1. 工程概况
本工程为崇明东滩防汛桥、望海桥、东旺沙闸桥、白滧桥、3号涵桥、东旺 东路饮水河桥的修缮工作。其中防汛桥、望海桥、东旺沙闸桥、白滧桥要进行主梁更换,预制梁为10m~16m的预应力空心板梁,具体形式如下表所示: 防汛桥预制板梁具体形式如下表所示:
边板梁 中板梁 长度(m) 13 13 重量(KN) 170 136 数量(片) 6 6 数量(片) 4 12 2 6 数量(片) 10 20 数量(片) 8 24 2 6 望海桥预制板梁具体形式如下表所示:
长度(m) 重量(KN) 边板梁 13 165 中板梁 13 131 边板梁 16 205 中板梁 16 163 东旺沙闸桥预制板梁具体形式如下表所示: 长度(m) 重量(KN) 边板梁 10.5 110 中板梁 10.5 83 白滧桥预制板梁具体形式如下表所示:
边板梁 中板梁 边板梁 中板梁 长度(m) 10 10 16 16 重量(KN) 105 79 205 163 预制板梁由上海隧道构件场预制,用运梁车(具体形式如下图所示)运载到现场进行拼装。3号涵桥桥面板为5.6米预制实心混凝土板梁,由施工单位自己现场预制加工吊装。东旺东路饮水河桥不更换板梁只对桥身有裂缝处进行碳纤维加固。本方案对运梁车所经过的桥涵进行结构安全性验算,编制合理的运梁方案。
参考资料:《桥梁工程》、东滩相关桥涵检测报告、预制板梁相关图纸。
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板梁荷载平均分配到1、2、3、4号车轮上11.35米2(板梁长度-3)米31.35米43.3米530KN炮车重3T牵引车重9吨运梁车荷载分布图
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2. 运梁方案
根据计算结果可知,运载防汛桥板梁时一次最多可以运载一片边梁和一片中 梁,途经桥梁的承载能力余量可以达到7%(虽然边梁承载能力不足但车辆可靠中间行驶);运载望海桥板梁时一次最多可以运载一片16米的边板梁和一片16米的中板梁,途经桥梁的承载能力余量可以达到20%以上;运载东旺沙闸桥板梁时一次最多可运载一片中板梁和一片边板梁,途经桥梁的承载能力余量可达到30%以上;运载望海桥板梁时一次最多可以运载一片16米边板梁和一片16米中板梁,途经桥梁的承载能力余量可达到20%以上。为了安全起见,运梁车在通过桥梁时要减速慢行,车速不得超过5km/h,由于途经桥梁边梁恒载较大,汽车荷载承载能力较低,梁车要靠中间行驶。对于途经所有一跨的涵桥,由于建造年限较长,承载力未知因素较多,为了安全起见要铺设路基箱。运载时车辆要配备专人导航严格按照指定的行车路线行车,防止车辆经过没进行验算的桥梁时出现桥梁破坏事故。具体路线见第三节运梁路线图,计算书见第四节。
3. 运梁路线图
由地形图可知运载防汛桥板梁的梁车途径3号桥;运载望海桥板梁的梁车途径5号桥、1号涵桥、2号涵桥、4号涵桥、6号涵桥、8号涵桥、10号涵桥、白滧桥(白滧桥虽然为要更换主梁的待修缮桥梁,但其原因是一片边板梁有较大裂缝,其他板梁基本完好,在承载力验算时均可满足要求,因此梁车通过时靠中间行驶即可);运载东旺沙闸桥板梁的梁车途径5号桥、1号涵桥、2号涵桥、4号涵桥、6号涵桥、8号涵桥、10号涵桥、12号涵桥、团旺西河桥、闸港桥;运载白滧桥板梁的梁车途径5号桥、1号涵桥、2号涵桥、4号涵桥、6号涵桥、8号涵桥、10号涵桥。
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4. 计算书
4.1. 运载防汛桥梁车荷载验算
由运梁路线图可知运载防汛桥板梁的梁车途径3号桥,验算3号桥的承载力 时先以装载两片梁(一片边梁和一片中梁)计算,如承载能力不足,在以一片梁计算。
桥梁形式:3号桥桥梁跨径组合为16+16+16=48m,桥面总宽6.5m,桥面横 向布置为:0.25m(栏杆)+6m(行车道)+0.25m(栏杆)=6.5m。桥梁上部结构:该桥由6片钢筋混凝土空心板梁组成,梁板高85cm,8cm钢筋混凝土铺装。桥面各孔受力相同,选择进行荷载试验的一号孔作为验算对象。
验算荷载:
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:8cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.4KN/m;
汽车参数:汽车一次托运两片板梁,板梁加汽车总重426KN,汽车每侧共5 个车轮,从后往前依次排号为1~5号车轮,其中1号、2号间距1.35m;2号、3号间距10m;3号、4号间距1.35m;4号、5号间距3.3m。根据车辆形式,荷载在车轮上分布为:1号、2号车轮集中荷载为91.5KN;3号、4号轮集中荷载为106.5KN;5号车轮集中荷载为30KN。具体如上图所示
