福元路湘江大桥钢栈桥施工工艺

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

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。

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Ⅰ级，设计车道数为双向六车道，桥梁净宽31.5m。

本工程主桥墩PM19～PM22和引桥墩PM18、PM23～PM28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1.0～1.5m 左右，船舶难以进入桥位区施工。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%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①自重、②汽车荷载、③制动力、④人群荷载、⑤水流力⑥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+1.4×（②+③+④+⑤）+0.7×1.4×⑥）

工况二（渡洪期）0.9×（1.2×①+1.4×⑤）

3.2计算模型及结果

⑴正常工作期

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Φ426×812.8 59.2 101 40.9 48.5

斜撑2[25a 32.2 28.7 162 6.2 9.2

钢管桩Φ720×8 55.4 66.5 830（压力）90.2 209

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 kN＜[Q]=245kN，最大弯矩541 kN.m＜[M]=788kN.m，均满足要求。

图3-1 钢栈桥工作状态受力计算模型图

⑵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）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Φ426×88.5 66.8 89.4 76.6 71.9

斜撑2[25a 25.1 38.6 126 6.5 12.4

钢管桩Φ720×8 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 kN＜[Q]=245kN，最大弯矩141 kN.m＜[M]=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PM19~PM22和引桥墩PM23~PM28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DZJ－120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