淺談水中臨時鋼棧橋設(shè)計、驗算與施工

葉羽升

摘要：在橋梁工程建設(shè)當(dāng)中，常常遇到跨河修建水上橋梁，為了便于車輛通行和水上作業(yè)需要，加施工進度，往往需要在水中搭設(shè)臨時鋼棧橋，以方便橋梁施工，本文結(jié)合在某橋梁工程施工中的應(yīng)用，簡要介紹水中臨時鋼棧橋的施工設(shè)計方案。為今后類似的棧橋施工提供了一個新的思路和借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：鋼棧橋 設(shè)計 驗算 施工

1 工程概況

本大橋施工棧橋主要為大橋施工服務(wù)，作為主橋主墩的施工平臺。本橋的棧橋分為十二聯(lián)，共設(shè)2道伸縮縫，總長（36+0.1+36）×2=144.2m，棧橋布置在大橋上游，其軸線與大橋軸線平行。主棧橋路線布置為兩端分別從引橋向主墩方向搭設(shè)。方便主墩樁基鉆孔、墩臺及上構(gòu)懸臂現(xiàn)澆掛籃施工；棧橋橋臺分別設(shè)置在P1#墩和P4#墩填湖筑島邊線處，均采用漿砌片石重力式結(jié)構(gòu)；樁基礎(chǔ)均采用鋼管樁，樁全部采用Φ609×8mm鋼管，伸縮縫處采用雙排雙樁形式，縱向樁距2.8m，其余橋墩均采用單排雙樁形式，橫向樁距4.2m，墩中心距離（跨徑）最大為12m。施工過程中如棧橋橋位鋼管樁進土深度未能滿足設(shè)計要求，則采取加樁處理，由單排樁形式改成雙排雙樁形式。

2 平面布置和跨徑組合

①主棧橋路線布置為兩端分別從引橋向主墩方向搭設(shè)。單邊棧橋為36+0.1+36=72.1m，單邊棧橋跨結(jié)構(gòu)為2x12+12.1+3x12，長72.1m。每一分跨布置為12m，第三跨分跨布置伸縮縫，每道伸縮縫為0.1m。

②主棧橋與主橋軸線平行。棧橋橋面均為平坡，橋臺與兩岸施工便道連接，由于施工便道采用填湖筑島建成，橋臺地基應(yīng)做特殊處理，以滿足承載要求。施工棧橋位于大橋上游，寬6m，并盡量靠近橋墩承臺，以方便施工。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

棧橋上部結(jié)構(gòu)為貝雷型鋼結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為鋼管樁加型鋼帽梁結(jié)構(gòu)。棧橋基礎(chǔ)采用≥φ609mm，δ=8mm螺旋焊接鋼管，每墩設(shè)2根鋼管樁，單排布置，在每聯(lián)伸縮縫位置下部結(jié)構(gòu)采用雙排樁形式布置，樁距縱向2.8m。樁與樁之間用[16a槽鋼連接形成剪刀撐，樁內(nèi)填充滿砂礫。鋼管樁頂設(shè)置2×I36工字鋼橫梁。橫梁上設(shè)置貝雷架，采用六排單層結(jié)構(gòu)，排間設(shè)置90cm支撐架形成空間主縱梁。貝雷梁上設(shè)I25a工字鋼分配橫梁，間距150cm。橫梁上設(shè)H10工字鋼分配縱梁。頂上設(shè)8mm鋼板作為橋面板。貝雷梁和鋼管樁頂橫梁之間的連接為簡支連接。橋頭設(shè)簡易橋臺。

4 結(jié)構(gòu)荷載驗算

4.1 棧橋控制應(yīng)力選用

棧橋計算采用MIDAS軟件進行，采用空間梁單元模擬平臺縱梁、分配梁等，各桿件控制應(yīng)力按其名義抗壓強度如下：即σ=140MPa。橫梁采用貝雷梁搭設(shè)，其控制應(yīng)力按σ=273MPa。

4.2 驗算取用的荷載

棧橋根據(jù)受力實際情況，按50T履帶吊在棧橋上打鋼管樁及平臺自重工況計算。

單邊棧橋采用6大跨72m長6m寬的行走平臺，每聯(lián)棧橋底部采用4根直徑為609mm、厚度為8mm的鋼管樁支撐6排縱梁（最大間距12m），橫梁采用長6m長的雙36#工字鋼，縱梁為貝雷梁（單層6排）拼接而成，在貝雷片上面為25#工字鋼，間距為1.5m，橫梁上為10#H鋼的分配梁，最后鋪設(shè)3*6m的8mm模板?，F(xiàn)只取72m跨中的24m進行簡化，都取單排鋼管樁來計算?？v、橫梁間及橫梁與分配梁間均采用彈性連接。在6個鋼管樁的位置布置一般支承，約束6個自由度。根據(jù)履帶吊工作與非工作的履帶間距，取最不利荷載在2跨接頭位置，12m跨中位置和棧橋安裝時端頭位置，履帶吊位置處的分配梁設(shè)置梁單元荷載。

根據(jù)幾個工況進行計算，鋼管樁的最大反力為49.7T，最大位移為17.2mm，Q235型鋼的最大應(yīng)力為15.2 MP，考慮支撐架非主要承重部位，所以滿足要求。貝雷片最大應(yīng)力為192.8MP。

