禹门口黄河大桥设计
禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术

桥梁建设㊀2020年第50卷第4期(总第265期)BridgeConstructionꎬVol.50ꎬNo.4ꎬ2020(TotallyNo.265)(编辑:叶㊀青)文章编号:1003-4722(2020)04-0088-07禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术舒㊀涛1ꎬ2ꎬ黄平明1ꎬ魏家乐2(1.长安大学公路学院ꎬ陕西西安710064ꎻ2.陕西通宇公路研究所有限公司ꎬ陕西西安710018)摘㊀要:禹门口黄河公路大桥为主跨565m双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥ꎬ边跨设计无辅助墩ꎮ主梁采用全回转桥面吊机双悬臂拼装施工ꎬ最大双悬臂长度达200mꎬ边跨需增设临时墩ꎬ以提高施工期结构抗风性能㊁降低安全风险ꎮ通过设计难点分析ꎬ以施工全过程临时墩受力安全为原则ꎬ确定在11号和12号墩边跨侧距塔柱中心160m处设临时墩(由桩基础㊁钢管墩身㊁承重梁和横向限位等组成)ꎬ其高度分别为39.6m和41.3mꎻ临时墩与钢主梁采用临时铰(允许纵向位移)连接ꎻ临时墩的锁定和解除时机分别为13号斜拉索二张后和Z18号钢主梁安装后ꎮ采用有限元软件MIDASCivil2019建立全桥空间模型分析临时墩受力及钢主梁位移ꎬ并进行施工过程实时监测ꎮ结果表明:临时墩受力安全ꎬ结构可靠ꎮ关键词:斜拉桥ꎻ钢-混组合梁ꎻ双悬臂施工ꎻ抗风稳定性ꎻ临时墩ꎻ临时铰ꎻ有限元法ꎻ结构设计中图分类号:U448.27ꎻU442.5文献标志码:A收稿日期:2019-09-04基金项目:国家自然科学基金项目(51878058ꎬ51778059)ProjectsofNationalNaturalScienceFoundationofChina(51878058ꎬ51778059)作者简介:舒㊀涛ꎬ工程师ꎬE ̄mail:staiwangxu@163.comꎮ研究方向:大跨径桥梁施工控制ꎬ旧桥检测与加固ꎮKeyDesignTechniquesforTemporaryPiersofYumenkouHuangheRiverHighwayBridgeSHUTao1ꎬ2ꎬHUANGPing ̄ming1ꎬWEIJia ̄le2(1.SchoolofHighwayꎬChangᶄanUniversityꎬXiᶄan710064ꎬChinaꎻ2.ShaanxiTongyuHighwayResearchInstituteCo.ꎬLtd.ꎬXiᶄan710018ꎬChina)Abstract:TheYumenkouHuangheRiverHighwayBridgeisasteel ̄concretecompositegirdercable ̄stayedbridgewithamainspanof565m.Thebridgehastwopylonsꎬwithstaycablesfannedoutindoublecableplanes.Thebridgealsofeaturesitsno ̄auxiliary ̄piersidespans.Themaingirderwasassembledbythebalancedcantilevermethodusingslewingdeckcraneꎬwithmaximumlengthofthebalancedtwocanti ̄leversreaching200m.Toimprovethewind ̄resistantperformanceandreducesafetyriskꎬthesidespanswerefittedoutwithtemporarypiers.Basedontheanalysisofdesigncomplexitiesandtheprerequisiteofensuringthesafeloadbearingconditionoftemporarypiersduringthewholeconstructionprocessꎬtheloca ̄tionsofthetemporarypiersweresetinthespansbesidespierNo.11andpierNo.12ꎬ160mfromthecen ̄terofthepyloncolumn.Eachtemporarypiercomprisesthepilefoundationꎬsteeltubularpiershaftꎬloadbearingbeamandtransverserestraintsꎬandtheheightsofthetwotemporarypiersare39.6mand41.3mꎬrespectively.Thetemporarypiersandthesteelmaingirderaretemporarilyhingedtogetherꎬwiththetem ̄porarypierslockedanddismantledafterthesecond ̄roundtensioningofthestaycable13andtheinstalla ̄tionofsteelmaingirderZ18ꎬrespectively.MIDASCivil2019wasusedtoestablishthespatialmodelofthefullbridgetoanalyzetheloadbearingbehaviorofthetemporarypiersandthedisplacementofthesteelmaingirder.Andtheconstructionprocesswasmonitoredinrealtime.Theresultsshowthatthetemporary88禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术㊀㊀舒㊀涛ꎬ黄平明ꎬ魏家乐piersareinsafeloadingconditionandthestructureisreliable.Keywords:cable ̄stayedbridgeꎻsteel ̄concretecompositegirderꎻbalancedcantileverconstructionꎻwind ̄resistantstabilityꎻtemporarypierꎻtemporaryhingeꎻfiniteelementmethodꎻstructuraldesign1㊀概㊀述禹门口黄河公路大桥地处晋陕峡谷出口ꎬ跨越黄河河道ꎬ受禹门口峡谷环境影响ꎬ风场较为复杂ꎮ主桥设计采用半飘浮体系双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥ꎬ全长1055mꎬ跨径布置为(245+565+245)mꎬ边跨设计无辅助墩ꎬ主桥总体立面布置如图1所示ꎮ桥塔采用H形钢筋混凝土结构ꎬ塔高171.3mꎬ设置上㊁下2道横梁ꎮ斜拉索采用OVM250平行钢绞线拉索体系ꎬ扇形布置ꎬ全桥共92对斜拉索ꎮ梁上索距12mꎬ塔上索距2.5~3.5mꎮ主梁采用双工字形钢梁+混凝土桥面板结构(图2)ꎬ由主纵梁㊁横梁㊁小纵梁㊁混凝土桥面板等构件组成ꎬ梁高2.8mꎬ桥面宽30.25mꎮ主梁施工采用全回转桥面吊机双悬臂拼装[1 ̄2]ꎬ吊装重量16~42tꎮ图1㊀禹门口黄河公路大桥主桥总体立面布置Fig.1ElevationViewofMainBridgeofYumenkouHuangheRiverHighwayBridge图2㊀主梁标准横断面Fig.2TypicalCrossSectionofMainGirder㊀㊀主桥边跨设计无辅助墩ꎬ边跨B18~B20梁段搭设钢管支架进行架设ꎬ施工长度为33mꎬ悬臂施工过程最大双悬臂长度达200mꎻ桥址处于晋陕峡谷出口ꎬ施工期常年大风(风速风向监测显示ꎬ主要风向为西北向ꎬ最大瞬时风速达29.0m/sꎬ如图3所示)ꎬ存在较大的安全隐患ꎬ须采取临时抗风措施ꎮ常用的有效抗风措施主要有抗风缆和临时墩2种[3 ̄4]ꎬ对禹门口黄河公路大桥抗风缆设置进行研究[5 ̄7]ꎮ结果表明:主㊁边跨需分别在11号梁段两侧设抗风缆(抗风缆张力为1000kNꎬ与地面夹角45ʎ)ꎬ以提高主梁竖弯和扭转的频率ꎬ起到抗风效果ꎻ但风缆需锚固于黄河河滩或河道内ꎬ考虑到现场实际条件ꎬ仅12号墩边跨侧具备锚固条件ꎮ另外ꎬ风缆为柔性结构[8]ꎬ附加约束模拟难以与实际相符ꎬ不利于施工中主梁线形及斜拉索索力控制ꎮ综合分析后ꎬ禹门口黄河公路大桥施工阶段需分别在两边跨侧设置临时墩ꎬ以提高抗风稳定性ꎮ图3㊀桥位处风速风向示意Fig.3WindSpeedandWindDirectionatBridgeSite2㊀临时墩设计难点及原则98桥梁建设㊀BridgeConstruction2020ꎬ50(4)2.1㊀设计难点(1)临时墩受力状态复杂ꎮ临时墩在后续施工过程中将承受较大的反复拉㊁压荷载ꎻ同时ꎬ受斜拉索水平分力作用及温度作用的影响ꎬ主梁与临时墩连接设计不当会产生较大水平力ꎬ设计时须同时满足临时墩的各向受力要求ꎮ(2)临时连接施工要求高㊁安全风险大ꎮ钢主梁与临时墩须在既定标高下快速完成锁定ꎬ具有较高的精度要求ꎻ解除临时墩约束时结构的实际状态难以判断ꎬ若结构体系发生突然扰动ꎬ存在安全风险ꎮ(3)施工控制要求高ꎮ施工控制计算时ꎬ必须考虑临时墩这一新增约束条件ꎬ并确定合适的锁定及解除时机ꎬ对施工过程控制具有较高的要求ꎮ2.2㊀设计原则临时墩设计的首要原则为施工全过程临时墩受力安全ꎻ构造设计上需重点考虑现场实施的可操作性ꎬ以便快速精准地锁定及解除ꎬ避免对结构产生扰动ꎻ此外由于临时墩为临时性工程ꎬ设计时需兼顾经济性[9]ꎮ3㊀临时墩设计关键技术3.1㊀总体设计3.1.1㊀确定临时墩位置边跨增设临时墩的作用是抑制结构振动ꎬ提高结构抗风稳定性ꎮ结合该桥特点ꎬ为得到临时墩的合理设置位置ꎬ提出了3种临时墩设置方案:方案1ꎬ设置在边跨L/2附近(距塔柱中心124mꎬ位于B10号梁段)ꎻ方案2ꎬ设置在边跨L/3附近(距塔柱中心160mꎬ位于B13号梁段)ꎻ方案3ꎬ设置在边跨L/4附近(距塔柱中心184mꎬ位于B15号梁段)ꎮ为了验证临时墩的抗风效果㊁确定最优方案ꎬ分别对无临时墩及设置临时墩的3种方案进行风洞试验ꎬ得到最大双悬臂施工阶段结构的动力特性ꎬ如表1所示ꎮ表1㊀不同临时墩设置方案下结构动力特性Tab.1DynamicPropertyofStructureinDifferentTemporaryPierSchemes方案振动频率/Hz主梁竖弯主梁扭转反对称正对称反对称正对称主梁侧弯桥塔与主梁整体侧弯无临时墩0.1870.5040.7650.4680.4300.297方案10.2760.5050.7660.5100.4630.379方案20.2980.5580.7900.5470.4640.378方案30.2640.5790.7940.5120.4630.379㊀㊀由表1可知:与无临时墩方案相比ꎬ采用方案1~方案3时ꎬ施工阶段最大双悬臂200m状态下结构的振动频率均相应增大ꎬ抗风性能得到提高ꎻ采用方案2和方案3时结构的