鋼梁浮拖施工技術(shù)的常見問題和策略探究

王彬

摘要：鋼梁浮拖在施工過程中常常因?yàn)橛?jì)算的參數(shù)具有不準(zhǔn)確定，導(dǎo)致鋼梁浮拖的穩(wěn)定性比較差，鋼梁浮拖不能承受較大的壓力，容易造成建筑物的倒塌，因此要采取一定的措施規(guī)避風(fēng)險，提高鋼梁浮拖的穩(wěn)定性，使鋼梁浮拖的使用年限增長。本文就鋼梁浮拖施工技術(shù)中的一些問題進(jìn)行了探討和分析，其中施工常見的技術(shù)問題主要是風(fēng)力的計(jì)算問題和鋼梁施工中建筑物的穩(wěn)定性問題，并提出相應(yīng)的解決方案和意見，以促進(jìn)鋼梁拖動施工的順利進(jìn)行和效率保障。

關(guān)鍵詞：鋼梁 浮拖施工 問題與策略

中圖分類號： TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（c）-0000-00

浮拖法是常見的一種水中鋼橋架設(shè)方法，其原理是通過縱向拖拉的方法使得經(jīng)過組拼的鋼梁的一端超出橋臺、河岸膺架的高度，或者把另外一個跨橋的橋墩支撐在浮船的托架上，這樣鋼梁達(dá)到前一個孔就可以就位，優(yōu)越性在于用最少的設(shè)備、最少的原材料，以最簡易方便的途徑和施工操作，在最短的時間內(nèi)完成施工計(jì)劃，使得通航的需要與施工的影響之間的矛盾得以解除，正常情況下，阻斷通航的時間僅僅三四個小時，做到架橋施工與船舶的通行兼不耽誤，可行性和方便性使其在橋梁施工中倍受青睞。不過在具體施工過程中，需要完成對風(fēng)力的取值和橋梁建設(shè)的穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，以制定合理的施工方案。本文針對這兩個問題展開討論，以為鋼梁浮拖施工提出一些建設(shè)性的意見和建議，促進(jìn)橋梁建設(shè)工程的發(fā)展。

1風(fēng)力問題的探究與解決

在橋梁施工中，由于設(shè)計(jì)人員或施工人員經(jīng)驗(yàn)不足或計(jì)算錯誤導(dǎo)致施工方案的設(shè)計(jì)缺乏合理性的情況時有發(fā)生，最終導(dǎo)致施工進(jìn)度受到影響，甚至出現(xiàn)不合格的工程，對此問題，筆者進(jìn)行了分析和探討，發(fā)現(xiàn)在橋梁施工方案的設(shè)計(jì)中，風(fēng)力計(jì)算是非常關(guān)鍵的一個內(nèi)容，風(fēng)力大小的測定和計(jì)算直接關(guān)系采取何種方案進(jìn)行施工，是橋梁施工需要解決的第一個問題。

我國《鐵路橋涵施工規(guī)范》規(guī)定浮拖工作在風(fēng)力低于五級的狀態(tài)下進(jìn)行會更加順利，使得工程質(zhì)量更加要保障。按照風(fēng)力等級表的劃分原則，五級風(fēng)的風(fēng)度大約是10.7米/秒，此時的風(fēng)力壓強(qiáng)為0.072kPa的水平，那么風(fēng)荷的負(fù)載壓力大約是0.27kPa的樣子，其中需要考慮突發(fā)風(fēng)的影響作用，要乘以風(fēng)阻系數(shù)2，計(jì)算公式為

。

但實(shí)踐證明，如果完全照《施工規(guī)范》中的要求進(jìn)行計(jì)算往往使風(fēng)力的取值變大，通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)資料中以七級風(fēng)速計(jì)算時得到的風(fēng)荷的負(fù)載壓力是五級風(fēng)速的1.5倍，可見七級風(fēng)速并不是施工的合適條件，因?yàn)樵谑┕ぶ校绻L(fēng)速大于五級，就需要保證橋梁的穩(wěn)定性而增加浮船，浪費(fèi)資源。

2穩(wěn)定性計(jì)算

為了保證鋼梁施工的正常，需要在施工前對以下幾個穩(wěn)定性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)證。在施工時需要對鋼梁浮拖施工中的穩(wěn)定性加以控制，一般的，對穩(wěn)定性產(chǎn)生影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是鐵路的橫向風(fēng)荷壓力會影響裝載了鋼梁的船體的穩(wěn)定性，二是鐵路的縱向風(fēng)荷壓力會影響裝載了鋼梁的船體的穩(wěn)定性，三是鐵路的橫向風(fēng)荷壓力會影響沒有裝載鋼梁的船體的穩(wěn)定性，四是鐵路的縱向風(fēng)荷壓力會影響沒有裝載鋼梁的船體的穩(wěn)定性。

