顶面以上)。设计规范《地铁设计规范》（GB50157－2013）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）《铁路工程抗震设计规范》（GBJ50111-2006）(2009年版）《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)《重庆市三峡库区跨径桥梁船撞设计指南》（DBJ/T50-2010）《城市桥梁设计规范》(CJJ11—2011)《城市道路交通规划及路线设计规范》(DBJ50-064-2007)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01—2004）《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)《城市桥梁抗震设计规范）（CJJ166-2011）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015）《桥梁用结构钢》（GB/T714-2015）《铁路钢桥制造规范》（Q∕CR9211-2015）《桥梁用结构钢》（GB714-2015）《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》（GB/T1228-1231）。《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB／T709-2006）《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T1527-2011）《公路桥涵施工技术规范》(JTG/F041-2011)设计荷载永久荷载自重主桁杆件、节点及桥面系等均按照杆件实际重量计入，并按照单元自重考虑调整系数，钢材容重γ=78.5kN/m3。上层桥面二期恒载沥青混凝土铺装：7.5cm厚，铺装宽度24m，铺装重量43.2kN/m；防撞栏杆：2.34kN/m/道，共计4道；人行道：7.4kN/m/侧；声屏障：33kN/m；下层桥面二期恒载表5.1.SEQ表\*ARABIC1轨道层二期恒载一览表序号分项双线（kN/m)备注1轨道100.0A0桥台～P1墩64.0P1墩～A3桥台2供电电缆2.43通信信号电缆1.04疏散平台4.55消防水管1.5区间范围内，单侧0.75KN/m6.0车站范围内，单侧3KN/m7消防水箱230kN/个8声屏障24.0高架区间，单侧12.0kN/m921.0车站区间，单侧10.5kN/m10接触网立柱两线共用同一支柱，间隔约30米左右11站台层两侧站台合计基础沉降主墩按2cm，桥台1cm，考虑不均匀沉降。附属结构及其他检修车轨道2.0kN/m；过桥水管1.0kN/m/侧计。可变荷载汽车荷载按《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）取，横向折减系数取0.5，纵向折减系数取0.95。轨道交通荷载轮轨制式车辆采用AS型车，由八辆标准车组成，最大轴重150kN，编组总长162m。人群荷载上层桥面人群荷载按2.4kPa计；下层桥面站台层人群荷载按4kPa计；风荷载桥面高度处设计基本风速25m/s，风荷载对结构的作用按照规范的相关规定计算。温度荷载设计温度最高为+45℃，最低-5℃，体系温度按20℃计，整体升降温按照士25℃考虑；正交异性板温度梯度按下图加载；图5.2.SEQ图\*ARABIC1温度加载图示构件温差加劲钢带和吊杆与桁架的构件温差取±15℃。横向摇摆力按相邻两节车四个轴重的15%计，以集中力的形式取不利位置作用于轨顶面处；多线桥只算任一条线上的横向摇摆力。制动力和牵引力上层桥面的制动力标准值按加载长度上总重力的10%计算，并不小于165kN；轻轨荷载的制动力按列车静活载的10%计算，双线不折减。救援荷载取一列满载列车，并应与运营列车进行最不利组合。