1、福元路湘江大桥钢栈桥施工工艺摘要：在公路桥梁施工中，栈桥为施工过程常用的辅助设施，本文结合长沙市福元路湘江大桥钢栈桥的工程实例，重点分析了栈桥各个关键结构的施工要点，以供以后类似工程借鉴参考。 关键词：桥梁工程；湘江大桥；栈桥；施工工艺 中图分类号：U448.18 文献标识码：A 0 引言 在公路桥梁施工中，受地形、地质及其他各种因素影响，施工栈桥成为施工现场不可或缺的临时结构物，其在整个施工过程中发挥着相当重要的作用，在某些特殊情况下，甚至成为施工进度的决定性因素1 ，因此如何选择合适的结构方案及在整个施工过程中保证其结构安全，成为路桥施工中的重要内容。本文结合工程实例，介绍钢栈桥的施工工艺
2、。1 工程概况 长沙市福元路湘江大桥位于银盆岭大桥、三汊矶大桥居中偏南位置，距上游银盆岭大桥约 2.9km 左右，距下游三汊矶大桥约 2.7km 左右。福元路湘江大桥连接河西（滨江新城）和河东（新世纪片区）两处区域。大桥西起银杉路，东至芙蓉北路，工程线路全长 3539m，其中跨越湘江部分约为 1435m，工程由正桥、岸上引桥及接线道路组成，道路等级为城市主干路级，设计车道数为双向六车道，桥梁净宽 31.5m。 本工程主桥墩 PM19PM22 和引桥墩 PM18、PM23PM28 共 11 个桥墩位于水中，由于湘江年内水位变幅达 14m，枯水期桥墩处的最小水深仅1.01.5m 左右，船舶难以进入
3、桥位区施工。为减少枯水期水深条件对施工的影响，变水上施工为陆上施工，采用搭设钢栈桥作为各种材料、机具、人员等的运输通道。 2 栈桥结构形式 栈桥桥面标高为+33.0m，为满足施工车辆行走和错车的要求，主栈桥宽 7m，分栈桥宽 6m。河西栈桥起点位于 PM17 墩江侧约 29m，沿桥轴线上游 31.5m 搭设至 PM20 墩，全长约 375m；河东栈桥起点位于 PM29 江侧36m，沿桥轴线上游 14m 搭设至 PM21，全长约 770m。预留 PM20-PM21 一跨主孔 210m 作为施工期间的船舶通航孔，在各墩位处设置分栈桥。河西栈桥与施工便道衔接，起点标高约为+37.9m，设置 4.5%
4、的纵坡，使桥面标高逐渐降为+33.0m。 栈桥主要由支撑钢管桩、平联及斜撑、上部主、纵梁系、桥面板以及其附属设施组成。具体详见图 2-1、图 2-2。 图 2-1 主栈桥横断面图 图 2-2 分栈桥横断面图 3 栈桥整体结构计算分析 采用大型通用有限元计算软件 ANSYS 对钢栈桥的整体结构进行计算分析。 3.1 工况分析 考虑自重、汽车荷载、制动力、人群荷载、水流力风荷载等荷载的组合。详见表 3-1。 表 3-1 钢栈桥荷载组合表 工 况 荷载组合 工况一（正常工作期） 0.9（1.2+1.4（+）+0.71.4） 工况二（渡洪期） 0.9（1.2+1.4） 3.2 计算模型及结果 正常工作
5、期 约束条件：采用 beam188 单元。钢管桩在桩底标高铰接；主横梁与桩顶固接；主横梁与贝雷铰接。 计算模型：见图 3-1。 计算结果：见表 3-2。 表 3-2 钢栈桥工作状态受力计算 构件名称及规格 最大轴应力（MPa） 最大弯应力（MPa） 最大轴力 （kN） 最大剪力 （kN） 最大弯矩 （kN.m） 贝雷梁 224 541 主横梁 2I56a 2.54 73.5 68.8 478 345 平联 4268 12.8 59.2 101 40.9 48.5 斜撑 225a 32.2 28.7 162 6.2 9.2 钢管桩 7208 55.4 66.5 830（压力） 90.2 209
