本科毕业论文-—中河立交桥一期支座更换设计与施工管理.doc
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1、中河立交桥一期支座更换设计与施工管理【摘要】 本设计为满足中河立交桥一期支座更换需要。中河立交桥一期建于1989年,地处跨越运河上方,连接中河高架、上塘高架的重要交通枢纽桥梁。其中运河以北现为一22m+47m+21.4m三跨变高连续梁桥;而运河以南现为16跨简支空心板梁。设计时根据原设计要求及实地踏勘了解支座现状和病害情况,充分考虑原设计图纸和支座的病害因素,掌握本线路的设计标准,确定支座更换方案的设计。设计完成后进行支座更换施工管理,在施工管理过程中针对设计中出现的问题,再进一步进行修改。对满足要求的设计进行施工组织选用适当方法。为保证国家投资效益和企业经济效益,做到概算准确是其中不可缺少的
2、重要环节。本设计完成以下设计任务:支座更换设计、施工管理。【关键词】中河立交桥 支座更换设计 施工管理【Abstract】毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用
3、毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年
4、月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解
5、决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优
6、良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签
7、名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?
8、 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日哈尔滨工业大学远程教育本科毕业设计(论文)第一章 绪论随着城市化建设快速发展,改革开放的不断深入,社会经济得到快速发展,城市面貌日新月异,城市品位提高了,市民的居住、出行环境也相应得提高了。然而桥梁作为城市不可缺少的一部分,应从设计角度上、施工工艺上、审美观念上、城市品位上、建筑规模上做足文章,来充分突显一座魅力城市的丰富内涵和文化底蕴。桥梁在城市发展进程
9、中发挥着不可替代的作用,而对桥梁养护有了新的标准,特别是上世纪70年代、80年代、90年代初的桥梁相继经历十年、甚至几十年的运营,桥梁结构也相应出现这样那样的病害。现如今比较普遍存在的结构性病害有:梁板位移、盖梁及梁板钙化、裂缝、支座脱空与滑移及错位、砼桥面裂缝等等。目前我们针对产生的这些病害逐一制定相应修复方案进行解决。下面具体介绍中河立交桥一期的支座更换。第二章 支座更换工程简介2.1工程概况杭州市中河立交桥一期建于1989年,以后又分别修建了二期和三期,为互通式立交桥,设计荷载为汽-20,挂-100。一期机动车道工程可分为三个部分,运河以北原为16m钢筋混凝土预制空心板梁,现已全部改为箱
10、梁并与上塘高架连接;跨越运河的为22m47m21.4m三跨变高度连续梁桥;运河以南原来为20跨简支空心板梁,板梁跨径有8.4m、16m、23.3m三种,梁高分别为70、75和105。原设计中20跨板梁为连续桥面体系,只在首尾设置伸缩缝。后因中河高架建设,将靠近中河高架二期的四跨拆除,现剩16跨简支空心板梁,墩号自北向南编为“中高墩0117”。0102墩之间因中河立交桥二期建设在此跨西侧接一机动车匝道,故此跨桥面板只剩15片板梁,西侧与机动车匝道相接,其余各跨均由16片板梁组成。其中01墩02墩与05墩06墩之间均有二层非机动车道通过。中河立交桥自建成通车至今已有17年历程,桥梁在运营阶段承受车
11、辆荷载和温度等作用,已经引起部分结构与材料的性能退化和局部病害。尤其是部分支座已经出现了病害,表现为橡胶支座老化开裂、钢板严重锈蚀、支座上下错位过大、部分梁体出现较大的滑移等情况。2.2支座现状、危害及对策2.2.1支座布置情况本次工程包括的0117墩上共有支座974个。每个墩上各有南北侧两排支座,其中01墩有44个,02、03、0912墩各有支座60个,0508墩各有支座64个。1316墩各有支座56个,04墩上支座62个,17墩上北侧支座28个。原设计将09墩设置为固定支座(普通板式橡胶支座),其余的均设为滑动支座(四氟板式橡胶支座)。2.2.2存在的主要病害根据现场踏勘及华东堪测设计研究
12、院工程检测研究中心的报告,桥梁的主要病害为:表1 支座状况定义表等级状况特征完好1、 各部分清洁,完好,位置正确2、 活动支座伸缩与转动正常3、 锈蚀厚度1.0mm2、 橡胶支座老化开裂3、 混凝土支座碎裂4、 活动支座坏死,不能活动5、 支座上下错位过大,有倾倒脱落的危险危险支座错位、变形、破坏严重,已失去正常支承功能,使上下部件受到异常约束,造成支承部位的缺陷和桥面的不平顺。报废支座破坏严重,失去正常支承能力,使上部结构受到异常约束,造成桥面不平顺,已无修复价值。1、中高墩01(以下简称01墩)的支座损坏程度最严重,出现了支座钢板锈蚀、支座混凝土碎裂、支座严重错位等状况,达到表1内定义的4