偶然荷载地震荷载E1地震作用下，水平峰值加速度为0.050g；E2地震作用下，水平峰值加速度为0.114g。船舶撞击力设防船撞力为25000kN，作用点高程为设计最高水位以上2m；顺桥向撞击力为横桥向的50%。汽车和轻轨组合公路车道荷载与轻轨荷载组合作用时，按以下两种组合取包络：（1）1.0×公路活载+0.85×轻轨活载（2）0.85×公路活载+1.0×轻轨活载材料及容许应力主要材料主桁构件、桥面系构件材质主要采用Q345qD、Q375qD、Q420qE两种板厚小于40mm时采用Q345qD，大于等于40mm时采用Q420qE。材料技术条件符合《桥梁用结构钢》（GB714-2015）的要求。高强度螺栓：10.9s级，螺栓、螺母、垫圈等均应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈与技术条件》（GB/T1228-1231）的要求。钢板厚度应符合《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB／T709-2006）B类钢板要求，并不小于10%比例进行超声波探伤。材料容许应力钢材的屈服强度σs按照《桥梁用结构钢》（GB714-2015）采用。设计安全系数K=1.7，容许应力按照不同板厚取［σ」=σs/K。结构设计总体布置主桥钢桁梁采用135m+270m+135m三跨连续梁加刚性悬索体系，钢梁全长540m（两端至支座中心线），钢桁梁断面采用矩形断面，桁宽26.7m，桁高12.483m，刚性悬索最高点离上弦距离24.0m。主桁采用等高度的三角形桁式，标准节间长度为12.2m。主桥支承体系布置：桥墩及桥台设置竖向支撑，桥台处设置限制横向位移支座。主桥伸缩缝布置：主桥两侧上层桥面均采用伸缩量分别为400mm和240mm的梳齿式伸缩缝，下层桥面设置轨道伸缩调节器。主桁杆件主桁主要杆件均为焊接箱形截面。其中，上弦杆截面宽1200mm，高1200mm，板厚20~40mm。下弦杆截面宽1200mm，高1500mm，板厚20~50mm，斜腹杆截面宽1200mm，高1000mm，板厚20~50mm，竖腹杆截面宽1200mm，高1000mm，板厚20~40mm，支座处竖腹杆与立柱截面宽2000mm，高1200mm，板厚56mm。刚性悬索为日字型截面，宽度1200mm，高度2400mm，板厚50mm~70mm。吊杆为工字型截面，翼缘宽度600mm，板厚16mm，腹板高度1200mm，板厚16mm。箱型截面杆件均按照四面拼接设计，工字型截面杆件按双面拼接设计。主梁桁片单个构件最大长度15.97m，立柱构件长度18.04m，最大杆件吊重约69t(不含拼接板)。主桁节点主桁节点均采用整体节点。节点板最大厚度56mm(索塔支座处），最大规格为3600×9680mm。结构预拱度的设置主桁中跨预拱度按照恒载+1/2活载挠度曲线值反向设置，并适当修正。预拱度的设置采用通过调节上弦杆长度的方法实现。边跨竖向变形小，不设预拱度。高强度螺栓连接主桁构件及刚性悬索采用M30高强度螺栓，φ33栓孔，设计有效预拉力为360kN。摩擦面抗滑移系数按照f=0.45设计。高强度螺栓连接部分的摩擦面，要求出厂时的抗滑移系数不小于0.55，构件安装前抗滑移系数不小于0.45。钢梁防腐钢梁防腐涂装主要参照采用《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T1527-2011）中的涂装体系，并对部分涂装体系的油漆种类、涂装道数和干膜厚度进行适当调整。具体的结构部位及相应涂装体系如下。（1）钢板预处理要求如下：涂料种类由制造厂家自行确定。（2）钢梁主体结构参照第7涂装体系，涂层要求如下：涂层涂料种类每道干膜最小厚度(μm)涂装道数总干膜最小厚度(μm)1特制环氧富锌底漆402802环氧云铁中间漆402803氟碳面漆35270（3）主桁构件连接部位的摩擦面采用3涂装体系，无机富锌防滑涂料。