45m跨大跨徑開啟式通航孔鋼棧橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

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1、45m跨大跨徑開啟式通航孔鋼棧橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù) 　　 摘要：本文通過(guò)45m大跨徑開啟式通航孔鋼棧橋施工方案的選擇、設(shè)計(jì)過(guò)程的介紹，對(duì)設(shè)計(jì)與施工中一些關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行闡述 　　關(guān)鍵詞：大跨徑、開啟式、鋼棧橋、關(guān)鍵問(wèn)題處理。 　　 　　This article describes the method of construction selection and design process of the 45m span open navigable channel steel temporary bridge construction program

2、 and elaborate design with some of the key issues in the construction. 　　Key words: large span, open type, steel temporary bridge, key issues processing. 　　中圖分類號(hào)：U448.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼： 　　一、研究發(fā)展?fàn)顩r 　　在土木工程中，為運(yùn)輸材料、設(shè)備、人員而修建的臨時(shí)橋梁設(shè)施，按采用的材料分為木棧橋和鋼棧橋。其中鋼棧橋在橋梁施工中作為臨時(shí)便橋，使用得比較廣泛。隨著大型橋梁的建設(shè)發(fā)展，深水基礎(chǔ)的施工越來(lái)越多，對(duì)鋼棧橋的

3、功能也提出了更高的要求，不僅要滿足施工車輛通車的要求，同時(shí)也要滿足船只通航的要求，且要求使用安全、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。所以研究新型的鋼棧橋來(lái)滿足工程建設(shè)的要求顯得越來(lái)越重要。國(guó)內(nèi)外鋼棧橋施工存在許多急待開發(fā)的領(lǐng)域，且開發(fā)成果能很快用于施工。本文介紹的可供提升的通航孔鋼棧橋即是在這種背景下設(shè)計(jì)和施工的。 　　二、工程概述 　　湖北省鄖縣至十堰高速公路在跨越丹江口庫(kù)區(qū)上游漢江段為矮塔斜拉橋，全長(zhǎng)1.02km，其中5#、6#、7#、8#墩處于漢江中，水深達(dá)28m，為深水基礎(chǔ)，需搭設(shè)開啟式通航孔鋼棧橋來(lái)施工橋梁。開啟式通航孔棧橋跨徑為45m，寬5.0m，通航凈空為9.82m（按2004~2010年最高水位為

4、156.95考慮），橋面系型鋼重216t，在棧橋兩端設(shè)置提升裝置，在洪水期可將應(yīng)急通航孔棧橋提升，提升高度3米左右，確保施工和航道通航同時(shí)順利進(jìn)行。為防止主墩被撞擊，確保通航安全，在鋼管樁位附近設(shè)置護(hù)航樁，護(hù)航樁一組3根，呈等邊正三角形布置，同時(shí)在通航孔設(shè)置照明通航燈，引導(dǎo)船只通行。 　　 　　 　　圖1-1漢江特大橋鋼棧橋布置圖 　　 　　三、施工方案的確定 　　本文介紹的45m跨開啟式通航孔鋼棧橋，采用了下承式的結(jié)構(gòu)，是一種新穎的結(jié)構(gòu)，為雙層四排加強(qiáng)型貝雷梁結(jié)構(gòu)，遇到洪水可利用兩側(cè)鋼管門吊提升3m，具有可提升防洪通航功能。本文鋼棧橋施工方案的確定要充分考慮施工通車、船只通航，同

5、時(shí)還要保證丹江口庫(kù)區(qū)蓄水時(shí)凈空能夠滿足通航要求，制定了三個(gè)方案供比選。 　?。?）方案一：6#、7#主墩之間不設(shè)鋼棧橋，南北兩岸為兩獨(dú)立分部，設(shè)兩拌合站。優(yōu)點(diǎn)：在漢江橋施工建設(shè)的同時(shí)，又可以滿足通航的要求。缺點(diǎn)：需設(shè)兩座拌合站，資金投入大；南北兩岸為兩獨(dú)立的分部，增加了管理人員、設(shè)備和物資，管理成本大。 　?。?）方案二：在6#、7#主墩之間設(shè)置一跨徑為30m的下承式鋼棧橋。優(yōu)點(diǎn)：30m鋼棧橋可以貫通南北兩岸棧橋，只需設(shè)一拌合站、一個(gè)管理區(qū)，節(jié)省成本；缺點(diǎn)：由于橋位位于庫(kù)區(qū)上游，蓄水時(shí)，通航凈空不能滿足通航要求，且漢江航道為Ⅳ級(jí)航道，要求通航的凈寬不小于45m。 　?。?）方案三：在6#

