貝雷鋼便橋施工工藝及計算分析

郝敏潔　周鵬

摘 要

貝雷橋由于其施工便捷，強度高，得以廣泛應用。依托徐州大馬路大跨度連續(xù)貝雷鋼便橋項目，通過對鋼便橋施工工藝及拆除技術(shù)進行總結(jié)，并對鋼便橋進行Midas/Civil數(shù)值模擬，驗算其安全穩(wěn)定性，為同行在類似環(huán)境施工或建模計算時，提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞

貝雷橋;鋼便橋;Midas/Civil;有限元分析

中圖分類號： U415;U448.36 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.062

1 工程概況

大馬路橋位于徐州市鼓樓區(qū)大馬路跨越現(xiàn)狀故黃河處，西起于黃河西路，東至黃河東路，現(xiàn)狀大馬路橋為（2×8.7+14.04+2×8.7）=48.82m鋼筋混凝土橋，橋跨與河道中心線正交，橋?qū)?1.6米，人行道寬2.3米，雙向兩車道。大馬路橋（又叫迎春橋，大壩頭橋）始建于上世紀二十年代，最早為5孔木質(zhì)橋，1964年大馬路橋改建為3孔8.7米鋼筋混凝土橋梁，后于1983年保留原橋西側(cè)橋臺和兩座橋墩擴建為現(xiàn)狀的5孔梁橋。

大馬路橋水中樁基施工時需進行搭設鋼便橋。經(jīng)實地量測知，故黃河河面寬55米，河中央水深約為2.8m。因橋梁施工需要，且遵守環(huán)保文明施工要求，須修建鋼棧橋及施工平臺，供橋梁結(jié)構(gòu)施工及部分資源跨河調(diào)配需要，河道樁基作業(yè)時需搭設施工平臺。

考慮新建鋼便橋于現(xiàn)狀路順接問題，將鋼便橋利用老橋橋墩修建部分與其他部分鋼便橋斷開，利用老橋橋墩部分標高由墩頂標高38.75m+貝雷1.5m+工字鋼0.25m+工字鋼0.12m+0.01鋼板，標高為40.63;其他便橋考慮常水位為36.139m，三十年一遇水位36.729m，考慮鋼管之間橫撐、順接問題，鋼管樁頂標高37.139，橋面標高為鋼管樁頂標高37.139+貝雷1.5m+工字鋼0.25m+工字鋼0.12m+0.01鋼板=39.019m。

1.1 鋼棧橋及施工平臺簡介

主棧橋全長75m，共7跨，標準跨徑12m，余3m搭接在舊橋橋臺，主棧橋橋面凈寬8m，設計有效載荷110t，棧橋橫坡及縱坡為0.00%，限速5km/h，不通航。棧橋采用裝配組合結(jié)構(gòu)形式。

棧橋及平臺結(jié)構(gòu)的立柱采用φ630×8mm型鋼管樁，鋼管樁頂設凹槽，凹槽內(nèi)布置雙拼I40a工字鋼做主橫梁。棧橋橋面板采用10mm厚花紋鋼板，下設I12.6工字鋼，工字鋼間距30cm，I12.6工字鋼與橋面板焊接連接，I12.6工字鋼下設I25B工字鋼，間距75cm，I12.6工字鋼與I25B工字鋼焊接連接，I25B工字鋼下設4組“321”貝雷片，單組貝雷片采用90cm定型花架連接，組與組之間間距為1.36m。I25B工字鋼與貝雷梁之間通過卡扣連接。貝雷片的下弦桿與下部橫向分配工字鋼采用U型卡扣連接（或采用雙夾片進行焊接固定，工字鋼與貝雷接觸之處必須進行固定）。

2 鋼便橋施工技術(shù)

