鋼平臺(tái)與滿堂支架在水上現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

原長(zhǎng)宏

摘 要：鳳凰大道跨太湖港橋上部結(jié)構(gòu)均為支架現(xiàn)澆箱梁，其中（40+60+40）m連續(xù)梁5-6#墩位于水中。原設(shè)計(jì)采用明渠導(dǎo)流，清淤換填后搭設(shè)滿堂支架的方案，為了提高施工效率，保證質(zhì)量和工期，鳳凰大道跨太湖港橋（40+60+40）m連續(xù)梁采用鋼平臺(tái)加滿堂支架相結(jié)合的方式進(jìn)行施工。

關(guān)鍵詞：鋼平臺(tái)；支架；水上；現(xiàn)澆梁

1、工程概況

鳳凰大道（太湖港-天谷大道），線路全長(zhǎng)0.87km，道路線位為東西偏南走向，等級(jí)為城市主干路。西起太湖港西端，向東經(jīng)過(guò)規(guī)劃道路，止于天谷大道交叉口。全線紅線寬度55m，其中上跨太湖港大橋橋?qū)挒?3m。

太湖港橋起始里程K0-88.8，終點(diǎn)里程K0+335.8，全橋共分左、中、右三幅。其中第二聯(lián)（40+60+40）m預(yù)應(yīng)力砼拱形連續(xù)梁跨越太湖港，5#、6#橋墩位于水中，箱梁為單箱雙室直腹板截面，梁高2.0m-5.0m。箱梁頂、底板平行設(shè)置，橋面頂寬16.48m，底寬11.48m，懸臂長(zhǎng)2.5m，橋梁跨度布置示意圖見(jiàn)附圖一。

附圖一：橋梁跨度布置示意圖

2、工程特點(diǎn)

一般跨河段連續(xù)梁均采用懸灌法施工，由于工期緊張，本橋的設(shè)計(jì)初給定的方案為明渠導(dǎo)流、清淤換填后搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆。本橋主要具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)要求整聯(lián)一次性澆筑，在工期緊張的情況下，懸灌法施工不能滿足施工的要求；

（2）橋梁規(guī)模大，跨河段橋梁共分為左、中、右三幅，周轉(zhuǎn)材料需要大；

（3）箱梁截面為拱形，梁高2.0m-5.0m，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且主墩位于水中，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，支架設(shè)計(jì)及施工難度大。

針對(duì)以上工程特點(diǎn)，施工中需要解決以下問(wèn)題：

（1）選擇合理的支架形式，在確保施工質(zhì)量、安全和進(jìn)度的前提下，盡可能的提高材料周轉(zhuǎn)率，降低施工成本；

（2）對(duì)支架形式進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，確保其結(jié)構(gòu)安全、可靠。

3、方案比選

經(jīng)過(guò)方案對(duì)比，考慮到跨太湖港橋工期十分緊張，鋼平臺(tái)無(wú)論是在工期、成本、質(zhì)量、安全和環(huán)境等因素的條件下，均具有突出的優(yōu)點(diǎn)，且滿堂支架在變截面拱形橋的搭設(shè)中具有較大優(yōu)勢(shì)，故采取鋼平臺(tái)加滿堂支架的的組合形式的方案進(jìn)行施工。

4、設(shè)計(jì)方案

鋼平臺(tái)上部主跨結(jié)構(gòu)采用貝雷梁，貝雷梁橫向間距根據(jù)主梁橫斷面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行布置，貝雷梁鋼材為16Mn，貝雷梁銷(xiāo)軸鋼材為30CrMnSi。每組縱向3m采用45/90/120型支撐架的組合形式固定貝雷梁。貝雷梁上在橫向設(shè)置25的工字鋼分配梁，間距300或600mm布置。平臺(tái)下部結(jié)構(gòu)采用5根Φ630×12mm鋼管樁單排布置，鋼管樁中心間距為3.0m。，鋼管樁頂采用雙拼I32a工字鋼分配梁作為支撐貝雷梁的橫向承重梁，支架布置形式見(jiàn)附圖二，側(cè)面布置形式見(jiàn)附圖三。鋼管樁入土深度根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，入土最小深度根據(jù)設(shè)計(jì)參考深度及試樁承載能力結(jié)果得出，并考慮水流沖刷的影響。樁間平聯(lián)及斜撐均采用[18A型鋼制作，鋼管樁接長(zhǎng)時(shí)嚴(yán)格控制對(duì)接平焊的質(zhì)量。

5.結(jié)構(gòu)計(jì)算說(shuō)明

為確保鋼平臺(tái)的結(jié)構(gòu)安全性，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析檢算，受力分析采用手算結(jié)合Midas軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，分析模型見(jiàn)附圖四。

5.1.材料參數(shù)

（1）材料參數(shù)：（為確保安全，抗拉按焊接質(zhì)量三級(jí)取值，抗剪按對(duì)接焊縫取值）

Q235鋼材料參數(shù)：[ ]=190MPa，[ ]=160MPa，[ ]=110MPa；

16Mn/Q345鋼材料參數(shù)：[ ]=275MPa，[ ]=235MPa，[ ]=160MPa。

（2）貝雷梁允許軸力如下表所示：

（3）鋼材其他材料參數(shù)：

彈性模量Es=2.06×105MPa；線膨脹系數(shù)α=12×10-6；泊松比ν=0.31；密度ρ=7850kg/m3。

5.2.荷載參數(shù)

