深水基礎(chǔ)鋼棧橋設(shè)計(jì)與施工

深水基礎(chǔ)鋼棧橋設(shè)計(jì)與施工摘要深水基礎(chǔ)施工時(shí)，一般需修建鋼棧橋作為運(yùn)輸通道，并依附鋼棧橋搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)由水中作業(yè)轉(zhuǎn)化為陸地作業(yè)的目的。本文通過(guò)新許特大橋雙洎河水中墩棧橋?qū)嵗?，詳?xì)介紹了鋼棧橋的設(shè)計(jì)過(guò)程和施工方法，供同行參考借鑒。關(guān)鍵詞鋼棧橋；設(shè)計(jì)；施工方法1工程概述石武客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)新許特大橋全長(zhǎng)41.209km，其中401#墩?405#墩位于雙洎河水中，水位從6.27m至9.71m不等。該橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為鉆孔樁基礎(chǔ)、矩形承臺(tái)、圓端型橋墩。本橋橫跨雙洎河，水中墩主要地質(zhì)為：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土、中密粉土、細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、石英質(zhì)粗圓礫土；橋址區(qū)第四系地層覆蓋厚達(dá)80m以上，地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育。2總體方案401#?405#水中墩施工采用搭設(shè)鋼棧橋作為運(yùn)輸通道，并在相應(yīng)墩位處搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行鉆孔樁作業(yè)和鋼板樁圍堰施工，圍堰封底后再進(jìn)行承臺(tái)及墩身施工的施工方法。本文重點(diǎn)講述鋼棧橋的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。3鋼棧橋設(shè)計(jì)鋼棧橋采用上承式結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)為141m，橋面寬度為5m，跨徑為1-3.0+9-15.0+1-3.0m?？紤]到本橋不通航，根據(jù)歷年洪水水位，設(shè)定橋面標(biāo)高為97.0m。棧橋采用鋼管樁9500mm，壁厚8mm）基礎(chǔ)，入土深度為13.2m，每個(gè)墩位管樁露出水面部分橫向采用型鋼剪刀撐連為一體。樁頂采用雙排6m長(zhǎng)I45a工字鋼作為橫梁將上部荷載傳至樁身，為防止失穩(wěn)，在支撐點(diǎn)處與管樁連接部位橫橋向設(shè)置牛腿加固。梁部主桁架采用6片貝雷拼裝而成，鋼棧橋橋面板橫梁采用I10a工字鋼通過(guò)U型卡固定在貝雷片弦桿的節(jié)點(diǎn)處，橋面板縱梁采用［10a槽鋼與橫梁焊接，橋面板采用10mm厚防滑鋼板?；詈奢d上橋時(shí)限制行車(chē)速度在10km/h以?xún)?nèi)。棧橋檢算結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。圖1結(jié)構(gòu)模型以自重為62.6t履帶旋挖鉆機(jī)行駛至跨度為15m鋼棧橋跨中和樁頂時(shí)作為計(jì)算模型，分別驗(yàn)算鋼棧橋面板、鋼棧橋面板［10槽鋼縱肋、鋼棧橋面板I10工字鋼橫肋、鋼棧橋貝雷桁架、鋼棧橋I45a工字鋼橫梁及鋼棧橋鋼管樁（9500mm，壁厚8mm空心鋼柱）的受力情況。3.1鋼棧橋面板（10mm厚鋼板）驗(yàn)算橋面板自重=0.785KN/m。履帶旋挖鉆機(jī)履帶長(zhǎng)度4m,寬度0.8m，計(jì)算面板時(shí)取1.2的沖擊系數(shù)。單側(cè)勻布荷載q=626/（0.8x4x2）*1.2=117kPa，經(jīng)邁達(dá)斯軟件分析計(jì)算，最大組合應(yīng)力o=202.1MPa<[o]=205MPa，滿(mǎn)足要求。其最大支點(diǎn)反力為69.6kN。3.2鋼棧橋面板[10槽鋼縱肋驗(yàn)算按五等跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，支座間距0.5m，查《建筑施工手冊(cè)》彎矩為：M=0.105*69.6*0.5*102=1.827kN.m，彎曲應(yīng)力：o=M/W=1.827*103/39.7*10-6=46.02MPa<[o]=205MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求。