拱北湾大桥栈桥设计施工技术论文

拱北湾大桥栈桥设计施工技术论文

摘要：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。

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10mm花纹钢板做桥面。两侧钢护栏采用Φ30mm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：

①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。

②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，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δ10mm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，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：

[1] 陈重，刘平.钢栈桥施工方法研究[J].技术论坛，2001（1）；31-34.

[2] 王勇.水上栈桥的设计与施工[J].铁道建筑技术，2007（1）；45-47.

[3] JTJF80/1-2004 公路工程质量检验评定标准[S].北京；人民