深水中鋼棧橋和鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)

深水中鋼棧橋和鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)鄧津【摘要】鋼棧橋和鋼平臺(tái)是結(jié)構(gòu)性的臨時(shí)設(shè)施，而且在人員及物料運(yùn)輸中起到關(guān)鍵性的作用，就深水中鋼棧橋和鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了探討，由理論到實(shí)踐,希望能引起大多數(shù)工程技術(shù)人員的共鳴.【期刊名稱】《山西建筑》【年(卷)，期】2018(044)027【總頁(yè)數(shù)】2頁(yè)(P181-182)【關(guān)鍵詞】鋼棧橋;技術(shù)要點(diǎn);受力驗(yàn)算;下沉施工【作者】鄧津【作者單位】福建省隆恩建設(shè)集團(tuán)有限公司廣州分公司，廣東廣州511400【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】U442.5現(xiàn)在我國(guó)的橋梁技術(shù)是越來(lái)越先進(jìn)，跨河橋梁也在不斷地建設(shè)當(dāng)中。但我們建設(shè)跨河橋梁時(shí)要面臨著在深水中建設(shè)橋梁的情況，施工難度特別大，這時(shí)鋼棧橋和鋼平臺(tái)的作用就突現(xiàn)了，它能幫助我們像在陸地上建設(shè)橋梁一樣方便。鋼棧橋和鋼平臺(tái)是結(jié)構(gòu)性的臨時(shí)設(shè)施，而且又在人員及物料運(yùn)輸中起到關(guān)鍵性的作用，如果其在橋梁施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題則后果不堪設(shè)想?，F(xiàn)就深水中鋼棧橋和鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行一番探討。1概況某特大橋鋼棧橋與鋼平臺(tái)位于河流堆積形成的河口三角洲地貌上，臨時(shí)施工鋼棧橋分為兩個(gè)部分，其中左側(cè)棧橋從河堤搭設(shè)至1號(hào)主墩位置，全長(zhǎng)264.5m。右側(cè)棧橋從河堤搭設(shè)至3號(hào)主墩位置，全長(zhǎng)96m。棧橋與主墩施工鋼平臺(tái)連接位置，棧橋設(shè)置加寬段，加寬段頂面寬度為12m，長(zhǎng)度為19m，用于施工車輛在棧橋上轉(zhuǎn)彎掉頭以及錯(cuò)車。2鋼棧橋與鋼平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)2.1收集水文資料和確定鋼管樁設(shè)計(jì)樁頂橋地位區(qū)表水為西江河流，平常流量大。該處水道洪水發(fā)生在4月份~9月份，洪峰多出現(xiàn)在6月下旬，年最高水位為1.83m~3.60m，歷史最高水位為2005年的3.60m。而枯水期在10月~3月，年最枯水位為-0.4m~-0.6m之間，最低-0.99m。正常水位為0.2m~1.8m。在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，最有用的數(shù)據(jù)是正常水位和高水位，枯水位期間也可以用來(lái)參考鋼棧橋和鋼平臺(tái)開(kāi)工的時(shí)間。經(jīng)過(guò)分析，在施工期間考慮發(fā)生洪水時(shí)預(yù)留雜物通過(guò)的間隙，因此鋼管樁設(shè)計(jì)樁頂為3.90m,比歷史最高水位高出30cm。2.2施工材料、加工設(shè)備及機(jī)械的選擇及應(yīng)用2.2.1棧橋面板方面棧橋面板的選擇，有三種材料可供選擇，一是實(shí)木板，二是花紋鋼板，三是混凝土板。實(shí)木板優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，施工方便，但因雨水浸泡，局部會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重腐爛，重車行走時(shí)存在較大安全隱患，而且不防火?；y鋼板優(yōu)點(diǎn)是能多次周轉(zhuǎn)使用，但對(duì)于該項(xiàng)目而言，首次投入太多了，鋼板投入是混凝土板投入的2.5倍，不經(jīng)濟(jì)?