深水钢栈桥稳定性分析与施工

第43卷第5期

2 0 1 7 年2 月

SHANXI ARCHITECTURE

山西建筑

Vol. 43 No. 5Feb. 2017

文章编号：1009-6825 (2017) 05-0186-03

深水钢栈桥稳定性分析与施工

王国民

(铜陵长江公路大桥管理处，安徽铜陵244011)

摘要:以长江中下游某桥墩加固工程为背景，结合该工程的施工要求，综合考虑地基承载能力、水流速、冲刷深度、承受荷载等因 素，分析了钢栈桥的稳定性，介绍了栈桥的施工流程与方法，并提出了施工控制措施与注意事项，对今后同类工程施工具有一定的 借鉴意义。

关键词:钢栈桥,稳定性，钢管桩,承载力

中图分类号:U445.55

文献标识码:A

1工程概况

某大桥跨越长江，其引桥采用T梁结构，桥梁跨径为50 m。

2.2地质条件

工程所在处的地层主要由淤泥质粘土、粉细砂、砂卵石、细砂

岩、砂砾岩组成，其河床处工程地质参数见表2。

表2

土层名称①淤泥质亚粘土

②粉细砂③含砾中粗砂④砂卵石⑤强风化粉砂岩

桥梁下部结构形式为两个圆柱形高墩及钻孔灌注桩基础。因考 虑桥墩防撞安全，桥梁设计部门对原桩基础增设4根钻孔灌注 桩，并设置承台以提高墩身承载力。基于该项目在长江中下游岸 坡边，水深约在25 m ~ 30 m之间，为方便施工，利用长江沽水期， 提出了既能满足工程施工又能保护长江岸边稳定性的钢栈桥及 平台作为施工栈道和工作平台。

桥墩处河床工程地质参数表

层底标

高/m

-23.22-27.37-32.47-39.77-42.07

层厚/m

29.654.155.107.302.30

桩周土极限 摩阻力/kPa

2540 〜4560~90200 〜300150 〜250

桩尖极限

承载力/kPa

1 0003 5004 5005 0007 000-7 500

2工程所在地水文及工程地质条件

3

2.1 水文条件

1)水位。根据工期安排，主体工程主要在长江水文年内 10月~次年4月之间实施。根据大桥所在地上游水文站多年统 计资料分析[1]，此时间段内水文站、工程所在处多年月平均水位 标高如表1所示。

表1多年月平均水位统计表

位置水文站工程位置

10月8.1607.780

11月6.1405.760

12月3.9803.720

1月2.9602.740

2月3.1903.000

3月4.3104.140

4月6.0005.770

钢栈桥稳定性分析

钢栈桥的稳定性应综合地基承载能力、水流速、冲刷深度、平 台承受荷载等因素进行分析计算。本工程施工水深达30 m,栈桥 长度近100 m。为确保施工平台安全，结合施工经验，我们采取了 钢管桩和贝雷架作为栈桥结构[2’3]，其钢栈桥结构形式见图1。

平均

4.9634.716

3.1栈桥承台荷载分析

根据工程工况情况，其栈桥承台荷载包括结构恒载和活载两 部分，其活载包括人群荷载及物件堆载、混凝土罐车、履带吊车、 钻机等荷载。设人群荷载为3.0 kN/m2;混凝土及钻机等堆载为

SO-S 9-O-S 9-O-SSO-S 9-O-S 9-O-SSO-S 9-O-SSO-S 9-O-S 9-O-SSO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-O-S 9-O-SSO-S 9-C

2)流速。经测量，在工程所在位置处，其河道水流速度为L 76 m/s 〜2.0 m/s。

40 kN/m2。车辆荷载考虑三种工况情况:8 m3混凝土罐车其载重

参考文献：

4结语

挂篮技术中的挂篮主要由五部分构成，走行系统、悬吊系统、

[1] 叶霄鹏.桥梁工程挂篮施工技术的探讨[].科技创业月刊，

承重结构、模板系统、张拉工作平台。挂篮主要起到支撑模板、承 受重量、提供操作空间、调整标高的作用。挂篮技术的日渐完善 使得我国桥梁工程建设规模不断增加。挂篮技术主要应用于较 大跨径的悬臂梁的浇筑。挂篮技术的使用不需要架设支架而且 不需要使用大型吊机，所以施工比较简单，同时具有结构轻、拼制 简单方便、无压重等优点。但是在进行挂篮技术施工的时候一定 要在确保挂篮自身稳定性的同时，来提高施工质量。

2013(4) ：56-58.

