溫泉流溪河大橋主橋臨時鋼棧橋設(shè)計和施工

朱云雄

（廣州市公路工程公司，廣東廣州 510075）

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溫泉流溪河大橋主橋臨時鋼棧橋設(shè)計和施工

朱云雄

（廣州市公路工程公司，廣東廣州 510075）

摘要：針對溫泉流溪河大橋主橋水文和地質(zhì)情況，闡述了臨時施工通道鋼棧橋的架設(shè)方案和設(shè)計，對其強度、剛度和穩(wěn)定性等受力性能進行了驗算，介紹了其施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：橋梁；鋼棧橋；受力計算；設(shè)計；施工技術(shù)

1　工程概況

大廣（大慶—廣州）高速公路廣東連平（贛粵界）至從化公路S29合同段溫泉流溪河大橋位于從化市溫泉鎮(zhèn)境內(nèi)。左幅為7×25 m +（45+70+45）m +23×25 m +2×20 m，總計35跨；右幅為7×25 m +（45+70+45）m +22×25 m，總計32跨。主橋為（45+70+45）m連續(xù)箱梁，采用懸臂澆筑施工。引橋為25和20 m小箱梁，結(jié)構(gòu)簡支，橋面連續(xù)，橋面寬16.3 m。主橋8#和9#墩跨越Ⅱ級水源保護區(qū)流溪河，位于衛(wèi)東電站和人工湖電站之間，上下游兩電站均無船閘，不通航，水流方向與線位相交約70°。

2　鋼棧橋搭設(shè)方案及設(shè)計

2.1總體搭設(shè)方案

因8#和9#橋墩都在水中，施工前需先施工水上通道以供機械、材料進入施工區(qū)域。鑒于主橋施工范圍處于流溪河水源保護區(qū)內(nèi)，結(jié)合廣州市航道局和廣州市水務(wù)局的要求，水上通道不允許采用填筑施工便道的方案，因而采用搭設(shè)貝雷桁架鋼棧橋作為主橋水上施工通道。

流溪河特大橋河槽中主墩（8#和9#）擬搭設(shè)鋼棧橋施工，由兩岸岸邊向主河槽搭建?？紤]到后續(xù)上部結(jié)構(gòu)的施工、材料的供應(yīng)及調(diào)運，邊跨和次邊跨采用現(xiàn)澆支架施工，鋼棧橋設(shè)置在線路的側(cè)邊。

2.2搭設(shè)方案設(shè)計

2.2.1鋼棧橋長度設(shè)計

根據(jù)設(shè)計圖紙，該橋設(shè)計水位50.23 m，常水位41.421 m，測時水位41.832 m，主河槽一般沖刷線標高39.75 m，主河槽局部沖刷線標高37.41 m。從安全及現(xiàn)場地形等綜合考慮，橋位處設(shè)計鋼板樁施工水位44.0 m；承臺底標高，左線8#墩為41.915 m、左線9#墩為40.171 m、右線8#墩為39.979 m、右線9#墩為39.769 m；鋼板樁頂標高按44.5 m設(shè)置；鋼板樁底面標高為32.5 m?，F(xiàn)場統(tǒng)一鋼管樁長度，初定長度為18 m，具體按照設(shè)計高程及貫入度控制，根據(jù)試打確定實際長度。

2.2.2鋼棧橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

如圖1所示，施工棧橋設(shè)計跨度為12 m，橋面寬度設(shè)計為6 m，采用?630 mm壁厚8 mm鋼管樁基礎(chǔ)，每排橋墩3根鋼管樁。每排橋墩的鋼管上部采用［25a號槽鋼橫向連接，以加強基礎(chǔ)的整體性。樁頂橫梁采用雙肢I32b工字鋼。棧橋上部構(gòu)造縱梁采用6排貝雷桁架，分3組，每組采用標準900 mm花窗連接，組間采用標準1 200 mm花窗連接，以加強整體受力及穩(wěn)定性。分配橫梁采用I25a型工字鋼，間距為60 cm，分配橫梁上的橋面鋪設(shè)采用［25a號槽鋼縱向反扣滿鋪組成橋面系，并加設(shè)鋼管護欄。

