深水承台单壁钢吊箱围堰设计.doc

9深水承台单壁钢吊箱围堰设计摘要：介绍杭千高速公路第四合同富春江特大桥主桥深水承台单壁钢吊箱围堰的设计、结构。关键词：深水承台单壁钢吊箱围堰设计1概况杭州至千岛湖高速公路是浙江省公路水路交通建设规划（2003~2020）公路网主骨架“两纵两横十八连三绕三通道”之一连“杭新景高速公路”的组成部分也是杭州市“交通西进”公路建设规划“一绕、三线、三连、四大接口”公路网主框架的“一线”。富春江特大桥是杭千高速公路杭州至桐庐段第四合同项目中的一座特大桥位于富阳市东洲街道的张家村以南至灵桥镇北侧全桥长1679.5m全宽33.5m分上下行两幅。其中主桥长367m为68+2×120+68m预应力混凝土刚构-连续组合梁桥。主桥下部基础为群桩基础高桩承台。主桥61#、62#、63#墩每个墩单幅桩基为9根Φ2.0m钻孔灌注桩横桥向3排每排3根承台顶面设计标高为+4.00m底面设计标高为0.00m承台平面尺寸为14.20×14.20m。主桥墩位于富春江深水区最深高程在-10.0m至-12.5m之间。经综合比较分析主桥墩61#、62#、63#承台围堰采用单壁钢吊箱施工。2单壁钢吊箱的设计围堰是用于水下施工的临时性挡水设施。钢吊箱围堰的作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水为承台施工提供无水的干处施工环境。根据钢吊箱使用功能将其分为底板、侧板、内支撑、吊挂系统四大部分。其中侧板、底板是钢吊箱围堰的主要阻水结构并兼作承台模板。钢吊箱围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构其作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水为承台施工提供无水的干处施工环境；封底混凝土作为承台施工的底模板吊箱侧板作为承台施工的侧模板。2.1构造形式的选择国内深水承台施工多采用沉井、钢围堰或钢吊箱法。由于沉井和钢围堰施工工序繁锁工期长材料用量大而钢吊箱工艺操作简单节约工期材料用量合理并能回收再利用技术上可行。所以我们确定采用钢吊箱施工方案并对吊箱侧板的单壁、双壁两种方案进行了比较（如表1所示）结合本工程工期、结构特点及施工经验等本项目钢吊箱侧板采用单壁结构。形式材料用量优点缺点双壁结构侧板材料用量125.21吨底板材料用量35.14吨内支撑材料用量25.00吨合计185.35吨。（1）吊箱拼装及下沉充分利用水的浮力下沉不用大型起吊设备；（2）侧板刚度大内支撑材料用量少。（1）材料用量多加工难度大；（2）在钻孔平台下拼装侧板难度大焊接工作量大；（3）下沉工艺复杂工期长。单壁结构侧板材料用量83.71吨底板材料用量30.35吨内支撑材料用量28.76吨合计142.82吨。（1）节省材料加工方便加工质量易控制；（2）装、拆方便可兼做承台施工模板；（3）承台施工完毕拆除侧板又可作为施工模板；（4）下沉工艺简单、节省时间；（5）在钻孔平台上拼装侧板焊接工作量小拼装容易。（1）侧板刚度小内支撑材料用量多；（2）下沉时需用大型起吊设备。表12.2设计条件2.2.1工况条件根据钢吊箱围堰施工工作时段及设计受力状态可按以下几个工况进行分析：①拼装下沉阶段；②封底混凝土施工阶段；③抽水后承台施工阶段。2.2.2水位条件根据富阳市水利局提供的近年的水位资料2002年的最高水位为7.411m根据杭州市气象水文预报2004年仍为偏旱年与2002年的降雨量相当参照2002年的水位和我部3月、4月自己测量的水位情况再结合吊箱施工进度安排（6~7月）确定钢吊箱的顶标高为7.50m(当施工水位接近或高于7.5m时增设防浪板保证正常的施工和安全)设计抽水水位为7.50m（可根据施工时的水位随时调整）。水流速取为1.50m/s。2.2.3结构设计条件综合各工况条件、水位条件和施工时间确定钢吊箱结构设计条件（61#~63#墩）：围堰平面内净尺寸：14.20m×14.20m(与承台平面尺寸相同考虑吊箱围堰侧板兼做承台模板)；侧板顶面设计标高：7.50m（保证承台施工在干燥无水的条件下进行根据施工时间安排此时预计施工水位最低在4.00m左右最高为7.50m）；底板顶面设计标高：-2.50m（封底混凝土厚度为2.50m承台的底标高为0.00m）；内支承标高：4.50m和7.00m（最不利工况处）；设计抽水水位：7.50m；根据自然水位变化及钢吊箱施工作业时段设计施工受力结构主要按照最高水位时吊箱内抽干水后侧板所受水压力为设计依据最低水位时现浇承台砼侧压力进行校核考虑最高水位时钢吊箱抗浮措施。2.3荷载取值依据由《铁路桥涵设计规范》（JTJ021-98）荷载组合V考虑钢吊箱围堰设计荷载组合。水平荷载：∑Hj＝静水压力+流水压力+风力+其他；竖直荷载：∑Gj＝吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他；其中：单位面积上的静水压力按10kN/㎡计水压随高度按线性分布；风速很小在此可忽略；封底混凝土容重;γ=