抗风性能优于方案1ꎮ采用方案3时ꎬ边跨L/4位置对应B15号梁段ꎬ与最大双悬臂状态的B16号梁段仅相差1个梁段ꎬ方案3对降低施工期安全风险的意义不大ꎮ因此ꎬ综合考虑提升结构抗风性能及降低施工期安全风险等因素ꎬ推荐采用方案2ꎬ即在边跨L/3附近(距塔柱中心160m)设置临时墩ꎮ3.1.2㊀主体结构设计禹门口黄河公路大桥顺桥向分别在11号墩和12号墩边跨侧距离塔柱中心160m位置处设临时墩ꎬ临时墩在横向分别布设在2道钢主梁正下方ꎮ11号墩和12号墩边跨侧临时墩高度分别为39.6m和41.3mꎮ12号墩边跨临时墩的总体设计如图4所示ꎮ图4㊀12号墩边跨临时墩总体设计Fig.4DetailsofTemporaryPierinSideSpanbesidesPierNo.12临时墩主要由桩基础㊁钢管墩身㊁承重梁和横向限位等结构组成ꎮ(1)桩基础打穿细砂层进入卵石层4mꎬ卵石层以上采用ϕ1000mmˑ16mm钢管混凝土桩ꎬ卵石层以下4m采用钢筋混凝土灌注桩ꎮ(2)墩身采用6根ϕ820mmˑ10mm钢管ꎬ其平联及斜撑采用双拼I32a槽钢ꎮ从地面向上0.5mꎬ每4m设置1个标准节段ꎮ节段间采用焊接固09禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术㊀㊀舒㊀涛ꎬ黄平明ꎬ魏家乐定ꎬ以加强钢管柱整体稳定性ꎻ同时为增强钢管的整体刚度ꎬ钢管打入后灌砂ꎮ(3)承重梁采用三拼HW582mmˑ300mm工字钢ꎬ共设置5道承重梁ꎬ分3层叠加而成ꎮ承重梁通过盖板与钢管焊接ꎬ在承重梁与钢管桩间设置加劲肋ꎮ(4)横向限位由横向限位立柱(HW582mmˑ300mm工字钢)和斜撑(I30型钢)焊接而成ꎮ3.2㊀墩梁连接构造设计为释放后续梁段拼装及斜拉索张拉过程中临时墩与主梁连接处产生的巨大弯矩ꎬ同时减小钢主梁及临时墩受力ꎬ将临时墩与钢主梁间的临时连接构造设计为由上㊁下耳板(中心高度为525mm㊁厚30mm)及销钉(直径200mm)组成的临时铰ꎬ如图5所示ꎮ临时铰的上耳板焊接于钢主梁底ꎬ下耳板焊接于承重梁上ꎮ考虑斜拉索张拉作用及温度作用的最不利水平力达16800kNꎬ将临时铰进一步优化为允许钢梁顺桥向位移的长圆孔构造ꎮ长圆孔的位移量根据钢梁温度伸缩及后续施工产生的纵向位移确定为ʃ100mmꎬ长圆孔的高度略大于销钉直径ꎬ安装时销钉与长圆孔顶㊁底面各预留2mm间隙ꎮ施工过程中可根据长圆孔顶㊁底面的间隙变化情况ꎬ判断临时墩的受力状态ꎮ3.3㊀临时墩锁定与解除时机禹门口黄河公路大桥通过插入销钉的方式完成临时墩与钢主梁的锁定ꎮ临时墩位于B13号梁段ꎬ该梁段的施工工序较多ꎬ主要包括钢主梁安装㊁钢横梁安装㊁斜拉索一张㊁桥面板架设㊁斜拉索二张㊁吊机前移等ꎮ由于施工过程中主桥结构体系㊁恒载及施工荷载均在不断发生变化ꎬ临时墩所受反力将随之变化ꎮ为确定临时墩的锁定时机ꎬ通过施工控制仿图5㊀临时铰构造Fig.5ConfigurationofaTemporaryHinge真分析[10]得到13号钢主梁(包括B13和Z13ꎬ下同)安装后㊁13号斜拉索(包括LB13和LZ13ꎬ下同)一张后及二张后3种工况下锁定时临时墩的反力变化规律ꎬ结果如图6所示ꎬ图6中反力 + 表示临时墩受拉㊁ - 表示临时墩受压ꎮ由图6可知:3种工况下锁定临时墩ꎬ临时墩反力变化趋势基本一致ꎬ但最不利拉㊁压反力值差异较大ꎻ13号钢主梁安装后进行临时墩锁定ꎬ临时墩受拉显著ꎬ最不利拉力为1850kNꎻ13号斜拉索一张后进行临时墩锁定ꎬ临时墩受压显著ꎬ最不利压力为1670kNꎻ13号斜拉索二张后进行临时墩锁定ꎬ其最不利拉㊁压反力均较小ꎮ因此ꎬ将临时墩的锁定时机确定为13号斜拉索二张后ꎬ此时临时墩所受的拉㊁压荷载均处于合理的范围ꎮ㊀㊀边跨B17号梁段合龙后通过拔除销钉㊁释放临时铰来解除临时锁定ꎮ临时锁定解除时若反力较大ꎬ对结构产生突然扰动ꎬ既存在安全隐患ꎬ又对线图6㊀临时墩反力变化规律Fig.6VariationLawofReactionForceofTemporaryPier19桥梁建设㊀BridgeConstruction2020ꎬ50(4)形和索力控制不利ꎻ反之ꎬ反力越小ꎬ对结构扰动越小ꎬ越安全ꎮ在确定13号斜拉索二张后锁定临时墩的前提下ꎬ分析临时墩的解除时机ꎮ由图6可知:在13号斜拉索二张后锁定临时墩工况下ꎬ边跨合龙后ꎬ临时墩拉反力最小值为21kNꎬ发生在Z18号钢主梁安装后施工阶段ꎮ因此ꎬ确定此时为临时墩的解除时机ꎮ同时经过施工控制计算可知ꎬ在Z18号钢主梁安装后解除临时锁定ꎬ此时钢主梁的最大位移为1.6mmꎬ斜拉索索力未发生明显变化ꎬ对结构影响较小ꎬ临时墩锁定与解除在温度较恒定且接近设计基准温度15ħ下进行施工ꎻ温差较小时通过斜拉索索力微调或配重方式配合施工ꎬ温差较大时不宜施工ꎮ4㊀临时墩受力及钢主梁位移分析采用有限元分析软件MIDASCivil2019建立禹门口黄河公路大桥施工阶段全桥空间模型ꎬ对施工全过程临时墩的受力特点及钢主梁位移变化规律进行分析ꎮ模型中ꎬ桥塔㊁纵梁及横梁均采用梁单元模拟ꎬ桥面板采用板单元模拟ꎬ斜拉索采用桁架单元模拟ꎻ塔底固结ꎬ主梁与桥墩㊁桥塔间弹性连接ꎬ临时墩简化为一般支撑ꎮ4.1㊀临时墩受力特点分析临时墩在13号斜拉索二张后锁定和在Z18号钢主梁安装后解除锁定工况下ꎬ分析施工全过程临时墩的受力特点ꎬ结果如图7所示ꎮ由图7可知:临时墩反力变化较大的阶段为主桥恒载施工及斜拉索张拉阶段ꎻ墩顶反力呈现反复拉㊁压交替的变化规律ꎬ最大压力为1255kN(出现在14号钢横梁安装施工阶段)ꎬ最大拉力为1480kN(出现在17号梁段湿接缝浇筑阶段)ꎻ边跨合龙前ꎬ施工恒载时临时墩受压ꎬ张拉斜拉索时临时