圖1　鋼棧橋斷面圖（單位：mm）

3　鋼棧橋受力計算

3.1荷載計算

（1）恒載計算。該棧橋的恒載計算值見表1。

表1　棧橋恒載計算值

（2）活載計算。棧橋主要用于鋼筋車、各種機械運輸設(shè)備及棄渣車等通行，荷載按公路-Ⅰ級進行驗算。

（3）容許應(yīng)力?？紤]施工時的偶然荷載，在荷載組合時恒載安全系數(shù)按1.2計取，活載的沖擊系數(shù)取為1.4；又根據(jù)《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，臨時結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力可提高1.3（組合Ⅰ）。鋼材基本容許應(yīng)力值見表2。對該棧橋進行結(jié)構(gòu)驗算：容許彎曲應(yīng)力取1.3×210=273 MPa，容許剪應(yīng)力取1.3×120=156 MPa，即該棧橋所用鋼材的標準容許彎曲應(yīng)力［σ］=273 MPa，標準容許剪應(yīng)力［τ］=156 MPa。

表2　鋼材基本容許應(yīng)力　MPa

3.2結(jié)構(gòu)計算

根據(jù)從上到下的原則依次計算，采用公路-Ⅰ級汽車荷載計算，由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成，均布荷載值為10.5 k N/m，集中荷載與計算跨徑有關(guān)，參照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》取值，車輛荷載為一輛總重為550 k N的標準車。

3.2.1橋面板計算

該橋為臨時工程結(jié)構(gòu)，不考慮由［25a號槽鋼縱向反扣滿鋪組成的橋面系鋼板的強度和變形驗算。

3.2.2分配橫梁計算

分配橫梁采用I25a型工字鋼，間距為60 cm。按多跨連續(xù)梁計算，最不利布載的計算簡圖見圖2， MIDAS/Civil有限元計算結(jié)果見圖3。

圖2　車輛荷載立面、平面布置（單位：長度為mm，荷載為k N）

圖3　最不利荷載組合下分配橫梁應(yīng)力圖（單位：MPa）

由圖3可知：在最不利荷載作用下，分配橫梁的應(yīng)力均遠小于容許應(yīng)力（273 MPa），滿足規(guī)范要求。

3.2.3主梁貝雷架計算

主梁部分為3組2排單層貝雷架，貝雷架最大跨徑為12 m，按公路-Ⅰ級車道荷載進行驗算。在驗算時將上部恒載及活載簡化為均勻分配給6片單層貝雷架。MIDAS/Civil有限元計算模型見圖4，最不利布載下的計算結(jié)果見圖5。

圖4　貝雷片有限元計算模型

圖5　最不利荷載組合下貝雷片應(yīng)力包絡(luò)圖（單位：MPa）

由圖5可知：在最不利荷載作用下，主梁貝雷架的最大拉應(yīng)力為118 MPa，最大壓應(yīng)力為-171MPa，均小于容許應(yīng)力（273 MPa），滿足規(guī)范要求。

3.2.4下橫梁計算

下部構(gòu)造為?630 mm壁厚8 mm鋼管樁基礎(chǔ)，每排橋墩采用3根鋼管樁，樁頂橫梁采用雙肢I32b工字鋼。簡化計算時偏安全地不考慮墩柱間橫向聯(lián)系，MIDAS/Civil有限元計算模型見6，最不利布載下的計算結(jié)果見圖7。

圖6　下橫梁及鋼管樁基礎(chǔ)計算模型

圖7　最不利荷載組合下下橫梁應(yīng)力圖（單位：MPa）

由圖7可知：在最不利荷載作用下，下橫梁的最大拉應(yīng)力為32 MPa，最大壓應(yīng)力為-32 MPa，均遠小于容許應(yīng)力（273 MPa），滿足規(guī)范要求。