2.1 施工工藝

2.1.1 測量放線

根據(jù)設計圖，計算出鋼管樁坐標值，專業(yè)測量人員全站儀放樣出鋼管樁具體位置，對放樣位置進行復核，確認后方可進行施工。

2.2.2 鋼管樁施工

板樁主要插打設備采用液壓振動錘。樁頭采用2cm鋼板通過垂直直徑線焊接夾板，便于振動錘夾頭夾吊。用振動錘液壓卡盤夾住夾板，用吊車緩慢吊起振動錘將鋼管樁提起，鋼管樁完全離開地面后，用繩索拉住柱腳，放在樁位，調(diào)整樁身，保證縱橫向垂直，找正樁位、落鋼管樁，再次檢查傾斜度、平面位置，合格后打開振動錘將鋼管打入土中。打樁過程中隨時注意控制鋼管樁的垂直度和平面位置，位置偏差應在30mm以內(nèi)，傾斜度應在1%以內(nèi)。

2.2.3 焊接剪刀撐

同排鋼管樁插打完成后，同排鋼管樁之間均焊接剪刀撐，將鋼管樁連接成整體，保證縱橫向穩(wěn)定并防止出現(xiàn)不均勻下沉。橫聯(lián)采用20#槽鋼進行連接，斜連采用16#槽鋼進行連接，各支撐型鋼與鋼管樁連接處采用滿焊的方式，必須確保焊縫質(zhì)量。

2.2.4 樁頂分配梁

樁頂處理完后，用吊車將工字鋼吊至鋼管樁頂，并按設計將工字鋼置于鋼管樁中心調(diào)整水平，進行中線復核，完成后進行臨時固定，然后進行加固滿焊，檢查合格后焊接。

2.2.5 主梁拼裝

貝雷片采用標準型，長3m，高1.5m。首先將貝雷片轉(zhuǎn)運至河岸處，然后采用吊車進行預拼裝。當?shù)谝豢玟摴軜洞蛟O完畢安裝剪刀撐后，采用25t汽車吊架設貝雷梁。

橫梁安裝完畢后，安裝貝雷梁縱梁。縱、橫梁的橫梁用10槽鋼制成的U形件焊接，并與工字鋼焊接，將貝雷梁固定在橫梁上。為保證貝雷梁的整體穩(wěn)定性，采用90型支撐架和角鋼連接系統(tǒng)，每隔3m將貝雷梁固定在一跨上，靠近鋼護筒的縱梁應嚴格按設計位置放置，防止鋼護筒間隙侵入。

2.2.6 工字鋼橫梁安裝

貝雷梁安裝完成后，按照設計布置鋪設分配橫梁，分配橫梁采用I25b工字鋼，中心間距0.75m，與主梁之間采用U型卡連接，采用人工配合汽車吊進行橫梁安裝。

2.2.7 工字鋼縱梁安裝

橫梁鋪設完成后，開始鋪設縱梁，縱向分配梁采用I12.6工字鋼，中心間距為0.3m，與橫向分配梁進行焊接連接。

2.2.8 橋面板及護欄安裝

橋面板采用10mm厚的防滑鋼板，護欄采用2m/道布置10#槽鋼及2道φ48×3.5mm的鋼管組成，高度不小于1.2m。

護欄立桿為10#工字鋼高度為1.3m，布置間距2m。在立桿根部設置3mm的踢腳板，在60cm、120cm處各設置一道48mm的鋼管作為欄桿。立桿與分配橫梁采用焊接連接。

2.3 鋼棧橋拆除

當主體工程進行到上部結(jié)構(gòu)施工時，結(jié)合現(xiàn)場施工情況著手進行棧橋進行拆除工作，拆除方向由一端逐跨拆除，便橋的拆除順序為自上而下，升降裝置為汽車吊機，采用DZ60拔樁機將基礎鋼管樁拆除。

