發(fā)布時間：2014-07-27 16:20

　　1 工程概況及便橋設(shè)置方案
　　新建重慶市南川區(qū)特色工業(yè)園縱三路大橋跨越龍巖河，有三個橋墩位于水中，橋位處龍巖河常水位538.522m，水中墩最深為4.1m，地基土為亞粘土，通過試驗(yàn)測得橋位處地基容許承載力120KPa。為了方便進(jìn)行水中墩施工，筆耕論文，擬在上游緊靠橋位處修建施工便橋一座，以方便施工機(jī)械設(shè)備及材料能直接通到橋墩位置處，設(shè)計(jì)便橋考慮通行的最重施工車輛為300KN，其各軸重及尺寸如1所示，設(shè)計(jì)便橋的行車道高度高過水位4m，
　　圖1300KN重車縱、平面布置圖
　　經(jīng)對多種類型的便橋方案進(jìn)行綜合比選和分析，決采用貝雷片組建施工便橋。在具體方案設(shè)計(jì)時對便橋初步方案的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力力學(xué)分析和檢算，通過計(jì)算結(jié)果對各部分采用材料的型號及尺寸等進(jìn)行了優(yōu)化及調(diào)整，最終采用的便橋詳細(xì)方案如下：
　　便橋縱向主梁采用下承式貝雷鋼梁型式。設(shè)計(jì)為5跨，跨徑均為18m，總長90m。貝雷鋼梁組合形式為三排單層，兩組貝雷鋼梁間凈距3.7m，同一組的三片貝雷之間用支撐架及螺栓聯(lián)接，每片標(biāo)準(zhǔn)貝雷的下弦桿上橫放2根I32b工字鋼橫梁，橫梁間距為150cm，長度5.8m。橫梁工字鋼上設(shè)置間距為15cm的[20槽鋼縱梁，槽鋼縱梁上鋪設(shè)10mm厚的花紋鋼板作橋面板，點(diǎn)焊在縱向分配梁上，為防止車輛在上方行駛產(chǎn)生震動和異響，鋼橋面板上方不焊防滑條。岸邊橋臺采用混凝土及漿砌片石相結(jié)合。中間橋墩采用雙根800mm×8mm鋼管樁，鋼管樁中心距為3.9m，鋼管樁之間設(shè)[22槽鋼加強(qiáng)撐，鋼管樁頂部焊接厚20mm的100cm×100cm鋼板作頂托，頂托上并排橫放三根I32b工字鋼，然后在工字鋼上擺放貝雷主梁。便橋布置結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。
　　圖2鋼便橋縱斷面圖
　　圖3鋼便橋橫斷面圖
　　2 鋼便橋結(jié)構(gòu)受力檢算
　　2.1 縱梁計(jì)算
　　縱梁為間距15cm的[20槽鋼，[20槽鋼材料特性為：重量25.777Kg/m； [σ]=181MPa，[τ]=85MPa，A=32.837cm2，W=191cm3，E=2.1×105MPa，I=1910cm4。
　　當(dāng)橋面上有車輛行駛時，縱梁受力實(shí)際為多跨連續(xù)梁，但為簡化計(jì)算，以跨度為150cm的簡支梁做為其受力模式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果偏于安全。則每根縱梁承擔(dān)的橋面板及自重的線荷載為：q=7.9×0.15×0.01×9.8+25.777×9.8×10-3=0.37KN/m。
　　選擇重車后軸的一個輪荷載60KN進(jìn)行驗(yàn)算，其作用寬度為60cm，考慮由4根[20槽鋼共同承受車輪荷載，汽車活載的沖擊系數(shù)1+μ=1+15/（37.5+1.5）=1.38，則每根槽鋼縱梁分配的重量為P=60×1.38/4=20.7KN。當(dāng)汽車輪荷載處于跨中時縱梁承受最大彎矩，處于支點(diǎn)時縱梁承受的剪力為最大�？v梁受力如圖4所示。
　　圖4縱梁受力圖式
　　Mmax=ql2/8+pl/4=0.37×1.52/8+20.7×1.5/4=7.87KN?m
　　故σmax=Mmax/W=（7.87×103）/（191×10-6）=41.2MPa＜[σ]=181MPa
　　Qmax=P+ql/2=20.7+0.37×1.5/2=20.98KN
　　故τmax=Qmax/A=（20.98×103）/（32.837×10-4）=6.39MPa＜[τ]=85MPa
　　fmax=5qL3/384EI+PL3/48EI =（5×0.37×103×1.53）/（384×2.1×105×106×1910×10-8）+（20.7×103×1.53）/（48×2.1×105×106×1910×10-8）=0.037mm＜L/400=3.8mm