[2] 曹作为.浅谈桥梁工程中挂篮悬灌施工的特点[J].中华民

居（下旬刊），2013(1):97-99.[3] 高玉军，章浩.对挂篮施工技术在桥梁工程中的应用探讨

[J] •科技创新与应用，2012(20) :160.[4] 王君，何朝辉.讨论桥梁工程中挂篮悬臂浇筑法的施工技

术[J].中国水运（下半月），2011(8):216-217.

J

Chu Faqiang

{Henan Zhongyuart Highway Section Limited Company by Share, Zhengzhou 450016, China)Abstract ： This paper discussed the main structure of hanging basket in bridge engineering, from the hanging basket design, production, installa­tion ,formwork installation correction, tension and grouting and other aspects, discussed the construction technology key points of hanging basket in bridge engineering, pointed out that the hanging basket had light structure, convenient assembling, no weight and other advantages.Key words： bridge engineering, hanging basket, formwork, bearing structure, suspension system

收稿日期=2016-11-26作者简介:王国民（I960-),男，高级工程师

Discussion on hanging basket construction technology in bridge engineering construction

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王国民:深水钢栈桥稳定性分析与施工

• 187 •

为300 kN;50 t履带吊按作业时吊钢筋笼20 t其总重量按70 t考

8 mm规格钢管平联，上设置贝雷架,贝雷梁之间用支撑架联结成

按间距750 mm铺设25a工字钢作为主分配梁，主分配梁与 虑，在计算时按全部重量作用在同一条履带的最不利情况考虑； 整体，

20 t平板车按总重280 kN考虑。钢管桩打人江中，将导致钢管周围河床局部冲深，根据《公路 工程水文勘察设计规范》[4]计算河床局部冲刷深度：

#Bi

為2.5时：

hb =0. 834fS5'6/*'25F

(1)

B12.5时：

=0.55〜杧.

⑵

其中，&为桥墩系数，圆形截面取1. 〇;足为桥墩计算宽度， 取0.63 m;、为一般冲刷后的最大水深，取0.887 +5 =5.887 m;为冲刷范围内粘性土液性指数，取1. 281; F为一般冲刷后桥墩 前行流速，取1.76 m/s。

根据桥墩工程地质勘察报告，经计算，钢管桩打人水中，河床

局部冲刷深度为1.509 m。

3.3栈桥承载力验算

根据《港口工程桩基规范》[5]计算单桩极限承载力特征值为：

化=丄Jr

(^1从+以）

(3)

其中，为单桩轴向承载力分期系数，根据规范表4. 2. 2取 1.45;[/为桩身截面周长，m;&为第i层土侧摩阻力标准值，取 25 kPa;Z,为桩身穿过第i层土厚度，取22 m;9s为桩端阻力标准 值，取1 000 kPa;4为桩身截面面积。

经计算，单桩承载力特征值为701.9 kN，桩端反力设计值为 675.38 kN，满足施工要求。

3.4纵横向梁强度计算

根据不同工况条件计算混凝土罐车或履带吊车作业时梁的

强度，现以履带吊作业时分析计算I 25a工字钢强度。

根据《公路桥涵设计通用规范》，分配梁间距为〇. 75 m，取最不 利荷载即跨中承重梁受履带吊重量，则单根梁纵向受力分析如下：

弯矩:M = 6.33 kN . m。

最大正应力| = 6_ 3335X7103 = 177 MPa <215 MPa。 最大剪应力:r =

y

^4 y in

3

=8.5 MPa <125 MPa。

满足设计要求，同理，可计算梁的横向受力情况，贝雷梁的受 力情况按上述方法分析计算。

3.5栈桥整体稳定性分析

栈桥设置深水与浅水两个区，在深水区钢管桩排架采用杣〇〇 8,x

在浅水区为栌30 x 8

的钢管桩排加，钢管桩之间用栌30 x

贝雷梁之间采用特制U型螺栓固定，然后按照间距铺设次分配

梁，两层分配梁间断焊接固定。其水平受力按承受水流力和最大 风荷载同一方向时作用工况条件下整体稳定性分析计算。

1)垂直方向稳定应力计算。深水区钢管桩排架采用<(>800 x 8,桩端反力设计值为856.95 kN,面积为19 905.1 mm2,最大长度 为33 318 mm,回转半径€ =280 mm,长细比A =仍=118.993 < 150,小800 x 8为焊接钢管，属于b类构件，则令=0.442，则：

