温州瓯江北口大桥中塔钢沉井定位着床技术

温州瓯江北口大桥主桥为(215+2×800+275)m的三塔双层钢桁梁悬索桥,中塔采用沉井基础,沉井平面尺寸为66m×55m,高68m,其中,钢沉井高59m。为实现钢沉井的精确定位着床,采用锚墩+重力锚相结合的定位技术,在水流流速和风速较小的时间段,采用向井壁和隔舱内快速注水实现钢沉井快速着床。在钢沉井初定位、精定位及注水着床期间,运用实时监测技术,对钢沉井几何姿态及底面应力进行了实时监测,并及时对沉井偏位、扭转等采取纠偏措施。结果表明,着床后钢沉井中心点顺桥向偏北侧8.0cm,横桥向偏上游侧21.9cm,平面扭转角为-0.24°,钢沉井几何姿态控制良好。     

沪通长江大桥主航道桥边墩、辅助墩钢沉井定位施工技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,边墩、辅助墩采用沉井基础,结构平面尺寸为39.2m×26.8m,其中27号墩沉井高80m(下部钢沉井高38m),底节壁厚1.8m,隔墙厚1.2m,平面布置6个11.2m×11.2m的井孔。为解决钢沉井在双向水流作用下快速定位、精确着床的难题,采用"4根锚桩+浮吊安装+定位辅助调整"的施工技术,在沉井井孔内设置定位锚桩,并在沉井结构处设置下导向和在钢锚桩顶部设置上导向结构;将钢沉井分两大节段整体制造、浮运至墩位处,沿定位锚桩下放至自浮状态,分节接高,对称均匀注水下沉至河床稳定深度,下沉过程中通过井壁内注水及浮吊双钩起落、定位船调整沉井倾斜度,使钢沉井结构安全顺利着床,沉井平面位置和姿态满足设计要求。     

泰州长江公路大桥中塔墩沉井基础施工方案研究

泰州长江公路大桥主桥为主跨1 080 m三塔悬索桥.中塔墩位于长江江中,采用巨型沉井基础.结合桥位处水文地质特点,对中塔墩沉井基础的钢沉井下河、浮运、接高、锚定、着床,钢筋混凝土沉井接高、下沉等工序施工方案进行比选研究,为其实施施工方案提供参考.     

武汉杨泗港长江大桥2号墩钢沉井施工关键技术

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1 700m的双层钢桁梁悬索桥,该桥2号墩采用沉井基础,沉井高50m,其中上部22m为钢筋混凝土结构,下部28m为钢壳混凝土结构(分为2节,高度分别为23m和5m,总重约4 850t)。23m高的底节钢沉井在工厂加工后,采用气囊法下水,下水时将下河托架和助浮结构进行一体化设计,利用气囊调整钢沉井角度,以实现钢沉井主动转向;采取在钢沉井底部设置纵、横梁及底托板,封闭12个井孔的助浮措施,以减小沉井浮运吃水深度。底节钢沉井采用以顶推为主、帮拖为辅的方式浮运至墩位处抛锚,采用无导向船重锚定位系统定位;定位后接高余下5m高的钢沉井,接高后注水下沉钢沉井,并浇筑钢壳混凝土,将钢沉井下沉至设计高程,完成钢沉井施工。     

沪通长江大桥主航道桥桥塔墩钢沉井定位施工技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,28号桥塔墩沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m,钢沉井高50m。为解决钢沉井快速定位、精确着床的难题,采用"锚桩+重力锚"相结合的锚桩锚碇系统进行钢沉井定位施工。锚桩锚碇系统由锚桩、蛙式重力锚、钢丝绳、液压连续千斤顶及张拉控制系统组成,锚桩采用长53m钢管桩,锚固点位于河床面;收缆系统由大直径钢丝绳+钢绞线组成,设置在沉井顶面;主锚绳采用3.5 m的钢桩下端套入110mm的钢丝绳套进行锚固,并设置限位框架防止上滑;采用ANSYS有限元软件建立锚桩锚碇系统模型,得到结构受力及安全满足要求。施工时,采用2台联动APE400振动锤插打锚桩,锚碇抛锚定位后,采用锚桩锚碇系统进行钢沉井过缆、定位及着床施工。实践表明,沉井平面位置和姿态满足设计要求。     

