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1、龙门吊方案一、工程概况1、概述：杭州市钱江四桥位于钱江大桥下游4.3公里，南星桥1#码头上游约200米处；北端跨越滨江公路通过复兴立交桥与杭州市已建的中河高架路相连，构成了一条连接杭州市中心与滨江新区的便捷通道。桥位处江面规划宽度为1160米，桥梁设计全长1376米，主桥设计采用钢管碎双主拱方案，其计算跨径组合为285+190+485+190+285,其中85米跨为下承式系杆拱桥和上承式拱桥的组合，190米跨为下承式系杆拱桥和中承式拱桥的组合。两侧引桥均为双层345米跨高强预应力征箱梁结构；全桥的跨径组合为345+90+89+196489196+89+90+345o主桥上、下层均不设纵坡，上层
2、桥面的中心标高32.315米，为6车道的快车道，下层桥面的中心标高18.60米，为过江轻轨和人行通道，通航标准按国家四级航道设计，最高通航水位为6.123米，通航净高10米，航道宽度80米。190米跨部分桥梁的横断面宽度为30.6米，引桥及85米跨部分桥梁的横断面宽度为25.0米，引桥上层设4.0%的纵坡，下层设2.0%的纵坡。桥梁上、下层等宽，外形结构美观，整体性好。2、水文气象:钱江流域位于南风活动地区，雨量充沛，四季分明，每年36月份为梅雨季节，710月份为台风期，常伴有暴风雨，若与大潮汛相遇，将会出现特高潮位，钱江涌潮举世闻名，近几年来由于河道进一步整治,下游河道主槽趋向顺直，主流偏北
3、，涌潮较以前更大，本河段七月份前后低潮位最低，八、九、十月份高潮位最高。闸口站历年最高潮位+7.56米，历年最低潮位+1.19米，最大涨潮差2.98米，最小涨潮差0.01米，平均涨潮历时1小时33分,平均落潮历时10小时52分。潮流为往复流。潮流流速按百年一遇设计为4.1mSo桥位处百年一遇高水位为8.52米，低水位为1.23米，三百年一遇洪水位为9.08米，施工期间洪水与涌潮按10年一遇的频率设计。3、工程地质：桥址区上覆第四系覆盖层厚度变化较大，近山前的杭州岸较薄，在2#墩处最薄为28.1米，向萧山方向渐厚，在15#墩处最厚达59.40米，按其时代、成因和物理力学性质可分为三大层。第一层为
4、素填土及最新河流冲积相沉积的流塑软塑的亚砂土、亚粘土及松散中密状的粉、细、中砂，层厚11.435.1米，第三层为晚更新世冲相沉积的圆砾土及砾砂层，层厚1.2519.85米。下伏基岩为侏罗系上统(J3a)的火山岩层及白垩系下统朝川组(KlCl)的陆相碎屑沉积岩，两者呈断层不整合接触，以钱塘江断裂为界，东南侧岩质软弱，工程性能差。西北侧6#、7#墩基岩受构造影响较重，发育有断层破碎带，差异风化显著。4、施工特点:本工程水文及地质情况复杂，桥位处受涌潮影响严重，若采用水上船舶施工，对施工船舶的适应性能要求很高，泊锚困难，作业时间有限，其基施工段由于墩位多，工作量大，且受上部结构安装时机的限制，组织流
5、水作业困难，要求投入大量的船机及起重设备，且该河段交通运输船舶繁忙，因此，施工期间，航道管理困难。工程质量、进度及船舶机设备的安全均难以保证。从该河段已建及在建的桥梁的施工情况看，采用栈桥彻底摆脱涌潮影响的施工方案已十分成熟，有大量的成功经验可供借鉴。其上部结构均为安装构件，工作量十分巨大，安装精度极高，而桥位处地势平坦，受台风影响严重，故要求上部结构安装工艺简便快捷，安装精确。针对上述具体情况，经多方面比较，我局提出了如下施工方案：一、基础阶段采用单栈桥陆上施工，不仅可省掉大量的船机设备，且对工程的质量进度和安全有充分的保障。二、上部结构施工阶段采用双栈桥、龙门吊及少支架施工方案，其施工工艺
