浅谈水中临时钢栈桥设计、验算与施工

叶羽升

摘要：在桥梁工程建设当中，常常遇到跨河修建水上桥梁，为了便于车辆通行和水上作业需要，加施工进度，往往需要在水中搭设临时钢栈桥，以方便桥梁施工，本文结合在某桥梁工程施工中的应用，简要介绍水中临时钢栈桥的施工设计方案。为今后类似的栈桥施工提供了一个新的思路和借鉴经验。

关键词：钢栈桥 设计 验算 施工

1 工程概况

本大桥施工栈桥主要为大桥施工服务，作为主桥主墩的施工平台。本桥的栈桥分为十二联，共设2道伸缩缝，总长（36+0.1+36）×2=144.2m，栈桥布置在大桥上游，其轴线与大桥轴线平行。主栈桥路线布置为两端分别从引桥向主墩方向搭设。方便主墩桩基钻孔、墩台及上构悬臂现浇挂篮施工；栈桥桥台分别设置在P1#墩和P4#墩填湖筑岛边线处，均采用浆砌片石重力式结构；桩基础均采用钢管桩，桩全部采用Φ609×8mm钢管，伸缩缝处采用双排双桩形式，纵向桩距2.8m，其余桥墩均采用单排双桩形式，横向桩距4.2m，墩中心距离（跨径）最大为12m。施工过程中如栈桥桥位钢管桩进土深度未能满足设计要求，则采取加桩处理，由单排桩形式改成双排双桩形式。

2 平面布置和跨径组合

①主栈桥路线布置为两端分别从引桥向主墩方向搭设。单边栈桥为36+0.1+36=72.1m，单边栈桥跨结构为2x12+12.1+3x12，长72.1m。每一分跨布置为12m，第三跨分跨布置伸缩缝，每道伸缩缝为0.1m。

②主栈桥与主桥轴线平行。栈桥桥面均为平坡，桥台与两岸施工便道连接，由于施工便道采用填湖筑岛建成，桥台地基应做特殊处理，以满足承载要求。施工栈桥位于大桥上游，宽6m，并尽量靠近桥墩承台，以方便施工。

3 结构设计

栈桥上部结构为贝雷型钢结构，下部结构为钢管桩加型钢帽梁结构。栈桥基础采用≥φ609mm，δ=8mm螺旋焊接钢管，每墩设2根钢管桩，单排布置，在每联伸缩缝位置下部結构采用双排桩形式布置，桩距纵向2.8m。桩与桩之间用[16a槽钢连接形成剪刀撑，桩内填充满砂砾。钢管桩顶设置2×I36工字钢横梁。横梁上设置贝雷架，采用六排单层结构，排间设置90cm支撑架形成空间主纵梁。贝雷梁上设I25a工字钢分配横梁，间距150cm。横梁上设H10工字钢分配纵梁。顶上设8mm钢板作为桥面板。贝雷梁和钢管桩顶横梁之间的连接为简支连接。桥头设简易桥台。

4 结构荷载验算

4.1 栈桥控制应力选用

栈桥计算采用MIDAS软件进行，采用空间梁单元模拟平台纵梁、分配梁等，各杆件控制应力按其名义抗压强度如下：即σ=140MPa。横梁采用贝雷梁搭设，其控制应力按σ=273MPa。

4.2 验算取用的荷载

栈桥根据受力实际情况，按50T履带吊在栈桥上打钢管桩及平台自重工况计算。

单边栈桥采用6大跨72m长6m宽的行走平台，每联栈桥底部采用4根直径为609mm、厚度为8mm的钢管桩支撑6排纵梁（最大间距12m），横梁采用长6m长的双36#工字钢，纵梁为贝雷梁（单层6排）拼接而成，在贝雷片上面为25#工字钢，间距为1.5m，横梁上为10#H钢的分配梁，最后铺设3*6m的8mm模板。现只取72m跨中的24m进行简化，都取单排钢管桩来计算。纵、横梁间及横梁与分配梁间均采用弹性连接。在6个钢管桩的位置布置一般支承，约束6个自由度。根据履带吊工作与非工作的履带间距，取最不利荷载在2跨接头位置，12m跨中位置和栈桥安装时端头位置，履带吊位置处的分配梁设置梁单元荷载。

根据几个工况进行计算，钢管桩的最大反力为49.7T，最大位移为17.2mm，Q235型钢的最大应力为15.2 MP，考虑支撑架非主要承重部位，所以满足要求。贝雷片最大应力为192.8MP。

