水上栈桥设计与施工

海上桥梁栈桥设计与施工

1某大桥第七合同段栈桥概述

某大桥位于某海湾北部，起于某市侧某海湾高速公路**河大桥北200m处，终于**侧某海湾高速东1km处，主线全长26.707km。

2施工方案比选

前期我部通过大量调研，从工期、材料及设备投入、材料及人员运输、电力等多个方面切入，从以下三种可能的方案进行比选：

方案1：全水上施工方案；

方案2：半栈桥方案（主桥及黄岛侧引桥修建栈桥）；

方案3 ：全栈桥方案。

本着“优质、高效、安全、经济”的原则，综合考虑各种影响因素，对第7合同段施工方案进行比选，详细内容见表2-1。

表2-1不同方案优缺点比较

根据上述分析，为解决海湾内低潮位不能满足大型船舶吃水要求，施工受大风及材料运输影响大，工程建设的组织和安全控制难度高等问题，最终确定采用全栈桥方案。

3栈桥设计

3.1栈桥设计技术标准

1）设计顶标高+6.10m，与现有主栈桥标高一致；

2）设计控制荷载：挂-120、履-50（最大吊重按50t考虑）；

3）设计使用寿命：2年；

4）水位：取20年一遇最高水位+3.04m；

5）河床高程取-3.20m，最大冲刷深度考虑5m，即冲刷后地面线高程为-8.2m；

6）流速： v=1.38m/s；

7）河床覆盖层：淤泥，厚度4.5m；

8）基本风速：34.8m/s；

9）浪高： 3.01m；

10）设计行车速度15km/h。

3.2栈桥结构形式

采用全栈桥方案需搭设的栈桥长约 3.31km，其中非通航孔桥区域栈桥布置于主桥轴线中间，通航孔桥区域栈桥偏向内海侧。

栈桥每15m一跨, 用六排贝雷桁架搭设，每5跨一联，每联之间设10cm伸缩缝。贝雷分2组，采用90cm花架，2组贝雷之间纵向每3m间距采用20号槽钢做为剪刀撑连成整体；贝雷上的分配梁采用I22a工钢，间距为0.75m；分配梁上放置桥面系面梁，为[20a型槽钢满铺，宽6.0m；护栏高1.3m，由φ48×3.5钢管焊接而成。

栈桥基础采用φ600×8mm钢管桩，联与联设置中间墩，每墩号由两排4根钢管桩组成，其余墩号为过渡墩，由单排3根钢管桩组成。为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用[20号槽钢连接成整体，墩顶横梁采用2工45a。栈桥过渡墩结构见图3-1，中间墩结构见图3-2。

图3-1 栈桥过渡墩结构图

图3-2 栈桥中间墩结构图

为解决栈桥贯通后施工海域内的船只通行问题，在标段中心位置设置开启式栈桥通航孔一座，通航孔宽度18ｍ，通航净空高度8ｍ，具体结构形式见图3-3。

图3-3 通航孔结构图

3.3栈桥结构计算

栈桥设计主要考虑以下几种荷载：

1）风荷载：基本风压取0.74KN/㎡；

2）流水压力：阻水面积取至一般冲刷线处，则单根桩流水压力为6.4 KN；

3）波浪力：浪高按3.01m计算，则波浪力为15.38 kN；

4）栈桥自重：面板、分配梁、贝雷，主梁；

5）施工荷载：车辆荷载（按120吨计）、履带吊荷载（按100吨计）、人群荷载；

经分析，栈桥可分为3种状态、4种工况，详见表3-1。

表3-1 栈桥的设计状态与最不利工况

为保证栈桥结构的安全，计算中分别采用SAP2000与ANSYS两种计算软件互相复核的方式，计算结果显示在各种不利工况下，栈桥各部分均能满足变形和受力需要，具体计算结果见表3-2。

表3-2 栈桥结构计算结果

经计算钢管桩单桩承载力850KN,钢管桩的入土深度为河床面以下19.8m，单根钢管桩总长29m.0，设计桩长为30.0m，满足要求。

4栈桥施工

第**合同段栈桥施工全属于水上施工，栈桥施工采用浮吊船搭设。在驳船上放一台50t 履带吊组成简易浮吊，进行打桩和吊装栈桥面层，同时安排两艘运输船分别进行钢管桩、型钢及贝雷桁片等的运输工作。

4.1钢管桩下沉施工方法

钢管桩下沉采用履带吊上驳船的方式施工，施工示意图参见图4-1所示，整根钢管桩一次性打设到位。首先驳船抛锚定位，然后起吊钢管桩，同时由测量组采用GPS指挥驳船精确定位钢管桩，并复测导向架位置及垂直度，满足设计要求后，采用振动锤打沉钢管桩至设计标高。按此方法，逐步完成每跨钢管桩的施工。

图4-1钢管桩施工示意图

4.2剪刀撑、平联、桩顶分配梁施工

栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后，进行该墩钢管桩间剪刀撑、平联、牛腿、桩顶分配梁施工。

①在钢管桩上进行平联、牛腿位置的测量放样。

②吊装平联、剪刀撑到位后焊接。现场应及时检查焊缝质量，合格后进行纵横分配梁架设。

③吊装桩顶横梁到测量放样位置后安装并固定，检查合格后，将横梁焊接在牛腿上，所有焊缝均要满足设计要求。

4.3贝雷桁架吊装

贝雷拼装按组进行，每次拼装一组贝雷（横向两排），每组贝雷长15m，贝雷片间用90cm 花架连接好。拼装在后场进行，将拼装好的贝雷梁通过吊车配合运输船运到施工现场，再将贝雷梁吊装至设计位置，插入销栓及保险插销，贝雷吊装见图4-2所示。

图4-2 贝雷梁架设示意图

4.4面层型钢分配梁的安装

贝雷桁架施工完成后进行型钢分配梁的安装，吊装设备按0.75m的间距安装I22a横梁，并用骑马螺栓固定好。I22a横梁的支点必须放在贝雷桁架的支点位置，以满足受力要求。面层[20a纵桥向满铺，吊装到位后与I22a横梁接触点焊接成整体，焊缝厚度满足设计要求。

(5)桥面系施工

桥面系施工主要包括安装防滑钢筋、护栏立杆、护栏扶手、护栏钢筋和涂刷油漆等附属工作，栈桥施工见图4-3所示。

图4-3 栈桥施工

栈桥的及时贯通使整个施工组织变得相对容易，克服了战线长、施工海域水位低等多种不利因素的影响，为整个项目的施工打下了坚实的基础。贯通后的栈桥见图4-4。

图4-4 贯通后的栈桥

5栈桥运营

5.1栈桥交通管制

为满足我标段施工的需要，确保栈桥运营过程中的安全和通畅，我项目部制定了交通管制、占用桥面施工管理等的相关规定，并设置了专门的机构负责栈桥的管理。