2.1計(jì)算鐵路的橫向風(fēng)荷壓力對裝載了鋼梁的船體的穩(wěn)定性系數(shù)

為了方便穩(wěn)定性計(jì)算的解釋，筆者在文中以如泰運(yùn)河大橋工程為研究對象，地面高程大約在2.07-5.52米之間，其通航水位約為1.3-3.1米之間，應(yīng)航行要求，主跨是1-80米的有砼鋼梁，對其鋼梁浮拖施工時的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

首先在風(fēng)力等級為5級，風(fēng)荷壓力為0.316的前提下完成鐵路的橫向風(fēng)荷壓力會影響裝載了鋼梁的船體的穩(wěn)定性的計(jì)算。其中，

浮拖體的重心高度為

浮箱與浮箱組上表面的距離表示為

風(fēng)力作用點(diǎn)的高度 米

橫向的慣性I=18×363/12=69984m4、排水體積961立方米，穩(wěn)心半徑為橫向的慣性與排水體積的比值為72.76米，由此得浮心間距與重心的距離為Y=h1-H0=9.68米；

接著計(jì)算傾覆力矩 ，

傾斜角 ，接著計(jì)算得最大傾斜角為 ，最大傾覆力矩為：

，最終得到穩(wěn)定系數(shù) ，經(jīng)過檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，此施工條件滿足《施工規(guī)范》中對于穩(wěn)定系數(shù)大于2的要求，有利于提高施工的穩(wěn)定性。再以風(fēng)力為7級為條件，以同樣的方法進(jìn)行計(jì)算，可以得到穩(wěn)定系數(shù)為5，是滿足施工要求的。

接著分別在風(fēng)力等級為5級和7級的條件下對鐵路的橫向風(fēng)荷壓力會影響沒有裝載鋼梁的船體的穩(wěn)定性系數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到其穩(wěn)定系數(shù)為59，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2，所以在實(shí)際工程施工中可以省去對它的檢驗(yàn)；同等條件對鐵路的縱向風(fēng)荷壓力會影響沒有裝載鋼梁的船體的穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算驗(yàn)證。

2.2檢驗(yàn)縱向風(fēng)荷壓力對不裝載鋼梁船體穩(wěn)定性影響

風(fēng)力等級為5級，風(fēng)荷壓力為0.316kPa，垂直重心高度為3.4米，風(fēng)力點(diǎn)高度為4.64米，則慣性矩為5491.6 m4，排水體積為111 m3（吃水為0.38米），大傾斜角為：

，最大傾斜角為 ，則經(jīng)計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)為59.4，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2，在施工中不需要檢驗(yàn)。

2.3檢驗(yàn)縱向風(fēng)荷壓力對裝載鋼梁船體穩(wěn)定性影響

在施工中進(jìn)行鋼梁浮拖時其后部是在岸上的，并牽有起制動作用的滑車，這就抵消了縱向風(fēng)荷壓力，對裝鋼梁的船體沒有影響，同樣不需要在施工中檢驗(yàn)其穩(wěn)定性影響。

2.4檢驗(yàn)鐵路縱向水的阻力對裝載有鋼梁的船體的穩(wěn)定性影響

首先，水流的阻力 ，其中t表示摩擦因數(shù)，s為船只浸在水中的面積， 為阻力系數(shù)，方頭船的阻力系數(shù)為10，流線型船的阻力系數(shù)為5，F(xiàn)為船浸入水中的船那一部分與水流方向垂直的投影面積，V為船相對于水的速度。水流阻力力矩為：

縱向慣性矩為I=5491.6m4、排水體積277立方米，浮心間距與重心的距離為Y=15.35米；傾斜角為 ，最大傾斜角 ，則經(jīng)計(jì)算得到穩(wěn)定系數(shù)為4.2，大于2，可見水流阻力對于裝載了鋼梁的船體有一定的影響，具體來說，施工可以通過改變的船只的組合方式來調(diào)整慣性矩。

3結(jié)束語

通過上文的計(jì)算和分析，可以發(fā)現(xiàn)鋼梁浮拖施工時對船只產(chǎn)生影響的因素主要以風(fēng)荷壓力對鋼梁船體的穩(wěn)定性和鐵路縱向水的阻力對裝載有鋼梁的船體的穩(wěn)定性的影響最明顯，在施工前以合理的風(fēng)力為條件，對穩(wěn)定系系數(shù)進(jìn)行合理的計(jì)算和調(diào)整是很有必要的。

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