墩受拉ꎻ边跨合龙后ꎬ主㊁边跨不对称施工ꎬ施工恒载时临时墩拉力增大(桥塔向中跨偏移)ꎬ张拉斜拉索时临时墩压力增大(桥塔向边跨偏移)ꎮ将最大拉㊁压反力分别与双悬臂最不利横向风荷载组合ꎬ验算临时墩及临时连接的受力与位移[11]ꎬ结果如表2所示ꎮ由表2可知:临时墩及临时连接的受力㊁位移均满足要求ꎮ表2㊀临时墩验算结果Tab.2CalculationResultsofTemporaryPier验算指标㊀㊀计算值允许值单桩受压力/kN1467.02240单桩受拉力/kN490.0902墩身应力/MPa81.5205墩顶横向位移/mm9.564耳板应力/MPa75.22054.2㊀钢主梁位移变化规律临时墩与主梁的连接设计为铰接ꎬ施工过程中允许钢主梁绕临时铰转动ꎮ边跨B17号梁段合龙前后ꎬ钢主梁位移主要受施工恒载及斜拉索张拉的影响ꎮ有限元分析得到边跨合龙前㊁后B1~B16号梁段在不同施工工况下的位移变化规律ꎬ结果如图8所示ꎮ由图8可知:①边跨合龙前ꎬ钢主梁绕临时铰发生了转动ꎬ悬臂端位移显著ꎻ16号梁段架设桥面板时ꎬ悬臂端绕临时铰下挠ꎬ近塔柱主梁则绕临时铰上挠ꎬ最大上挠35mm(位于B10梁段)ꎻ16号斜拉索二张时ꎬ近塔柱段主梁则发生下挠ꎬ最大下挠39mm(位于B10梁段)ꎮ②边跨合龙后ꎬ结构体系发生变化ꎬ主㊁边跨不对称施工ꎬ由于塔偏的影响ꎬ边跨钢主梁绕临时铰发生转动的位移变化规律与合龙前相似ꎻ17号梁段架设桥面板时(桥塔向中跨偏移)ꎬ近塔柱主梁绕临时铰上挠ꎬ最大上挠21mm(位于B7梁段)ꎻ17号斜拉索二张时(桥塔向边跨偏移)ꎬ近塔柱段主梁发生下挠ꎬ最大下挠34mm(位图7㊀施工阶段各临时墩反力Fig.7LoadBearingConditionofTemporaryPierduringConstructionProcess29禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术㊀㊀舒㊀涛ꎬ黄平明ꎬ魏家乐图8㊀钢主梁位移变化规律Fig.8VariationLawofDisplacementofSteelMainGirder于B7梁段)ꎮ由以上分析可知:钢主梁绕临时铰转动的效应显著ꎬ临时铰的实际工作性能对钢主梁的安装线形有较大影响ꎬ施工时需对边跨钢主梁的位移进行实时监测ꎮ㊀㊀在该桥施工过程中对临时墩的受力及边跨钢主梁的位移进行实时监测ꎬ结果表明:临时墩的受力及钢主梁的实际位移变化规律均与设计较吻合ꎬ临时墩应用效果较好ꎮ5㊀结㊀语禹门口黄河公路大桥边跨设计无辅助墩ꎬ施工过程最大双悬臂长度达200mꎬ施工期常年大风ꎮ为提高施工期结构抗风性能㊁降低安全风险ꎬ边跨需增设临时墩ꎮ以施工全过程临时墩受力安全为原则ꎬ在边跨L/3位置附近布设临时墩ꎬ并将临时墩与钢主梁的连接构造优化为允许纵向位移的临时铰(有效减小了结构受力)ꎮ通过研究临时墩施工全过程的反力变化规律确定ꎬ临时墩锁定和解除时机分别为13号斜拉索二张后和Z18号钢主梁安装后ꎬ此时临时墩所受的拉㊁压荷载均处于合理的范围ꎮ采用有限元法分析施工过程中临时墩的受力及钢主梁的位移变化规律ꎬ并在施工中进行实时监测ꎮ实测结果表明:临时墩受力安全ꎬ结构可靠ꎻ钢主梁的位移变化规律与设计较吻合ꎮ该桥已于2019年9月17日顺利完成全桥合龙ꎮ参考文献(References):[1]㊀郭爱平ꎬ姜阿娟ꎬ张伟山.恩来高速公路忠建河特大桥施工监控[J].桥梁建设ꎬ2018ꎬ48(6):110-115.(GUOAi 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禹门口河段黄河大桥建设防洪措施分析

禹门口河段黄河大桥建设防洪措施分析发布时间:2021-12-22T02:42:18.620Z 来源:《建筑实践》2021年7月(中)20期作者:刘国朋1,2,刁丽丽1[导读] 黄河禹门口河段属于堆积性游荡型河道,在天然情况下该河段处于淤积状态刘国朋1,2,刁丽丽1(1.河北工程大学水利水电学院,河北邯郸 056038;2.聊城黄河河务局,山东聊城, 252000)摘要:黄河禹门口河段属于堆积性游荡型河道,在天然情况下该河段处于淤积状态。
随着河床淤积和水沙不均匀性变化当河床淤积到一定高度和水沙条件相适宜时该河段常出现“揭河底”冲刷现象。
同时桥梁修建后使下游流态发生较大变化增加了水流的紊动程度导致河床冲刷加剧势必对桥梁基础和防洪工程的稳定产生不利影响。
关键词:防洪;防淤;防凌;公路桥;禹门口;黄河引言黄河的严重问题是水少沙多、水沙关系不协调。
由于水沙关系不协调,历史上曾经有大量的泥沙淤积在下游河道,使黄河下游成为举世闻名的“地上悬河”。
主槽不断淤积萎缩,同流量水位不断升高,严重影响下游防洪安全。
协调水沙关系的治理思路主要是增水、减沙、调水调沙,重在构建完善的水沙调控体系。
1问题探讨1.1河道湿地生态系统需水问题黄河下游是一条典型的流动水道,由于水坝等制约因素,沿河流形成了3540公里以上的海滩。
在黄河目前的状态下,河流与堤坝(陆地)之间的通航区基本上是湿地和自然形成的海滩,水位上升和下降之间的间隔应成为河流泛滥的一部分。
然而,由于各种历史和社会原因,目前沿海地区有181万人正在修建数百公里的生产大坝。
生产坝的存在不仅导致主要流域干涸,二次悬浮状态加剧,而且还损害了对沿河湿地和生态系统的保护。
然而,河流湿地对水的生态需求问题更为复杂:一方面,确定湿地的范围更为困难;第二,水需求难以量化;第三,必须分析和讨论充水所需水量的方法。
1.2将环境用水需求与环境用水需求联系起来如上所述,黄河生态环境对水的需求并不仅仅是生态水需求和环境水需求的组合。