6、栈桥竖向位移 11.1mm，顺桥向位移 5.5mm，横桥向位移 44.5mm 从上表可知，栈桥各构件应力均满足规范要求。贝雷梁最大剪力 224 kNQ=245kN，最大弯矩 541 kN.mM=788kN.m，均满足要求。 图 3-1 钢栈桥工作状态受力计算模型图 渡洪期 约束条件：采用 beam188 单元。钢管桩在桩底标高铰接；辅助桩在桩底标高固接；主横梁与桩顶固接；主横梁与贝雷铰接。 计算模型：见图 3-2。 图 3-2 钢栈桥渡洪期受力计算模型图 计算结果：见表 3-3。 表 3-3 钢栈桥渡洪期受力计算 构件名称及规格 最大轴应力（MPa） 最大弯应力（MPa） 最大轴力 （kN）
7、最大剪力 （kN） 最大弯矩 （kN.m） 贝雷梁 48.9 141 主横梁 2I56a 3.5 51.3 96.2 130 66.0 平联 4268 8.5 66.8 89.4 76.6 71.9 斜撑 225a 25.1 38.6 126 6.5 12.4 钢管桩 7208 14.2 93.2 254（压力） 79.6 293 竖向位移 5.6mm，顺桥向位移 3.7mm，横桥向位移 60.3mm。 从上表可知，栈桥各构件应力均满足规范要求。贝雷梁最大剪力48.9 kNQ=245kN，最大弯矩 141 kN.mM=788kN.m，均满足要求。 4 栈桥施工工艺 4.1 总体施工流程 栈桥施
8、工采用履带吊、振动锤分别从东、西两岸向江中逐跨沉桩和架设。由于主墩 PM19PM22 和引桥墩 PM23PM28 基础施工时，需先行进行水下清表和岩层爆破开挖，考虑到对栈桥施工的影响，前期只搭设至PM18 墩和 PM28 墩，其余待各墩水下开挖完成后再建。栈桥施工工艺流程见图 4-1。 图 4-1 栈桥施工工艺流程图 4.2 主要项目施工方法 4.2.1 桥台施工 钢栈桥与陆上施工便道通过桥台连接，桥台采用重力式结构，用 C20混凝土浇筑而成。如图 4-2 所示。先用反铲开挖桥台区域，人工清基后，立模浇筑混凝土。 图 4-2 栈桥桥台结构图 4.2 钢管桩施工 4.2.1 钢管桩加工 钢管桩在
9、钢结构加工场按设计长度拼接成型，平板车运至现场。钢管桩采用两点吊，每节桩顶部设置两个对称吊点，吊点直接在钢管桩顶处割孔。钢管桩在运至打桩现场前，预先在桩上用油漆作出刻度标示，便于打桩时观测其贯入度。 4.2.2 钢管桩下沉 钢管桩采用 QUY-50 履带吊配合 DZJ120 型振动锤振动下沉，主要性能参数见表 4-1。 表 4-1 DZJ-120 型振动锤主要技术参数 项目 单位 参数 电机功率 KW 120 静偏心力矩 N.m 724 激振力 KN 0-830 转速 R/min 0-1000 空载振幅 mm 0-7.45 允许拔桩力 KN 392 整机重量（单夹具） 吨 7.5 对于陆上沉桩
