溫泉流溪河大橋主橋臨時鋼棧橋設計和施工

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情況，闡述了臨時施工通道鋼棧橋的架設方案和設計，對其強度、剛度和穩定性等受力性能進行了驗算，介紹了其施工技術。

關鍵詞：橋梁；鋼棧橋；受力計算；設計；施工技術

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境內。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連續箱梁，采用懸臂澆筑施工。引橋為25和20 m小箱梁，結構簡支，橋面連續，橋面寬16.3 m。主橋8#和9#墩跨越Ⅱ級水源保護區流溪河，位于衛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　鋼棧橋搭設方案及設計

2.1總體搭設方案

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、材料進入施工區域。鑒于主橋施工范圍處于流溪河水源保護區內，結合廣州市航道局和廣州市水務局的要求，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#）擬搭設鋼棧橋施工，由兩岸岸邊向主河槽搭建。考慮到后續上部結構的施工、材料的供應及調運，邊跨和次邊跨采用現澆支架施工，鋼棧橋設置在線路的側邊。

2.2搭設方案設計

2.2.1鋼棧橋長度設計

根據設計圖紙，該橋設計水位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。從安全及現場地形等綜合考慮，橋位處設計鋼板樁施工水位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設置；鋼板樁底面標高為32.5 m。現場統一鋼管樁長度，初定長度為18 m，具體按照設計高程及貫入度控制，根據試打確定實際長度。

2.2.2鋼棧橋的結構設計

如圖1所示，施工棧橋設計跨度為12 m，橋面寬度設計為6 m，采用?630 mm壁厚8 mm鋼管樁基礎，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，以加強基礎的整體性。樁頂橫梁采用雙肢I32b工字鋼。棧橋上部構造縱梁采用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采用［25a號槽鋼縱向反扣滿鋪組成橋面系，并加設鋼管護欄。

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、各種機械運輸設備及棄渣車等通行，荷載按公路-Ⅰ級進行驗算。

（3）容許應力。考慮施工時的偶然荷載，在荷載組合時恒載安全系數按1.2計取，活載的沖擊系數取為1.4；又根據《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》，臨時結構容許應力可提高1.3（組合Ⅰ）。鋼材基本容許應力值見表2。對該棧橋進行結構驗算：容許彎曲應力取1.3×210=273 MPa，容許剪應力取1.3×120=156 MPa，即該棧橋所用鋼材的標準容許彎曲應力［σ］=273 MPa，標準容許剪應力［τ］=156 MPa。

表2　鋼材基本容許應力　MPa

3.2結構計算

根據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，參照《公路橋涵設計通用規范》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

該橋為臨時工程結構，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。按多跨連續梁計算，最不利布載的計算簡圖見圖2， MIDAS/Civil有限元計算結果見圖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，分配橫梁的應力均遠小于容許應力（273 MPa），滿足規范要求。

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力包絡圖（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力為118 MPa，最大壓應力為-171MPa，均小于容許應力（273 MPa），滿足規范要求。

3.2.4下橫梁計算

下部構造為?630 mm壁厚8 mm鋼管樁基礎，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系，MIDAS/Civil有限元計算模型見6，最不利布載下的計算結果見圖7。

圖6　下橫梁及鋼管樁基礎計算模型

圖7　最不利荷載組合下下橫梁應力圖（單位：MPa）

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

3.2.5鋼管樁基礎穩定性計算

根據《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》，壓彎構件的整體穩定性計算結果為：

鋼管樁的整體穩定性滿足規范要求。

根據《鋼結構設計規范》，以徑厚比驗算局部穩定性，鋼管樁的局部穩定性驗算結果為：

鋼管樁的局部穩定性滿足規范要求。

3.3驗算結論

綜上所述，經計算，鋼棧橋整體構件的強度、剛度及穩定性都滿足施工要求。

4　鋼棧橋施工方案

依據現有材料設備和以往施工經驗，結合現場水文地質情況，采用45 t履帶吊，吊裝DZ90振動錘逐孔振沉鋼管樁、逐孔架設上部結構的施工方法搭設棧橋，履帶吊以搭設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廠家采用Q235鋼板制作，采用螺紋焊接技術。鋼管樁構件運輸最大長度12.0 m，構件單重為1.49 t，利用12 m平板拖掛車從生產廠家運至施工現場。

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，發現偏差及時糾正。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鋼棧橋上部結構安裝

4.3.1貝雷桁架拼裝及貝雷桁架縱梁架設

棧橋上部結構采用25 t吊車架設。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。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　結語

通過監理和業主的審核驗算，溫泉流溪河大橋主橋臨時鋼棧橋的結構設計合理，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場施工，還避免了填筑施工便道帶來的對流溪河保護區水質的污染，有效提高了溫泉流溪河大橋主橋的施工進度，產生了顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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［7］ GB 50017-2003，鋼結構設計規范［S］.

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