；炷涟鍍?yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)耐用，雖然極其笨重，但是可以利用搭設(shè)鋼棧橋的車輛及設(shè)備安裝，沒(méi)有存在資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，完工后附近一些河堤防護(hù)工程項(xiàng)目也可以利用到部分混凝土板面。最重要的是對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目而言，采用混凝土板能節(jié)約項(xiàng)目前期投入，其發(fā)揮的效益是顯著的，因此棧橋面板優(yōu)先選擇混凝土面板。注意澆制混凝土板時(shí)在兩側(cè)預(yù)留4個(gè)小孔，以便安裝時(shí)用U環(huán)扣與貝雷梁緊密扣緊，板面與貝雷梁之間墊上橡膠帶，避免板面與貝雷梁產(chǎn)生滑移。2.2.2加工設(shè)備及施工機(jī)械方面鋼板采用數(shù)控切割機(jī)切割?？v縫和直管段環(huán)縫坡口用12m刨邊機(jī)加工；彎管段環(huán)縫坡口用數(shù)控切割機(jī)加工，鋼板經(jīng)全數(shù)控四輥卷板機(jī)多次卷制，檢查達(dá)到設(shè)計(jì)弧度。組圓后管內(nèi)壁加臨時(shí)支撐增加剛性，然后進(jìn)行鋼管縱縫的焊接，焊接應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝指導(dǎo)書(shū)確定的焊接方法及焊接參數(shù)執(zhí)行。棧橋的架設(shè)采用50t浮吊、DZ40型振動(dòng)錘、DZ90型振動(dòng)錘（備用）逐跨打樁搭設(shè)棧橋。2.3鋼棧橋與鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)由上到下的受力驗(yàn)算鋼管樁、貝雷梁和工字鋼三者組合早已成為了成熟的棧橋搭設(shè)結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目鋼棧橋與鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)跨徑為15m，從下到上依次采用中100cmS10mm鋼管樁-2136a工字鋼下橫梁-3組貝雷梁-C30鋼筋混凝土預(yù)制板。2.3.1混凝土預(yù)制板的受力驗(yàn)算在進(jìn)行鋼筋混凝土預(yù)制板截面承載力驗(yàn)算時(shí)，主要考慮的荷載作用效應(yīng)組合為永久荷載作用和可變荷載作用。設(shè)計(jì)預(yù)制板尺寸為長(zhǎng)6m,寬1.8m,厚20cm。預(yù)制板混凝土采用雙層配筋，主筋采用HRB335饑4鋼筋，箍筋采用HRB335饑2鋼筋。預(yù)制板混凝土采用C30標(biāo)號(hào)。根據(jù)JTGD60-2015公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范在進(jìn)行截面抗壓及抗彎強(qiáng)度計(jì)算，滿足技術(shù)要求。2.3.2貝雷梁的受力驗(yàn)算混凝土板以下貝雷片縱梁按照簡(jiǎn)支梁進(jìn)行受力驗(yàn)算。考慮混凝土預(yù)制板結(jié)構(gòu)自重與車輛荷載作用組合效應(yīng)得到的彎矩設(shè)計(jì)值，來(lái)檢驗(yàn)預(yù)制板的承載力。預(yù)制板結(jié)構(gòu)自重與550kN車輛荷載按均布荷載計(jì)算。棧橋采用縱向3組貝雷梁作為管樁上的承重結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)強(qiáng)度及剛度計(jì)算符合技術(shù)要求。2.3.3工字鋼下橫梁的受力驗(yàn)算工字鋼下橫梁由兩根I36a工字鋼組成，按跨徑4.5m的簡(jiǎn)支梁來(lái)計(jì)算?？紤]最不利情況，整個(gè)車重平均分配到3組貝雷片梁上面，并傳力至工字鋼下橫梁。經(jīng)過(guò)抗彎及抗剪強(qiáng)度計(jì)算，I36a工字鋼下橫梁滿足設(shè)計(jì)要求。2.3.4鋼管樁的樁長(zhǎng)計(jì)算及受力驗(yàn)算鋼管樁作為棧橋主要承重基礎(chǔ)，按照摩擦樁計(jì)算，注意淤泥的摩阻力忽略不計(jì)。棧橋鋼管樁沖刷考慮了一般沖刷和局部沖刷。