6、简单，方便快捷,且安装精度高。三、栈桥设计：1纵向轨道梁：龙门吊大车行车系统设计间距为24.0m,考虑到栈桥在使用过程中对称均匀受力，初步将栈桥的设计跨度定为12.0m,轨道拟采用单层三排贝雷桁梁，设计最大单轮压力为263每组滑车的前后轮距为1.8m,结合轨枕的布置，取如下计算图求。12.0m12.0m12.0m当荷载作用在跨时为弯距最不利位置:查弯距影响线图表得：Mmax=2lf=0.2891252t=194.208t.mM0=224.64tm最大挠度查表得：Fmax=Kx(pl3100EI)式中：K挠度系数取为2.716P为集中荷载为52t1.为计算跨度12mE弹性模量为2.1107tm2
7、I惯矩为7.515105cm4Fma=2.716(52123)(1002.11070.007515)=1.5510-2m=15.5mml600=20mm剪力计算：Vmax=KP=1.3452=69.68tV0=69.89t故均符合要求2、钢管桩设计1)桩长计算：桥位处河床较为平缓，河床顶标高从+00.34m至-2.09m,河床平均标高按-LOm计算，栈桥的顶标高为+10.Om,桩顶标高为+7.85m,采用800x8钢管桩，单桩承载能力按50t计算，使用过程考虑河床有2.0m的冲刷，河床上部覆盖层一般为淤泥质亚粘土、亚砂土，土层的极限摩阻力l=20Kpa,每墩采用4根管桩支承轨道梁，设计时不考虑
8、闭塞效应和群桩效应。由于在桩入土范围内有多层砂层分布，综合考虑2米粉砂层作为持力层，取L=25Kpa,则：P=K.s.ili式中：K安全系数取为0.65s挤土效应为0.87U桩周长2.513mP=K.s.u.(l11+212)则:Il=(P-Ks.u.2.l2)/(kJ.u.l)=(5105-0.650.872.513251032)/(0.650.872.51320103)=15.1m桩长Wl=IO+11=7.85+1+15.1+2+2=27.95m2)沉降计算：栈桥墩支承桩的沉降按单桩简化计算如下:S=ck=NIOEA+2Nh3EA+NCOAO式中：N桩顶竖向压力为N=5OtE材料弹模E=2
9、.1105Nmm21.O冲刷线以上桩长L0=10.85mH冲刷线以下桩长h=17.1mA桩的横断面积A=20106mm2CO桩底平面的地基竖向地基系数CO=mohMO为桩比例系数，亚砂土层取MO=3000KNm4则C0=3000103/10.21.71104=5.1310-2Nmm3AO一桩底平面的作用面积M=J(d2+h.tg4)2或AO=I/4川12取两者中的小值。为土的内磨擦角取=1501.l为两排桩间距取2.0m。AOl=Zl(d2+htg44)2=l(8002+1.71104tgl54)2=7.3106mm2A02=1/4/1112=l420002=3.14106mm2取AO=3.1
10、4106mm2则：S=NIOEA+2Nh3EA+NCOAO=1.2851.35+3.1=5.735mm但在实际使用过程中,作用在单桩顶上的压力均小于503且为群桩,故单桩的沉降均在5mm以内，能够满足使用要求。3、栈桥的结构形式：1)上游侧：根据上述计算，结合钱江六桥的实际经验，栈桥采取如图3-1、3-2所示结构图，上游侧桥桥宽6.0m,设龙门吊轨道和运输车辆通道，桥面板采用lmm钢板，龙门吊轨道采用P43钢轨，纵向分配梁采用112.6工字钢，沿宽度方向通长按50Cm布置，在桥墩处考虑到如50T履带吊车等起重设备作业需要，局部将纵梁按25Cm布置，横向分配梁采用125a工字钢，全断面范围内按1