　　2.2 橫梁計(jì)算
　　橫梁為間距150cm的I32b工字鋼，I32b工字鋼材料特性為：重量57.741Kg/m； [σ]=181MPa，[τ]=85MPa，A=73.556cm2，W=726cm3，E=2.1×105MPa，I=11600cm4。
　　選擇后軸的全部荷載240KN進(jìn)行驗(yàn)算，其軸間距為1.2m，因橋面板及縱梁槽鋼對荷載的分散作用，考慮到由3根I32b工字鋼橫梁共同承受荷載，汽車活載的沖擊系數(shù)1+μ=1+15/（37.5+3.7）=1.36，則單根工字鋼橫梁承擔(dān)的荷載為P=240×1.36/3=108.8KN。并將輪重簡化為集中荷載。此外I32b工字鋼還承受的自身重量、上部縱梁[20槽鋼及橋面鋼板的重量等簡化成均布線性荷載，經(jīng)計(jì)算得q=3.35KN/m，橫梁受力圖式如5所示。
　　圖5橫梁受力圖式
　　Mmax=ql2/8+Pl/4=3.35×3.72/8+108.8×3.7/4=106.37KN?m
　　故σmax=Mmax/W=（106.37×103）/（726×10-6）=146.5MPa＜[σ]=180MPa
　　Qmax=P/2+ql/2=108.8/2+3.35×3.7/2=60.6KN
　　故τmax=Qmax/A=（60.6×103）/（73.556×10-4）=82.4MPa＜[τ]=85MPa
　　fmax=5×qL3/384EI+PL3/48EI =（5×3.35×103×3.73）/（384×2.1×105×106×11600×10-8）+（108.8×103×3.73）/（48×2.1×105×106×11600×10-8）=4.8mm＜L/400=9.3mm
　　2.3 貝雷主梁受力檢算
　　查《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》得三排單層貝雷桁架的結(jié)構(gòu)特征為：[M]=4809.4KN?m，[Q]=698.9KN。
　　為了簡化計(jì)算，以跨度為18m的簡支梁作為貝雷主梁的受力模式進(jìn)行計(jì)算，全部300KN汽車重量簡化成集中荷載，結(jié)果偏于安全，汽車活載的沖擊系數(shù)1+μ=1+15/（37.5+18）=1.27。貝雷主梁承受的自重及其它結(jié)構(gòu)的荷載簡化成線性均布荷載，計(jì)算得q=11.2 KN/m。當(dāng)300KN汽車集中荷載處于跨中時貝雷主梁承受最大彎矩，荷載處于支座時主梁承受最大剪力。
　　Mmax=ql2/8+Pl/4=11.2×182/8+300×1.27×18/4=2168.1KN?m＜[M]=4809.4KN?m，
　　Qmax=P+ql/2=300×1.27+11.2×18/2=481.8KN＜[Q]=698.9KN
　　2.4 鋼管樁強(qiáng)度計(jì)算
　　鋼管樁采用φ800鋼管柱，壁厚不小于8mm，最大自由長度為8.1m。當(dāng)施工重車行駛到墩上時，由上述計(jì)算可知重車及便橋傳至鋼管樁的軸向壓力為300×1.27+18×11.2=582.6KN，因每個墩由2根鋼管樁組成，則每根鋼管樁承受582.6/2=291.3KN的軸向壓力，管樁自重、墩上托座及I32b工字鋼梁重合計(jì)19.2KN。
　　（1）樁的強(qiáng)度驗(yàn)算
　　承受荷載需要的鋼管樁斷面面積：A需=N/[σ]=（291.3+19.2）×103/180=1.73×103㎜2
　　φ800鋼管樁（δ=8mm）：A=π（8002-7842）/4=19.9×103㎜2＞A需，故樁的強(qiáng)度足夠。
　�。�2）鋼管壓桿穩(wěn)定計(jì)算
　　A=19.9×103㎜2
　　Iz=π（8004-7844）/64=1.56×109㎜4
　　iz=（Iz/A ）1/2=280.0㎜
　　取μ=1, L=8.1m，則樁的長細(xì)比為λ=μL/iz=28.9
　　查表得穩(wěn)定折減系數(shù) =0.961
　　N/ A=（291.3+19.2）/（0.961×19.9×103）=16.2MPa＜[σ]= 180MPa
　　由計(jì)算可得，便橋各結(jié)構(gòu)受力滿足要求。
　　3. 鋼棧橋施工
