吕城新泰定桥的设计与施工
08-22 12:28:33 浏览次数:465次 栏目：桥涵工程
标签：工程设计,
吕城新泰定桥的设计与施工,http://www.gong66.com
摘 要： 本文全面介绍了苏南运河吕城新泰定桥首例“利用老桥建新桥、建好新桥 拆老桥”的设计 (4)在老桥拱圈上搭满堂木支架、悬挑的木支架，支撑在悬挑“工”字型型钢上。 (5)将放样制做好的拱肋木模板(先立底模板)移至木支架上拼装，并校核拱肋放样坐标无误后，制做 摘 要：本文全面介绍了苏南运河吕城新泰定桥首例“利用老桥建新桥、建好新桥 拆老桥”的设计 (4)在老桥拱圈上搭满堂木支架、悬挑的木支架，支撑在悬挑“工”字型型钢上。 (5)将放样制做好的拱肋木模板(先立底模板)移至木支架上拼装，并校核拱肋放样坐标无误后，制做拱肋钢筋笼(在吊杆穿过拱肋处预埋波纹管，且在拱肋腹板加厚处设过渡段)。 (6)立拱肋侧模板，并在拱肋L/8、L/4、3L/8、L/2、5L/8、3L/4、7L/8处设监测点，在拱肋混凝土分段浇筑过程中，用以控制拱肋变位。 (7)分段浇筑拱肋混凝土。从四个拱脚开始同时浇筑(含底风撑、端横梁及顶风撑)，当拱肋浇筑到10m长左右，拱顶开始上拱时，即停止拱脚段混凝土浇筑，移至拱顶浇筑拱顶段混凝土(含风撑)，长约20m，最后浇筑剩下的拱肋段。拱肋120m3混凝土实际浇筑约30多h。 (8)拱肋拆模后，安装吊杆钢筋和预制横梁，校核横梁顶高程为设计高程加上预拱度值， 紧固吊杆下端螺。 (9)立模现浇拱上1号及1′号立柱、盖梁，校核盖梁顶高程为设计高程加预拱度值。 (10)安装次纵梁，次纵梁除和端横梁简支连接外，和横梁都固结。 (11)铺装部分桥面板。 (12)拆除老桥主拱圈。 (13)将桥台后9.0以上部分的填土挖除及胸墙9.0以上部分的圬工拆除。 (14)浇筑2号(2′号)、3号(3′号)柱基础，立柱及盖梁。 (15)砌筑踏步基础。 (16)铺满桥面板，现浇踏步板，完成桥面铺装、伸缩缝、泄水管等。与施工要点，重点介绍了中承式肋拱结构的计算。关键词：运河，人行桥，设计，施工1 概述1.1 兴建理由 吕城大桥(原桥名)位于丹阳市吕城镇中心，跨越苏南大运河，连接该镇主要街道吕蒙中路及吕蒙南路。苏南运河整治前该桥桥下通航净空不能满足四级航道的通航要求(新桥肋底要抬 高2.14m)，属碍航桥梁，故需改建。 考虑在原桥位改建汽车桥难度大，经上级批准将原汽车桥改建为人行桥，并在老桥上游约600m处增建汽车桥一座(即吕城公路桥)。1.2 老桥概况 吕城大桥为70年代建造的双曲拱桥，桥总长88m，桥面总宽为7.5m，其中车行道为6m，二侧人行道各0.75m。荷载标准为汽-13、拖60，主拱净跨为60m，矢跨比为八分之一，矢高为7 .5m，Q=31°34′，m=2.814。桥跨中心路面高程为12.78m(吴淞零点，下同)，桥跨中心肋底高程为11.5m，拱脚肋底高程为4m，圬工桥台底板底面高程为1.5m，桥台胸墙 顶高程为12m。跨中约有23m为实腹段，桥跨二侧各由10个腹拱圈构成空腹段。经测算 全桥上部结构总重量约为1000t。1.3 新桥概况 新桥总长为126.2m，主孔为钢筋混凝土中承式肋拱结构，标准跨径为65m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/4.12，矢高约16m，拱肋为“工”字型截面，肋高1.5m，宽0.8m，腹 板厚0.3m，桥面横坡为1%，纵坡在两端横梁之间为平坡，端横梁和踏步梯之间为2.5%，踏步梯为25%。