計(jì)算時(shí)只考慮最大水深位置，其余水深位置的沖刷數(shù)據(jù)也可以根據(jù)JTGC30-2015公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)公式計(jì)算得出總沖刷高度。設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的最大總沖刷高度約6m，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要增加安全系數(shù)，最后該項(xiàng)目取最大總沖刷高度為7m。根據(jù)JTGC30-2015公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范中特殊大橋取埋置深度，則鋼管樁及鋼護(hù)筒埋置深度均應(yīng)埋入最大沖刷線下4.0m，即鋼管樁及鋼護(hù)筒要埋入目前河床面以下11m。利用鋼管樁設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高、河床各斷面的標(biāo)高、總沖刷高度及埋置深度等數(shù)據(jù)計(jì)算出各斷面上鋼管樁的樁長(zhǎng)、入土深度及相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制出各斷面上鋼管樁材料用量表，以供施工參考。最后根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)公式依次計(jì)算以下相關(guān)數(shù)據(jù)，一是單樁豎向承載力鋼管樁承載力計(jì)算，二是鋼管樁壓桿穩(wěn)定性計(jì)算，三是流水及漂流物對(duì)棧橋鋼管樁沖擊力橫橋向計(jì)算，四是鋼棧橋及平臺(tái)汽車制動(dòng)力順橋向穩(wěn)定計(jì)算，五是鋼管樁在鋼棧橋及平臺(tái)形成階段和正常使用階段中各種工況下受力及變形驗(yàn)算，由于本文篇幅有限，相關(guān)計(jì)算公式比較繁多，而且相關(guān)公式及計(jì)算方法也可以在《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)》中輕易找到，故本文沒(méi)有就以上計(jì)算的公式展開(kāi)討論。2.3.5鋼管樁的振動(dòng)下沉施工棧橋的架設(shè)原采用50t浮吊、DZ40型振動(dòng)錘、DZ90型振動(dòng)錘（備用）逐跨打樁搭設(shè)棧橋。施工時(shí)注意履帶吊懸出長(zhǎng)度不準(zhǔn)超過(guò)2m。實(shí)際施工中，DZ40型振動(dòng)錘的激振力才230kN，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到鋼管樁最大要下沉11m的深度的要求，為了保證主河道中的鋼管樁的入土深度，故換成了激振力為530kN的DZ90振動(dòng)錘，其施工效率和施工質(zhì)量都大大提高。鋼管樁的打設(shè)順序?yàn)榭v向從岸邊出發(fā)，橫向沿順?biāo)较?，所有打設(shè)的鋼管樁進(jìn)入河床的設(shè)計(jì)深度時(shí)可以收錘，如遇到下沉幅度還較大時(shí)有必要打設(shè)到振動(dòng)不下沉為止。在施工過(guò)程中，很難做到振動(dòng)錘中心和樁中心軸保持在同一直線上，這時(shí)要在沉放前做好測(cè)量放樣，安放好導(dǎo)向裝置，沉放過(guò)程中加強(qiáng)樁身豎直度觀測(cè)，保證鋼管樁偏位和傾斜度在容許范圍之內(nèi)。還要注意鋼管樁的對(duì)接施工，焊縫應(yīng)飽滿，焊縫處應(yīng)力集中部位應(yīng)用焊接鋼板加強(qiáng)。鋼棧橋及鋼平臺(tái)施工完成后，每天采集相關(guān)數(shù)據(jù)，利用相關(guān)公式測(cè)算鋼管樁的埋置深度，鋼管樁的埋置深度始終滿足沖刷后的埋置深度要求。3結(jié)語(yǔ)在建設(shè)跨河橋梁的過(guò)程中，某些工程技術(shù)人員往往重視主體結(jié)構(gòu)而輕視臨時(shí)設(shè)施結(jié)構(gòu)，而一些盲目趕工期和技術(shù)力量薄弱的項(xiàng)目中的臨時(shí)設(shè)施施工方案并沒(méi)有經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算或論證過(guò)就施工，這就令