山西侯禹高速公路禹门口黄河特大桥施工技术浅谈

山西龙门黄河公路大桥施工技术浅谈周明星龙门黄河大桥是国道主干线北京至昆明公路山西省内侯马至禹门口段高速公路的重点控制性工程,该桥全长4566m,横跨山西和陕西两省,处在晋陕大峡谷出口下游6km,该段黄河水流散乱,沙洲密布,主流摆动不定,为典型的游荡型河道,冲刷主要为“揭河底”冲刷。
该桥主桥为两种结构形式的斜拉桥,其一为一座双塔双索面预应力砼斜拉桥,主跨为352m(是黄河上已建和在建桥梁最大跨度),两边跨为174m;其二为两座三塔单索面预应力砼部分斜拉桥,也称矮塔斜拉桥,两主跨为125m,两边跨为75m;副主桥为42孔50m预应力砼T 梁,先简支后刚构体系;两岸引桥为32孔30m预应力砼T梁,先简支后刚构体系。
主桥宽30.6m,其它桥宽28m。
大桥基础均为钻孔灌注摩擦桩,共712根,设计最长桩为90m。
其主要工程数量为Φ2.0m钻孔桩236根/18298延米,Φ1.5m钻孔桩420根/21760延米,Φ1.2m钻孔桩56根/1948延米,共计42006延米;30mT梁384片,50mT梁504片,桥梁墩台85座,混凝土方量26.6万m3,钢材3.75万吨。
该桥分为E6、E7两合同段,合同额5.31亿元,工期33.5个月,分别由三公司和一公司施工。
该项目于2004年4月10日进场,E6、E7两合同段分别于04年5月15日和7月25日开工。
通过一年半的努力,我们先后克服了长大直经钻孔桩施工如何安全快速通过粉沙层、厚的卵石层、漂石层、两公里长栈桥施工、河道内35个墩下部结构施工,主墩承台大体积混凝土施工(一次浇注约5000 m3混凝土)、主塔施工、峡谷口长年大风、沙尘暴、冬季气温低、春季冰凌和桃花汛、夏季伏汛以及工期紧等一系列困难,截至目前,全桥控制工程双塔斜拉桥两主塔已于己于11月封顶,主梁已浇注0#和1#块,两岸引桥和两座部分斜拉桥均已完工,50MT梁已预制96片架设60片,完成产值3.3亿元,占合同额的65%,工期满足业主要求,未发生任何安全质量事故。
国道108线禹门口黄河大桥复习过程

国道108线禹门口黄
河大桥
国道108线禹门口黄河公路大桥及引道工程可行性研究报告
第一册共三册
【文本部分】
中交第一公路勘察设计研究院有限公司
二〇一五年三月
国道108线禹门口黄河公路大桥及引道工程可行性研究报告
第一册共三册
编制单位:中交第一公路勘察设计研究院有限公司
资质证书等级:甲级
发证机关:国家发改委
证总总
书号:工咨甲23220070016 经理:
师:
工程
院主管领导:
分院院长(子公司经理):
分院(子公司)总工程师:
项目负责人:
参加人员:欧中林侯旭樊茂林张芹李王辉李琦
付廷军王技钟元兰燕。
禹门口大桥斜拉索工程挂索方案(DOC)

山西侯禹高速公路E7 合同段禹门口黄河大桥斜拉索安装施工方案中铁大桥局集团山西侯禹高速公路E7 合同段项目经理部2005 年6 月20 日目录、编制依据二、工程概况三、施工组织及计划四、施工工艺五、质量保证措施六、安全保证措施编制依据:1、《国道主干线二连浩特至河口公路山西侯马至禹门口段黄河大桥两阶段施工图设计》(C 册)(中交第二公路勘察设计研究院)2、《国道主干线二连浩特至河口公路山西侯马至禹门口段黄河大桥矮塔斜拉桥变更设计》(中交第二公路勘察设计研究院)3、《公路桥涵施工技术规范》(TJT041-2000 )4、《公路工程质量检验评定标准》(TJT071-98 )5、《索体安装施工方案》(柳州欧维姆机械股份有限公司)工程概况:1、工程简介:矮塔斜拉桥采用塔梁固结、中间主塔墩梁固结、另两个主塔墩梁分离的体系,主塔结构高24.5m ,主塔采用钢筋混凝土独柱实心矩形截面,顺桥长3.0m ,横桥向宽2m ,布置在中央隔离带上,并与主梁固接。
此处桥梁内侧波形梁护栏改为0.5 米宽的防撞护墙,以便放置索塔。
塔身上部设有鞍座,以便拉索通过。
每根斜拉索对应一个鞍座,斜拉索横桥面呈两排布置,鞍座亦设两排。
鞍座采用分丝管结构形式,预埋于混凝土塔内,斜拉索逐根穿过分丝管,在两侧出口处的斜拉索上设有锚固装置,以防止斜拉索滑动。
斜拉索为单索面,布置在中央隔离带上。
每个塔上设有9 对18根斜拉索,全桥共108 根(两联)。
塔上竖向索距为100cm ,梁上纵向标准索距为4.0m 。
拉索采用双排索,拉索在塔上通过鞍座,两侧对称锚于梁体。
斜拉索采用OVM250-31 、34、37 可换索式斜拉索体系,锚具内为灌注环氧砂浆的拉索群锚,索体为带PE 护套的低松驰环氧钢绞线,强度等级为1860Mpa ,整索外面套以HDPE 整圆式套管。
每根拉索由31、34或37根①15.24mm单根环氧钢绞线组成。
位于索鞍处的钢绞线为裸索。
2、斜拉索结构说明斜拉索由锚固段+过渡段+自由段+抗滑锚固段+塔柱内索鞍段+抗滑锚固段+自由段+过渡段+锚固段构成。
禹门口一级站改扩建工程施工导流方案设计

禹 门口一级 站改扩建 工程施工导流 方案设计
闰海 雷
( 山西省水利水电勘测设计研究 院, 山西 太原 0 0 2 ) 30 4
摘 要 : 利 工程 施 工 围堰 的修 筑 , 系到 工 程 建设 的 可行 性 和 安 全 , 接 影 响到 主 体 工程 的 水 关 直
工期 和 工 程造 价 , 而影 响 到 工程 的 经 济效 益 和社 会 效益 。 门 口一级 站 改扩 建 工 程 围堰 采 用 从 禹
水标 准 , 相应水位为 349 导流时段为全年 , 8 . m, 3 堰顶 安全超 高及波浪爬高初定为 07 . m。 5
4 围 堰 建 筑 设计 41 围堰 形 式 选择 .