桥面栏杆内侧净宽5m，人群荷载为3.2kN/m2。桥面高程为14.43m，拱顶高程23.79m，桥下最高通航水位为6.36m，通航净空为Hm=7m，h=6m，Bm=50m，b=35m，满足四级航道的通航标准。 全桥主要工程数量：混凝土总共918m３，其中上部结构用量为386m３，下部结构用量为 532m３；钢材总共72t，其中上部结构用量为68.4t，下部结构用量为3.6t。 技术经济指标：上部构造每m2桥面混凝土用量为0.54m３，钢材用量为96kg。全桥每平方米桥面混凝土用量为1.29m3，钢材用www.gong66.com量为101kg。 经济效益：本桥是苏南运河整治工程中一座老桥改造工程。工程概算核定投资只有150万元，按通常撤除老桥后建新桥，投资是不够的。为造好此桥，设计采用利用老桥的方案，首先是利用老桥桥台加固后作为新桥桥台，再就是利用老桥主拱圈作为新桥施工支架的支撑体 。归结起来就是：利用老桥建新桥，建好新桥拆老桥。这样给设计工作增加了难度和风 险，但收到的经济效益也是明显的，和同类工程相比技术经济指标先进，节省投资30万元以上。 施工单位1993年11月进场开工，1994年7月建成该桥，施工期9个月。1994年底该桥使用半后，由建设单位及省质检部门检测评定为优良工程。2 结构计算要点2.1 上部构造计算2.1.1 结构计算简图的特点 在此之前，中承式肋拱桥在我省已有先例，其结构受力情况是：活载及桥面二次恒载产生的力经板梁传给纵梁，再经吊杆传给拱肋，最后由拱脚将力传给桥台基础。在这种计算简图中，由于纵梁与拱肋在一个平面上，纵梁在和拱肋相交处要断开简支于拱肋上。而纵梁的刚度及传递的力都较大，在和拱肋的交汇处，对拱肋的受力特性产生不利影响。 为改善上述结构受力的不利影响，吕城人行桥的计算模式改为：活载及二次恒载产生的力经 板梁传给横梁，横梁经吊杆传给拱肋，最后由拱脚将力传给桥台基础。为使横梁稳定，在5m 跨径的横梁之间增设二端固结的次纵梁二根，在和端横梁相连处为简支连接。 2.1.2 结构计算方法与结果 拱肋按无铰拱计算，桥面系荷载(恒载及活载)经9根吊杆、2根横梁及2根立柱传给拱 肋。拱肋计算采用同济大学BCAD-STA平面杆系程序进行分析，计算内容包括平面杆系结构 自重荷 载、桥面系二次恒载、活载、温度变化(-20°C)、混凝土收缩及徐变(按温度变化-5°C计) 、支座强迫位移(X、Y向各5mm)等在拱肋产生的内力及位移。并按最不利组合进行内力迭加 ，按极限状态偏心受压构件(“工”字型截面)对称配称筋原理由本人编制计算机程序对拱肋 进行结构配筋计算。控制设计的使用期拱脚内力及拱顶垂直位移计算结果见表1。拱肋拱脚处的反力 表1内力荷载M16(kN·m)H16(kN)V16(kN)Dis16(mm)自重460890960-3.5二次恒载4609401060-4.3活载600～500290280-3.0温度(-20°C)370-302.0-16收缩徐变90-8 -4支座位移X、Y方向5mm180304.0-152.1.3 拱轴线计算及预拱度设置 新桥设计拱轴线为二次抛物线，为满足施工放样及检测的需要，设计计算了拱肋放样坐标表，拱轴线的二次抛物线方程为：y=fo-(4×f0×x2/l20) 其中l0、fo为计算跨径与矢高。计算截面从拱顶到拱脚沿x轴方向间距为1m。 对应每一 个x值计算拱肋截面上拱肋下缘、拱轴线及拱肋上缘的X，Y坐标值及截面上拱轴线 处的水平倾角。 根据计算，在各种荷载作用下，拱顶最大位移值(即挠度值)约5cm，设计取10cm为预拱 度设置值，然后，以f0-10cm为新的f0值代入拱轴线方程式中，计算拱肋各截 面的实际坐标及拱轴线的水平倾角。