温州瓯江北口大桥主桥设计关键技术

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,上层通行6车道高速公路,下层通行6车道一级公路。针对该桥多塔、大跨、双层桥面的特点,对其支承体系、加劲梁、中塔及其基础设计关键技术进行研究。基于结构受力合理性以及运营安全等因素,该桥支承体系采用纵向在加劲梁梁端设置阻尼器;竖向在桥塔及边墩处设置竖向支座,并对桥塔处进行压重;横向在加劲梁与塔柱间设置抗风支座。综合考虑运输及安装、抗风稳定性、使用功能及经济性等因素,加劲梁采用正交异性钢桥面板与主桁结合的整体式钢桁梁,全桥4跨连续。为节省造价、降低后期维养工作量,中塔采用纵向A形钢筋混凝土结构,在中塔主缆鞍槽中设置多道竖向隔板,以提高主缆钢丝与鞍槽间的摩擦力,保证主缆抗滑移安全。为提高结构刚度、降低造价,中塔基础采用防撞能力强的大型沉井基础。     

温州瓯江北口大桥中塔沉井冲刷防护技术

温州瓯江北口大桥主桥为(215+2×800+275)m的三塔双层钢桁梁悬索桥,中塔采用沉井基础,沉井顶平面尺寸为66.0m×55.0m,总高68.0m。为了解沉井定位着床期间河床的局部冲刷情况,通过封闭水槽试验研究沉井定位着床期间的河床局部冲刷深度及冲刷形态。结果表明,河床局部冲刷非常严重,沉井下沉时会产生倾斜扭转。为确保沉井平稳安全着床,采用抛填防护层的方法对沉井周围20m范围内的河床进行预防护施工,防护层包括反滤层(厚0.8m,采用级配砂)和护面层(厚2.2m,采用粒径为5cm的碎石)。预防护施工后,经现场检测可知,着床后沉井中心偏差11cm,平面扭转0.21°,均小于允许值,沉井几何姿态控制良好。说明河床预防护技术可以有效减小局部冲刷,保证了沉井着床精度。     

大型钢沉井整节段制造、运输与现场接高施工技术

合福铁路铜陵长江大桥主桥为双塔多跨连续钢桁梁三索面斜拉桥,其3号桥塔墩采用圆端形沉井基础,沉井高68 m,其中上部18 m为钢筋混凝土结构,下部50 m为钢壳混凝土结构,总重约5000 t.50 m钢沉井在工厂分6节制造、组拼,由1200 t浮吊起吊装船、12800 t驳船运输至墩位,第1节钢沉井利用浮吊整节段起吊入水后自浮,在墩位处抛设锚锭临时定位,第2～6节钢沉井利用浮吊整节段起吊并对接接高,钢沉井采用无导向船重锚精确定位.实践证明,大型钢沉井整节段制造、运输、现场整节段对接接高施工技术保证了钢沉井的整体质量,加快了沉井施工进度.     

超大型深水沉井结构分析和设计

泰州长江公路大桥主桥为三塔悬索桥,中塔采用超大型深水沉井基础。沉井平面采用倒圆角矩形,高76 m,下部为钢壳混凝土结构,上部为钢筋混凝土结构。结合该桥中塔沉井施工方法,对其在整个施工和使用过程中的最不利状态进行结构设计和验算。计算结果表明:沉井在浮运阶段倾斜角φ=0.6°,ρ-a=7.1 m;下沉至设计标高,刃脚下的土已被掏空的情况下,刃脚根部以上高度等于该处壁厚的一段沉井的井壁最大压应力为9.34 MPa;沉井最大和最小基底应力分别为1.64 MPa和0.159 MPa;沉井理论沉降量为2.5 cm,实际预留沉降量为5 cm,均满足规范要求。     

沪通长江大桥主航道桥沉井施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m公铁两用钢桁梁斜拉桥,主航道桥6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构。其中,桥塔墩沉井平面尺寸为86.9m×58.7m,平面布置24个12.8m×12.8m的井孔;边墩及辅助墩沉井平面尺寸为39.2m×26.8m。为解决在巨大水流力下钢沉井的浮运、定位、着床等难题,确保施工质量,桥塔墩钢沉井在工厂整体制造,采取临时封闭12个井孔的助浮措施,整体出坞浮运,并采取了大直径钢管桩锚碇系统及液压千斤顶多向快速定位技术;边、辅墩沉井工厂整体制造,分两大段整体运输、吊装,采取了沉井内部大直径钢管桩定位技术;29号主墩采取河床预防护技术。采取以上关键技术后,主航道桥6个桥墩沉井均已进入稳定深度,实施效果良好。     