山西省禹 f I 级站改扩 建工程位 于山西省 河津市 境 -V一 j
内, 紧靠原禹 门口一级站上游侧 , 紧邻 黄河 , 距黄河禹 门 口峡
第 1 总第 19 ) 期( 7期 2 1 年 2月 01
山西水利科技
S ANⅪ H YDRoTECHNI H CS
N .( o l o19 o1 T t N . ) a 7
F b2 1 e .0 1
10 — 19 2 1 ) 1 3 一 2 0 6 8 3 (0 O — 6 O 1
1对 于土石围堰 , ) 修筑 围堰 时水下边坡 比较缓 , 土围堰 修筑断面较大 , 且需 占用 较大的面积 , 围堰底 宽较大 , 由于 且 黄河水流流速较大 , 修筑土石围堰十分困难 。同时 围堰将位
于主河槽上 , 汛期洪水较大发生揭底现象时无法保证 围堰 的
工 。同时 因在黄河 内修筑 围堰 , 黄河水流大 , 围堰修筑 困难 ,
,
, ,
本工程兴建于原禹门 口一级站上游紧邻原一级站 , 泵站
禹门口黄河公路大桥大体积混凝土温控技术
禹门口黄河公路大桥大体积混凝土温控技术
郝良秋;任思勉
【期刊名称】《筑路机械与施工机械化》
【年(卷),期】2018(035)005
【摘要】通过对大体积混凝土产生裂缝的原因进行分析,结合禹门口黄河公路大桥主桥施工现场的实际情况和以往多个大体积混凝土项目的施工经验,提出了优化混凝土配合比初凝时间、对混凝土表面进行保温养护、控制混凝土浇筑温度等一系列措施.在第一个承台分层浇筑过程中,合理布置冷却水管,埋设测温元件,对整个施工过程进行全面监控,并整理分析测量数据,反馈施工过程中存在的问题,及时调整温控措施并运用到第二个承台施工中,有效控制了禹门口黄河公路大桥主桥大体积承台混凝土有害裂缝的产生.
【总页数】8页(P55-62)
【作者】郝良秋;任思勉
【作者单位】中交隧道局第二工程有限公司,陕西西安710100;中交隧道局第二工程有限公司,陕西西安710100
【正文语种】中文
【中图分类】U448.33
【相关文献】
1.禹门口黄河公路大桥防洪措施分析 [J], 苗长运;郭西方;苏娅雯
2.BIM技术在禹门口黄河公路大桥项目中的应用 [J], 黄少华;杨博婷
3.大体积混凝土的温控技术进展:第三届全国温控技术研讨会介绍 [J], 王润富
4.万里黄河第一跨,天堑通途畅禹门——禹门口黄河公路大桥建设纪实 [J], 侯旭;王技;梁建军;李凯
5.禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术 [J], 舒涛;黄平明;魏家乐
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陕西禹阎高速公路芝川河特大桥施工组织设计
第一章综合说明第一节工程概况1、工程简介芝川河特大桥是国道主干线(gz40)二连浩特-河口公路禹门口-阎良段高速公路上的一座特大型桥梁,位于韩城市芝川镇东少梁村。
该桥起点桩号为k27+081.00,终点桩号左半幅为k30+115.190,右半幅为k30+120.843,桥梁总长:左幅3034.190米,右幅3039.843米。
主桥为12联主跨50米预应力混凝土连续t梁,跨径分割为12*(4*50)米;引桥为四联30米预应力混凝土连续箱梁,跨径分割为3*(5*30)+1*6*30米。
主桥上部50米跨径预应力混凝土连续t型梁,采用先简支后结构连续体系,每跨设12片t梁,左右幅各六片,每片梁平均重170t,梁高2.6米,中段腹板厚22cm,梁端腹板厚60cm,t梁预制部分中梁翼板宽1.7米,边梁翼板宽1.8米,横隔板间距6.25米,为便于施工,预制t梁梁长采用49.4米,通过现浇墩顶楔形连续段湿接缝形成设计线形,共计48跨576片。
引桥上部为30米跨径预应力混凝土连续箱梁,每跨设8片,左右幅各四片,梁高1.6米,预制中箱梁顶板宽2.6米,预制边箱梁顶板宽3.0米,主梁之间湿接缝宽0.80米,共21跨计168片梁。
下部结构主桥为薄壁空心等截面矩形柱式柔性墩,平均墩高为60米,最高墩69.5米,截面尺寸为4.0*7.0米,壁厚50cm,每个墩顶设有盖梁;基础设置为直径1.5米群桩基础,桩长60m,每个墩左右幅各9根,上设大体积混凝土承台,承台尺寸11.0*11.0*2.5米。
全桥设伸缩缝17道;桥梁分别位于右偏缓和曲线、左偏圆曲线和右偏缓和曲线上,整体线形呈s型,桥面线形由内外侧护拦调整。
总体地势,东西两侧高、中间低平,两侧黄土台塬与中间标高相差达百余米。
塬面开阔而平坦,地形稍有起伏,由黄土和冲积细砂、粉土组成;中间段为高漫滩区,滩面平坦,主要由细砂、粉质粘土组成。
2、主要工程数量(本大桥由两个单位施工,根据论文主题需要,以一个单位施工0#--32#墩的情况就足以阐明论文主题)芝川河特大桥主要工程数量见表1.1.2.1工程项目单位数量备注序号1 钻孔桩(桩径1.5m)m/根34452/576 51432/8582 承台(c30砼) m3/个19063/64 28523/963 墩台m3/个45723m3/64 69077/984 盖梁m3/个2832/64 9493/965 预制安装50m预应力砼t梁m3/片24243/384 39494/576(1)设计荷载:汽车—超20级,挂车—120。
大西客运专线晋陕黄河特大桥主桥结构设计分析
桥 梁 ・
・
康 炜一大西客运专线晋陕黄河特大桥主桥结构设计分析
