贝雷钢便桥施工工艺及计算分析
来源:用户上传
作者:
摘 要
贝雷桥由于其施工便捷，强度高，得以广泛应用。依托徐州大马路大跨度连续贝雷钢便桥项目，通过对钢便桥施工工艺及拆除技术进行总结，并对钢便桥进行Midas/Civil数值模拟，验算其安全稳定性，为同行在类似环境施工或建模计算时，提供参考与借鉴。
关键词
贝雷桥;钢便桥;Midas/Civil;有限元分析
中图分类号： U415;U448.36 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.062
1 工程概况
大马路桥位于徐州市鼓楼区大马路跨越现状故黄河处，西起于黄河西路，东至黄河东路，现状大马路桥为（2×8.7+14.04+2×8.7）=48.82m钢筋混凝土桥，桥跨与河道中心线正交，桥宽11.6米，人行道宽2.3米，双向两车道。大马路桥（又叫迎春桥，大坝头桥）始建于上世纪二十年代，最早为5孔木质桥，1964年大马路桥改建为3孔8.7米钢筋混凝土桥梁，后于1983年保留原桥西侧桥台和两座桥墩扩建为现状的5孔梁桥。
大马路桥水中桩基施工时需进行搭设钢便桥。经实地量测知，故黄河河面宽55米，河中央水深约为2.8m。因桥梁施工需要，且遵守环保文明施工要求，须修建钢栈桥及施工平台，供桥梁结构施工及部分资源跨河调配需要，河道桩基作业时需搭设施工平台。
考虑新建钢便桥于现状路顺接问题，将钢便桥利用老桥桥墩修建部分与其他部分钢便桥断开，利用老桥桥墩部分标高由墩顶标高38.75m+贝雷1.5m+工字钢0.25m+工字钢0.12m+0.01钢板，标高为40.63;其他便桥考虑常水位为36.139m，三十年一遇水位36.729m，考虑钢管之间横撑、顺接问题，钢管桩顶标高37.139，桥面标高为钢管桩顶标高37.139+贝雷1.5m+工字钢0.25m+工字钢0.12m+0.01钢板=39.019m。
1.1 钢栈桥及施工平台简介
主栈桥全长75m，共7跨，标准跨径12m，余3m搭接在旧桥桥台，主栈桥桥面净宽8m，设计有效载荷110t，栈桥横坡及纵坡为0.00%，限速5km/h，不通航。栈桥采用装配组合结构形式。
栈桥及平台结构的立柱采用φ630×8mm型钢管桩，钢管桩顶设凹槽，凹槽内布置双拼I40a工字钢做主横梁。栈桥桥面板采用10mm厚花纹钢板，下设I12.6工字钢，工字钢间距30cm，I12.6工字钢与桥面板焊接连接，I12.6工字钢下设I25B工字钢，间距75cm，I12.6工字钢与I25B工字钢焊接连接，I25B工字钢下设4组“321”贝雷片，单组贝雷片采用90cm定型花架连接，组与组之间间距为1.36m。I25B工字钢与贝雷梁之间通过卡扣连接。贝雷片的下弦杆与下部横向分配工字钢采用U型卡扣连接（或采用双夹片进行焊接固定，工字钢与贝雷接触之处必须进行固定）。
2 钢便桥施工技术
2.1 施工工艺
2.1.1 测量放线
根据设计图，计算出钢管桩坐标值，专业测量人员全站仪放样出钢管桩具体位置，对放样位置进行复核，确认后方可进行施工。
2.2.2 钢管桩施工
板桩主要插打设备采用液压振动锤。桩头采用2cm钢板通过垂直直径线焊接夹板，便于振动锤夹头夹吊。用振动锤液压卡盘夹住夹板，用吊车缓慢吊起振动锤将钢管桩提起，钢管桩完全离开地面后，用绳索拉住柱脚，放在桩位，调整桩身，保证纵横向垂直，找正桩位、落钢管桩，再次检查倾斜度、平面位置，合格后打开振动锤将钢管打入土中。打桩过程中随时注意控制钢管桩的垂直度和平面位置，位置偏差应在30mm以内，倾斜度应在1%以内。
2.2.3 焊接剪刀撑
同排钢管桩插打完成后，同排钢管桩之间均焊接剪刀撑，将钢管桩连接成整体，保证纵横向稳定并防止出现不均匀下沉。横联采用20#槽钢进行连接，斜连采用16#槽钢进行连接，各支撑型钢与钢管桩连接处采用满焊的方式，必须确保焊缝质量。
2.2.4 桩顶分配梁
桩顶处理完后，用吊车将工字钢吊至钢管桩顶，并按设计将工字钢置于钢管桩中心调整水平，进行中线复核，完成后进行临时固定，然后进行加固满焊，检查合格后焊接。
2.2.5 主梁拼装
贝雷片采用标准型，长3m，高1.5m。首先将贝雷片转运至河岸处，然后采用吊车进行预拼装。当第一跨钢管桩打设完毕安装剪刀撑后，采用25t汽车吊架设贝雷梁。
横梁安装完毕后，安装贝雷梁纵梁。纵、横梁的横梁用10槽钢制成的U形件焊接，并与工字钢焊接，将贝雷梁固定在横梁上。为保证贝雷梁的整体稳定性，采用90型支撑架和角钢连接系统，每隔3m将贝雷梁固定在一跨上，靠近钢护筒的纵梁应严格按设计位置放置，防止钢护筒间隙侵入。
2.2.6 工字钢横梁安装
贝雷梁安装完成后，按照设计布置铺设分配横梁，分配横梁采用I25b工字钢，中心间距0.75m，与主梁之间采用U型卡连接，采用人工配合汽车吊进行横梁安装。
