杭州湾跨海大桥南航道桥主墩钢吊箱设计与施工技巧.doc

杭州湾跨海大桥南航道桥主墩钢吊箱设计与施工 【摘要】杭州湾大桥南航道桥主墩承台为哑铃型整体结构，承台尺寸巨大，采用有底钢吊箱工艺进行承台的施工，因海况条件恶劣，大型钢吊箱吊装难度极大，本文介绍海上特殊条件下的钢吊箱施工的一种新方法：把大型钢吊箱分成三个独立小钢吊箱各自进行吊装并连成整体，以降低施工难度。 【关键词】杭州湾跨海大桥 大型钢吊箱 设计与施工 1 工程概况 杭州湾跨海大桥是国道主干线－同三线跨越杭州湾的便捷通道，大桥北起嘉兴海盐，跨越宽阔的杭州湾海域后止于宁波慈溪，全长36Ｋｍ，杭州湾跨海大桥是目前世界上已建或在建最长的跨海大桥。大桥设南、北两个航道，南航道桥为主跨318ｍ的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥。D13墩为主塔墩，基础为38根直径2.8m的钻孔灌注桩，哑铃型高桩承台，承台平面尺寸为81.4×23.7m，厚度6.0m， D13承台是杭州湾大桥最大的承台结构，最大施工难点是钢吊箱的安装。 杭州湾为世界三大强潮海湾之一，在自然条件方面，受风、流、潮的影响比较大。尤其是南航道桥D13墩桥位在海中间，实测最大流速5.16?m／s，潮流紊乱，最大潮差达7m。正常施工作业风速为5-6级，全年的有效工作日不足200天，施工条件极端恶劣。D13承台若采取哑铃型钢吊箱整体吊装，风险及难度极大，根据哑铃形结构特点把大型承台沿中间系梁分为三小部分独立施工，即中间系梁和哑铃两头三个部分，各部分各自进行钢吊箱制作安装以及承台的施工。 2 钢套箱的设计 2．1 设计思路 钢吊箱是为承台施工而设计的临时阻水结构，其作用是通过吊箱侧板壁体和底板封底混凝土共同围水，为承台施工提供无水的干施工环境。针对杭州湾海况和高桩承台的特点，设计时考虑如下几个因素： （1）、从经济角度出发并结合钢吊箱作为摸板功能可回收利用的原则，选用单壁可拆装式有底钢吊箱的结构形式，加工速度快，拼装容易、拆除方便。侧壁部分可重复制作成其他承台吊箱，底板不拆除。 （2）、按承台分区独立施工原则，钢吊箱也分为了上、下游区和系梁区三个部分。先进行上、下游区吊箱安装和封底，最后进行系梁区吊箱安装封底与上、下游吊箱形成一个完整形状的钢吊箱。 （3）、在封底砼中配置了抗弯钢筋，通过减小封底砼厚度来抬升钢吊箱底部标高，为钢吊箱安装、封底干施工创造更有利条件。 2．2 设计工况条件 钢吊箱及钢护筒在各种工况条件下主要承受风荷载、水流力、波浪力以及结构重量荷载作用，根据钢吊箱施工过程中出现的工况，将钢吊箱的设计工况分成以下7种进行计算。 1、 上（下）游与系梁位置处钢吊箱起吊下放时； 2、 低水位时上（下）游区钢吊箱下放到搁置牛腿上时结构强度及牛腿反力计算； 3、 上（下）游钢吊箱下放到位后只固定十个钢护筒上反压牛腿高潮位时； 4、 低水位时钢吊箱内浇筑封底砼时； 5、 上（下）游钢吊箱高水位时钢吊箱内浇筑封底砼后；（打开减压阀，封底砼没有强度）。 6、 高水位时上、（下）游钢吊箱内抽水完成时； 7、 低水位钢吊箱内浇筑第一层2.5m厚承台砼时； 1～7工况条件下计算结果见下表 表-1 工况 名 称 1 2 3 4 5 6 7 底板 主梁轴向应力 （Mpa） Max 168 197 147 173 144 / / Min -129 -108 -150 -102 -157 / / 次梁轴向应力 （Mpa） Max 172 76.6 98.2 172 111 / / Min -72.6 -45.6 -178 -124 -124 / / 壁体 水平次梁轴向应力（Mpa） Max 147 26.5 82.6 28.4 168 165 27.9 Min -177 -45.6 -56.1 -45.3 -132 -92.3 -38.1 水平主梁轴向应力（Mpa） Max 65 45.6 69.2 46.0 157 132 30.3 Min -75.6 -46.2 -58.8 -45.9 -111 -95.2 -26.5 底板水平加强梁轴向应力（Mpa） Max 153 67.9 34.6 13.3 69.4 176 / Min -129 -47.1 -31.2 -13.2 -51.6 -96.3 / 竖向次梁轴向应力（Mpa） Max 152 50.8 77.6 53.2 146 / 46.0 Min -126 -54.2 -54.6 -36.3 -93.0 / -31.8 底板应力（Mpa） Max 172 60.1 150 170 223 / / 壁板应力（Mpa） Max 127 109 182 102 201 157 39.3 支撑钢管轴向应力 （Mpa） Max 36.8 26.5