45m跨大跨徑開啟式通航孔鋼棧橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

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 and elaborate design with some of t

2、he 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)

3、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20042010年最高水位為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

4、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。（1）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)

5、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。（2）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，且漢江航道為級(jí)航道，要求通航的凈寬不小于45m。（3）方案三：在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

6、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、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

7、.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102012mm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，千斤頂通過(guò)3根32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

8、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

9、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23t），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

10、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45m，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108mm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

11、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)，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)