3.2.5鋼管樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性計算

根據(jù)《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性計算結(jié)果為：

鋼管樁的整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，以徑厚比驗算局部穩(wěn)定性，鋼管樁的局部穩(wěn)定性驗算結(jié)果為：

鋼管樁的局部穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

3.3驗算結(jié)論

綜上所述，經(jīng)計算，鋼棧橋整體構(gòu)件的強度、剛度及穩(wěn)定性都滿足施工要求。

4　鋼棧橋施工方案

依據(jù)現(xiàn)有材料設(shè)備和以往施工經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)場水文地質(zhì)情況，采用45 t履帶吊，吊裝DZ90振動錘逐孔振沉鋼管樁、逐孔架設(shè)上部結(jié)構(gòu)的施工方法搭設(shè)棧橋，履帶吊以搭設(shè)好的每一跨鋼棧橋作為工作平臺進行下一跨施工。

4.1鋼管樁的加工及運輸

?630 mmδ8 mm鋼管樁均由天津定型生產(chǎn)廠家采用Q235鋼板制作，采用螺紋焊接技術(shù)。鋼管樁構(gòu)件運輸最大長度12.0 m，構(gòu)件單重為1.49 t，利用12 m平板拖掛車從生產(chǎn)廠家運至施工現(xiàn)場。

4.2鋼管樁沉樁方法

鋼管樁下沉采用懸打法，采用45 t履帶吊，吊裝DZ90振動錘施打鋼管樁。沉樁工序為振動錘上液壓夾豎直吊起鋼管樁放置于樁位→測量確定樁位與樁的垂直度是否滿足要求→開動振動錘振動→鋪設(shè)貝雷梁及橋面板→履帶吊前移，插打下一跨鋼管樁。施工中不斷檢測樁位與樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。為了防止樁基周圍土體擾動造成沉樁困難，每根樁下沉中途不可有較長時間的停頓。

4.3鋼棧橋上部結(jié)構(gòu)安裝

4.3.1貝雷桁架拼裝及貝雷桁架縱梁架設(shè)

棧橋上部結(jié)構(gòu)采用25 t吊車架設(shè)。貝雷桁架先在岸上拼裝，貝雷拼裝按組進行，每組貝雷為橫向3排，長12 m。結(jié)合25 t吊車的起重能力，按單跨（12 m）2排貝雷梁作為一組進行架設(shè)。施工工序為貝雷桁架拼裝→在頂橫梁上測量放樣確定貝雷架準確位置→將拼裝好的一組貝雷主桁片裝車并運至吊車后面→安裝第一組貝雷，準確就位后橫向焊接限位擋塊→安裝第二組貝雷→用貝雷片剪刀撐與第一組貝雷連接。

4.3.2I25a分配橫梁及橋面［25a槽鋼的安裝

采用25 t吊車吊裝I25a型鋼分配橫梁，間距為60 cm，并用騎馬螺栓固定。橋面縱向滿鋪［25a槽鋼，槽鋼與I25a橫梁采用焊接，橋面上按50 cm間距用?8圓鋼設(shè)置防滑鋼筋（與橋面［25a點焊）。最后安裝護欄并進行刷油處理。

5　結(jié)語

通過監(jiān)理和業(yè)主的審核驗算，溫泉流溪河大橋主橋臨時鋼棧橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，安全性可靠。施工期間，臨時鋼棧橋不僅作為交通要道方便了溫泉流溪河大橋的現(xiàn)場施工，還避免了填筑施工便道帶來的對流溪河保護區(qū)水質(zhì)的污染，有效提高了溫泉流溪河大橋主橋的施工進度，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

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中圖分類號：U448.36

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2668（2016）03-0202-03

收稿日期：2016-02-23