基于BIM的千黄高速环左分离立交栈桥设计

常城

（中铁大桥局第二工程有限公司 南京市 210000）

1 工程概况

1.1 环左分离立交工程概况

环左分离立交是溧阳至宁德国家高速公路浙江省淳安段重要组成一部分，位于浙江省淳安县千岛湖AAAA级国家旅游胜地，建成后将改善“杭州西湖—千岛湖—安徽黄山”黄金旅游线路交通状况。环左分离立交位于分离式路段，右幅桥桥梁共三联，桥跨布置为3×25+4×40+4×25，右幅桥梁全长340m，左幅桥梁共三联，桥跨布置为3×25+4×40+3×30，左幅桥梁全长316m。本桥右幅第五跨、左幅第四跨上跨环左线，需先完成改线后，方可施工桩基础，部分桥梁上跨千岛湖水域。

1.2 工程特点及应用BIM的必要性

（1）环左线下穿环左立交需要进行路线改道。

（2）栈桥跨越部分千岛湖水域，水文条件复杂。

（3）栈桥需要与环左线进行衔接。

（4）施工场地位于山间沟谷，地形复杂，施工组织难度大。

（5）标段合同工期短，进场2个月需要进行栈桥拉通，时间紧，任务重，要求高，难度大。

因此，应用BIM进行三维设计，精算栈桥材料工程量，优化材料周转方案，应用Midas进行栈桥方案设计，确保战场施工安全、质量、进度、成本达到预期目标。

2 设计条件

2.1 钢栈桥参数

桥面宽度8m，桥面顶标高+111.8（85高程，下同）。

2.2 地质参数

桩底持力层为构造破碎带，桩侧土摩阻力标准值为60kPa，桩侧土极限承载力为280kPa。

2.3 水文资料

正常使用水位：+100.0m；正常使用流速0.2m/s；最高水位：+108.0m；最高水位流速0.2m/s；

2.4 设计车辆荷载

12m3混凝土罐车，按40t考虑；80t履带吊施工作业，吊重20t。

2.5 设计风荷载

风速为 22.3m/s（见图 1～2）。

图1 环左分离立交栈桥布置图

3 结构计算

根据设计荷载组合，由于非工作状态下栈桥仅承受自重和非工作状态下风力和水流力，受力小于其他三种工况，因此栈桥计算主要考虑三种工况：①工况Ⅰ：结构自重+人行及其他荷载+风荷载+水流荷载+公路一级荷载；②工况Ⅱ：结构自重+人行及其他荷载+风荷载+水流荷载+80t履带吊在桩顶侧吊；③工况Ⅲ：结构自重+人行及其他荷载+风荷载+水流荷载+80t履带吊打桩状态。

3.1 上部结构计算

根据上述栈桥设计相关图纸，建立三跨连续栈桥空间计算模型，并按照实际施工作业状态施加荷载。

图3 栈桥计算模型

表1 各工况下结构受力情况

3.2 钢管桩入土深度计算

由于钢管桩所处底层参数类似，以Y7#墩为例进行验算，其入土深度7m。

土层一、含砾质粉质黏土，层厚1.1m，桩侧土摩阻力标准值为35kPa；

土层二、含砾质粉质黏土，层厚1.9m，桩侧土摩阻力标准值为40kPa；

土层三、构造破碎带，层厚7.5m，桩侧土摩阻力标准值为80kPa，桩侧土极限承载力为320kPa。

钢管桩竖向承载力验算：

利用《港口工程桩基规范》中公式（4.2.4-2进行计算），钢管桩长度计算时考虑水流冲刷影响，并根据实际插打情况取γR=1.5。

满足要求。

4 结束语

通过对在建千黄高速环左分离立交施工栈桥设计与施工，简要介绍栈桥施工及作业状态下的受力计算。计算表明，该栈桥设计选用的跨径组合方式、分配梁型号、钢管桩的型号及长度均能满足栈桥施工和适用的要求。利用REVIT进行三维可视化分析，实现栈桥与施工场地间衔接，预先分析查找施工中的问题，实现工程进度的动态控制，对在山区复杂地质条件下的栈桥设计和施工有一定的借荐意义。

[1]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）.人民交通出版社.

[2]《钢结构连接节点设计手册》.人民交通出版社.

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[4]何明辉，胡雄伟.深水区复杂地质条件下栈桥设计与施工[J].工程技术研究，2017（01）：196～197.

[5]王东辉，张立超.平潭海峡公铁两用大桥栈桥设计[J].桥梁建设，2015（04）.