按照桥规要求,综合考虑结构重力、二期恒载、活载等多种效应的组合,验 算桥梁的承载能力。计算跨径取15.5m。桥梁正常使用条件下承载能力极限值、横向分布系数均取检测单位给出的检测数值。
跨中弯矩的影响线形式如下图所示:
1( 1 )2( 2 )3( 3 )4根据影响线的形式,车轮集中荷载布置如下图所示:
106.5
106.5 30
1x 15.5 ) 2 运两片梁计算得出跨中最大弯矩如下表所示: 项目 边梁 .
中梁 .
430 恒载内力(KN.m) 293.344 梁车荷载内力(KN.m) 梁体抗力(由检测单位给923 出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的926.6816 最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 不足(靠中间行驶) 运1片边板梁计算得出跨中最大弯矩如下表所示: 项目 边梁 430 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 199.004 梁体抗力(由检测单位给923 出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的794.6056 最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 14% 承载力富余量 注:梁车荷载内力由公式: S(1)mi(qkjPky)
404 266.152 921 857.4128 7% 中梁 404 180.557 921 737.5798 20%
计算得出,其中
式中:S梁车作用下梁体所求截面产生的最大弯矩;
汽车荷载的冲击系数,汽车在过桥时慢行(时速5千米/h以内) (1)可取1
多车道桥涵的汽荷载折减系数取1
m i对于所计算主梁的横向分布系数,根据检测报告中梁取0.323,边梁取0.356
q k车道荷载的均布荷载标准值此处取0
j使结构产生最不利效应的同号影响线的面积;
Pk车道荷载的集中荷载标准值;
y所加载影响线中一个最大影响线峰值;
其中qkjPky可用结构力学求解器根据结构内力影响线按规范布载求出。
其余几座类似桥梁不在详细叙述计算过程,只给出计算参数及最后结果。 4.2. 运载望海桥梁车荷载验算
由运梁路线图可知运载望海桥板梁的梁车途径5号桥、1号涵桥、2号涵桥、4号涵桥、6号涵桥、8号涵桥、10号涵桥、白滧桥,以运载一片16米边梁和一片16米中梁验算这些桥的承载力。 4.2.1. 5号桥承载能力验算
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桥梁形式:桥梁跨径组合为16+16+16=48m,桥面总宽9.55m,计算跨径取 15.5m。桥面横向布置为:0.5m(栏杆)+7m(行车道)+0.5m(栏杆)=8m。桥梁上部结构:该桥由8片钢筋混凝土空心板梁组成,梁板高85cm,宽99cm,10cm钢筋混凝土铺装。各孔受力相同,选择进行荷载试验的一号孔作为验算对象。
验算荷载:
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:10cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.4KN/m; 计算结果如下表所示: 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.2.2. 1号涵桥承载能力验算 边梁 367 332.504 0.356 1160 905.9056 21% 中梁 337 301.682 0.323 1160 826.7548 28% 桥梁形式:桥梁跨径为5.6m,计算跨径为5.3m。桥面总宽9.55m,桥面横向布置为:0.25m(栏杆)+9.05m(行车道)+0.25m(栏杆)=9.55m。桥梁上部结构:该桥由九片长为5.6m的钢筋混凝土空心板梁组成,梁板高50cm,宽99cm,8cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载:
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:8cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.4KN/m; 计算结果如下表所示: 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) .