5 施工工艺过程和步骤

5.1 施工顺序

栈桥的施工顺序由大周岸开始一直搭设至龙吉岸岸边，一次搭设完成后再搭设主墩及过渡墩钻孔平台。

5.2 施工步骤

①首先利用大桥两岸大山头土石方进行填湖筑岛至P1#、P4#墩挂篮与现浇分段处，形成岸上施工平台，施工便道及局部承载力差位置采用抛石挤淤处理软基后再换填筑宕渣，填筑坡面进行铺设薄膜、抛石及挂钢丝网防护，防止水流冲刷。施工栈桥两岸简易桥台后，从大周岸向龙吉岸单向架设钢栈桥。施工前测量人员对桩位进行放样，桩位确定后正式开始施工。桩位的定位采用在船上设导向架，定位好船后，在导向架上放处桩位，采用50T履带吊车起吊振动锤和钢管桩就位，然后振动下沉。打桩过程测量人员全程监控。

②钢管桩下沉施工

a 50t履带吊配合振动锤，采用振动锤通过液压钳与桩联接在一起，开始振动锤振动。

b开动振动锤振动。钢管桩埋入一定深度后，接长钢管桩，继续振动下沉钢管桩。

c钢管桩垂直度控制在1%，桩中心偏差在50mm以内。

d沉桩过程中，注意钢管接头焊接强度，焊接管必须用对接焊接焊缝，并在钢管四周搭接钢板焊接强度达到与母材等强的要求，螺旋钢管焊缝也要求与母材等强。对接时保证顺畅，避免接头处于局部冲刷线下引起拔桩困难。

e钢管桩下沉深度时采取双控，即按照方案拟定的桩底标高控制和按照振动锤额定功率（冲击力约50t）下不能再把桩往下打进行控制。

f钢管桩下沉前要进行编号，并记录好每根桩的位置及桩的实际埋深。

③栈桥上部施工

a打桩完成后，利用发电机和电焊机对打好的钢管桩按设计图纸要求及时焊接平联，安装桩顶牛腿、工字钢帽梁。桩与桩之间的连接，连接构件主要用I16a槽钢或力学性能相当的其他型钢、钢管。钢管桩之间的接头必需满焊，各加长加劲板也需满焊并符合设计的焊缝厚度要求 （δ=8mm）。

b下横梁安装经测量放线后，直接嵌入钢管桩内26cm，露出桩顶10cm。

c钢管桩顶的下横梁与钢管桩上的牛腿、牛腿与钢管桩以及下横梁上固定贝雷架的限位结构与下横梁之间的焊缝必须符合设计的焊缝厚度要求（δ=8mm）。

d贝雷梁预先在陆上按每组尺寸拼装好，然后用平板车运输到位，安装在主梁上。用高50cm骑马螺栓固定贝雷架与贝雷架顶上的分配梁I25a工字钢，骑马螺栓用φ20mm圆钢现场加工。要求骑马螺栓拧紧力要均匀，并适当布置以不影响纵向分配梁布置，然后安装贝雷架斜

撑。

e贝雷梁拼装完毕，其上铺设间距为150cm的I25a工字钢分配横梁，然后在分配横梁上铺设间距为25cm的H10纵向分配梁，如遇与螺栓螺母冲突时，可适当调整其间距，最大调节10cm。桥面纵向分配梁与贝雷架上的横向分配梁之间采用焊接，焊缝满足结构要求。桥面板与纵向分配梁之间实施间断焊，桥面板沿纵桥向每块之间预留1cm的缝隙。

f桥面板为8mm钢板，在钢板上采用间断焊，焊接长钢筋防滑。尽量采用整张钢板铺设定位，钢板与钢板之间加焊δ=5mm垫板连接。

g栈桥护栏的横联及立柱分别采用L50×50×5和L75×75×5角钢，焊接在I25a工字钢分配横梁上。

h桥面系施工为现场散件安装，其具有安装灵活性，尤其是因骑马螺栓与分配梁位置冲突的时候，其效果特别明显。铺设桥面板的同时安装桥面栏杆。

6 结束语

本方案钢栈桥的优点是选用本企业自有材料，施工速度快，能满足要求，结果可靠安全，已在工程中实际运用也取得了较好的经济效益。

参考文献：

[1]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S].

[3]JTJ076-95，公路工程施工安全技术规程[S].

[4]《钢结构与木结构设计规程》.