N _

856. 95 x 103

^4 = 0.442 x19 905. 1

= 97.402 MPa。

2)水平方向应力计算。

水平方向最大弯矩为=800.328 kN • m。

IF = 7 804.403 cm3。

选择 P800 x 8,则 IT = 7 804.403 cm3。

则水平方向荷载作用下最大压应力为:

800. 328 x 106

1.15 x 7 804 403

89.172 MPa。

3)最大压应力:〇 ,+〇

-, =97.402 +89. 172186. 574 MPa

215 MPa0

满足施工稳定性要求。

4栈桥施工工艺

钢栈桥施工主要由钢管桩制作与振打、贝雷架架设、桥面铺

装三部分组成，栈桥基础施工采用履带吊配合打桩锤施打钢管 桩[6]。栈桥施工工艺流程与具体施工方法如下：

1) 钢管制作与运输。钢管桩采用Q235钢板卷制拼焊而成。钢管桩的制作流程为:划线、号料和切割—矫正钢板边缘加工— 卷板—单件组装—装配—焊接—分段接长。钢管焊接均采用对 接焊缝，接长时采用环向焊缝。每根管节只准有一条纵向焊缝， 相邻管节的焊缝须错开并不小于90°。

栈桥与施工平台的钢管桩统一采用12 m/节段，使用普通 12 m运输车运输。

2) 测量放样。根据提供的坐标基准点,采用全站仪进行测量 控制。3)

振沉钢管桩。采用“钓鱼法”沉桩施工工艺。根据钢管桩

打人土层的深度和土层摩擦力选择DZ150振动锤配以70 t履带 吊进行钢管桩搭设，则振动锤的振动力为1 779.556 kN。履带吊 通过振动锤及备用钢丝绳直接起吊钢管桩，在测量引导下调整钢 管桩到测量标定的桩位后快速下钩,钢管桩靠自重人土稳定后， 开启振动锤振动下沉钢管桩。在打下一跨桩时，可以先安装好贝 雷架做导向架，利用夹具夹住钢管桩，同时用履带吊通过备用钢 丝绳吊住钢管桩，依次类推打人钢管桩。

4) 贝雷梁安装。单排钢管桩施打就位后，开始平联的连接。平联采用4>530 x 8 mm规格钢管，钢管桩与平联之间的连接通过 “哈弗接头”焊接连接。横梁安装完毕后，在横梁上测量放样定出 贝雷梁位置，将拼装成12 m —节的贝雷梁用70 t履带吊安装就 位，各组贝雷梁之间再用支撑架联结成整体。

贝雷梁安装后按间距750 mm铺设25a工字钢作为主分配 梁，主分配梁与贝雷梁之间采用特制U型螺栓固定，然后按照间 距铺设次分配梁，两层分配梁间断焊接固定。

5 )待工程结束后，钢栈桥与施工平台的拆除工作同搭设的工 作顺序基本相反，依次拆除桥面附属设施、桥面槽钢、型钢分配 梁、贝雷、桩顶分配梁及钢管桩，拆除方法基本与搭设方法相同，从

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第43卷第5期

20 1 7 年2 月

SHANXI ARCHITECTURE

山西建筑

Vol. 43 No. 5Feb. 2017

文章编号：1009-6825 (2017) 05-0188-02

连续梁桥砂箱临时支座施工工艺研究

王勇

i

’胡其志

21

(1.湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉430064; 2.中国葛洲坝集团第五工程公司，湖北宜昌443002)

摘要:基于连续梁桥砂箱临时支座的工作原理，从材料准备、砂箱加工、砂箱压缩量确定、砂箱拆除等方面，阐述了砂箱临时支座

的施工操作要点，经实践应用表明:砂箱临时支座具有操作方便、节能环保、稳定性强等优点。

关键词:连续梁桥，砂箱临时支座，压缩量，施工工艺

中图分类号:U443.36〇引言

随着高速公路的发展，对公路桥梁的质量、进度、安全、舒适、 环保要求不断提高，桥梁结构由简支梁桥逐渐发展到完全连续梁 桥，由于其各有利弊，先简支后连续梁桥应运而生。对于地质条 件特别复杂的地区、桥梁基础坐落在力学性质截然不同的持力层 上的先简支后连续梁桥一般是设计人员的首选桥梁结构形式。

在连续梁桥的施工中，临时支座的设计与施工是非常重要的 环节。通常的临时支座有木制结构、混凝土砂结构、钢结构和硫 磺砂浆结构等多种形式。经过对各种结构的临时支座的反复比 较，经过不断的反复验算和摸索，结合混凝土砂临时支座、钢结构