2.2 下部构造计算2.2.1 桥台应力计算 老桥的地基应力根据老桥资料不大于170kPa，考虑到老桥建于70年代，桥台下的地基已固结，根据《公路桥涵地基与基础规范》(JTJ024-85)，地基承载力可提高50%，故新桥施工及 营运阶段地基应力控制值为260kPa。 经计算分析，桥台地基应力的最大值发生在施工过程中。当新桥拱肋合拢，风撑吊杆、横梁及部分桥面已安装，而老桥拱圈尚未拆除时，即新老桥并存有之时，经测算拆除老桥主拱圈 以上部分构造的重量约为400t左右。因此，要确保桥台的安全，施工荷载要加以控制，即新桥主拱肋、风撑、吊杆、横梁及部分桥面板重，加上施工支架等总重不要超过400ｔ。而且，在老桥主拱圈拆除前，原桥台后的土不得挖除。 计算表明，桥台地基应力的分布在营运期较不均匀，这是由于新桥拱脚抬高后移，使桥台所受合力作用点后移造成的。为了改善地基应力的分布，减少桥台不均匀沉降，设计采取了以 下措施：第一，重新布置引桥墩柱位置，将原先布置在桥台胸墙顶的3号墩柱，移到胸墙后 土基之上，将2号墩柱布置在桥台底板的中心位置。第二，在桥台上新拱脚前增加一块平衡混凝土压重。这样处理后，桥台底板下的地基应力分布有了较大改善。 2.2.2 桥台稳定验算 对桥台在偏心矩作用下的稳定进行了验算，计算结果符合规范要求。3 结构设计要点3.1 下部构造设计 (1)由于新桥拱脚混凝土(5.4～8.0ｍ)是加在老桥拱脚混凝土后的圬工构造之上，老桥拱脚处桥台为10号浆砌石结构(2.5～5.4ｍ)，为防止在新桥拱推力的作用下，在新老结构 层之间发生滑移，设计时采取了以下措施：在拆除老桥桥面系之后，将老桥台拱脚后面的浆 砌石层凿孔穿通砌石层，共四孔，插进钢筋(825)浇灌捣筑混凝土，孔径50ｃｍ。经上述 处理后，确保了新拱座的安全稳定。 (2)由于航道整治标准断面的河底高程为0.0m，底宽40m，然后以1∶3的坡与桥台相接，台前约有2m左右宽的平台，其高程为2.5m。而桥台底板底高程为1.5m，高于河底高程，且 台前是一个土坡，故造成桥台埋置深度不满足要求，河床冲刷后可能会危及桥台的安全。 在桥台贴前趾设计混凝土帷幕墙，厚20cm，从1.0～3.0m，但施工时由于台前为硬粘土，U 型槽钢打不下去，混凝土帷幕墙方案无法实施。经和建设及施工单位共同研究，将桥台处及 上游20m段航道改为浆砌块石护坡，和航道标准断面连接处设过渡段，并在航道驳岸和桥台 连接处设伸缩缝加以处理。3.2 上部构造设计 (1)本桥拱肋共有二片，中距6.34m，全桥共分20个节间，布置为9.5+8.0+16×5.0+8.0 +9.5m。其中8m跨为立交孔，净高不少于4.5m，桥下路面高程为9.0m。 每片拱肋上设吊杆九根，双立柱桥墩二座。拱顶设风撑五根，拱脚处设风撑二根。 桥面系与拱肋交会处设端横梁二根，端横梁之间桥跨范围内设横梁九根，拱肋以外桥孔对称 设置双立柱桥墩共六座。 (2)截面形式： ①拱肋：肋高1.5m、宽0.8m，“工”字型截面，腹板厚0.3m、高1m。 ②端横梁：梁高0.65m、宽0.4m，矩形截面，与拱肋固结，现浇混凝土。 ③横梁：梁高0.55m、宽0.4m，由于横梁端要穿过吊杆钢筋，预埋波纹管，故端头设计成 “L”型，高1.04m，宽0.35m。另外，横梁由跨中向二端设1%的横坡。 ④风撑：截面为0.65m×0.3m，拱顶五根矩形截面的高为0.3m，而拱脚二根矩形截面的高 ，吕城新泰定桥的设计与施工