最大剪力：Q=0.606*69.6*0.5=21.1kN，剪應(yīng)力為：t=Q*S/（b*I） =21.1*103*23.5*10-6/（5.3*10-3*198.3*10-8）=47.2MPa<[T]=125MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求。3.3鋼棧橋面板I10工字鋼橫肋驗(yàn)算按跨度0.9m的簡(jiǎn)支梁中間布置間距為0.5m的兩個(gè)集中荷載進(jìn)行計(jì)算（偏于安全），彎矩為9.85kN.m，彎曲應(yīng)力：o=M/W=9.85*103/49*10-6=201.0MPa<[o]=205MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求。支座最大反力：Rb=1.132*69.6*0.5=39.4kN，即剪力最大為Q=Rb=39.4kN，剪應(yīng)力：t=Q*S/（b*I）=39.4*103*28.2*10-6/（4.5*10-3*245*10-8）=100.8MPa<[i]=125MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求。3.4鋼棧橋貝雷桁架驗(yàn)算貝雷桁架由n=6片貝雷組成，每片國(guó)產(chǎn)貝雷片重量（3.0m長(zhǎng)）（支撐架和銷(xiāo)釘?shù)攘慵?00kg，單片桁片慣性矩Ix=250500cm4、桁片截面模量WX=3570cm3、桁片允許彎矩[M]=788.2kN.m、允許剪力[Q]=245kN，不均勻折減系數(shù)n為0.9。一輛履帶旋挖鉆機(jī)行駛至棧橋跨中時(shí)的彎矩為：M1=1/4*626*1.4*15=3286.5kN.m由“貝雷桁架自重+I10工字鋼自重+[10槽鋼自重+橋面板自重”產(chǎn)生的跨中彎矩為：M2=1/8*7*152*1.2=236kN.m，其中q=(3*6/3)+0.11+0.1+0.785=7kN/m。最大彎矩為：Mmax=M1+M2=3522kN.m<[M]=0.9*788.2*6=4256.28kN.m，滿(mǎn)足要求。撓度f(wàn)=PL3/(48nnEI)+5qL4/(384qnEI)=626*103*153/(48*0.9*6*2.06*1011*250500*10-8)+5*7*103*154/(384*0.9*6*2.06*1011*250500*10-8)=0.0174m。撓跨比為：f/L=0.0174/15=1/862<[f/L]=1/400，滿(mǎn)足要求。最大剪力Q=(626*1.4+7*1.2)/2=442.4kN<nn[Q]=0.9*6*245=1323kN，滿(mǎn)足要求。3.5棧橋I45a工字鋼橫梁驗(yàn)算履帶旋挖鉆機(jī)行駛至樁頂位置時(shí)2I45a工字鋼橫梁承受的荷載最大。履帶旋挖鉆機(jī)重量由4片貝雷片共同承擔(dān)，N=626*1.4/4=219.1kN，貝雷桁架等的自重1.1*7*15*1.2/4=34.65KN。經(jīng)計(jì)算組合應(yīng)力177MPa，剪應(yīng)力56MPa，均小于允許值，滿(mǎn)足要求。3.6棧橋鋼管樁驗(yàn)算按單根鋼管樁(9500mm、壁厚8mm空心鋼柱)驗(yàn)算。采用公路一I級(jí)車(chē)輛荷載移動(dòng)分析時(shí)，最不利位置如圖2所示。此時(shí)車(chē)輛荷載移動(dòng)反力最大值為498.9kN，如圖3所示。采用公路一I級(jí)車(chē)道荷載移動(dòng)分析時(shí)，均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qK=10.5kN/m，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值PK按照計(jì)算跨徑為15m直線(xiàn)內(nèi)插求得PK=220kN，最不利位置如圖4所示。此時(shí)車(chē)道荷載的反力最大值為433.7kN，如圖5所示?？梢?jiàn)支座反力均小于一臺(tái)履帶鉆機(jī)的自重，故單墩受力按履帶鉆機(jī)自重的組合荷載N=626*1.4+1.1*7*15*1.2=1015kN(貝雷梁等的自重)進(jìn)行計(jì)算安全可靠，單根鋼管樁最大受力N=1015/2=507.5kN。1）單根空心鋼柱應(yīng)力計(jì)算。由于空心鋼管樁（直徑500mm、壁厚8mm）埋入的軟塑狀粉質(zhì)黏土、粉土、飽和稍密細(xì)砂、硬塑粉質(zhì)黏土、粉土飽和中密層的橫向約束較小，為安全起見(jiàn)，鋼管樁的計(jì)算長(zhǎng)度按照露出河床的長(zhǎng)度為11