11、.5Om的间距布置，在龙门吊作用范围内按75Cm布置，龙门吊纵向轨道梁采取单层三排贝雷桁架，在四分之一节点处，需作加强处理，行车道部分纵梁采用单层双排贝雷桁架,桩顶帽梁采用125a工字钢，每墩5根800x8钢管桩，离桥墩附近采用6根,如图3-3、3-4、3-5所示。为方便计算，取如下计算图式验算P43钢轨强度Mmax=KFL=0.289260.75=5.6355+m拉应力：f=MWW为截在抵抗矩W=217.3cm3=(5.6355104N103mm)217.3103mm3=259.3Nmm2f满足强度要求2)下游侧下游侧栈桥，只考虑龙门吊的行走轨道和人行走道，宽度按照3.0m考虑，在两轨道之间
12、铺装走道网板，沿宽度方向按50Cm间距通长布置10槽钢作为纵向分配梁，横梁采用125工字钢，沿纵向按75cm布置，龙门吊轨道采用单层三排贝雷桁架，每跨跨度12.0m,每个栈桥墩采用4根800钢管桩，壁厚=8mm,桩长工27.95m,考虑到下游侧栈桥宽度较小，为保证让其有足够的侧向钢度，设计时应将4根桩连成整体,其结构形成与上游侧的栈桥的龙门吊部分相同。3)由于受龙门吊设计跨度及主墩承台施工时围堰尺寸的限制，栈桥的行车部分，在主墩处要从内侧过渡到外侧，然后又从外侧过渡到内侧,其结构形式如图3-6所示，单幅栈桥渐按564米设计，其所需材料如下表示。名称800(t)贝雷片(m)I25(t)I12.6
13、(t)l8(t)lmmmm(t)走道网(m2)l(t)数量1959789624512917.24265.65112828.2考虑其整体稳定性及会车需要，栈桥在桥墩处加宽并与钻孔平台连成整体。四、支架系统:结合龙门吊吊装拱肋，安装过程中各分节节段采用少支架系统支承,小拱分三节吊装，大拱分七节吊装，吊装时单节最大重量控制在80t以内，则小拱拱肋吊装时，一跨共需4个支架，大拱吊装时需要12个支架，支架系统拟采用打入桩作基础，上部拼装万能杆件桁架、桩基仍采用800mm壁厚8mm的钢管桩。单桩承载能力仍然为503桩顶标高+6.0m,每墩采用4根钢管桩，桩中心间距为4.0m,桩顶用20mm钢板作桩帽，如图
14、4-1示。主拱支架系统如图4-2、4-3、4-4示。用万能杆件拼装成格构形状,共同承受水平荷截,每个支承立柱为4.04.0m,则一个主拱支撑所需的材料如下表示以部分异型杆件：名称800Il8620NlN3N4N5N8Nl1N26N22A数量1827.7.5138124109.18.1110.7(t)245024一个小拱支架系统所需材料如下表:名称800Il862ONlN3N4N5N8Nl1Nl8N22AN26数612.2.524.13.5.11.52.81.02.32.量(t)42159917414支架系统在拱肋安装荷载作用下的内力及变形，在这里不作详细计算，但在实际过程中，应根据其荷载的分配情况对支架的水平偏位和压缩变形作详细计算，便于控制拱肋的安装精度。五、施工工艺1、工艺流程在这里将跨设为1#拱,跨为2#拱。跨为3#拱，跨为4#拱，跨为5#拱，现假设大桥施工以墩为界，垂直划分为两个标段，则一个标段共需龙门吊24台，其施工工工艺流程如图5-1所示。搭设上游栈桥搭设钻孔平台一搭设拌和站一场面平整I