桥 墩 均 采 用 圆端 形 空 心 桥 墩 , 构 主 墩 尺 寸 为 刚 8m( 向) 1. 横 向) 壁厚 10m, 底实体 段 高 纵 x 15m( , . 墩
形 梁 , 纵 、 向 预 应 力 体 系 。 箱 梁 支 点 梁 高 为 竖
表 1 晋 陕 黄 河 大 桥 主 桥 桥 式 方 案 比较
根据 综合 比较 , 用技 术 先 进 、 型 新 颖 、 构 合 选 造 结
理 、 工 时河 道 内无 需 临 时墩 、 资较 省 、 施 投 动力 性 能 较 好 的方案 一 。
3 主 桥 结 构 设 计 分 析
m 最顶 排 孔距梁 顶 的距离 不小 于 2 0m 锚 筋 直径 m, 0 m, 3 m。钢桁 与 主梁 连接 构造如 图 2所 示 。 2m
1 . 端 部 梁 高 5 0m; 2 5m, . 主梁 在 距 梁 端 4 0m范 围 内
采 用 等 高 , 他 范 围 内 为 变 梁 高 段 落 , 底 采 用 其 梁
1 8次抛 物 线 ; 顶 宽 1 . 底 宽 1 . 悬 臂 长 . 箱 3 8m, 5m, 1
9 0m, 顶实体 段高 4 0m, 顶与 主梁相 接 3 0I 范 . 墩 . 墩 . I T
试验 结果 , 二者 的连接 方 案采 用 P L键 结 合 锚筋 锚 固 B 方式 。 每个 节 点 采 用 4 2根 P L键 及 2 B 4根锚 筋 , B PL
键孔 径 6 m, 筋 直 径 2 m, 距 10 m 2 0 5m 钢 2m 孔 5 m X 0
3 3 结 构 构 造 简 介 .
f rt e b i g sd s use n he d sg fk y pat ft e man b i g s a ay e n d t i wi h o h rd e i ic s d a d t e in o e rs o h i rd e i n lz d i eal t t e h
碛口至禹门口段开发方案及有关问题
碛口至禹门口段开发方案及有关问题
张挺
【期刊名称】《水利规划与设计》
【年(卷),期】1994(000)003
【摘要】(一)河段概况黄河干流碛口至禹门口河段长310km,落差为288m,比降0.93‰。
这一河段是秦晋峡谷下段,两岸多为悬崖陡壁,河谷切割很深,两岸高出水面几十米至一二百米。
船窝以上的河谷底宽为400~600m。
在峡谷最下段,两岸为石灰岩,左岸龙门山和右岸梁山夹河对峙,河水面最窄处仅100m左右。
在距峡谷出口上游约65km处,是著名的黄河壶口瀑布。
【总页数】4页(P19-22)
【作者】张挺
【作者单位】水利部黄河水利委员会设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TV882
【相关文献】
1.黄河石门至禹门口段高陡边坡稳定性分析研究 [J], 代全忠
2.陕西省人民政府关于禁止在黄河禹门口至潼关河段治理工程占地范围内新增建设项目和迁入人口的通告 [J], ;
3.陕西省人民政府办公厅关于禹门口至阎良高速公路建设工程土地征用建筑物拆迁等有关问题的通知 [J], ;
4.黄河中游(禹门口—汾河入黄口)区域水资源生态赤字的动态研究 [J], 李睿佳;宋
厚娟;赵冰清;郝婧;郭东罡
5.陕西省人民政府关于108国道禹门口黄河大桥及引线工程设站收取车辆通行费等有关问题的批复(陕政函[2020]99号) [J],
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禹 门 口 至 下 游 #8 最 0 处 是 一 宽 阔 的 回 水 区. 宽处达 7" 回水区至桥址 (8 ; "0. 0 范围左岸有大 石嘴 3 小石嘴 . 右岸有桥南 3 下峪口等护堤工程 . 两堤 间宽 #$ 河床 7 "05桥位区黄河河床宽约 /7 " "0. 内地形平坦 . 地面标高一般在 / 左右 水 ’ " 9/ ; "0 . 揭河底 E 冲刷现象 . 在该河 深一般为 " < $ 9( < "05D 段表现比较明显 . 河床总的趋势是淤积抬高 . 平均每 年淤高约 ;F 05 工程地质 C , C 根 据 钻 探 揭 示 的 地 层 自 上 而 下 分 为 #大 层 . 依 次 为! 第 四系全新统3 上更新统3 中更新统3 下更新统地 层. 由砂层3 粘性土层3 卵砾石和一级阶地上的次生黄土 组成5
其余河槽及引桥采用 $ 先简支后连续刚构 1( 2% ( $01’ $0 各一联的矮塔斜拉桥 . "03 / "0 预应力混凝土 4 梁 . 体系 5 本文就禹门口黄河大桥的总体设计做概略介绍 5 关键词 ! 禹门口黄河大桥 6 总体设计
禹门口黄河 大 桥 地 处 黄 河 中 游 . 距禹门口下游 东起山西省河津市 . 西止于陕西省韩城市 . 78 0 处5 桥 梁 全 长 #$ 是二连浩特9河口国道主干线 7 70. 山西侯马 9 禹门口高速公路上的重要桥梁 5 : 主要技术标准 桥面宽 ! 双塔斜拉桥 ( 布索区 * ;01( 2% < /0) 矮塔斜拉桥 ( 含布索区* 引桥 ( =/ " < 70. ;0) . 2 双向分离式桥 6 % / < $0. 荷载标准 ! 汽车 & 超 ( 挂车 &% "级 . ( " 6 设计行车速度 ! % ( "8 6 0> ? 设计洪水频率 ! % > / " " 6 桥面坡度 ! 纵坡 " 横坡 ( < ’ # @. @6 通航 ! 规划通 航 标 准 为 A ) 级 航 道. 通航净宽 / * 通航净高 ;0. 设计最高通 航 水 位 为 % / $0. "年 一 遇洪水位 6 地震烈度 ! 按 ;度采取抗震措施 6 ’度地震区 . 船撞力 ! 顺桥向 / 横桥向 # " "8 " "8 B. B5 C 桥位处自然概况 地貌 C , : 地形 3 桥位处为典型的河流堆积地貌 5 该河段为南北 走 向. 禹 门 口 两 岸 岩 壁 陡 立. 是宽 % " "0 左 右 的 峡 谷 河槽 . 出 禹 门 口 后 骤 然 扩 散. 形 成 宽 浅 性 河 床. 水 流散乱 . 沙洲密布 . 河床软弱 . 主流摆动不定 . 具有典 型的游荡型河道特点 5
