重型钢栈桥的设计及施工技术

裸露岩层地质条件下

重型钢栈桥的设计及施工技术

摘要通过广东省平远（赣粤界）至兴宁公路项目第五标段潭头河重型钢栈桥的设计及施工实例，重点介绍了在裸露岩层地质条件下，重型钢栈桥的设计及施工的特点。

关键词裸露岩层重型钢栈桥设计及施工技术

1、工程简介

1.1线路及栈桥概况

新建广东省平远（赣粤界）至兴宁高速公路是济广国家高速公路的一部分，全线呈北至南走向，起于梅州市平远县，止于梅州兴宁市。

我部施工的第五合同段起于平远县石正镇，终于梅县梅西镇。设计为双向四车道高速公路，设计速度100km/h，路基宽26m。项目线路起止里程：K1610+700～K1617+000，全长6.3公里，以路基为主，兼有桥涵。

主线K1613+400处，高速公路设计为潭头河大桥与潭头河正交，结构形式为9×20m小箱梁；为保证桥梁施工便利，同时疏通主线路基前后施工便道，须在潭头河上游20m处设置施工重型钢栈桥。

潭头河重型钢栈桥位置示意图图1

潭头河钢栈桥桥面宽度为4.5m，全长24.0m，桥梁荷重为50t。栈桥小里程端直接与乡道Y153相接，为保证车辆的转弯半径，将桥台位置前移3.0m；该处先填土至设计标高，压实后再进行桥台基础及台背砌筑。

1.2气候及水文情况

工程区域为亚热带季风型气候，是南亚热带和中亚热带气候区过渡地带，受海洋季风的影响，气候温暖潮湿，雨量丰沛，雨季长，区内雨量充沛，潮湿系数大于1，年降雨量在1540.3～1637.0mm，其中夏季雨季占年降雨量的41.5%。

潭头河虽然宽度较小，水流量不大，但雨季河水流速较快，且上游存在较多的河流漂浮物；由于钢栈桥受河岸两侧路面影响，主体钢结构在汛期将位于河面以下，故应随时注意漂浮物的清理，以免横向冲击力对钢栈桥造成影响。

1.3地质情况

潭头河钢栈桥位置地质情况是影响该桥设计及施工的重要因素，该区域岩土性以砂质黏性土为主，一般含有较多分布不均匀的砂、砾石层，厚度变化较大。由于潭头河常年受山区流水冲刷严重，除两侧桥台有部分填土外，其余位置均为裸露的岩层，且强风化岩层较薄，钢管桩基础入土深度较小，因此，在进行钢栈桥设计时，应充分考虑基础的稳定性。

综上，潭头河重型钢栈桥属于急水、裸露岩层施工，施工技术难度较大，施工安全要求高。

2、重型钢栈桥的设计

2.1栈桥设计原则

结合本重型钢栈桥施工的工况为水中、支架作业，且桥梁区域内岩层强度较大，基础入土深度浅，因此，栈桥设计时要注意以下原则：

2.1.1栈桥基础稳定

栈桥施工中，最为重要的就是基础部分，将直接影响栈桥的实际承重与稳定性能，在上述地质水文情况下，栈桥的设计重点便是保证基础稳定性。为此，我们采用“板凳法”设计，即将基础Φ630mm钢管桩在纵向短距离布置，然后四根钢管桩依次相连，形成“四脚板凳”，确保其整体稳定性。

潭头河重型钢栈桥基础及纵梁示意图图2

2.1.2满足实际水流要求

重型钢栈桥最大跨径设置于河流中央，保证主要水流面畅通无阻。钢管桩的横联位于河流常水位以上，保证在常水位期间河水及水面漂浮物能顺利通过，不增加栈桥横向阻水力；暴雨或汛期导致河水突涨时，派专人进行漂浮物清理。

2.1.3钢栈桥承载力大

由于潭头河栈桥是连接主线路基的主要通行线路，因此，施工期间重型施工机械及倒运土石方车辆将无数次通过该桥，故设计时就应确保潭头河重型钢栈桥的刚度与承载力满足各类机械的通行。

2.2栈桥结构设计

根据前述设计原则，对潭头河栈桥设计时关键考虑以下几方面：

2.2.1钢管桩的布置

考虑到桥台为新填土，且车辆上下栈桥时对桥梁纵向冲击力较大，在距离桥台1.5m和3.0m位置分别设置1排Φ630mm钢管桩，增强桥梁的纵向稳定性。中间位置按“板凳法”分别布置4根钢管桩，最大跨径为6.0m。钢管之间采用[14的槽钢设置横、纵向剪刀撑。

潭头河重型钢栈桥纵断面示意图图3

2.2.2钢管桩盖板及垫梁设计

为确保钢管桩基础受力均衡，每根钢管上方设置800×800mm盖板，盖板为厚10mm的无缝钢板；钢板上方设置双拼I25工字钢垫梁，传递纵梁承载力的同时将横向钢管连成一体，增强基础稳定性。

2.2.3纵梁的选型与布置

为保证重型钢栈桥的承载能力及总体稳定性，经过比选后决定用军用贝雷梁作为栈桥纵梁，每组两片，用45花窗组合而成。纵向贝雷梁共设置两排，间距为2.9m，作用于钢管桩顶部双拼I25垫梁之上。

2.2.4横梁与桥面设计

①钢栈桥横向分配梁采用I32工字钢，长度与桥面宽度一致，为4.5m，间距按55cm布置。

②桥面采用[25槽钢纵向满铺，净距为5cm；

2.2.5钢栈桥整体性保证措施

为提高各构件的三向受力强度，增加桥梁整体性，在受力检算合格的同时，补充以下措施：

①钢管桩板凳之间的横联连接牢固，用连接钢板满焊；

②钢管桩盖板与垫梁焊接，垫梁与贝雷梁采用[10槽钢固定；

③贝雷梁安装兜底花窗，两排贝雷梁共设置五道斜撑进行横向连接。

④贝雷梁与横向分配梁工字钢采用U型圆钢加螺栓进行固结。

⑤ 桥面槽钢与工字钢牢固焊接。

综上设计情况，根据有关规范，对钢栈桥各结构进行受力计算，保证其承载能力和稳定性满足要求，各项计算安全系数大于2.0。

潭头河钢栈桥各构件连接示意图图4

2.3钢栈桥的结构计算

2.3.1计算思路及方法

①本重型栈桥的最大荷载设计为50t汽车（10m3砼搅拌运输车），其荷载分布如下图：

前轴荷载：10t，后轴荷载：2x20t，轴距：4m+1.4m，轮距:1.8m；中、后轮着地宽度：0.6m，长度：0.2m。其平面尺寸如下图所示：

车辆荷载平面图图5