温州瓯江北口大桥中塔结构形式比选

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,为选择该桥合理的中塔结构形式,从结构受力、经济性、施工便捷性等方面对纵向A形混凝土中塔、纵向人字形钢中塔和纵向I形钢-混凝土混合中塔3种中塔方案进行综合比选。结果表明:若采用纵向A形混凝土中塔方案,结构整体刚度较大,但需保证名义摩擦系数≥0.3以满足主缆抗滑的要求,若采用其他2种中塔方案,名义摩擦系数取0.2即可;3种中塔方案均可通过调整相关结构尺寸满足自身的受力要求;结合中塔沉井基础,纵向A形混凝土中塔方案经济性最优,且桥梁施工过程中可保证施工塔吊不超高。经综合比选,该桥中塔最终采用纵向A形混凝土塔,通过在中塔鞍座中增加竖向摩擦板的方法保证主缆的抗滑安全。     

温州瓯江北口大桥主桥总体设计及结构选型

温州瓯江北口大桥为高速公路和普通国道合建的通道,结合建桥条件对该桥主桥进行总体设计及结构选型。受通航孔位置、净空尺度控制,综合考虑防洪影响、结构受力和施工难度等因素,主桥采用主跨2×800m的三塔悬索桥。南边缆跨跨径为348m,北边缆跨设置6根背索,跨径为230m,两边跨均采用悬吊结构。选取平层合建和双层合建两种加劲梁方案进行比选,最终采用结构受力合理、建设难度较低的双层钢桁梁方案。为解决中塔主缆抗滑移的技术难题,该桥中塔选取整体结构刚度大、抗风稳定性好的纵向A形混凝土塔,并采用设置竖向摩擦板的中主索鞍。中塔基础采用整体性和稳定性好、能承受船舶直接撞击作用的沉井基础。边塔采用H形混凝土塔,钻孔灌注桩基础。南、北锚碇均采用安全可靠的重力式锚碇,北锚采用扩大基础,南锚采用大型沉井基础。     

沪通长江大桥公铁合建斜拉桥桥塔基础设计

沪通长江大桥为4线铁路、6车道公路合建桥梁,主航道桥采用跨径布置为(142+462+1 092+462+142)m的连续钢桁梁斜拉桥。该桥桥塔基础建设条件复杂,根据桥塔基础特性,从结构受力、经济性、施工便捷等方面对大直径钻孔桩基础和沉井基础方案(圆形沉井、矩形沉井)进行比选,最终推荐采用倒圆角的矩形沉井基础。矩形沉井下段采用钢沉井,上段采用混凝土沉井。28号、29号沉井总高分别为105m、115m。标准段井身平面尺寸为86.9m×58.7m(四周倒圆角半径为7.45m),考虑施工便捷,井身竖向分节,标准节段高6m。沉井为平面框架结构,平面布置为24个12.8m×12.8m井孔,封底混凝土厚14m,为确保封底混凝土与井身结构传力,钢沉井底部设置抗剪剪力键。     

沪通长江大桥主航道桥沉井锚碇系统设计

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构。桥墩处水深10~30 m,双向潮流,最大流速达3.15m/s;桥塔墩、边墩与辅助墩钢沉井的最大锚泊力分别达9 600kN和1 560kN。桥塔墩沉井采用"大直径钢桩+混凝土重力锚"锚碇系统,采用8(10)根直径3.5m钢桩和8个8 800kN混凝土重力锚,利用直径110mm钢丝绳与沉井顶面16(18)台350t连续千斤顶相连,通过连续千斤顶多向快速定位收紧系统,同步对沉井的平面位置及扭角进行快速调整;边墩、辅助墩钢沉井采用"沉井内部大直径钢桩定位"锚碇系统,每墩仅用4根预先插打且相互独立的钢桩进行沉井定位。     

沪通长江大桥主航道桥施工关键技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥。主航道桥6个桥墩均采用沉井基础,沉井上部为钢筋混凝土结构,下部为钢结构;桥塔采用钻石形混凝土结构,高330m;主梁采用三主桁N形桁架结构。该桥施工时采取了多项关键技术:主墩钢沉井采用整体制造、充气助浮出坞浮运,定位时采用"大直径钢管桩+混凝土重力锚"锚碇系统及液压连续千斤顶多向快速定位技术施工;边墩、辅助墩钢沉井采用内部大直径钢管桩定位技术施工;沉井百米水深下的基底地形、刃脚埋深及浮土厚度采用声呐、超声波、水下机器人以及海床式静力触探系统等多种方法进行探测;在主墩基底与封底混凝土间埋置深水自平衡荷载箱,以测试主墩沉井的基底承载力;超高桥塔混凝土采用了降粘、抗裂技术施工;桥塔锚固区重型钢锚梁采用立式预制拼装、现场整体安装方案施工;钢桁梁采用大节段整体制造、架设技术施工。     