2.2.7 工字钢纵梁安装
横梁铺设完成后，开始铺设纵梁，纵向分配梁采用I12.6工字钢，中心间距为0.3m，与横向分配梁进行焊接连接。
2.2.8 桥面板及护栏安装
桥面板采用10mm厚的防滑钢板，护栏采用2m/道布置10#槽钢及2道φ48×3.5mm的钢管组成，高度不小于1.2m。
护栏立杆为10#工字钢高度为1.3m，布置间距2m。在立杆根部设置3mm的踢脚板，在60cm、120cm處各设置一道48mm的钢管作为栏杆。立杆与分配横梁采用焊接连接。 2.3 钢栈桥拆除
当主体工程进行到上部结构施工时，结合现场施工情况着手进行栈桥进行拆除工作，拆除方向由一端逐跨拆除，便桥的拆除顺序为自上而下，升降装置为汽车吊机，采用DZ60拔桩机将基础钢管桩拆除。
2.3.1 桥面系割除
栏杆利用人工割除后，吊装上平板车转运到岸上回收场。
2.3.2 贝雷桁架梁拆卸
工字钢分布梁拆除后，贝雷桁架拆除。贝雷梁在栈桥上分解成单贝雷，平板车运回岸边。
2.3.3 钢管桩拔除
单跨贝雷桁架拆除后，应切断钢管桩顶面工字钢连接和横向连接。拔桩机采用平板车运至便桥端部，安装在钢管桩顶部。拔桩机液压钳夹紧钢管桩后，启动拔桩机，在振动力作用下，钢管桩周围土壤开始液化。土壤对钢管桩的摩擦阻力将大大降低。这时，吊车可以慢慢将拔桩机和钢管桩向上提起，逐渐将整个钢管桩拔出，并用扁桩将踏板车通过栈桥运至岸边。
2.3.4 驳岸恢复
钢管桩拔除后应对驳岸进行恢复，驳岸恢复型式与原驳岸型式统一。驳岸采取土方回填时，填料应采用路基填筑土方并进行分层回填，分层厚度不大于30cm，每层采用挖机斗进行压实。填筑完成后进行河道驳岸刷坡处理，修复好的驳岸线形应与原驳岸边顺接。
3 钢便桥建模验算
3.1 模型建立
栈桥桥面板采用10mm厚花纹钢板，下设I12.6工字钢，工字钢间距30cm，I12.6工字钢与桥面板焊接连接。
I12.6工字钢下设I25B工字钢，间距75cm，I12.6工字钢与I25B工字钢焊接连接。
I25B工字钢下设4组“321”贝雷片，单组贝雷片采用90cm定型花架连接，组与组之间间距为1.36m（净距）。I25B工字钢与贝雷梁之间通过卡扣连接。
贝雷片下设横向双拼I40a工字钢，贝雷片与横向I40a工字钢之间通过限位装置连接。
栈桥下部结构单墩采用4根φ630×8mm钢管桩，钢管桩中心距离2.26m。桩与桩之间采用20#槽钢连接，并设16#槽钢剪刀撑增加整体稳定性。
采用midas civil进行计算分析，焊接连接采用弹性连接，整体计算建模见图2。
3.2 荷载组合
3.2.1 恒荷载
1）10mm厚钢板：78.5kg/m2。
2）I12.6工字钢：18.1kg/m。
3）I25B工字钢：42.0kg/m。
4）贝雷片：270kg/片。
5）双拼I40A工字钢：95.8kg/m。
3.2.2 活荷载
三一SR360型旋挖钻机
总重：110t，1078kN
履带单侧长度：5484mm，宽度800mm
履带着地面积=5.484×0.8×2=8.77m2
履带中心距：3500/4800mm，计算取3500mm。
3.3 验算结果
由Midas建模结果可知，
I12.6纵向分配梁最大应力组合33.5MPa<215MPa，
最大剪应力为11.4MPa<125MPa。
I25b工字钢横向分配梁最大应力组合为56.7MPa<215MPa，
最大剪应力为26.13MPa<125MPa。
贝雷梁最大应力组合为227.1MPa<310MPa，满足要求。
最大剪应力为109.7MPa<180MPa，满足要求。
钢管桩顶端横向承重梁最大应力组合为24.2MPa<215MPa，满足要求。
最大剪应力为16.9MPa<125MPa，满足要求。
4 结论
综合以上计算结果，栈桥部分结构受力均满足设计要求，需注意以下几点：
1）贝雷梁支撑点位置竖杆轴力较大，需严格按照设计图纸在对应位置增加竖杆。
2）钢管桩入土深度应严格按照图纸设计施工，根据实际图层厚度可适当加深，并应保证钢管桩的垂直度满足要求，钢管立柱平联需严格控制焊接质量。
3）栈桥行车道与人行道应设置明显的界限，禁止任何车辆进入人行道行驶或停留。
参考文献
[1]李伟峰.贝雷梁钢便桥设计与施工要点.《城市建设理论研究（电子版）》2013年24期.
[2]包建平，杨振兴.水上贝雷梁钢便桥设计、验算与施工.《上海建设科技》2012年6期.
[3]修林岩.海上大直徑钻孔灌注桩施工技术浅析.《山东大学学位论文》2013.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15218575.htm
