簡(jiǎn)述鋼棧橋設(shè)計(jì)與施工

黎國(guó)彬

摘要：結(jié)合東莞市運(yùn)河整治A段兩座跨河橋鋼棧橋工程實(shí)踐,介紹了裝配式鋼橋作為施工便橋在公路橋梁施工中的應(yīng)用,闡述了鋼棧橋的設(shè)計(jì)方案及其施工要點(diǎn),為類似工程的施工提供了借鑒意義。

關(guān)鍵詞：鋼棧橋,設(shè)計(jì),施工,簡(jiǎn)支梁,鋼管樁

中圖分類號(hào)：K928.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

運(yùn)河整治A段兩座跨河橋位于東莞市東城區(qū),南北跨越運(yùn)河,是連接運(yùn)河與東江大道主干線,橋梁為4跨30米T型預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁橋，其中墩柱結(jié)構(gòu)均處于水中，該運(yùn)河水面寬約70m,橋位處常水位標(biāo)高1.5~2.0m,最高水位3m,河床標(biāo)高-1m～2.3m。水深3 m～5.5 m , 橋址處地質(zhì)自上而下依此為淤泥質(zhì)亞粘土、細(xì)砂、硬塑亞粘土層。

1 鋼棧橋設(shè)計(jì)

1.1 鋼棧橋設(shè)計(jì)方案

根據(jù)工程施工特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)的地形及周圍環(huán)境的情況,結(jié)合現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備、工期及施工工藝,確定棧橋設(shè)計(jì)方案,鋼棧橋采用貝雷梁片拼裝為梁體作為主要承重結(jié)構(gòu),按簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì),基礎(chǔ)采用<630 鋼管樁,按摩擦樁設(shè)計(jì),采用振動(dòng)錘振動(dòng)沉入河床,棧橋橋面高度比正常最高水位高3m,棧橋長(zhǎng)100m ,橋面寬6m,跨徑6 m,貝雷梁配置為雙排單層貝雷架,吊車連續(xù)延伸架設(shè),車輛限重50 t ,限速5 km ,前軸按100 kN、后軸按400 kN 計(jì)算。

1.2 棧橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

棧橋結(jié)構(gòu)形式自上而下布置：橋面板采用厚8 mm 鋼板,橫橋向?qū)?. 5 m,縱梁采用2[10,間距30cm。橫梁采用I25a,間距75 cm,橫梁長(zhǎng)6 m,主梁桁架采用雙排單層貝雷梁,兩側(cè)主桁內(nèi)排間距156 cm,內(nèi)外排間距102 cm,樁頂分配梁采用2I36a ,樁基采用<630 鋼管樁,棧橋每墩2 根,縱橋向間距15 m ,橫橋向間距3m,樁長(zhǎng)根據(jù)地質(zhì)情況確定，剪刀撐采用[10 ,交叉點(diǎn)采用焊接連接。

①縱梁檢算

縱梁按簡(jiǎn)支梁考慮,重力作用在跨中時(shí)為彎矩最不利荷載情況,單輪重力作用在縱梁支點(diǎn)時(shí)為剪力的最不利荷載情況。沖擊系數(shù):棧橋限速5 km/ h ,取1 +μ= 1. 05,縱梁彎曲應(yīng)力計(jì)算:根據(jù)汽車產(chǎn)生的最大彎矩計(jì)算,縱梁端部剪應(yīng)力計(jì)算:橋面上輪重按杠桿原理分配,計(jì)算偏載系數(shù)η,確定縱梁最大剪力,跨中擾度計(jì)算:凈載產(chǎn)生的彎矩、剪力、擾度較小,可忽略不計(jì)。

②橫梁檢算

混凝土罐車雙后輪作用在橫梁上時(shí),為橫梁受力最不利荷載情況。

③恒載計(jì)算:

棧橋按每跨6m 計(jì)算,橋面、縱梁、橫梁簡(jiǎn)化為均布荷載p =( G1 + G2 + G3) / 20/ 6 = 1. 06 kN/ m 作用在每根橫梁上,按三不等跨連續(xù)梁考慮,凈載使橫梁跨中產(chǎn)生的最大內(nèi)力:

Mmax = 0. 113 ×pl2 = 0. 125 kN·m;

Qmax = 0. 75 ×pl = 0. 81 kN。

④活載計(jì)算

活載作用在3 組2 [ 10 槽鋼縱梁上,對(duì)橫梁的影響簡(jiǎn)化為P = 100 kN 的集中荷載,為簡(jiǎn)化計(jì)算橫梁按三跨簡(jiǎn)支梁進(jìn)行分析,計(jì)算最大跨跨度L = 1. 56 m , P = 100 kN 作用在跨中時(shí)為彎曲應(yīng)力的最不利荷載情況(結(jié)果偏于安全) ,車輪作用在貝雷梁支點(diǎn)位置上時(shí)橫梁產(chǎn)生最大剪應(yīng)力:

Mmax = 0. 25 ×P ×L (1 +μ) = 41 kN·m;

Qmax = P(1 +μ) = 105 kN。

⑤橫梁彎曲應(yīng)力計(jì)算:

σw = Mmax/ Wx = 102 MPa ≤[σw ]= 145 ×1. 3 = 188. 5 MPa (安全) 。

τmax = Qmax·S x / Ix /δ= 60. 8 MPa < [τ] = 85 ×1. 3= 110. 5 MPa (安全) 。

⑥跨中擾度計(jì)算: f = P ×(1 +μ) ×L 3/ (48 EIx ) = 0. 74 mm <

[ f ] = L / 400 = 3. 9 mm ,合格。

⑥墩頂分配梁檢算

混凝土罐車作用于墩頂橫梁時(shí),為墩頂分配梁最不利荷載情況。墩頂分配梁為2 I36a ,點(diǎn)焊連接在鋼管樁頂部,分配梁近似為兩端伸出的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)計(jì)算。

⑦鋼管樁檢算

樁基承載力:根據(jù)墩頂分配梁計(jì)算,每墩設(shè)計(jì)承載力,僅計(jì)算鋼管樁側(cè)摩阻。

2 鋼棧橋施工

2. 1鋼管樁樁基施工

振動(dòng)錘的選擇應(yīng)選擇振動(dòng)力不小于600 kN 的柴油振動(dòng)錘。

2.2振動(dòng)沉樁施工要點(diǎn)

①插樁：采用導(dǎo)向框架控制樁位,框架的空間應(yīng)比樁徑大2 cm～3 cm ,鋼制框架可大10 cm~15 cm ,用木夾箍調(diào)整。

②接樁：鋼管樁的連接采用外拼板及接頭對(duì)接焊連接,所采用的焊接材料型號(hào)應(yīng)與焊件材質(zhì)相匹配。焊縫長(zhǎng)度和焊縫厚度應(yīng)滿足要求,焊接強(qiáng)度不小于主材強(qiáng)度,應(yīng)嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。鋼管樁對(duì)接必須順直,順直度允許偏差0. 5 %。

③樁允許偏差

垂直度:0. 5 %(規(guī)范規(guī)定為1 % ,為確保樁的受力狀況,按0. 5 %控制) ;樁位:縱橋向40 mm ,橫橋向50 mm。

2.3鋼橋架設(shè)

①分配梁安裝

鋼管樁打入后,根據(jù)設(shè)計(jì)的鋼管樁頂標(biāo)高,割去多余的鋼管樁,并在鋼管樁上割槽,能準(zhǔn)確放置通長(zhǎng)的2 Ⅰ36a ,且同一個(gè)墩的兩根鋼管樁的槽口必須在同一直線上。

②貝雷架采用整孔架設(shè)法

貝雷梁采用的是國(guó)產(chǎn)3m×1.5m貝雷片,每條貝雷梁采用雙排單層的形式,橫向用102 cm 花窗連接。架設(shè)前將每孔在岸上將整孔貝雷架分成兩組組拼,組拼底座應(yīng)平整并在同一水平面上,連接必須緊固。每拼一節(jié)貝雷梁都要與前一節(jié)對(duì)比,確保貝雷梁在同一直線上。一跨拼裝完后,上下游貝雷梁用[8 水平撐的形式在下弦桿加固,每跨加固5 根水平撐。

③橫梁安裝

I25a工字鋼直接鋪到貝雷梁上,每條工字鋼都要正對(duì)貝雷梁的豎桿或斜桿位置,確保受力滿足要求。工字鋼鋪好后,馬上用<16 圓鋼做成的U 型卡將其卡在貝雷梁上同時(shí)擰緊螺絲。

④縱梁安裝

將[10槽鋼通過汽車和吊車轉(zhuǎn)運(yùn)到浮吊上,利用浮吊進(jìn)行安裝。槽鋼按設(shè)計(jì)間距鋪好后,每條槽鋼都要與Ⅰ25a 工字鋼采用點(diǎn)焊焊好,使它們成為一個(gè)整體,滿足受力要求。制動(dòng)墩處的前后聯(lián)的槽鋼都要深入相鄰聯(lián)1.5m 以上,并且槽鋼只在本聯(lián)與工字鋼焊接,伸出到相鄰聯(lián)的部分不與工字鋼焊接。

⑤剪刀撐加固鋼管樁

棧橋搭設(shè)完成后,應(yīng)將鋼管樁加固。加固采用剪刀撐和水平撐的方法,材料采用槽鋼[ 8 ,交叉點(diǎn)采用焊接連接。

3結(jié)語(yǔ)

運(yùn)河整治A段兩座跨河橋棧橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,順利通過荷載試驗(yàn),棧橋各部位沒發(fā)生顯著變形,能夠滿足主體工程施工的需要,本棧橋的施工為今后類似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn),具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)．人民交通出版社，2004

[2]胡業(yè)平．江克斌．薛鴻儒．軍用橋梁．解放軍出版杜，2001