第’ ’期
ห้องสมุดไป่ตู้
杨耀铨
禹门口黄河大桥设计 吴劲兵 >
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桥区主要不良地层为! 次生水成黄土具有湿陷性6 河滩与河床上的松散粉细中砂具有液化性5 而且厚度较 大. 在( 对桥头路基的稳定和桩基影响极大5 "0 左右. 冰情和气象 C , G 水文3 桥位处设计洪水流量为 / 流速 /# $ " 0/> . H 桥墩基础总冲刷深度包括河床自然演变冲刷 / < $ ;0> 5 H 主要为 揭河底 一般冲刷和局部冲刷三个部 ) D E冲刷* 3 分. 按三项叠加的办法处理. 最大冲刷深度% I < #05 桥位处平均 / 年出现一次冰冻 一般当年 < $ . % (月
图 ! 双塔斜拉桥主塔
丝, 主塔采 用 交 叉 锚 固 " 塔 柱 布 置 不 符 合 规 范 要 求"
塔交叉锚固处受 力 较 复 杂 " 在该区域出现较大的竖 向压应力 " 同时在 每 层 的 交 错 区 域 附 近 还 出 现 较 大 的 横向劈裂应力 < 由 于 塔 柱 是 实 心 体" 平行钢丝 : % ; 斜拉索锚固在塔 外 " 锚具必须设置防腐和防雨水渗 漏措施 " 检查维护较困难 # 经过比较后仍采用钢绞线 斜拉索 # . - 主梁 双 塔 斜 拉 桥 的 主 梁 为 预 应 力 混 凝 土 边 箱 梁" 主
封冻历时% % "日9 次年 /月 % "日为封冰期. $ 9# "J 6 ( 月下旬 9/月中旬是流冰期 . 流冰时间持续 % 左 $J 右5 桥位处流冰尺寸平均 %0(. 最大为 #0(. 厚度最 大 % 流冰水位为 / 流冰流速 " 9% (F ’ 7 < % " 0. 0.
万方数据
( 2 2 -年
图 D 主塔承台 6 桩基平面
B C D 索塔 索塔是整个桥梁造型的重点 & 采用的形式 6 高度 和比例不仅要满 足 斜 拉 索 布 置 的 要 求 & 还要达到美 观的效果 % 设计中曾对双塔斜拉桥桥塔上下横梁位 置及塔柱的距离 6 矮塔斜拉桥索塔的高度进行过反 并绘制效果图进行了景观比较后确定 % 双塔 复调整 & 斜拉桥主塔效果见图 ! % 双塔斜拉桥塔高为承台以上 ’ ( ’ ) +"% 两塔柱 横向中心距为 ’ 塔柱采用空心矩形断面 & 上6 中 ("& 塔柱断面尺寸为 + 下塔柱顺桥向柱宽 ) 0";) 2"& 自上往下由 + ) 0" 加宽到 . ) 2"%上塔柱为斜拉索 锚固区 & 锚索端局部构造采用凸齿式 & 槽表面用厚为 采用 F 形预应 ’E " 的钢板包裹 %在上塔柱锚固区 &
文章编号 !" # $ % &" ’ % ( ) ( " " # * % % &" " $ ( &" # 中图分类号 ! # ( , $ +# 文献标识码 ! -
禹门口黄河大桥设计
杨耀铨 . 吴劲兵
中交第二公路勘察设计研究院 ) 武汉市 # / " " $ ( *
摘
要 ! 禹门口黄 河 大 桥 主 桥 为 % 主桥两侧分别设置 ’ ’ #01 / $ (01 % ’ #0 一 联 漂 浮 体 系 双 塔 斜 拉 桥 . $0
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效 果& 寓意为山西的< 山= 字& !座 斜 拉 桥 组 合 起 来 &
单位 > "
图 ? 桥型布置
河槽中的其余部分采用 0 引桥采用 ! 2"6 2" 预 应力混凝土 @ 梁 & 先简支 后 连 续 刚 构 体 系 % 桥 面 以双塔斜拉桥主跨跨中为顶 点 & 设双向 2 ) 7 A的纵 坡& 竖曲线半径为 22 2 2"% B 斜拉桥构造特点 B C ? 主塔基础 根据地质勘察资料分析 & 桥区地质条件较好 % 持 力 层 为密 实 状 中 砂 6 细 砂 夹 粉 砂 和 卵 砾 石6 粗 砂6 砾 砂 层 % 设计采用直径为 ( 桩端 ) 2" 的摩擦桩基 础 & 持 力 层选择在力 学 强 度 较 高 的 砂 类 土 地 层 中 & 桩长 计 算 综合考虑冲 刷 和 砂 土 液 化 的 影 响 深 度 & 但两者 不再叠加 % 承台在横桥向为防流冰的撞击做成三角形 & 索塔 桩基平面按梅花形布置 & 可减少顺桥向桩基布置范围 和顺桥向弯矩分配给桩的轴向力 & 同时可减少承台的 体积 & 图 (为双塔斜拉桥桩基布置和承台形式 % 为 了 增 加 矮 塔 斜 拉 桥 的 整 体 刚 度 和 抗 震 性 能& 中 间 墩 与 主 梁 固 结& 次 边 墩 与 主 梁 分 离6 墩顶设支 座& 属连续 / 刚构体系 % 但在地震荷载作用下中间固