邳州京杭运河说明

说明

一、概述

连徐高速公路邳州京杭运河特大桥是连云港—霍尔果斯国道主干线上的一座特大型桥梁，计划于2002年10月建成通车。2002年8月15日在桥梁动静载试验准备过程中，发现四个边拱肋跨中至3/4L范围均对称产生多条裂缝。2002年8月16~19日我院专门派出原主要设计人员到现场进行了查勘，并在现场进行了初步分析，回院后分别用平面和空间模型进行计算复查，建模过程中以成桥状态桥梁的实际情况来进行，分别按设计、成桥、竖转施工三种状态进行计算。2002年9月5日江苏省高速公路建设指挥部在徐州召开了“连徐高速公路京杭运河特大桥边拱肋裂缝处治专家会”，会议分别听取了边拱肋裂缝调查情况的汇报，施工、监理、监控单位关于桥梁施工、监理和监控情况汇报，设计单位关于桥梁验算情况的汇报以及设计咨询单位工作情况汇报，与会专家经过充分讨论，形成了专家意见，决定对边拱肋进行加固处理。

二、设计依据

1、连霍国道主干线连云港至徐州高速公路京杭运河特大桥两阶段施工图设计主桥施工图、主桥施工图（修订版、变更设计版及变更设计补充版）。

2、江苏省高速公路建设指挥部苏高技（2002）209号关于印发《连徐高速公路京杭运河特大桥边拱肋裂缝处治专家会会议纪要》的通知。《连徐高速公路京杭运河特大桥边拱肋裂缝处治专家会专家意见》。

3、连徐高速公路京杭运河特大桥边拱肋补强方案审查会议精神。

三、采用的标准及规范

加固设计采用的技术标准同原设计，设计采用的规范除原设计中采用的规范外，还采用了如下规范：

1、《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》（JTJ025—86）

2、《钢结构设计规范》（GBJ 17—88）

3、《钢结构工程施工及验收规范》（GB 50205—95）

4、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ 81—91）

5、《钢与混凝土组合结构设计施工手册》（建筑结构设计丛书编委会）

四、采用的主要材料

1、混凝土：50号细粒式混凝土（最大粒径不大于2cm）。

2、钢材及其它材料：钢箱、衬板、拱脚预埋钢板采用Q345A钢材，其性能应符合GB/T1591—94的要求；肋板及其他采用Q235钢材，其性能应符合GB700—79的要求。植入的螺杆采用钢强M30和M24。

3、钢箱防腐采用电弧热喷锌铝复合涂层，其技术要求同主桥主拱肋钢管防腐技术要求。

五、设计要点

拱肋钢箱采用焊接成型，顶、底板厚度为22mm，腹板厚度为16mm，顶、底板间距254.4cm，腹板间距200cm。钢箱范围从拱脚到拱顶端横梁处，钢箱距原拱肋净距为0cm，在靠近端横梁处设装饰过渡段，使得边拱肋从外表看全部为钢箱。钢箱与拱肋间灌注环氧树酯。为加强钢箱与原拱肋间的连接，在顶、底板各设三排和两排螺栓，呈梅花形布置，顺桥向每排间距为45cm；腹板各设两排螺栓，螺栓竖向距中线70cm，顺桥向间距为45cm，螺栓采用植入螺杆，

螺杆采用高强度M24螺杆。拱脚处设40mm的钢板，分上、下两块，在上块钢板上预留三排螺栓孔，孔间距为50cm，靠近拱肋的一排距半边缘的距离为15cm；下钢板设两排螺栓孔，两排间距为90cm，最下排距板边缘距离为27cm。拱肋钢板插入拱座钢板内并与拱座钢板焊接，同时在周围设加劲钢板以增强拱座钢板与拱肋钢板的连接。待钢板吊装到位后，拧紧螺栓后，将螺母与螺杆焊接并截除长出来的螺杆，以改善钢箱的外观。

六、结构分析计算

结构分析计算采用平面和空间程序进行，计算时考虑了成桥状态桥梁各部位的实际尺寸、系杆起弯点变化、钢套箱的自重及钢套箱与混凝土拱肋连接折减等具体情况，按组合截面进行整体验算分析，局部验算主要参考《钢结构设计规范》（GBJ 17-88）以及《钢与混凝土组合结构设计施工手册》的有关规定，最终确定钢箱各部位的尺寸、板厚。