摘 要： 本文全面介绍了苏南运河吕城新泰定桥首例“利用老桥建新桥、建好新桥 拆老桥”的设计 (4)在老桥拱圈上搭满堂木支架、悬挑的木支架，支撑在悬挑“工”字型型钢上。 (5)将放样制做好的拱肋木模板(先立底模板)移至木支架上拼装，并校核拱肋放样坐标无误后，制做 摘 要：本文全面介绍了苏南运河吕城新泰定桥首例“利用老桥建新桥、建好新桥 拆老桥”的设计 (4)在老桥拱圈上搭满堂木支架、悬挑的木支架，支撑在悬挑“工”字型型钢上。 (5)将放样制做好的拱肋木模板(先立底模板)移至木支架上拼装，并校核拱肋放样坐标无误后，制做拱肋钢筋笼(在吊杆穿过拱肋处预埋波纹管，且在拱肋腹板加厚处设过渡段)。 (6)立拱肋侧模板，并在拱肋L/8、L/4、3L/8、L/2、5L/8、3L/4、7L/8处设监测点，在拱肋混凝土分段浇筑过程中，用以控制拱肋变位。 (7)分段浇筑拱肋混凝土。从四个拱脚开始同时浇筑(含底风撑、端横梁及顶风撑)，当拱肋浇筑到10m长左右，拱顶开始上拱时，即停止拱脚段混凝土浇筑，移至拱顶浇筑拱顶段混凝土(含风撑)，长约20m，最后浇筑剩下的拱肋段。拱肋120m3混凝土实际浇筑约30多h。 (8)拱肋拆模后，安装吊杆钢筋和预制横梁，校核横梁顶高程为设计高程加上预拱度值， 紧固吊杆下端螺。 (9)立模现浇拱上1号及1′号立柱、盖梁，校核盖梁顶高程为设计高程加预拱度值。 (10)安装次纵梁，次纵梁除和端横梁简支连接外，和横梁都固结。 (11)铺装部分桥面板。 (12)拆除老桥主拱圈。 (13)将桥台后9.0以上部分的填土挖除及胸墙9.0以上部分的圬工拆除。 (14)浇筑2号(2′号)、3号(3′号)柱基础，立柱及盖梁。 (15)砌筑踏步基础。 (16)铺满桥面板，现浇踏步板，完成桥面铺装、伸缩缝、泄水管等。与施工要点，重点介绍了中承式肋拱结构的计算。关键词：运河，人行桥，设计，施工1 概述1.1 兴建理由 吕城大桥(原桥名)位于丹阳市吕城镇中心，跨越苏南大运河，连接该镇主要街道吕蒙中路及吕蒙南路。苏南运河整治前该桥桥下通航净空不能满足四级航道的通航要求(新桥肋底要抬 高2.14m)，属碍航桥梁，故需改建。 考虑在原桥位改建汽车桥难度大，经上级批准将原汽车桥改建为人行桥，并在老桥上游约600m处增建汽车桥一座(即吕城公路桥)。1.2 老桥概况 吕城大桥为70年代建造的双曲拱桥，桥总长88m，桥面总宽为7.5m，其中车行道为6m，二侧人行道各0.75m。荷载标准为汽-13、拖60，主拱净跨为60m，矢跨比为八分之一，矢高为7 .5m，Q=31°34′，m=2.814。桥跨中心路面高程为12.78m(吴淞零点，下同)，桥跨中心肋底高程为11.5m，拱脚肋底高程为4m，圬工桥台底板底面高程为1.5m，桥台胸墙 顶高程为12m。跨中约有23m为实腹段，桥跨二侧各由10个腹拱圈构成空腹段。经测算 全桥上部结构总重量约为1000t。1.3 新桥概况 新桥总长为126.2m，主孔为钢筋混凝土中承式肋拱结构，标准跨径为65m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/4.12，矢高约16m，拱肋为“工”字型截面，肋高1.5m，宽0.8m，腹 板厚0.3m，桥面横坡为1%，纵坡在两端横梁之间为平坡，端横梁和踏步梯之间为2.5%，踏步梯为25%。桥面栏杆内侧净宽5m，人群荷载为3.2kN/m2。桥面高程为14.43m，拱顶高程23.79m，桥下最高通航水位为6.36m，通航净空为Hm=7m，h=6m，Bm=50m，b=35m，满足四级航道的通航标准。 