2.3.1 橋面系割除

欄桿利用人工割除后，吊裝上平板車轉(zhuǎn)運到岸上回收場。

2.3.2 貝雷桁架梁拆卸

工字鋼分布梁拆除后，貝雷桁架拆除。貝雷梁在棧橋上分解成單貝雷，平板車運回岸邊。

2.3.3 鋼管樁拔除

單跨貝雷桁架拆除后，應切斷鋼管樁頂面工字鋼連接和橫向連接。拔樁機采用平板車運至便橋端部，安裝在鋼管樁頂部。拔樁機液壓鉗夾緊鋼管樁后，啟動拔樁機，在振動力作用下，鋼管樁周圍土壤開始液化。土壤對鋼管樁的摩擦阻力將大大降低。這時，吊車可以慢慢將拔樁機和鋼管樁向上提起，逐漸將整個鋼管樁拔出，并用扁樁將踏板車通過棧橋運至岸邊。

2.3.4 駁岸恢復

鋼管樁拔除后應對駁岸進行恢復，駁岸恢復型式與原駁岸型式統(tǒng)一。駁岸采取土方回填時，填料應采用路基填筑土方并進行分層回填，分層厚度不大于30cm，每層采用挖機斗進行壓實。填筑完成后進行河道駁岸刷坡處理，修復好的駁岸線形應與原駁岸邊順接。

3 鋼便橋建模驗算

3.1 模型建立

棧橋橋面板采用10mm厚花紋鋼板，下設I12.6工字鋼，工字鋼間距30cm，I12.6工字鋼與橋面板焊接連接。

I12.6工字鋼下設I25B工字鋼，間距75cm，I12.6工字鋼與I25B工字鋼焊接連接。

I25B工字鋼下設4組“321”貝雷片，單組貝雷片采用90cm定型花架連接，組與組之間間距為1.36m（凈距）。I25B工字鋼與貝雷梁之間通過卡扣連接。

貝雷片下設橫向雙拼I40a工字鋼，貝雷片與橫向I40a工字鋼之間通過限位裝置連接。

棧橋下部結(jié)構(gòu)單墩采用4根φ630×8mm鋼管樁，鋼管樁中心距離2.26m。樁與樁之間采用20#槽鋼連接，并設16#槽鋼剪刀撐增加整體穩(wěn)定性。

采用midas civil進行計算分析，焊接連接采用彈性連接，整體計算建模見圖2。

3.2 荷載組合

3.2.1 恒荷載

1）10mm厚鋼板：78.5kg/m2。

2）I12.6工字鋼：18.1kg/m。

3）I25B工字鋼：42.0kg/m。

4）貝雷片：270kg/片。

5）雙拼I40A工字鋼：95.8kg/m。

3.2.2 活荷載

三一SR360型旋挖鉆機

總重：110t，1078kN

履帶單側(cè)長度：5484mm，寬度800mm

履帶著地面積=5.484×0.8×2=8.77m2

履帶中心距：3500/4800mm，計算取3500mm。

3.3 驗算結(jié)果

由Midas建模結(jié)果可知，

I12.6縱向分配梁最大應力組合33.5MPa<215MPa，

最大剪應力為11.4MPa<125MPa。

I25b工字鋼橫向分配梁最大應力組合為56.7MPa<215MPa，

最大剪應力為26.13MPa<125MPa。

貝雷梁最大應力組合為227.1MPa<310MPa，滿足要求。

最大剪應力為109.7MPa<180MPa，滿足要求。

鋼管樁頂端橫向承重梁最大應力組合為24.2MPa<215MPa，滿足要求。

最大剪應力為16.9MPa<125MPa，滿足要求。

4 結(jié)論

綜合以上計算結(jié)果，棧橋部分結(jié)構(gòu)受力均滿足設計要求，需注意以下幾點：

1）貝雷梁支撐點位置豎桿軸力較大，需嚴格按照設計圖紙在對應位置增加豎桿。

2）鋼管樁入土深度應嚴格按照圖紙設計施工，根據(jù)實際圖層厚度可適當加深，并應保證鋼管樁的垂直度滿足要求，鋼管立柱平聯(lián)需嚴格控制焊接質(zhì)量。

3）棧橋行車道與人行道應設置明顯的界限，禁止任何車輛進入人行道行駛或停留。

參考文獻

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