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内蒙古准兴重载高速柳林滩黄河特大桥临时钢栈桥的设计及计算
摘要:本文详细介绍了柳林滩黄河特大桥采用的临时钢栈桥的设计过程,解决了特殊的水文地质条件的施工运输问题。为在黄河特殊的地质水文条件下进行同类施工,提供参考经验。
关键词:黄河特大桥钢栈桥 设计 施工
中图分类号: TU997 文献标识码: A
1.工程概况
柳林滩黄河特大桥是准格尔至兴和煤炭运输高速公路的控制性工程,桥址位于鄂尔多斯与呼和浩特清水河县交界处。
柳林滩黄河特大桥主桥10#~12#墩跨越黄河,其中11#墩位于河中,10#、12#墩位于河槽边缘。为确保11#墩及西岸引桥人员、物资设备的通行,采取在10#~12#墩之间设置钢栈桥,钢栈桥连接东岸施工便道。由于黄河封冻期施工11#墩钢管桩围堰,待围堰施工完毕后,流凌期整个围堰可对相应位置的栈桥起到保护作用,减少栈桥拆除量,为流凌前栈桥的拆除争取时间,所以栈桥设置在下游,同时应考虑为10#、12#墩的钻孔灌注桩预留足够施工空间,减少施工干扰。
2.钢栈桥设计
2.1位置选择
根据工程实际需要,在10#~12#墩之间设置钢栈桥作为施工便道,栈桥全长初步确定为240m,采用钢管桩基础+贝雷梁的结构型式,沿主桥中心平行延伸。
2.2凌汛预防
由于万家寨水库兴建使原天然河道凌汛期的水力特性发生变化,万家寨大坝隔断了冰凌下排的通道,使封、开河期上游来的冰凌在库区回水末端堆积,形成库尾河道辅冰上延,产生冰塞、冰坝壅水,使万家寨到蒲滩拐原来不封河河段全线封河,并导致库区及库尾产生一定程度的冰凌灾害。
根据头道拐水文站1960~2003年资料分析,封冻前流凌日期一般在11月中旬,最早为11月6日,最晚为11月25日。流凌天数为1~75天,平均28天。封冻日期一般在11月下旬、12月上旬,最早为11月14日,最晚为1月25日,封冻天数为62~134天,平均97天。开河日期一般在3月中、下旬,最早为3月14日,最晚为3月31日,开河后流凌天数为2~14天,平均6天。最大冰厚1.12m,年平均最大冰厚0.72m。
综上所述,钢栈桥在封河后开始施工,待钢管桩围堰施工完毕且在3月10日前拆除,确保黄河顺利开河。
2.3水文计算
设计水位:糙率选用头道拐~蒲滩拐的实测资料,主河槽糙率n值取为0.013,滩地糙率取为0.024。桥位处不同频率设计水位见表2.1。
表2.1桥位处设计洪水位(黄海高程)表
考虑到黄河行洪要求,栈桥按10年一遇的洪水重现期考虑,施工水位取987.15m,栈桥桥面设计标高取988.32m。
2.4地质条件
根据勘探揭露,主桥10#~12#墩位处1~5层的地质情况如下表2.2:
表2.2 主桥河道位置地质情况
2.5 设计标准
1、设计荷载:由于拌和站设置在东岸,正常使用阶段的设计荷载按8m3混凝土运输车考虑;
2、施工控制活载:80t履带吊+DZ-90振动锤+吊重;
3、设计行车速度:重车10km/h,轻车30km/h;
4、设计寿命:2年;
5、栈桥下不通航;
6、栈桥桥面标高大于黄河十年一遇的洪水水位。
2.6 设计参数
1、贝雷梁采用单排单层:
允许弯矩[M]=788.2kN·m;
允许剪力[Q]=245.2kN;
12m贝雷梁自重:(275.5*4*6+21.43*5*5+3.06*12*5)=7.33t;
偶数节贝雷梁非弹性变形: ;
奇数节贝雷梁非弹性变形:;
2、Q235钢材(厚度16mm)抗拉、抗压、抗弯强度设计值,抗剪强度设计值;
3、梁的容许挠度:[1/400]。
2.7 栈桥结构型式
钢栈桥采用多跨连续方案,跨径为12m。
桥面系:由钢板和型钢组成的正交异性板桥面系,钢板采用8mm厚的花纹钢板,面板横向采用10工字钢,间距30cm,纵向采用10槽钢,间距60cm,桥面板与贝雷梁采用U卡固定。护栏立柱采用48*3.5mm钢管,高度1.5m,顺桥向间距2m;沿高度方向设置3道横杆(采用48*3.5mm钢管),与立杆采用碗口扣件连接。
贝雷梁结构:按多跨连续梁结构设置,采用12×20m一联“321”型贝雷桁架,断面采用6片3组贝雷桁架,0.9m一组,组间间距1.35m;桥面宽6.0m,外侧预留40cm管线区;在11#墩处设避车点一处。
墩顶横梁:墩顶横梁采用2I36b工字钢,长度6m。
剪刀撑:采用14或20a的槽钢(根据现场材料情况可稍作调整)。
基础:采用600和630钢管桩,材质为Q235,采用钢板卷焊,厚
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