全桥主要工程数量：混凝土总共918m３，其中上部结构用量为386m３，下部结构用量为 532m３；钢材总共72t，其中上部结构用量为68.4t，下部结构用量为3.6t。 技术经济指标：上部构造每m2桥面混凝土用量为0.54m３，钢材用量为96kg。全桥每平方米桥面混凝土用量为1.29m3，钢材用www.gong66.com量为101kg。 经济效益：本桥是苏南运河整治工程中一座老桥改造工程。工程概算核定投资只有150万元，按通常撤除老桥后建新桥，投资是不够的。为造好此桥，设计采用利用老桥的方案，首先是利用老桥桥台加固后作为新桥桥台，再就是利用老桥主拱圈作为新桥施工支架的支撑体 。归结起来就是：利用老桥建新桥，建好新桥拆老桥。这样给设计工作增加了难度和风 险，但收到的经济效益也是明显的，和同类工程相比技术经济指标先进，节省投资30万元以上。 施工单位1993年11月进场开工，1994年7月建成该桥，施工期9个月。1994年底该桥使用半后，由建设单位及省质检部门检测评定为优良工程。2 结构计算要点2.1 上部构造计算2.1.1 结构计算简图的特点 在此之前，中承式肋拱桥在我省已有先例，其结构受力情况是：活载及桥面二次恒载产生的力经板梁传给纵梁，再经吊杆传给拱肋，最后由拱脚将力传给桥台基础。在这种计算简图中，由于纵梁与拱肋在一个平面上，纵梁在和拱肋相交处要断开简支于拱肋上。而纵梁的刚度及传递的力都较大，在和拱肋的交汇处，对拱肋的受力特性产生不利影响。 为改善上述结构受力的不利影响，吕城人行桥的计算模式改为：活载及二次恒载产生的力经 板梁传给横梁，横梁经吊杆传给拱肋，最后由拱脚将力传给桥台基础。为使横梁稳定，在5m 跨径的横梁之间增设二端固结的次纵梁二根，在和端横梁相连处为简支连接。 2.1.2 结构计算方法与结果 拱肋按无铰拱计算，桥面系荷载(恒载及活载)经9根吊杆、2根横梁及2根立柱传给拱 肋。拱肋计算采用同济大学BCAD-STA平面杆系程序进行分析，计算内容包括平面杆系结构 自重荷 载、桥面系二次恒载、活载、温度变化(-20°C)、混凝土收缩及徐变(按温度变化-5°C计) 、支座强迫位移(X、Y向各5mm)等在拱肋产生的内力及位移。并按最不利组合进行内力迭加 ，按极限状态偏心受压构件(“工”字型截面)对称配称筋原理由本人编制计算机程序对拱肋 进行结构配筋计算。控制设计的使用期拱脚内力及拱顶垂直位移计算结果见表1。拱肋拱脚处的反力 表1内力荷载M16(kN·m)H16(kN)V16(kN)Dis16(mm)自重460890960-3.5二次恒载4609401060-4.3活载600～500290280-3.0温度(-20°C)370-302.0-16收缩徐变90-8 -4支座位移X、Y方向5mm180304.0-152.1.3 拱轴线计算及预拱度设置 新桥设计拱轴线为二次抛物线，为满足施工放样及检测的需要，设计计算了拱肋放样坐标表，拱轴线的二次抛物线方程为：y=fo-(4×f0×x2/l20) 其中l0、fo为计算跨径与矢高。计算截面从拱顶到拱脚沿x轴方向间距为1m。 对应每一 个x值计算拱肋截面上拱肋下缘、拱轴线及拱肋上缘的X，Y坐标值及截面上拱轴线 处的水平倾角。 根据计算，在各种荷载作用下，拱顶最大位移值(即挠度值)约5cm，设计取10cm为预拱 度设置值，然后，以f0-10cm为新的f0值代入拱轴线方程式中，计算拱肋各截 面的实际坐标及拱轴线的水平倾角。