边梁 39.4 62.66 0.26 175.1 中梁 38 62.66 0.26 175.1 .
梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.2.3. 2号涵桥承载能力验算 135.004 22% 133.324 23% 桥梁形式:桥梁跨径为4.6m,计算跨径为4.3m。桥面总宽9.5m,桥面横向布置为:0. 35m(栏杆)+8.8m(行车道)+0.35m(栏杆)=9.5m。桥梁上部结构:该桥由10片钢筋混凝土板梁组,9cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载:
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:9cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.34KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.64KN/m; 计算结果如下表所示: 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 考虑桥面铺装后梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.2.4. 4号涵桥承载能力验算 边梁 26 48.06 0.267 142.7 中梁 23.5 47.7 0.265 142.7 98.484 30% 94.98 33% 桥梁形式:桥梁跨径为4.6m,计算跨径为4.3m。桥面总宽9.52m,桥面横向布置为:0. 36m(栏杆)+8.8m(行车道)+0.36m(栏杆)=9.52m。桥梁上部结构:该桥由10片钢筋混凝土实心板梁组成,板梁高25cm,两块边板梁宽70cm,中间板宽100cm,8cm钢筋混凝土铺装。 验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:8cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.64KN/m; 计算结果
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项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.2.5. 6号涵桥承载能力验算 边梁 22 48.06 0.267 138.7 93.684 32% 中梁 23.5 47.7 0.265 138.7 94.98 31% 桥梁形式:桥梁跨径为4.6m,计算跨径为4.3m。桥面总宽9.9m,桥面横向布置为:0. 45m(栏杆)+9m(行车道)+0.45m(栏杆)=9.9m。桥梁上部结构:该桥由9片钢筋混凝土空心板梁组成,板梁高50cm,梁宽99cm, 8cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:8cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.64KN/m; 计算结果
项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.2.6. 8号涵桥承载能力验算 边梁 27.6 48.06 0.267 189.9 100.404 47% 中梁 25.9 47.7 0.265 189.9 97.86 48% 桥梁形式:桥梁跨径4.6m,计算跨径为4.3m。桥面总宽9.8m,桥面横向布置为:0. 4m(栏杆)+9m(行车道)0.4m(栏杆)=9.8m。桥梁上部结构:该桥由10片钢筋混凝土空心板梁组成,板梁高52cm,8cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
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桥面铺装:8cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.4KN/m; 计算结果 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.2.7. 10号涵桥承载能力验算 边梁 22 43.38 0.241 149 87.132 41% 中梁 24 57.24 0.318 211 108.936 48% 桥梁形式:桥梁跨径4.6m,计算跨径为4.3m。桥面总宽9.6m,桥面横向布置为:0. 35m(栏杆)+8.9m(行车道)0.35m(栏杆)=9.6m。桥梁上部结构:该桥由10片钢筋混凝土板梁组成,板梁高25cm,两边板宽70cm,中间板宽100cm,8cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:8cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 栏杆和基座:按图纸计算每侧3.4KN/m; 计算结果 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 考虑桥面铺装后梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.2.8. 白滧桥承载能力验算 边梁 14 38.52 0.214 112 中梁 20 55.26 0.307 155 70.728 36% 101.364 34% 桥梁形式:桥梁跨径10+10+16+10+10=56m,取跨径16m(计算跨径15.6m)和10m(计算跨径9.6m)检测其承载能力。桥面总宽9.1m,桥面横向布置为:
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0.25m(栏杆)+0.8m(人行道)+7m(行车道)+0.8m(人行道)+0.25m(栏杆)=9.1m。桥梁上部结构:该桥由8片钢筋混凝土空心板梁组成,板梁高52cm,10cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:10cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取24KN/m3; 护栏:按图纸计算每侧3.4KN/m; 人行道:按图纸计算每侧2.5KN/m; 人群:3.4KN/m2; 10m跨径计算结果 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 16m跨径计算结果 项目 边梁 169 156.663 0.309 496 422.1282 14% 边梁 中梁 124 133.341 0.263 494 335.4774 32% 中梁 397 235.368 0.252 1132 805.9152 28% 528 恒载内力(KN.m) 284.87 梁车荷载内力(KN.m) 0.305 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给1160 出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的1032.418 最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 11% 承载力富余量 4.3. 运载东旺沙闸桥梁车荷载验算 由路线图可知运载东旺沙闸桥板梁的梁车途径5号桥、1号涵桥、2号涵桥、4号涵桥、6号涵桥、8号涵桥、10号涵桥、12号涵桥、团旺西河桥、闸港桥,根据望海桥梁板验算情况来看,在此只需验算12号涵桥、团旺西河桥、闸港桥在运载两片边梁的情况下的桥梁承载力。
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4.3.1. 12号涵桥承载力验算
桥梁形式:桥梁跨径4.6m,计算跨径为4.3m。桥面总宽9.71m,桥面横向布置为:0. 38m(栏杆)+8.95m(行车道)0.38m(栏杆)=9.71m。桥梁上部结构:该桥由10片钢筋混凝土板梁组成,板梁高34cm,两边板宽70cm,中间板宽100cm,20cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:20cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得5.2KN/m2; 栏杆:按实际测量计算每侧1.1KN/m; 侧墙:估算每侧26.2KN/m;
填土:按平均2.63m计算,容重取17KN/m3; 计算结果
项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.3.2. 团旺西河桥承载力验算 边梁 130 12.5 0.1 184 173.5 5% 中梁 131 12.5 0.1 257 174.7 32% 桥梁形式:桥梁跨径15+15+25+15+15=85m,取跨径15m(计算跨径14.5m)与25m(计算跨径24.3m)两跨检测其承载能力。桥面总宽9.6m,桥面横向布置为:0.3m(栏杆)+1m(人行道)+7m(行车道)+1m(人行道)+0.3m(栏杆)=9.6m。桥梁上部结构:该桥由9片钢筋混凝土空心板梁组成,板梁高85cm,11cm钢筋混凝土铺装。
验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:11cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.1KN/m2; 护栏:按图纸计算每侧3.4KN/m; 人行道板:按图纸计算每侧8.06KN/m;
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人群:3.4KN/m2; 25m跨径计算结果 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 15m跨径计算结果 项目 恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.3.3. 闸港桥承载力验算 边梁 1590 360.84 0.256 3948 2413.176 38% 中梁 1429 328.83 0.238 3329 2175.162 34% 边梁 549 154.008 0.248 1534 874.4112 42% 中梁 438 140.346 0.226 1495 722.0844 51% 桥梁形式:桥梁跨径13+16+13=42m,取跨径16m(计算跨径15.6m)检测其承载能力。桥面总宽9.1m,桥面横向布置为:0.25m(栏杆)+0.8m(人行道)+7m(行车道)+0.8m(人行道)+0.25m(栏杆)=9.1m。桥梁上部结构:该桥由8片钢筋混凝土空心板梁组成,板梁高82cm,11cm钢筋混凝土铺装。 验算荷载
结构重力:混凝土容重取26KN/m3;
桥面铺装:11cm厚的钢筋混凝土铺装,容重取26KN/m3,计算得2.6KN/m2; 护栏:按图纸计算每侧3.4KN/m; 人行道:按图纸计算每侧2.5KN/m; 人群:3.4KN/m2; 16m跨径计算结果
项目 .
边梁 中梁 .
恒载内力(KN.m) 梁车荷载内力(KN.m) 横向分布系数 梁体抗力(由检测单位给出 KN.m) 梁车作用下梁体产生的最大内力(KN.m) 1.2恒载+1.4梁车荷载 承载力富余量 4.4. 运载白滧桥梁车荷载验算
522 202.825 0.305 1266 910.355 24% 436 167.58 0.252 1234 757.812 23% 由运梁路线图可知运载白滧桥板梁的梁车途径5号桥、1号涵桥、2号涵桥、4号涵桥、6号涵桥、8号涵桥、10号涵桥,根据望海桥梁板运载验算情况来看,一次运载一片边板梁和一片中板梁途经的桥梁承载力满足要求。
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