10、，履带吊主钩起吊振动锤，副钩与钢管桩顶连接，缓慢将桩竖直，插入事先在桩位处开挖好的导坑内，下放振动锤使夹具夹住管顶；对于水上沉桩，将钢管桩立起后临时固定在已搭设好的栈桥上，再起吊振动锤夹桩。履带吊起吊连接振动锤的钢管桩，经测量定位后缓慢下放，钢管桩在自重下入土稳定，偏位满足要求后低档振动下沉，待钢管桩入土一定深度后高档振动下沉至设计标高位置。钢管桩下沉到位后，安装上部钢结构，形成通道，前移施沉下一排钢管桩，按此方法推进，直至栈桥施工完毕。钢管桩下沉示意见图 4-2。 图 4-2 钢管桩下沉示意图 钢管桩下沉控制采取标高与贯入度双控，贯入度控制为主，以保证单桩承载力。打桩时，技术人员进行实时观测
11、，记录钢管桩的入土深度及贯入度，做好相应的施工记录。 4.3 平联及斜撑安装 每排钢管桩施打完毕后，进行平联安装。测量人员根据设计标高测放平联安装标高，平联材料根据现场钢管桩之间的实际间距在后场下料加工（下料长度比实际间距小 10cm，通过哈佛接头来调节长度） ，将平联的一端按照相贯线放样切割。在前场安装时，首先将加工了相贯线的一端与钢管桩连接并点焊，另一端通过哈佛接头与钢管桩连接，然后实施围焊焊接。平联安装完后，安装并焊接 225a 剪刀撑，以增强栈桥的稳定性。平联安装示意见图 4-3。 图 4-3 平联安装示意图 4.4 主横梁安装 钢管桩下沉到位后，割除桩顶至设计标高并开设槽口，将拼装成
12、整体的主横梁 2I56a 吊装嵌入槽口内，钢管桩下槽口应要割平，以保证主横梁搁置平稳，在槽口两侧和下部焊接加劲板将主横梁与钢管桩焊接固定。主横梁与钢管桩连接构造见图 4-4。 图 4-4 主横梁与钢管桩连接构造 4.5 贝雷梁安装 将贝雷梁按排架间距在后场拼成单层双排组合，并用贝雷花架连接好，平板车运至安装现场。在主横梁上测放出安装位置线，用 50t 履带吊吊装贝雷桁架梁就位，偏差不大于 5cm。横断面上共设三组贝雷桁架梁，组与组之间用8 作斜撑和拉杆，将贝雷梁连成整体。贝雷梁下弦杆通过门式卡固定在主横梁上，上弦杆用骑马螺栓和横向分配梁 I25a 连接，构件大样如图 4-5。 门式卡 骑马螺栓
13、 图 4-5 门式卡与骑马螺栓构造图 4.6 分配梁及桥面板安装 横向分配梁采用 I25a，间距 75cm，横桥方向铺设在贝雷桁架梁上，与贝雷梁通过骑马螺栓连接。纵向分配梁采用 I28a 槽口朝下、顺桥向铺设在横向分配梁 I25a 上并点焊固定，中心距 30cm，纵向分配梁同时兼做桥面板用。为加快施工进度，可按照纵向分配梁的标准长度，将 I28a 与横向分配梁 I25a 在后场拼接成型，运至安装现场整体吊装就位。 4.7 附属设施安装 栈桥两边均设置防护栏杆，栏杆高 1.0m，采用 483mm 钢管焊接，立柱间距 1.5m，焊接在栈桥横向分配梁上，栏杆统一用红白油漆涂刷，交替布置，达到醒目、美观。为保证施工栈桥的安全性，防止夜间外来船舶撞击栈桥，以及施工船舶的航行安全性，在栈桥两侧设置警示灯，间距为 10m，警示灯的安装高度需要高出栈桥顶标高 2m。同时为保证栈桥在夜间正常运行，栈桥两侧间隔 30m 交叉布置照明路灯。 5 结语 本文以福元路湘江大桥为例，重点介绍了桥梁钢栈桥的结构方案和施工工艺，对实际工程的施工具有一定的参考意义。 参考文献 1吴伟红浅析栈桥在路桥施工中的应用J科学与财富，2011(4)：77-77,360