6、、7#主墩之間設(shè)置一跨徑為45m開啟式通航孔鋼棧橋。優(yōu)點(diǎn)：開啟式通航孔鋼棧橋可以貫通南北兩岸棧橋，只需設(shè)一拌合站、一個(gè)管理區(qū)，節(jié)省成本；鋼棧橋具備提升功能，蓄水時(shí)，可提升3m，滿足通航凈空及凈寬要求。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)荷載為50t的鋼棧橋一般跨徑為12m，而通航孔鋼棧橋跨徑達(dá)45m，跨徑大，對(duì)結(jié)構(gòu)要求高，有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。 　　在權(quán)衡各方面的因素后，考慮方案三在當(dāng)前施工水平下可行，選擇方案三為最終施工方案。方案三的開啟式通航孔鋼棧橋貫通了漢江南北兩岸，大大降低了項(xiàng)目管理成本，同時(shí)又滿足了漢江的通航要求，能在后續(xù)施工生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。 　　圖3-1 漢江特大橋鋼棧橋占用航道的平面示意圖 　　四、

7、施工方案設(shè)計(jì) 　　1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　　開啟式通航孔棧橋上部結(jié)構(gòu)采用2組四排雙層的貝雷梁（上、下設(shè)加強(qiáng)弦桿）作為承重縱梁，在貝雷梁兩端設(shè)置端柱和橋座。在貝雷梁中設(shè)間距1.5m的2I25a型鋼作為縱向次分配梁；分配梁為間距0.3m的I12.6型鋼，面板采用1.2cm的花紋鋼板。 　　開啟式通航孔下部采用5根間距2.5m、3.1m、3.1m、2.5m的φ102012mm鋼管立柱、3I45b型鋼橫梁；為了滿足應(yīng)急通航孔棧橋的應(yīng)急通航功能，在其端部設(shè)置門式吊架，布置4個(gè)千斤頂進(jìn)行人工提升與下放。 　　開啟式通航孔吊梁采用4根HW400*400寬邊工字鋼上下左右疊加設(shè)置，吊梁上部對(duì)稱安放千斤頂，千斤

8、頂通過(guò)3根φ32精軋螺紋鋼來(lái)提升棧橋橋面系。吊梁下部設(shè)爬梯供施工人員上下。提升裝置為廠家加工的提升限位器，通過(guò)一根長(zhǎng)約1.5m銷子與貝雷梁連接，提升裝置鋼板厚為2cm。 　　 　　圖4-1漢江特大橋開啟式通航孔鋼棧橋橫斷面圖 　　 　　 　　圖4-2漢江特大橋開啟式通航孔鋼棧橋縱斷面圖 　　 　　 　　圖4-3棧橋斷面圖（回落狀態(tài)） 圖4-4棧橋斷面圖（提升狀態(tài)） 　　2、建立計(jì)算模型及驗(yàn)算 　　本結(jié)構(gòu)計(jì)算采用手算和計(jì)算機(jī)電算相結(jié)合的方式，電算程序采用力學(xué)求解器和Midas Civil專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。模擬實(shí)際施工中兩種置工況：工況一、汽車荷載作用時(shí)：1.2結(jié)構(gòu)自重＋1.4