　　3.1 橋臺施工
　　便橋的橋臺采用C20混凝土條形基礎(chǔ)及漿砌片石相結(jié)合。橋臺下部采用C20混凝土條形基礎(chǔ)，尺寸為6m×1.5m×1.2m，上部采用漿砌片石，尺寸為6m×0.8m×0.6m，為避免橋頭錐坡土體被雨水沖刷，將錐坡土體修整夯實(shí)后用水泥砂漿抹面，并在錐坡邊緣修建排水溝，截排地面水。
　　3.2 中間墩鋼管樁施工
　　河灘及河灘淺水區(qū)采用汽車吊機(jī)配合震動錘打鋼管樁的施工方法將鋼管樁打入土層，深水區(qū)采用打樁船打樁到位。鋼管樁施沉前根據(jù)樁位圖計(jì)算每一根樁中心的平面坐標(biāo)，同時確定好沉樁順序，防止先施打的樁妨礙后續(xù)的樁施工。
　　打樁船采用拋錨定位，拋錨時考慮盡量能多打樁，減少拋錨次數(shù)，以加快施工進(jìn)度。按照沉樁順序進(jìn)行打樁船的拋錨定位，拋錨方法是：打樁船的首、尾各拋兩只錨，成“八”字形，另外在船首、尾各拋設(shè)一只帶前進(jìn)纜的錨，樁位的調(diào)整依靠6根錨纜進(jìn)行。
　　打樁船拋錨定位后，運(yùn)樁船將樁運(yùn)至打樁船船首處，打樁船上吊鉤將樁采用兩點(diǎn)起吊、吊立，然后拉入龍口，合攏機(jī)械手，測量控制，通過調(diào)整樁架的垂直度來調(diào)整鋼管樁垂直度。
　　鋼管樁平面位置及垂直度調(diào)整完成后，開始壓錘，依靠鋼管樁及打樁錘的重量將其壓入土層，測量復(fù)測樁位和垂直度，偏差滿足要求后，開始錘擊。
　　鋼管樁的打入深度根據(jù)地質(zhì)情況和承載力要求，并經(jīng)受力計(jì)算而定。施工時要控制貫入度和入土深度，以達(dá)到設(shè)計(jì)承載力，鋼管樁的最終樁尖標(biāo)高由入土深度控制，若鋼管樁無法施打至設(shè)計(jì)標(biāo)高，及時匯報、分析原因，拿出解決辦法，直至鋼管樁的入土深度滿足設(shè)計(jì)要求和已證明鋼管樁達(dá)到了設(shè)計(jì)承載力。另外一種情況是達(dá)到了設(shè)計(jì)入土深度，但鋼管樁還是急速下沉，要以錘擊度來復(fù)核。
　　當(dāng)現(xiàn)有打樁船船位不能滿足繼續(xù)施沉鋼管樁要求時，應(yīng)起錨，起錨盡量使用起錨艇，將打樁船重新拋錨定位，進(jìn)行下一跨的打樁。
　　每排鋼管樁打入到位后，及時進(jìn)行鋼管樁基礎(chǔ)之間的連接，增加樁的穩(wěn)定性，連接材料采用[22槽鋼，形成剪刀撐，然后在剪刀撐上下方再用[22號槽鋼連接形成矩形框架，防止鋼樁間不均勻沉降并增加其整體穩(wěn)定性。槽鋼需根據(jù)現(xiàn)場尺寸下料。焊縫質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。在鋼管樁頂部焊接鋼板托座，再在托座上安裝3根I326b工字鋼下橫梁，托座上要焊接限位板，以固定下橫梁。
　　3.2.7 主縱梁及橫、縱向分配梁拼裝
　　貝雷梁在陸地按第一跨長度進(jìn)行拼裝，考慮到貝雷撓度主要來源于銷孔間間隙拉與擠，貝雷銷在安裝時人工用大鐵錘敲打，使得貝雷銷緊密插入銷孔內(nèi)避免留下孔隙并插上保險銷。拼裝完畢后用吊車直接吊裝就位進(jìn)行固定，固定好的貝雷桁架設(shè)抗風(fēng)拉桿。
　　主縱梁安裝完畢，在其上鋪設(shè)橫梁I32b工字鋼，橫梁與主縱梁間采用Ф16“U”型螺拴固定鎖緊，每個節(jié)點(diǎn)1套螺栓，增加便橋整體穩(wěn)定安全性。然后在橫梁上鋪設(shè)槽鋼縱梁與橋面板，1cm厚橋面板與縱梁工字鋼點(diǎn)焊連接，橋面板上方不焊防滑條，主要是防止車輛在上方行駛產(chǎn)生震動和異響。完成第一跨橋面鋪設(shè)后吊車開上鋪設(shè)好的便橋橋跨，吊裝下一跨主梁，按同樣的方法，完成其它橋跨的施工。
　　3.2.8附屬結(jié)構(gòu)施工
　　電纜等擱置托架用∠50角鋼焊接在橫梁上，每根橫梁上焊1根，施工時需要的電纜等設(shè)施擱置在上面，減少對便橋交通的干擾。
　　在便橋上隔一段距離設(shè)置車輛限速行駛警示牌，限制車速10Km/h。在便橋入口設(shè)置崗?fù)ず驼{(diào)度員，以及車輛限重標(biāo)志牌。在便橋上兩邊每隔15m交替布置路燈，供夜間照明。

 

本文編號：6982