5 施工工藝過程和步驟

5.1 施工順序

棧橋的施工順序由大周岸開始一直搭設(shè)至龍吉岸岸邊，一次搭設(shè)完成后再搭設(shè)主墩及過渡墩鉆孔平臺。

5.2 施工步驟

①首先利用大橋兩岸大山頭土石方進行填湖筑島至P1#、P4#墩掛籃與現(xiàn)澆分段處，形成岸上施工平臺，施工便道及局部承載力差位置采用拋石擠淤處理軟基后再換填筑宕渣，填筑坡面進行鋪設(shè)薄膜、拋石及掛鋼絲網(wǎng)防護，防止水流沖刷。施工棧橋兩岸簡易橋臺后，從大周岸向龍吉岸單向架設(shè)鋼棧橋。施工前測量人員對樁位進行放樣，樁位確定后正式開始施工。樁位的定位采用在船上設(shè)導(dǎo)向架，定位好船后，在導(dǎo)向架上放處樁位，采用50T履帶吊車起吊振動錘和鋼管樁就位，然后振動下沉。打樁過程測量人員全程監(jiān)控。

②鋼管樁下沉施工

a 50t履帶吊配合振動錘，采用振動錘通過液壓鉗與樁聯(lián)接在一起，開始振動錘振動。

b開動振動錘振動。鋼管樁埋入一定深度后，接長鋼管樁，繼續(xù)振動下沉鋼管樁。

c鋼管樁垂直度控制在1%，樁中心偏差在50mm以內(nèi)。

d沉樁過程中，注意鋼管接頭焊接強度，焊接管必須用對接焊接焊縫，并在鋼管四周搭接鋼板焊接強度達(dá)到與母材等強的要求，螺旋鋼管焊縫也要求與母材等強。對接時保證順暢，避免接頭處于局部沖刷線下引起拔樁困難。

e鋼管樁下沉深度時采取雙控，即按照方案擬定的樁底標(biāo)高控制和按照振動錘額定功率（沖擊力約50t）下不能再把樁往下打進行控制。

f鋼管樁下沉前要進行編號，并記錄好每根樁的位置及樁的實際埋深。

③棧橋上部施工

a打樁完成后，利用發(fā)電機和電焊機對打好的鋼管樁按設(shè)計圖紙要求及時焊接平聯(lián)，安裝樁頂牛腿、工字鋼帽梁。樁與樁之間的連接，連接構(gòu)件主要用I16a槽鋼或力學(xué)性能相當(dāng)?shù)钠渌弯?、鋼管。鋼管樁之間的接頭必需滿焊，各加長加勁板也需滿焊并符合設(shè)計的焊縫厚度要求 （δ=8mm）。

b下橫梁安裝經(jīng)測量放線后，直接嵌入鋼管樁內(nèi)26cm，露出樁頂10cm。

c鋼管樁頂?shù)南聶M梁與鋼管樁上的牛腿、牛腿與鋼管樁以及下橫梁上固定貝雷架的限位結(jié)構(gòu)與下橫梁之間的焊縫必須符合設(shè)計的焊縫厚度要求（δ=8mm）。

d貝雷梁預(yù)先在陸上按每組尺寸拼裝好，然后用平板車運輸?shù)轿?，安裝在主梁上。用高50cm騎馬螺栓固定貝雷架與貝雷架頂上的分配梁I25a工字鋼，騎馬螺栓用φ20mm圓鋼現(xiàn)場加工。要求騎馬螺栓擰緊力要均勻，并適當(dāng)布置以不影響縱向分配梁布置，然后安裝貝雷架斜

撐。

e貝雷梁拼裝完畢，其上鋪設(shè)間距為150cm的I25a工字鋼分配橫梁，然后在分配橫梁上鋪設(shè)間距為25cm的H10縱向分配梁，如遇與螺栓螺母沖突時，可適當(dāng)調(diào)整其間距，最大調(diào)節(jié)10cm。橋面縱向分配梁與貝雷架上的橫向分配梁之間采用焊接，焊縫滿足結(jié)構(gòu)要求。橋面板與縱向分配梁之間實施間斷焊，橋面板沿縱橋向每塊之間預(yù)留1cm的縫隙。

f橋面板為8mm鋼板，在鋼板上采用間斷焊，焊接長鋼筋防滑。盡量采用整張鋼板鋪設(shè)定位，鋼板與鋼板之間加焊δ=5mm墊板連接。

g棧橋護欄的橫聯(lián)及立柱分別采用L50×50×5和L75×75×5角鋼，焊接在I25a工字鋼分配橫梁上。

h橋面系施工為現(xiàn)場散件安裝，其具有安裝靈活性，尤其是因騎馬螺栓與分配梁位置沖突的時候，其效果特別明顯。鋪設(shè)橋面板的同時安裝橋面欄桿。

6 結(jié)束語

本方案鋼棧橋的優(yōu)點是選用本企業(yè)自有材料，施工速度快，能滿足要求，結(jié)果可靠安全，已在工程中實際運用也取得了較好的經(jīng)濟效益。

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