钢栈桥设计及施工方案.doc

摘要：通过海南东环线万泉河特大桥水中基础工程的施工，对水中钢栈桥施工技术进行了阐述，并对施工方法进行了探讨，提出了计算方法和技术措施。关键词：海南东环线；万泉河特大桥；钢栈桥；施工技术1.工程概况海南东环线位于海南省东海岸，北起海南省省会海口市，南至著名热带滨海旅游度假胜地三亚市，途经文昌、琼海、万宁和陵水等四市县，线路全长308.11正线公里。万泉河双线特大桥位于琼海，桥全长3971.92m，其中0#台50#墩、71#墩122#台为陆地墩台,51#墩70#墩跨越万泉河，为水中墩。基础均为群桩钻孔桩基础、矩形承台，结构尺寸如表1-1： 桥址百年一遇河道设计洪（潮）水位为10.47m，设计流量为17060m3/s，断面平均流速2.23m/s；设计测时水位3.0m，施工水位考虑3.0m。本桥位于近海地带，受季节降雨、台风及上游水库影响，河道水位值相差较大，现场实测水位落差可达4.0m，5663#墩深水基础施工难度大。水中桥址区域地层岩性从上而下主要为：细砂、中砂、粗砂、全风化、强风化、弱风化砂岩，部分墩位岩层直接过渡桥址区域砂层厚。本桥主墩承台基础属高桩承台，承台置于河床面，拟采用搭设钢栈桥及“先桩后堰”工法施工桩基及承台。2.钢栈桥设计对于钢栈桥设计，我国目前尚没有可以遵循的规范。为此，在钢栈桥设计中，我们遵循相关要求和规定，同时遵守国家及相关行业标准、当地水文地质资料和有关设计手册。2.1钢栈桥构造形式考虑历年洪水水位，桥面标高设置为9m，在特大洪水来临之时，本桥不通行。栈桥设计采用多跨连续梁方案，全长453m，共计42跨，每7跨为一联，其中26跨长12m，15跨长9m，1跨长6m。贝雷梁结构：施工钢栈桥采用“321”型贝雷桁架，每联之间设立双墩，采用2组单层双排贝雷桁架，其间距采用4.5m；桥面全宽6.0m；桥面系：由防滑钢板和型钢组成的,桥面板厚度为10mm，横梁为I40b工字钢，间距1.5m；纵梁为I12.6工字钢，间距40cm；桩基础：f550，d=10mm厚钢管桩，材质为Q235，采用钢板卷焊。栈桥设计使用期为24个月，为保证施工车辆行驶安全沿栏杆出顺桥向设置通长I28工字钢作为路缘保护以防止车辆坠落。栈桥设计荷载参数：汽超20（单列）；设计行车速度为15km/h。 图2.1-1：钢栈桥横断面图2.2钢栈桥设计计算2.2.1荷载计算栈桥设计通过吊机、混凝土罐车等重车，根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4.3.1规定，车辆荷载采用汽超20级荷载时其技术指标如下表所示:表2.2.1-1：车辆荷载技术指标 图2.2.1-1立面布置图2.2.2设计计算建立模型及受力计算采用空间有限元法对钢栈桥进行计算分析，利用MIDAS软件建立7跨一联的结构计算模型，桩底采取固结，风荷载可等效于集中荷载施加在最外侧一片桁架的节点上。由于水流力作用在钢管桩上，相当于使上部贝雷桁架横向整体移动而对其应力影响不大，故在上部结构分析中，可不考虑水流力的作用。图2.2.2-1钢栈桥模型图车辆行驶至跨中时弯矩最大，行驶至支点时反力最大，按此两种工况进行计算，可求得：贝雷梁最大弯矩为870KNm；剪力最大为230KN；反力最大为276KN。结构检算根据装配式公路钢桥多用途使用手册查得：采用不加强双排单层贝雷片则： =1576.4KNm 490.5KN故:max =870KNm =1576.4KNm230KN 276KN,满足要求；考虑冲刷线深度3m，则入砂深度达10m。3.施工工艺流程钢栈桥施工流程见图4-1：施工流程框图4.施工方法栈桥施工主要由基础钢管桩振打、贝雷主桁架设、桥面铺装三部分组成，栈桥基础施工采用履带吊配合打桩锤施打钢管桩；主桁采用在后方场地内拼装分组桁架，将分组桁架运至现场利用吊车组拼成整体；桥面施工采用在后方将桥面分块加工成标准化模块，由汽车运输到位后利用履带吊吊装架设，依次逐跨施工，如下图所示钓鱼法施工。图4-1钓鱼法施工示意图5.维护保养5.1结构维护保养 制定栈桥交通管理办法,从人员、车辆、荷载、标志、通行、用电、环保、处罚等方面加以规定，将因施工机械违章对栈桥造成的损坏减小到最低程度，从而起到对钢栈桥的日常维护保养的作用。 在栈桥进口竖立标明载重等级、限制车速等重要通行规则的标志牌，严防超载、超速运行，确保交通运营安全。 栈桥使用寿命24个月，必要的维护是保证栈桥使用期正常运营的有力保障，定期对栈桥进行全方位的检查和保养，以确保栈桥的使用安全。 长期观测栈桥基础钢管桩的冲刷情况，对于冲刷过大超过栈桥设计参数警戒的位置采用抛砂袋、片石的办法进行维护；同时在潮水流速较大的区域设立沉降观测点对基础钢管桩进行观测, 若发现基础有不均匀沉降,立即加以处理。 定期检查贝雷桁架纵梁连接处的销子、螺栓的松动脱落情况。在销子周围涂油脂,以防雨水进入销孔内。 定期测量桥梁的跨中挠度，是否有所增加。挠度增加的速度应与销子或销孔磨损度成正比，其增量应该是很小的。如挠度增加过快，表明销子或销孔或桁架上下弦杆有了损坏，应立即进行详细检查，并采取有效措施解决。5.2钢栈桥防腐保养栈桥位于特殊的河海环境中，钢结构构件更容易锈蚀，一旦钢栈桥锈蚀，必然会降低钢栈桥的承载能力和使用寿命，所以按期除锈、刷漆保养是保证栈桥寿命的重要环节。 定期认真检查贝雷片、横撑、斜撑等构件的各个部位有无损伤、变形、油漆脱落、锈蚀等情况。对锈蚀的部位，必须先将灰尘、油污、锈斑以及各种脏物清理干净，然后再喷油漆。 油漆表面有大面积吐锈，需将吐锈处的面漆、锈斑、氧化皮等彻底清除干净，并露出光洁的金属表面，重涂面漆。 件与杆件、杆件与节点板连接时，通常不可能周边都焊满，因此，互相搭接处的缝隙不能密封。缝内钢料表面与大气相通，积水后容易锈蚀，亦不便维修。施工中发现有锈蚀现象,则在缝隙内塞上腻子，表面再涂油漆，将缝隙密封起来，使缝内钢板表面与大气隔离，以达到防止锈蚀的目的。结束语：由于本桥工期要求及所处位置在海南岛，大型吊车极少，故采取的是50t龙门吊，因此最大桥跨选择12m，不能充分利用贝雷梁。在条件允许的情况下，本桥采用最大桥跨15m、18m，均能满足要求。