9、混凝土罐車荷載+1.0泄洪水流壓力。工況二、履帶吊作用時(shí)：1.2結(jié)構(gòu)自重＋1.1履帶吊荷載+1.0泄洪水流壓力。建立有限元模型，如圖4-5所示。 　　 　　圖4-5棧橋有限元模型 　　主要結(jié)構(gòu)受力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 　　 　　 　　五、施工中關(guān)鍵問(wèn)題的處理 　　1、45m跨貝雷梁拼裝方案 　　通航孔棧橋鋼管基礎(chǔ)采用浮吊搭設(shè)，由于棧橋跨度大，承重貝雷梁自重較大，拼裝過(guò)程中容易產(chǎn)生變形，為了保證結(jié)構(gòu)的平順?lè)€(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)制定兩種拼裝方案。 　　方案一：通航孔一組貝雷片自重約為46噸，擬采用后場(chǎng)拼裝四排單層貝雷梁，然后通過(guò)舶船運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，采用兩臺(tái)50t履帶吊同時(shí)起吊四排單層貝雷梁（45m重23

10、t），然后在單層貝雷梁上進(jìn)行上下層貝雷梁拼裝；方案二：在45m跨中打設(shè)臨時(shí)墩，然后分兩段拼裝，一段24m四排雙層貝雷梁（24.5t），一段21m四排雙層貝雷梁（21.5t），然后在拼裝前后兩段貝雷梁。如下圖5-1、5-2所示： 　　 　　 　　圖5-1 45m跨貝雷梁吊裝方案一（單層吊裝） 　　 　　 　　圖5-2 45m跨貝雷梁吊裝方案二（打設(shè)臨時(shí)墩分段吊裝） 　　 　　2、鋼管樁基特殊情況處理 　　通航孔棧橋的鋼管樁打設(shè)必須準(zhǔn)確，打設(shè)過(guò)程測(cè)量隊(duì)全程監(jiān)控，一旦偏位，馬上調(diào)整。確保貝雷片立桿、橫梁中心、鋼管樁中心在一條軸線上。若出現(xiàn)覆蓋層較淺，鋼管樁已接觸巖層難以深入，達(dá)不到

11、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的時(shí)候，需采取往河床里拋填卵石填土、鋼管樁內(nèi)鉆小孔灌漿、封底、焊接縱聯(lián)的方法處理，來(lái)提高鋼管樁的穩(wěn)定性。具體措施如下： 　　首先往樁位附近河床拋填土、卵石和沙袋，填至4~5m，然后插打鋼管樁，使鋼管樁穩(wěn)定??；然后焊接橫聯(lián)，在鋼管樁內(nèi)用φ108mm鉆芯鉆鉆3根小樁，鉆至巖層以下7m，清孔，壓入高強(qiáng)壓漿料；鋼管樁清孔，在3根小樁與鋼管樁間灌入4mC30封底混凝土，使小樁與鋼管樁聯(lián)結(jié)密實(shí)；最后與臨近墩位鋼管樁焊接縱向聯(lián)結(jié)，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性。 　　 　　圖5-2特殊樁處理示意圖（覆蓋層淺，鋼管樁嵌入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的情況） 　　 　　 　　六、結(jié)語(yǔ) 　　鋼棧橋?yàn)橛谰眯哉龢蚴┕r(shí)

12、，為建橋料具和維持兩岸交通的臨時(shí)橋，其部件輕巧，各部件間用銷子或螺栓連接，裝拆方便，用簡(jiǎn)單的工具和人力就能迅速建成，適用于工程建設(shè)。鋼棧橋其結(jié)構(gòu)形式豐富多樣，設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)受力計(jì)算復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮工期、風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量、成本、環(huán)境保護(hù)、航道安全、防洪防汛等各方面因素，選取合理的鋼棧橋結(jié)構(gòu)和合理的施工工藝；施工中一定要因地制宜，嚴(yán)格控制，制定合理的問(wèn)題處理方案，確保棧橋質(zhì)量。 　　參考文獻(xiàn) 　　1、《湖北鄖縣至十堰高速公路漢江公路大橋設(shè)計(jì)圖紙》，湖北交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，2011年3月； 　　2、《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)》，廣州軍區(qū)工程研究設(shè)計(jì)所，黃紹金、劉陌生，2004年11月； 　　3、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60-2004，中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院，2004年9月； 　　4、《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ025-86，交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院，1986年9月； 　　5、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D63-2007，中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，2007年11月； 　　6、《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》周水興，何兆益，鄒毅等編著.北京：人民交通出版社，2001年5月； 　　注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。