为加强钢箱与混凝土拱肋间的连接，钢箱与拱肋间的锚固螺栓的根数计算按建筑结构设计丛书编委会编写的《钢与混凝土组合结构设计施工手册》有关规定进行计算。

在进行整体分析计算时，着重考虑了三种状态下的内力情况：一是处理前（即目前状态）的受力，二是处理后受力，三是运营状态的受力情况。对第二种状态考虑了新增荷载全部作用在拱肋上的受力，同时还考虑了对支座、拱脚的不均匀沉降及温度变化的影响。计算结果表明，处理后结构的强度和刚度有较大程度的提高，存在一定的安全储备，而对主拱圈、吊杆、桥面系的受力影响很小。

七、施工注意事项

施工过程除应严格按照《公路桥涵施工技术规范》的有关要求外，还应注意以下几点：

1、所有的施工荷载及所增加的钢箱和混凝土的重量应由支架来承担，从而避免边拱肋应力的增加。

2、钢构件的加工精度及焊缝要求均按《京杭运河特大钢管拱桥—钢结构构件加工技术要求》进行，受力焊缝不低于Ⅰ级，其他焊缝不低于Ⅱ级焊缝，钢结构内外涂装按上述加工技术要求进行，但焊缝检测频率可适当减少。

3、各段钢箱顶、底板、腹板的下料母材要足够长，底板对接焊缝设置尽量避开立柱位置，顶、底板与腹板间焊缝采用坡口焊，各节段间对接焊缝采用内贴衬板的坡口焊，焊缝应达到Ⅰ级焊缝的要求，焊接完成后应沿受力方向打磨，并磨至与母材等厚。

4、具体施工顺序如下：

（1）对边拱肋裂缝用环氧树酯灌缝来封闭，待灌缝材料达到设计强度后，清除边拱肋混凝土表面的涂装层并人工凿毛，再用高压水清洗表面浮尘。

（2）用植筋方法在边拱肋植入螺杆，其技术要求应符合有关植筋标准。

（3）钢构件在工厂加工并进行喷砂、打磨及除锈处理后运至施工现场。由于钢板与拱肋接触面间要灌注环氧树酯材料进行粘帖，因此接触面的钢板表面也应进行除锈处理。

（4）安装拱肋补强钢板并用螺栓固定（底板应支撑在支架上），侧面、顶面钢板安装就位并用螺栓固定后进行焊接，待整个拱肋钢箱安装并焊接成型后，

将螺母与螺杆焊接并打磨长出的螺栓。

（5）待一段钢箱成型后，在钢板与拱肋间灌注环氧树酯，并检测灌缝的密实性，如发现不密实应进行补充灌注。

（6）在检测达到设计要求后方可进行外部涂装及拆除支架。

5、由于边拱肋在施工过程中受到不同程度的截面消弱，建议监控单位在钢箱安装前，在原拱肋的钢筋上及钢箱上安装适当的检测设施，以便对施工过程进行监测，从而指导施工。

6、设计时钢箱的标高尺寸均按边拱肋的理论拱轴线进行的，建议对边拱肋的实际曲线进行现场测量，从而对设计理论值进行修正。

7、植筋（螺杆）过程中应对照原边拱肋的钢筋图，以免打断原拱肋钢筋，特别要注意在截面变化段不要打断系杆钢束。

9、施工过程两岸、两侧应均匀、对称进行。

10、由于补强比较复杂，有些特殊的施工工艺还需与管理单位、施工、监理单位共同商定。

11、植筋采用喜利得技术，螺杆型号为HAS-E M24及M30镀锌螺杆，化学锚固胶采用配套的HVU化学粘着剂。螺杆材质应符合ISO898 T15.8级，镀锌厚度不少于5μmm。

钻孔孔径：M30螺杆为35mm，M24螺杆为28mm。

钻孔深度：M30螺杆为270mm，M24螺杆为210mm。

施工步骤如下：

（1）钻孔，建议采用TE55电锤钻钻孔。（2）清孔、刷孔，吹出灰尘。

（3）从底部开始向外注入化学固胶HVU。

（4）安装HAS螺杆，留足够的时间让粘合剂固化。

（5）安装螺帽并拧紧。

其他要求：

（1）螺杆表面要干净无油污；

（2）检查化学粘合剂。其包装前部印有保存期，使用的产品必须在保质期内，包装无损伤，印刷清晰。

（3）H VU化学粘合剂开口后须在4周内用完，运输和储存温度范围5℃~25℃，应干燥、避免阳光照射。

（4）孔内应无灰尘和积水；

（5）H VU化学粘合剂注入量以植螺杆后药剂面达到混凝土面为合格，稍稍溢出为最佳。