13、类标准的占全部支座的68.2,严重的09墩和12墩上支座损坏达到4类标准的分别为20和21.7,较严重的07和08墩支座损坏程度达到4类标准的为14.1和12.5,其余墩上支座损坏程度达到4类标准的都在10以下,有的墩上没有支座达到4类损伤标准。2、就支座的滑移错位情况来看,01墩南侧支座滑移最为严重,检测报告表明南侧30个支座中有4个支座严重错位,2个支座有错位,所有的支座都达到4类损坏标准。另外,11、13墩南侧30个支座中也有6个支座上的钢板与橡胶板发生了分离,其余墩台上的支座滑移程度较轻微。3、0102墩之间的梁体出现了较大滑移,部分支座上钢板已经露出承台边缘。为防止滑移增大,现在01
14、墩南侧已打入木楔加固。2.2.3 造成病害的原因分析造成病害的原因,大致有以下几点:1、支座钢板锈蚀的原因可能是:渗水是造成钢板锈蚀很重要的因素;另外产品在生产时未注重防腐工作,也是造成钢板锈蚀的原因之一。2、部分支座的橡胶已经出现了老化开裂。这很可能是当时建造时,橡胶支座的质量与制作工艺未达到现在的要求所致。3、引起支座的错位和滑移的原因很复杂。首先温度、收缩徐变引起的变形会造成整个桥面板的位移,导致支座出现错位;17年运营期间,中河立交桥的交通流量非常大,汽车制动力造成的梁体位移累计相当可观,由于支座的原因,这种位移又不具有可恢复性。另外,个别支座的错位很可能是当时施工吊装不到位造成的。4
15、、梁体自重造成的滑移。原设计将运河桥以南的立交桥设计成20跨一联的连续桥面体系,全长过大,桥梁纵坡最大纵坡达到2.6,而整个桥面的纵向约束过少(只在09墩设置了固定支座,其余均为滑动支座)。梁体在长期的重力荷载作用下产生位移,超出板式支座的正常变形范围,造成支座的损坏。2.2.4可能造成的危害桥梁支座的主要作用是承受桥梁结构的恒载和活载,并将之传递到桥梁墩台上,同时满足桥梁恒载、活载、温度变化和混凝土收缩徐变等因素下产生的位移和转动。如果任由其发展,可能造成的后果是:1、支座钢板的锈蚀使支座内的橡胶失去保护,钢板与梁体和盖梁脱离,加速支座的损坏;2、橡胶的老化开裂造成滑动面的干涩,梁体的转动位
16、移受到限制,上部结构受到异常约束;同时支座功能削弱,会影响下部结构受力;3、支座的错位和滑移造成支座受力不均和应力集中,加速支座的损坏,并使支座失去正常的支承功能;4、梁体的滑移则会造成支座脱落,梁体失去支承后,将支承力分摊在桥面横向联系上,将造成桥面联系的损坏;过大的梁体滑移会造成落梁的严重后果,危机行车安全。2.2.5解决问题的对策为了解决上述问题,政府管理部门杭州市市政设施监管中心于2005年12月为此召开专家会议。经过与会专家的讨论以及会后的意见汇总,建议采取如下措施:1、中河立交桥在杭州市交通运输中发挥着极大的作用,属于城市重要桥梁,为保证桥梁的安全运营,避免整治后短时间内多次维修和
17、施工对交通造成影响,决定更换所有支座。2、采用高质量的支座,对上下钢板进行防腐处理,保证产品在设计年限内不出现质量问题;3、优化设计。桥梁目前16跨一联的桥面连续结构形式变形过大,超出了板式橡胶支座发挥的正常长度,建议改成三联:第一联0106墩,第二联0611墩,第三联1117墩。同时在每一联设置两排固定支座增加纵向约束,并在每一联的首尾增加伸缩缝。第三章 支座更换设计3.1设计原则1、更换支座时必须保证桥梁结构安全,不能因为更换支座而损坏桥梁。更换支座后,桥梁仍能满足原设计要求和今后的运营要求。2、由于更换支座时,必须要将梁体整体顶升,所以在更换期间可能对交通有一定的影响,采取对机动车进行限
18、速40码的要求,无需中断交通,故要求施工方便、工期短,尽可能减少对交通的干扰。3、方案应具有较好的经济性和可行性。3.2研究对象、目的及要求本次研究对象为中河立交桥一期运河以南0117墩之间的支座,其余支座不在本次研究范围内。根据有关资料和现场踏勘,对支座状况进行评估分析,对必须更换的支座提出更换的方法,改善支承条件,延长桥梁的使用寿命,保证其安全运营。要求支座更换方案不破坏桥梁构件,施工方便,工期短,对交通影响小,有较好的经济性和可操作性。同时尽可能在设计中消除以前产生病害的原因,从根本上避免出现同样的病害。3.3设计依据设计的主要依据如下:1、杭州市中河立交桥工程施工图2、杭州市中河立交桥
19、工程竣工图3、杭州市中河立交桥一期支座及梁体构件外观检查报告4、相关规范及标准3.4方案选择桥面连续的简支空心板结构更换支座一般有两种方法:1、单块板吊装更换。先断开桥面板之间的纵横向联系,即断开跨与跨之间的连接,清除桥面铺装和桥面板之间的铰缝,然后用吊机起吊桥面板后更换支座。这种方法的优点是不需要搭设支架,施工方便。缺点是工程量大,施工时间很长,对交通影响很大。从工程实际情况而言,中河立交桥连接中河高架和上塘高架,是现杭州市区内唯一一条南北向的高架道路及快速干道,桥上交通流量非常大,长时间中断交通的可能性不大。根据设计原则,这种方法显然是不符合要求的。2、整体顶升法更换。顾名思义整体顶升法是
20、将桥面板整跨或整联的抬升,这种施工方法的优点是工程量较小,施工时间相对较短,对交通的影响较小,不足之处是需要特别的顶升设备和设施,施工中对设备和人员的要求较高,需要有经验的施工单位来施工。根据桥面板顶升的范围,可以分为三种整体顶升更换方式:(1)、单跨顶升更换法。即断开每跨之间的桥面联系(包括铺装层、栏杆及照明线路),使被顶升的桥跨成为完全简支,再使用顶升设备将整跨顶升后更换支座。这种方法的特点是能够将施工时间缩短,但整个工程对交通的干扰很大,且需要有专门的顶升设备,有时还需要配备相应的顶升设施,工程前期投入较大。而在承担重要交通枢纽任务的中河立交桥出现36个月的交通中断几乎是不现实的,因此这
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