浅析拱北湾大桥栈桥设计和施工技术.docx

1、浅析拱北湾大桥栈桥设计和施工技术 摘 要：拱北湾大桥是连接珠澳口岸人工岛与珠海的大型跨海大桥。栈桥是大型水上桥梁的必备施工技术，不仅具有运输通道、吊装平台等多种功能，而且安拆方便、经济实用。本栈桥采用 321 标准贝雷桁架作为主梁，采用钢管桩作为栈桥基桩。本文结合拱北湾大桥施工，提出了一套从栈桥的设计到施工的整体方法。 关键词：拱北湾大桥；贝雷桁架；钢管桩；栈桥验算；有限元 1 工程概况 拱北湾大桥东起珠澳口岸人工岛，设置了 A、 B、 C、 D、 E、 F六条匝道；西至珠海接线人工岛，全长约 900 米，双向六车道，设计时速 80km/h，为港珠澳大桥主桥与珠海连接线的连接纽带。 2 栈桥设

2、计 2.1 使用要求 （ 1）栈桥承载力最大应满足 80t 履带吊的行走及常规吊装要求。 （ 2）平面位置不得妨碍主体工程的施工，且应满足桥梁的整体施工要求。 2.2 设计参数 行车荷载：根据现场施工情况 人群荷载： 1.5kN/m2 设计跨度： 15m/跨 桥面宽度： 6m 设计风速： 24m/s 2.3 栈桥结构 栈桥桥面宽度为 6m，桩采用直径为 630mm，厚度为 10mm的 Q345钢管桩。下横梁采用 I40b 双拼工字钢，主纵梁采用 1.5m 高的 “321” 型标准型贝雷梁，共三组，每组布置二榀。贝雷梁上依次铺设 I14b 工字钢分布梁，分布梁间距为 30cm，分布梁顶铺 10m

3、m花纹钢板做桥面。两侧钢护栏采用 30mm钢管纵向布置，高度 1.0m。栈桥断面如图 1 所示；车辆需转弯掉头位置设置加宽段，加宽段长度为 18m，宽度为 6m。 3 栈桥施工 栈桥施工工艺流程（如图 3 所示） 3.1 测量定位 采用全站仪与钢尺控制架桥机走行轨道与钢管桩导向架中心位置。 3.2 吊机就位 栈桥施工机械采用 80T 履带吊及 DZ60 型柴油振动锤逐孔搭设栈桥。 3.3 导向框安装 导向定位架采用贝雷片和型钢拼装而成，长 12m，与已安装完成贝雷片纵梁拼接。在悬臂前端下一墩的桩位处，采用型钢焊接轻型导 向框架定位，定位过程要有测量人员配合。导向框空间比桩径大 2-3cm。导向

4、框示意图见图 4。 3.4 钢管桩施工 1）钢管桩的制作 钢管桩使用对接焊焊接，并要求达到母材强度。先焊接接口再焊接连接板，焊接控制如下： 接口清理：钢管桩对接前接口两侧 30mm内的铁锈、氧化铁皮、油污、水分清除干净，并显露出钢材的金属光泽。 焊接：焊接为手工焊，按焊接工艺要求，焊接应控制走向顺序、焊接电流、焊缝尺寸。接头处加劲板必须保证焊缝密贴；每一焊道熔敷金属的深度和熔敷的最大宽度不 应超过焊道表面的宽度，同一焊缝应连续施焊，一次完成。 2）钢管桩的插打 将履带吊定位，自制导向架定位钢管桩，保证其偏差在 3cm 范围内。用履带吊带动振动锤吊起钢管桩，放入导向架内，徐徐插入水中，沉桩过程中

