某內(nèi)河碼頭垮堤結(jié)構(gòu)方案淺析

陳妙章

摘 要：本文針對江門港高新區(qū)公共碼頭工程的跨堤引橋方案，從場區(qū)的地形地貌、施工條件以及相關(guān)主管部門的要求等綜合考慮，提出兩種跨堤引橋的方案比選，最終選定了鋼引橋為本項目跨堤結(jié)構(gòu)的最優(yōu)方案，經(jīng)驗算，該方案在工程技術(shù)上是合理的。

關(guān)鍵詞：跨堤 鋼引橋 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼箱梁

1.工程概況

江門港高新區(qū)公共碼頭工程位于西江江中高速公路橋下游右岸，后方堤防為江新聯(lián)圍大堤。

本項目為公共碼頭首期項目工程，共建設(shè)6個3000噸級多用途泊位，岸線長732m 。碼頭平臺采用順岸式連片布置，碼頭面標(biāo)高為6.0m（珠江基準(zhǔn)面，下同），后方場區(qū)標(biāo)高為4.40m，通過5座引橋與后方陸域連接。

接岸引橋分三段，為水上引橋、跨堤引橋以及陸上引橋。為了滿足行車的流暢性，水上引橋及跨堤引橋橋面標(biāo)高與碼頭平臺一致，為+6.0m；引橋跨堤后，通過≤5%的坡度與后方港區(qū)陸域平順相接。

2.工程特點及難點

由于本工程碼頭與陸域分別位于現(xiàn)有防洪堤兩側(cè)，引橋跨堤是本工程水工結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的技術(shù)問題之一。

（1）為滿足相關(guān)部門的要求，避免堤上樁基施工，此段引橋采用一跨過堤的結(jié)構(gòu)，跨度為30m。

（2）本工程跨堤引橋數(shù)量較多；橋面設(shè)計標(biāo)高+6.0m，現(xiàn)有堤面標(biāo)高+5.24m，需破堤施工。

（3）施工條件受限：根據(jù)相關(guān)規(guī)定，大堤上嚴(yán)禁重型施工設(shè)備及車輛施工作業(yè)，并應(yīng)盡可能減少機械施工對堤防的振動；現(xiàn)有防洪大堤河岸約60～80m范圍為一片灘涂，泥面標(biāo)高1.3～3.0m，不能滿足水域吊裝施工船舶作業(yè)水深的要求。

綜上所述，本工程引橋跨堤受地形地貌、施工條件、防洪要求等多方制約，在方案設(shè)計時，除了滿足結(jié)構(gòu)本身的功能使用外，還需從其安全性、實施性及相關(guān)主管部門的要求等綜合考慮。

3.跨堤結(jié)構(gòu)方案比選

本文選用預(yù)應(yīng)力鋼筋砼箱梁橋和鋼引橋兩種跨堤結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行比較。

（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋砼箱梁橋結(jié)構(gòu)

工可階段，跨堤引橋采用預(yù)制的預(yù)應(yīng)力鋼筋砼箱梁橋結(jié)構(gòu)型式。預(yù)應(yīng)力鋼筋砼箱梁跨徑28.6m，梁高2m。此種形式是目前應(yīng)用最普遍的橋梁形式，結(jié)構(gòu)跨度較大，適應(yīng)面廣，施工技術(shù)簡易、成熟，對大堤影響較小。預(yù)應(yīng)力鋼筋砼箱梁結(jié)構(gòu)其力學(xué)性能較好，慣性矩大，造價較低，但主梁高，通常如按照水利部門的梁底高程要求（本工程要求破堤高程不能低于4.10m），將會使得橋面會大幅高出堤面，且在接堤段堤面需放坡起拱，從而影響大堤上的行車流暢性。

采用的預(yù)應(yīng)力鋼筋砼箱梁自重大，施工困難，單根箱梁重約100t，需大型設(shè)備輔助施工。結(jié)合本項目所處的區(qū)域，施工條件受限，水域吊裝施工船舶無法靠近大堤；而陸域起重設(shè)備起重能力不足，且起重設(shè)備在大堤背水坡外作業(yè)，吊幅大，起重能力更加難以保障，將加大施工困難，施工成本增加高。

（2）鋼引橋結(jié)構(gòu)

在設(shè)計階段，采用鋼引橋進(jìn)行比較。鋼引橋結(jié)構(gòu)輕盈，受力性能好，工藝成熟，最主要是可以現(xiàn)場分段制作后拼焊連接，無需大型設(shè)備輔助施工，施工簡單；梁高可以有效降低以滿足面層標(biāo)高銜接順暢，同時降低了施工成本。由于鋼梁高度比砼結(jié)構(gòu)梁高度小，對大堤的影響相對較小。但鋼引橋的缺點是易銹蝕，維護(hù)成本高，本方案作出相應(yīng)的防腐措施，以全面達(dá)到保護(hù)鋼橋抵抗腐蝕介質(zhì)侵蝕的長效防腐及美觀耐久的效果。

綜合比選，鋼引橋雖材料成本略高，但施工難度較小，施工成本大大降低，綜合投資造價與預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)相近。因此，本工程采用鋼引橋作為跨堤結(jié)構(gòu)型式。

4.方案設(shè)計與結(jié)構(gòu)驗算

4.1方案設(shè)計

本工程跨堤鋼引橋的鋼梁跨徑30.0m，梁高為1.6m，上部現(xiàn)澆砼面層0.1m和磨耗層50mm（最薄處）。鋼引橋段在與兩端的混凝土引橋段銜接時，面層鋪澆混凝土并布置防爬釘400mm方格布置，然后澆筑混凝土鋪面，使混凝土和鋼引橋面鋼板連接牢固，并在混凝土鋪面內(nèi)布設(shè)鋼絲網(wǎng)防止開裂。為確保防洪堤的安全，擬破堤段采用中間截型的防滲措施進(jìn)行加固，在堤身中軸處設(shè)置垂直防滲墻，有效地防止水流滲透。見圖1、圖2。

4.2結(jié)構(gòu)計算

鋼引橋內(nèi)力計算采用通用有限元軟件Ansys 進(jìn)行計算，采用殼單元shell181模擬鋼箱梁板殼。鋼材采用Q235型，鋼梁高1.6m，計算結(jié)果應(yīng)力如圖3所示，最大應(yīng)力193Mpa≤205Mpa，小于Q235鋼材的容許應(yīng)力；最大撓度如圖4所示，撓度值23mm≤L/500=60mm。

從以上計算結(jié)果顯示，跨堤鋼引橋方案滿足受力要求，同時鋼梁高降低至1.6m，相比預(yù)應(yīng)力砼箱梁（梁高2.0m）結(jié)構(gòu)形式，鋼引橋結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢。

5.結(jié)語

本文通過對江門港高新區(qū)公共碼頭工程跨堤引橋方案進(jìn)行簡要探討，得出鋼引橋整體自重輕，便于運輸和吊裝，制造簡便，裝配性良好，在梁高受限和施工條件受限的工程中有著顯著的優(yōu)勢。通過計算驗證，本設(shè)計方案在技術(shù)上可行，同時能為同類內(nèi)河碼頭跨堤接岸結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。

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（首期項目）工程初步設(shè)計[R]，2015.endprint