根據(jù)本平臺(tái)實(shí)際使用情況，橋面荷載考慮以下幾種主要荷載：

（1）恒載

恒載按材料總重量取值；考慮鋼橋面、部分配件重量，鋼平臺(tái)自重按照1.2倍選取。

（2）現(xiàn)澆混凝土重量

現(xiàn)澆混凝土重量按材料實(shí)際重量取值，由其容重與體積相乘得到；經(jīng)整個(gè)支撐體系傳遞到施工平臺(tái)。在施工平臺(tái)分段、分區(qū)采用不同荷載。

（3）施工支架、模板荷載

按平臺(tái)上支架較密處支架、模板重量進(jìn)行估算，最終按均布荷載2.0kN/m2選取。

（4）施工活載

施工人員、材料及施工機(jī)具荷載：2.5kN/m2；

澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載：2.0kN/m2；

活荷載：4.5kN/m2。

（5）車(chē)輛活載

回旋鉆（考慮鉆頭、配重塊、鉆桿計(jì)算時(shí)按 100t 考慮）

（6）工況及荷載組合

（7）各種工況下計(jì)算結(jié)果如下：

鋼平臺(tái)豎向最大變形為11.3mm

（8）鋼管樁長(zhǎng)計(jì)算

由計(jì)算可知，最大單樁承載力出現(xiàn)在工況四，樁底最大豎向反力為1028.7KN。單樁承載力根據(jù)規(guī)范《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）計(jì)算公式如下：

經(jīng)計(jì)算可知，鋼平臺(tái)鋼管樁需入土深度不小于11.5m，地基承載力滿足要求。

6.施工工藝

鋼平臺(tái)施工工藝與傳統(tǒng)鋼棧橋施工工藝相似，但其搭設(shè)標(biāo)準(zhǔn)更高。其施工流程見(jiàn)附圖五：

6.1.鋼管樁施工

（1）鋼管樁施工主要包含兩個(gè)方面：一是鋼管樁的接長(zhǎng)加工和運(yùn)輸，二是施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)“釣魚(yú)法”沉樁施工（見(jiàn)附圖六）。本工程沉樁施工采用履帶吊配合YZJ-150液壓振動(dòng)錘，鋼管樁插打前必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，鋼管需無(wú)明顯缺陷、變形，焊縫飽滿，接頭良好。

（2）鋼管樁下沉：首先利用吊機(jī)將導(dǎo)向架放至樁位處，然后起吊鋼管樁，同時(shí)由測(cè)量員指揮精確定位，并復(fù)核導(dǎo)向架位置及垂直度，待驗(yàn)收合格后，打沉鋼管樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高。如遇特殊地質(zhì)條件，未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高而達(dá)到貫入度，應(yīng)繼續(xù)沉樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，當(dāng)貫入量小于2cm/min時(shí)，持荷5分鐘，鋼管樁無(wú)明顯下沉?xí)r停止振動(dòng)并則及時(shí)溝通監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位，對(duì)樁位進(jìn)行變更或采取其他措施。

（3）接樁：由于本工程施工的鋼管樁較長(zhǎng)，單根不能滿足施工要求，需進(jìn)行鋼管樁接長(zhǎng)，鋼管接長(zhǎng)時(shí)先將接頭切割整齊，接口對(duì)應(yīng)同一個(gè)軸線，確保接口對(duì)接完好，然后周邊滿焊，并在鋼管接頭外貼焊4塊δ8mm加強(qiáng)鋼板（見(jiàn)附圖七），同時(shí)施工中，確保相鄰鋼管樁接頭不在同一個(gè)截面上。

6.2.鋼管樁施工注意事項(xiàng)

（1）鋼管樁施工檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

（2）保證鋼管樁的中心位置和垂直度是施工中的監(jiān)控要點(diǎn)，并且要做到迅速沉樁，以免樁周土恢復(fù)造成下沉困難。施工過(guò)程中及時(shí)做好樁身垂直度監(jiān)測(cè)工作，如發(fā)現(xiàn)鋼管樁下沉?xí)r有傾斜趨勢(shì)，及時(shí)采取糾偏措施調(diào)整，保證樁身下沉質(zhì)量。

（3）隨時(shí)觀察鋼管樁的貫入度，保證基礎(chǔ)承載力。

（4）所有鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)連接件的焊接都必須檢驗(yàn)合格。鋼管樁身的焊縫應(yīng)采用對(duì)接焊縫，并盡量采用平焊。焊縫應(yīng)飽滿、均勻，焊縫金屬與母材的過(guò)渡應(yīng)平順，不得有任何裂縫，未熔合未焊透等缺陷。

上部滿堂支架的施工工藝與常規(guī)支架相同，這里不再贅述。

7.結(jié)語(yǔ)

鳳凰大道跨太湖港橋（40+60+40）m連續(xù)梁施工中鋼平臺(tái)與滿堂支架組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，充分發(fā)揮了兩種支架形式的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)原設(shè)計(jì)的明渠導(dǎo)流方案，既縮短了工期，降低了成本，又為河道環(huán)境保護(hù)提供了有利的支持，為以后類(lèi)似施工提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）。