文献标识码:A

临时支座和硫磺砂浆临时支座的优点、克服缺点设计出砂箱临时 支座，在实际工程中得到了较好的应用。

临时支座在实际工程应用中，操作非常方便，能提高进度;而 且砂箱高度采用的是无级调节，保证了连续梁桥的架设高程，确 保了工程质量;并且在施工过程中不会产生任何污染，非常环保。

1砂箱支座工作原理

本砂箱临时支座的工作原理就是根据钢材可以加工成任何

形状，并具有很高的抗压强度、不易损坏的特点，利用黄砂粒径 小、抗压强度高的特性，综合两者特点，加工成活塞式可调节临时 砂箱。其结构如图1所示。

so-s 9-O-S 9-o-sso-s 9-O-S 9-o-sso-s 9-O-Sso-s 9-O-S 9-o-sso-s 9-O-S 9-O-S so-s 9-O-S 9-O-SSO-S 9-C

SO-S9O-S9O-SSO-S9O-SSO-S9O-S9O-SSO-S9O-S9O-SSO-S9O-SSO-S9O-S9O-S

- -

-

- -

- -

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- -

钢栈桥深水区一端倒退拆除施工，一边拆除，一边利用原钢栈桥 运送材料到岸上指定的位置。

管沿河底冲刷面齐平切割，以确保船行安全。

6结语

通过以上论述，笔者对在深水区设置栈桥施工提出以下建

5施工注意事项

1)沉桩开始时，可依靠桩的自重下沉，然后吊装振桩锤和夹

议:1)对于钢栈桥设计要综合考虑工程地质及水文情况，特别是 要注重载重汽车和吊车的荷载与制动力的作用下栈桥的稳定性

分析。2)对深水区栈桥施工,要结合河床具体情况，对深浅不同 水区其钢管桩设置区别对待，可节约资金。3)栈桥标高应考虑特 大水位的特殊情况，应高于常年平均水平的l.o

1.5 m高度。

具与桩顶连接牢固，开动振动锤使桩下沉。施工过程中可采用标

高和贯人度进行双控。2)振动时每次振动持续时间不宜超过 10 min ~ 15 min，不可中途停顿，以免桩周土恢复造成持续下沉困 难，振动下沉过程中随时监控垂直度。3)振动锤与桩头法兰盘连

接螺栓必须拧紧，无间隙或松动，如发现桩顶有局部变形或损坏， 4)栈桥桥面铺装要做好人与汽车的防滑设置以及安全护栏。要及时修复。4)悬臂导向支架应固定，以便打桩时稳定桩身;但 参考文献：桩在导向支架上不应绀制过死，使桩身产生超过许可的拉力或扭 矩。5)测量人员用GPS现场指挥精确定位，沉桩时要不断的检测 桩位和桩的垂直度，并控制好桩顶标高。6)钢管桩之间的接头必 须满焊，各加长加劲板也需满焊并符合设计的焊缝厚度要求，按 规范要求进行超声波探伤。经现场技术员检查钢管桩接头焊接 质量合格后方可打设钢管桩。7)为确保安全，栈桥设计标高应高 于正常平均水位1 m以上。8)考虑安全，设置防滑装置，在栈桥 与施工平台的连接处，间隔50 cm焊接一道8 mm圆钢用于车辆 转弯时防滑。9)为保证施工人员安全，在栈桥和工作平台均设立 防护栏杆。1〇 )钢管桩基础拆除时，需采用水下切割的方法，将钢

[1] 长江水利委员会水文局长江下游水文资源勘测局.铜陵长

江公路大桥局部桥墩加固工程防洪评价报告[R]. 2014.

[2] 张波.钢栈桥施工技术分析[J].交通科技与经济,2011

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[6] 李长效.弱覆盖层浅海海区钢结构栈桥施工技术[J].铁道

建筑,2013(4):23-25.

Stability analysis and construction of deep water steel trestle

Wang Guomin

(Tongling Yangtze River Highway Bridge Management Office ^ Tongling 244011, China)Abstract： In the lower reaches of the Yangtze River pier reinforcement project, combining with construction the requirements, considering the

bearing capacity of foundation, flow velocity, scour depth, load factors such as stability analysis of steel trestle, this paper introduces the con- struction process and method of trestle，and puts forward the control measures and pay attention to the eonstruction of the problem，with a certain reference to similar construction in the future.

Key words ： steel trestle, stability, steel pipepile, bearing capacity

收稿日期=2016-12-10

作者简介:王勇（1973-),男，在读工程硕士，高级工程师

，一

级注册建造师（公路)