省道308復(fù)線澇港-大嶺段新建工程西溪大橋

施工棧橋施工方案

作者：連湘激（路橋工程師）

一、工程概況

省道308復(fù)線澇港至大嶺段新建工程第A合同段全長2.14Km，起訖樁號(hào)為K0+000～K1+700及K4+860～K5+300。本合同段采用部頒二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度近期為25.5m、遠(yuǎn)期50m，設(shè)計(jì)行車速度60km/h。主要工程量包括：大橋556.4m/2座。

二、棧橋設(shè)計(jì)

本段西溪大橋工程K1+230-K1+350處需搭設(shè)平臺(tái)和棧橋，橋梁的施工機(jī)械設(shè)備需要在棧橋上作業(yè)。棧橋設(shè)計(jì)在橋梁中線位置布置。設(shè)計(jì)棧橋橋面寬6.0 m，橋梁總長度120m，分16跨。

全部棧橋和平臺(tái)采用鋼管樁做立柱，立柱用振動(dòng)錘將管樁打入土層，打入深度根據(jù)地質(zhì)情況而定，主要以貫入度和入土深度控制，以達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。管樁為直徑600㎜，壁厚6㎜的鋼管。在靠管樁頂部處用Ⅰ12槽鋼，樁頂焊接鋼板，而后鋪設(shè)Ⅰ32工字鋼，工字鋼與鋼板滿焊，使整個(gè)平臺(tái)連成整體，提高穩(wěn)定性。工字鋼橫梁上架設(shè)貝雷縱梁、面層用Ⅰ25工字鋼和枕木鋪成。貝雷片與橫梁采用U形螺栓鎖緊；枕木用瑪釘釘成整體，以保證施工機(jī)械的安全行走。

三、棧橋的受力驗(yàn)算

1、貝雷架的受力分析及驗(yàn)算：

貝雷縱梁最大跨度為8m，受力分析和驗(yàn)算按8m計(jì)算。

枕木：0.8*103kg/m3

Ⅰ25a工字鋼：38.1 kg/m

貝雷架自重：300 kg/片、每片3 m長

枕木重量：0.8*103*0.15*6*8=5760 kg

Ⅰ25a工字鋼重量：38.1*6*16=3657.6 kg

貝雷架自重：300×4/3×8=3200 kg

恒載：5760+3657.6+3200=12617.6 kg

每延米恒載：12617.6/8=1577.2 kg/m

恒載跨中彎距：1/2q12=1/2*1577.2*82=50470.4 kg·m

=504.7KN·m

活載：施工中35T吊車履帶，所有施工設(shè)備中最重，以其作為計(jì)算控制的標(biāo)準(zhǔn)。

受力筒算模型為筒支梁，查閱《裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)》35T履帶吊車空車在跨中生產(chǎn)彎距為1400 KN·m、剪力為175KN。貝雷架容許內(nèi)力：彎距為3152.8 KN·m、剪力為980KN。

棧橋所受彎距：504.7+1400=1904.7 KN·m

1904.7/3152=0.60

按《裝配式公路鋼橋使用手冊(cè)》中規(guī)定：在彎距未超過容許彎距的5%時(shí)，由容許剪力控制。

履帶吊車停在一頭靠近鋼管樁時(shí)的剪力最大。

恒載的剪力為1/2q1=63.09KN

吊重物引起的剪力為：225.8*（120/500）=54.2KN

貝雷架所受最大剪力：63.09+175+54.2=292.29≤980KN

經(jīng)上述受力分析計(jì)算得貝雷架能承受施工時(shí)產(chǎn)生的荷載，強(qiáng)度能達(dá)到要求。

2、鋼管樁承載力及穩(wěn)定性分析：

鋼管樁用6㎜Q235熱軋鋼板卷制而成。

鋼管樁的截面積=лR2－лr2=л（6002—5882）/4=11196.6㎜2

鋼管樁的極限承載強(qiáng)度=215*11196.6=2407277N

吊車吊重時(shí)靠平臺(tái)所受的荷載T

350*2+120*6=4T

T=355KN

鋼管樁頂所承受的荷載：P=126.2+355=418KN≤2407.3KN

強(qiáng)度滿足要求。

穩(wěn)定性分析：

根據(jù)壓桿穩(wěn)定性公式：Pcr=л2*EI/（μ1）2

其中μ為下端固結(jié)，上端為鉸接，并結(jié)合以往的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，μ的取值為0.7。

E=2.1*105Mpa

I=1/64*л( R4－r4 )

=1/64*л( 3004－2924 )

=40744999㎜

I按頂標(biāo)高為水平聯(lián)系槽鋼下邊緣－2計(jì)算，底標(biāo)高鋼管樁打入粗砂混淤泥層的一半計(jì)算。查設(shè)計(jì)資料，設(shè)計(jì)樁長自由長度≥6.5m，

Pcr=л2*EI/（μ1）2

=л22.1*105*40744999/（0.7*6500）2

=4079158aN=4079KN

Pcr/P=9.2

鋼管樁的穩(wěn)定系數(shù)為9.2

根據(jù)本工程所提供的地質(zhì)報(bào)告和鋼管樁的入土自由長度≥1.2米計(jì)算其極限摩阻力為：Q=л·D×ti·li

中粗砂l(fā)i=1.5m ti=70Kpa

管樁為直徑600㎜樁底強(qiáng)風(fēng)化承載荷載 G=395.64KN

Q=3.14×0.6×（1.2×70）+395.640

=553.896KN≥418KN

經(jīng)上述受力分析的穩(wěn)定性計(jì)算。棧橋是安全的。本棧橋可滿足35t履帶吊、砼攪拌運(yùn)輸車、和施工機(jī)械在棧橋上作業(yè)的安全要求。

四、棧橋的施工方法

棧橋的施工，采用履帶吊車配合震動(dòng)錘插打鋼管樁的施工方法，將鋼管樁打入土層中做棧橋橋墩，鋼管樁打入深度根據(jù)地質(zhì)情況而定，主要以貫入度和入土深度控制，以達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。設(shè)計(jì)采用45KW震動(dòng)錘震動(dòng)沉樁，當(dāng)震動(dòng)到貫入度很小（下沉量很少）時(shí)，樁頂承載力可達(dá)450KN，同時(shí)要以達(dá)到管樁入土深度6.5 m來校核。確保橋墩的穩(wěn)定性。

施工步驟是：從0#墩開始，完成0#和1#墩管樁插打后，用水準(zhǔn)儀測(cè)量標(biāo)高，按設(shè)計(jì)標(biāo)高將管樁頂部處用I12槽鋼作水平撐，焊牢于管樁上，橫梁和支撐焊接牢固后安裝貝雷梁。貝雷梁在陸地按設(shè)計(jì)拼裝，用吊車直接吊裝就位。貝雷縱梁安裝后，安裝橫向工字鋼，橫向工字鋼按枕木設(shè)置，每根枕木兩端必須擱置在工字鋼橫梁上，工字鋼最大間距宜控制在50㎝左右，以改善枕木的抗彎距性能，工字鋼橫梁用U形螺栓和貝雷梁瑣緊，使橋面整體穩(wěn)定安全。

完成第一跨橋橋面鋪設(shè)后，吊車上橋在第一跨棧橋上進(jìn)行第二跨施工，各跨施工按第一跨的施工方法進(jìn)行。

本段工程擬投入機(jī)械設(shè)備情況表

附 表 1

2007年11月02日