5、通过专人观测、摆动振动锤调整钢管桩垂直度。 3.5 横梁安装 每排钢管桩沉桩就位后在桩顶开槽口，开口位置需在一条直线、同一标高位置，切口宽度需满足双拼 I40b 工字钢要求，且应保证型钢安放平稳，并使用 35*30*0.8弧形钢板对切口进行加固。槽口施工完成后放出横梁轴线及下边 线位置，使横梁轴线和钢管桩排架轴线重合，以保证钢管桩轴心受力均衡； I40b 双拼工字钢加工成 6m 一条，位置安放准确后进行点焊固定，横梁两侧与槽口间满焊连接。 3.6 贝雷梁安装 下横梁安装就位后，测量定位纵梁的位置。贝雷梁按设计拼装成 15米一组，贝雷销在安装时敲打紧密，避免销孔内留下空隙以减少挠度。贝雷梁安装时

6、，与上一跨贝雷梁接头组合，且保证节点位置落在横梁上。安装就位后，采用 10#槽钢将贝雷梁与下横梁连接限位。为减少贝雷梁的磨损，在下横梁与贝雷梁之间放置 1cm厚橡胶垫板。贝雷架的安装、加固 示意图见图5、 6。 3.7 桥面铺设 I14b 工字钢加工成 6m 一条，与整块 10mm 钢板按设计要求焊接成整体，点焊间距 40-60cm，焊缝长度不小于 5cm，以防止重车行驶引起钢板反卷。钢板之间预留焊接缝隙 3cm，焊接完成后使用平板运输车运送、履带吊安装。桥面铺好后，用卡槽钢板把分配梁卡在贝雷梁上，同时焊接卡槽钢板与分配梁接触面，与贝雷梁接触面不得焊接，每条工字钢都要正对贝雷梁的竖杆或斜杆位置

7、，确保受力满足要求。 3.8 剪刀撑加固钢板桩 在低潮位时，采用槽钢对钢管桩进行剪 刀撑连接，且剪刀撑尽量在两条钢管桩的中心连线上，以最大限度的达到受力要求。 3.9 栈桥拆除 栈桥采用 80t 履带吊逐跨拆除，拆除顺序与栈桥搭设顺序基本相反。拆除顺序为：栈桥附属设施 围栏 桥面（钢板、分配梁） 贝雷梁 横梁 钢管桩。 4 设计验算 4.1 栈桥整体验算 根据栈桥的构造形式利用 Midas Civil 2012 建立标准跨径（ 15m）的栈桥模型，贝雷梁、分配梁和桩顶横梁、钢板桩采用梁单元，支撑架采用桁架单元，桥面采用板单元，整个模型一共建立 1251 个单 元， 714 个节点。模型的钢板桩

8、和桥面板施加一般支承，分配梁与贝雷梁上部、贝雷梁下部与双拼工字钢以及双拼工字钢与钢板桩之间连接用弹性支承，两片贝雷梁之间的联系释放梁端约束；荷载施加自重为静力荷载工况，人群荷载和车辆荷载为移动荷载工况，具体模型如图 7 所示 根据荷载规范和栈桥使用手册综合模拟各种工况下，计算出：栈桥最大扰度（位移）为 10.61mm（小于 1/300L）；钢板桩最大应力为 （ Q345钢容许应力），钢板桩支墩最大竖向反力为 290.56KN，满足施工要求。 4.2 钢管桩入土深度 验算 根据上述计算分析，钢管桩单桩承载力最大的情况出现在三根钢管桩中间的那个根，其最大承受荷载约 290.56kN。 假设钢管桩入

9、土深度为 11m，根据拱北湾大桥现场调查及踏勘资料设计图纸和公路桥涵地基与基础设计规范钻孔灌注桩的允许承载力： 5 总结 本栈桥的设计、施工技术在拱北弯大桥施工过程中的成功应用，为其类似桥梁工程施工的应用积累了经验。 参考文献： 陈重，刘平 .钢栈桥施工方法研究 J.技术论坛， 2001（ 1）； 31-34. 王勇 .水上栈桥的设计与施工 J.铁道建筑技术， 2007（ 1）； 45-47. JTJF80/1-2004 公路工程质量检验评定标准 S.北京；人民交通出版社，2004. 邱顺东，桥梁工程软件 midas Civil 应用工程实例；人民交通出版社，2012. 黄绍金，刘陌生，装配式公路钢桥多用途施工手册；人民交通出版社，2001.