2.2 下部构造计算2.2.1 桥台应力计算 老桥的地基应力根据老桥资料不大于170kPa，考虑到老桥建于70年代，桥台下的地基已固结，根据《公路桥涵地基与基础规范》(JTJ024-85)，地基承载力可提高50%，故新桥施工及 营运阶段地基应力控制值为260kPa。 经计算分析，桥台地基应力的最大值发生在施工过程中。当新桥拱肋合拢，风撑吊杆、横梁及部分桥面已安装，而老桥拱圈尚未拆除时，即新老桥并存有之时，经测算拆除老桥主拱圈 以上部分构造的重量约为400t左右。因此，要确保桥台的安全，施工荷载要加以控制，即新桥主拱肋、风撑、吊杆、横梁及部分桥面板重，加上施工支架等总重不要超过400ｔ。而且，在老桥主拱圈拆除前，原桥台后的土不得挖除。 计算表明，桥台地基应力的分布在营运期较不均匀，这是由于新桥拱脚抬高后移，使桥台所受合力作用点后移造成的。为了改善地基应力的分布，减少桥台不均匀沉降，设计采取了以 下措施：第一，重新布置引桥墩柱位置，将原先布置在桥台胸墙顶的3号墩柱，移到胸墙后 土基之上，将2号墩柱布置在桥台底板的中心位置。第二，在桥台上新拱脚前增加一块平衡混凝土压重。这样处理后，桥台底板下的地基应力分布有了较大改善。 2.2.2 桥台稳定验算 对桥台在偏心矩作用下的稳定进行了验算，计算结果符合规范要求。3 结构设计要点3.1 下部构造设计 (1)由于新桥拱脚混凝土(5.4～8.0ｍ)是加在老桥拱脚混凝土后的圬工构造之上，老桥拱脚处桥台为10号浆砌石结构(2.5～5.4ｍ)，为防止在新桥拱推力的作用下，在新老结构 层之间发生滑移，设计时采取了以下措施：在拆除老桥桥面系之后，将老桥台拱脚后面的浆 砌石层凿孔穿通砌石层，共四孔，插进钢筋(825)浇灌捣筑混凝土，孔径50ｃｍ。经上述 处理后，确保了新拱座的安全稳定。 (2)由于航道整治标准断面的河底高程为0.0m，底宽40m，然后以1∶3的坡与桥台相接，台前约有2m左右宽的平台，其高程为2.5m。而桥台底板底高程为1.5m，高于河底高程，且 台前是一个土坡，故造成桥台埋置深度不满足要求，河床冲刷后可能会危及桥台的安全。 在桥台贴前趾设计混凝土帷幕墙，厚20cm，从1.0～3.0m，但施工时由于台前为硬粘土，U 型槽钢打不下去，混凝土帷幕墙方案无法实施。经和建设及施工单位共同研究，将桥台处及 上游20m段航道改为浆砌块石护坡，和航道标准断面连接处设过渡段，并在航道驳岸和桥台 连接处设伸缩缝加以处理。3.2 上部构造设计 (1)本桥拱肋共有二片，中距6.34m，全桥共分20个节间，布置为9.5+8.0+16×5.0+8.0 +9.5m。其中8m跨为立交孔，净高不少于4.5m，桥下路面高程为9.0m。 每片拱肋上设吊杆九根，双立柱桥墩二座。拱顶设风撑五根，拱脚处设风撑二根。 桥面系与拱肋交会处设端横梁二根，端横梁之间桥跨范围内设横梁九根，拱肋以外桥孔对称 设置双立柱桥墩共六座。 (2)截面形式： ①拱肋：肋高1.5m、宽0.8m，“工”字型截面，腹板厚0.3m、高1m。 ②端横梁：梁高0.65m、宽0.4m，矩形截面，与拱肋固结，现浇混凝土。 ③横梁：梁高0.55m、宽0.4m，由于横梁端要穿过吊杆钢筋，预埋波纹管，故端头设计成 “L”型，高1.04m，宽0.35m。另外，横梁由跨中向二端设1%的横坡。 ④风撑：截面为0.65m×0.3m，拱顶五根矩形截面的高为0.3m，而拱脚二根矩形截面的高 ，吕城新泰定桥的设计与施工
下一篇：桁架梁桥的安装方法
++《吕城新泰定桥的设计与施工》相关文章
- › 吕城新泰定桥的设计与施工
- 在百度中搜索相关文章：吕城新泰定桥的设计与施工
- tag: 暂无联系方式, 桥涵工程，工程设计，工程资料 - 桥涵工程