钢梁安装后外漏表面依次涂环氧类封孔剂、环氧云铁中间漆、氟碳面漆，涂层要求如下：涂层涂料种类每道干膜最小厚度(μm)涂装道数总干膜最小厚度(μm)1无机富锌防滑涂料120±401120±402环氧类封孔剂201203环氧云铁中间漆402804氟碳面漆35270（4）涂装体系中面漆具体颜色依据景观设计要求确定。（5）氟碳面漆的氟含量为≥24%。钢梁制造钢梁制造按《铁路钢桥制造规范》(Q/CR9211-2015）和《公路桥涵施工技术规范》(JTG/F041-2011)办理，设计文件中有特殊规定者亦应严格执行。鉴于本桥杆件和板件规格均大大超出一般的钢桥，对制造设备和工艺提出更高的要求，制造单位必须针对本桥的特点，制订专门的制造和工艺规则，经专家评审后方可实施。曾家岩嘉陵江大桥钢梁具有板件厚、杆件截面大及带整体节点的特点，因此工厂在制造中一定要优化焊接工艺，严格执行经评定、审批的焊接规范及焊接工艺和探伤及加工的精度要求，确保质量。箱形杆件的隔板焊缝为隐蔽工程，在封焊最后一块水平板组成箱体前，需对焊缝进行严格检查，弧坑及超限的缺陷都必需修磨平整，方可封盖最后一块水平板。为提高疲劳性能，刚性悬索及对应拼接板的所有螺栓孔孔壁和边角必须打磨。焊缝质量等级如下表，检测方法及检验按《铁路钢桥制造规范》(Q/CR9211-2015）和《公路桥涵施工技术规范》(JTGT

F50-2011

)执行，同一构造技术标准不一致时，按高标准执行。焊接接头冲击韧性应符合《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005)要求。表8.1焊缝质量分级表焊缝部位质量等级探伤方法吊杆板件对接焊缝Ⅰ级X射线超声波杆件板件与桥面系板件对接焊缝Ⅰ级X射线超声波刚性悬索顶底板与腹板部分熔透角焊缝Ⅰ级超声波所有杆件顶底板与腹板部分熔透角焊缝Ⅱ级超声波杆件壁板与横隔板部分熔透角焊缝（与横梁对应处）Ⅱ级超声波杆件与桥面系部分熔透角焊缝Ⅱ级超声波不合格焊缝要进行返修，且返修次数不宜多于2次；第二次返修后，若仍不合格，应查明原因，报监理工程师批准后进行第三次返修。应对钢箱梁进行首阶段验收，验收合格后方可进行其他节段的制造。钢梁预拼装必须不少于五个标准梁段，按施工控制确定的预拼线形组拼，桥面板节段间预留焊接间隙（还需记入焊接收缩量），相邻节段匹配应满足公差要求。预拼装完成后，标记梁段号，然后进行涂装、堆放等后续作业。节段拼装顺序应与安装顺序相同，吊装时不允许调换杆件号。杆件应单层堆放，确定堆放支点的位置时应尽量使各点受力均匀，不允许出现翘翘板的情况。堆放场地应坚固可靠，不允许堆放地基出现不均匀沉降；杆件离地面间距应不小于于150mm。钢梁安装施工临时荷载安装计算时，施工临时荷载按照如下：桥面吊机自重不大于240t，梁上临时人行道分别为2×6kN/m(上、下弦)，梁端安装脚手架按照三个节间考虑，重量为15kN／个。主要安装步骤主梁施工采用桥面吊机从墩顶往跨中散拼的施工方案，施工过程中，在渝中侧边跨和江北侧边跨分设临时墩以增大施工过程中稳定性及结构总体刚度，同时，在悬拼到一定阶段时增设临时拉索改善主梁受力；主梁合拢方案基于“无应力状态理论”，边跨提前一个阶段架设完成。通过控制A0和A3设置的千斤顶临时支撑的沉降量使主梁绕P1和P2墩支座转动，使中跨合拢口满足无应力合拢条件；待中跨合拢后，再顶升桥台支座至设计位置，最后安装永久支座，已达到合理成桥状态。主梁具体施工方案如下：（1）施工进场准备，三通一平→全桥基础及承台施工→用翻模或者爬模法施工墩身。（2）搭设墩旁托架，拼装主桁墩顶节段和相应加劲悬索节段；分别在P1墩和P2墩墩顶安装临时约束和永久固定支座限制转动和平动自由度；在两个边跨分别搭建临时墩。（3）安装桥面吊机，对称悬拼至B30-B36后抄垫渝中区临时墩；安装吊杆和刚性悬索，并对吊杆进行临时固定防止变形；临时墩墩顶设置抗拉限位装置，P2墩墩旁托架落空，解除对主梁约束。（4）继续悬拼至B6-B16时抄垫江北侧临时墩；悬拼至B5-B17、B27-B39，加劲悬索立柱索顶部设置临时锚固装置；安装1#临时拉索进行张拉（张拉力约1240t）在梁侧合拢加劲悬索。（5）利用拉索调整合拢线性后完成