沉井-土动力相互作用对大跨悬索桥地震反应的影响

以一座大跨悬索桥中塔沉井基础为工程背景,采用"m"法建立了沉井-土动力相互作用计算模型,研究了沉井-土动力相互作用对全桥结构地震反应的影响,并对其影响机理进行了探讨,最后分析了河床冲刷深度的变化对结构地震反应的影响。研究结果表明,沉井-土动力相互作用对边塔的地震反应影响较小,但会增大中塔的地震反应;考虑沉井-土动力相互作用时,在与基础的自振周期相近时,结构的地震反应表现出显著的共振效应,使得结构地震反应增大;河床冲刷深度变化对结构的地震反应有很大的影响,随着冲刷深度的增加,桥梁结构的地震反应并不是单调变化,而可能出现一个峰值。     

泰州长江公路大桥深水沉井基础定位下沉与控制技术研究

为解决泰州长江公路大桥在复杂条件下深水沉井定位难、摆动大等难题,以该桥中塔沉井为例,采用河工模型试验、CFD方法分析沉井着床阶段的河床冲刷形态和沉井摆动,同时研究终沉阶段下沉系数和沉井施工监控系统.根据分析研究结果,沉井定位采用“钢锚墩+锚系”的半刚性定位系统;采用“小锅底”取土方式下沉;采用信息化实时监控系统实时监测沉井空间几何姿态,确保了沉井准确定位与平稳下沉,最终将其平面误差控制在30 cm以内,垂直度误差为1/363.     

沪通长江大桥主航道桥29号主墩河床预防护技术

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,29号主墩采用沉井基础,沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m、高115m。由于29号主墩位处粉砂层较厚,水流作用下这部分泥砂易被冲刷,对沉井着床过程中的局部冲刷大,为确保沉井平稳安全着床,对29号主墩位处河床进行预防护。29号主墩河床预防护体系包括反滤层、防护层和棱体结构,其分别由1~6mm、3~10cm和6~10cm级配的碎石组成,抛填高度分别为1,1,2m;其中防护层抛填范围由沉井壁向外延伸25m。现场河床预防护抛填施工时,根据抛填试验确定的虚拟网格图,采用定位船、抓斗船、料斗及导管等设备进行定点抛填,先抛填反滤层,再抛填防护层和棱体结构。采取预防护技术后,29号主墩河床防冲刷效果明显,沉井着床定位后,沉井平面位置和姿态基本未发生变化。     

铜陵公铁两用长江大桥主桥设计

铜陵公铁两用长江大桥主桥为(90+240+630+240+90)m的五跨连续钢桁梁斜拉桥,该桥上层桥面布置6车道高速公路,下层桥面布置4线铁路,主梁纵向采用飘浮体系,主梁和桥塔下横梁间设置阻尼装置。主梁采用3片主桁,N形桁架,主桁采用全焊桁片式设计,公路和铁路桥面均采用密布横梁的正交异性整体钢桥面,下层桥面在受力较大的桥塔根部及压重区段采用箱形结构,每个竖杆处均设有三角形桁架式横联;桥塔为倒Y形C50混凝土结构,承台以上桥塔高212m;斜拉索采用三索面布置,桥塔两侧各布置3×19根钢绞线斜拉索。除深水区3号桥塔墩采用沉井基础外,其余主墩均采用桩基础,沉井基础为圆端形,上部18m采用混凝土结构,下部50m采用钢结构。     

芜湖长江三桥3号桥塔墩设置沉井基础设计

芜湖长江三桥为主跨588 m的非对称矮塔斜拉桥,其3号桥塔墩处水深约25 m,水下岩石直接出露,弱风化岩层厚4～9.5 m,其下为单轴抗压强度75 MPa的微风化岩石。从结构受力、施工便捷及经济性等方面,对桩基础和设置沉井基础2种基础型式进行比选,由于设置沉井基础受力明确、施工便捷、工期较短、经济性较优,推荐采用。对设置沉井基础的结构形式、基础底面高程、顶面高程及盖板与井壁的连接方式进行研究,确定3号桥塔墩设置沉井基础选择钢结构形式,基础顶高程-5.5 m、底高程-25.0 m,基底置于微风化闪长玢岩中,沉井盖板与井壁采用PBL剪力键与剪力钉连接,设置沉井基础为圆端形,平面尺寸为65 m×35 m,高19.5 m,平面分为21个井孔。对设置沉井基础施工期、运营期及船撞、地震特殊荷载工况下的结构受力进行检算,结果表明各工况下结构受力均满足要求。设置沉井基础解决了深水裸岩建设条件下常规桩基础施工困难的问题,开拓了新型深水桥梁基础型式。