沟壑纵横地段高墩现浇梁钢栈桥施工方案论文_安湘山

中铁隧道局集团一处有限公司重庆 401123

摘要：山区沟壑纵横地段高墩现浇梁施工通常存在诸多困难，交通运输的不便利、无起吊作业场地及地势起伏较大都给高墩现浇梁施工造成了很大的不便。常规满堂支架配合混凝土吊运的施工方案已无法满足高墩现浇梁施工，为了更安全、快速的实现沟壑纵横地段高墩现浇梁施工，本工程采用搭建钢栈桥作为高墩现浇梁施工的平台，很好的解决了这一施工难题，为类似的工程积累了经验。

关键词：沟壑纵横；高墩；现浇梁；钢栈桥；施工方案

引言

山区沟壑纵横地段因地势起伏大，交通不便及无起吊场地，高墩现浇梁采用常规施工方案困难较大[1-3]。如何快速、安全的实现高墩现浇梁施工[4-5]，成为本工程施工的重点。本文结合地州大桥高墩现浇梁施工的经验，针对采用钢栈桥作为沟壑纵横地段高墩现浇梁施工的平台进行总结和探讨，为类似工程施工提供借鉴。

1 工程概况

图1 地州大桥救援通道及站台桥布置图

图2 地州大桥平面布置图

地州大桥位于福建省南平市建瓯市水源乡返望村境内，正线设计为双线桥梁，起讫里程：DK284+149.5～DK284+293.46，孔跨布置为：4-32m简支T梁，中心里程DK284+211.480，共4跨，全长143.96m。左侧为防灾救援通道桥，采用1片小箱梁，桥面宽度为2.4m，右侧为站台梁加防灾救援通道桥，采用并列2片小箱梁，桥面宽度为6.0m，两侧桥梁孔跨布置均采用4-32.6m简支小箱梁，中心里程DK284+221.48，站台及防灾救援桥全长均为131.195m。

两侧防灾救援通道及站台桥采用支架现浇法施工，共计4跨，其中1#墩墩身高度为31.35m。地州大桥救援通道及站台桥布置图见图1。地州大桥平面布置图见图2。

2 地形地貌

地州大桥位于福建省建瓯市水源乡返望村三溪口水电站附近，属剥蚀低山地区，地形起伏变化较大。桥梁在里程DK284+186.7-DK284+200、DK284+268-DK284+280.3跨越冲沟；桥梁左侧靠山，右侧紧邻大源溪，区内无道路相通，交通条件差。地州大桥地形地貌见图3。

图3 地州大桥地形地貌

3 钢栈桥施工方案

3.1 总体施工顺序

地州大桥左幅救援桥32m预应力混凝土小箱梁站台梁4跨4片，右幅救援加站台桥32m预应力混凝土小箱梁站台梁4跨8片。由于地形起伏大，场地条件限制，首先从桥台尾端隧道进口至桥台首端隧道出口主桥位置搭设钢栈桥，钢栈桥采用钢管柱及贝雷梁搭设，然后搭设两侧的小箱梁现浇支架，采用搭设贝雷梁进行施工，考虑工期和工艺需求，现浇支架需要全长架设，从中间跨向两端施工。

3.2 总体施工方案

在地州大桥主桥位置搭设钢栈桥做为两侧现浇桥施工吊装作业及材料运输平台，钢栈桥主要材料采用钢管柱及贝雷梁，采用25t汽车吊采用钓鱼法逐跨搭设，栈桥面宽度8m，墩高少于12m的采用单排φ600mm钢管柱，墩高大于12m的采用双排φ600mm钢管柱，钢管柱基础采用钢筋混凝土基础，基础尺寸横向整体8.4m，单柱时不小于2m，纵向单排1.5m和双排4m，厚度1.2m。跨度根据地形布置，不超过15m。钢栈桥逐跨自下而上安装：基础→钢管柱→钢板→横向2根36b工字钢→普通型贝雷片10榀→横向20b工字钢，间距30cm→8mm钢板→两侧护栏。

地州大桥两侧预应力混凝土小箱梁站台梁（4-32m）采用钢管柱+贝雷片支架现浇方案，中间临时墩采用φ600mm，壁厚8mm钢管柱，每孔梁中间临时墩设置钢管柱做为支架支撑体系，钢管柱基础采用钢筋混凝土基础，基础尺寸横向3m和6m，纵向2m和4m，厚度1.2m。

地州大桥预应力混凝土小箱梁站台现浇梁总体施工顺序采用钢管柱+贝雷片支架方案，32m预应力混凝土小箱梁站台梁支架自下而上安装：基础→钢管柱→钢板→横向2根36b工字钢→普通型贝雷片（左幅5榀，右幅10榀）→横向20槽钢，间距60cm→纵向10×10cm方木→模板系统。

模板系统：现浇梁模板支架采用8号槽钢制作，底模、外模、内模和端头模均采用竹胶板，竹胶板规格为122cm×244cm×1.5cm。钢栈桥及32m预应力混凝土小箱梁站台梁跨中墩支撑体系示意图见图4。

图4 钢栈桥及32m预应力混凝土小箱梁站台梁跨中墩

支撑体系示意图

4 钢栈桥结构验算

根据本工程的栈桥结构形式，栈桥钢管桩其上的贝雷梁纵梁、I20b横梁，8mm花纹钢板的布置间距也一样，计算取最不利跨径进行计算，因此选取本栈桥的最大跨径12m进行计算，为简化计算，取计12m单跨简支梁为计算模型，故荷载统计时均只取单跨内的结构。本栈桥设计的荷载为25t履带吊机、10t吊重荷载和55t混凝土罐车满载。

4.1 荷载计算

4.1.1 静载计算

取12m单跨简支梁进行计算,其各个结构自重计算如下：

贝雷片总重：G1=300kg×4×10×10N/kg×10-3=120KN

桥面系I20b工字钢,布置间距为0.3m，总重：

G2=40×8×31.1kg/m×10N/kg×10-3=99.52KN

桥面系8mm钢板的重量：

G3=12m×8m×0.008kg/m×7850kg/m3×10N/kg×10-3=60.29KN

横梁双拼I36b重量：

G4=2×2×8m×65.6kg/m×10N/kg×10-3=20.99KN

4.1.2 活载计算

考虑栈桥的实际情况，同方向车辆间距应不小于12m，即在一跨内同方向最多只布置一辆车。根据工程施工的需要，该栈桥上的施工车辆主要为25t汽车吊+10t吊重荷载和10立方混凝土运输车。该两种车辆均为3轴，考虑到25t汽车吊的自重为23.5t,10立方混凝土运输车的自重为55t，汽车吊的自重远小于混凝土运输车的自重，因此栈桥计算考虑最不利状况，只需考虑混凝土运输车的荷载作为设计计算荷载。

55t砼运输车共3轴，具体尺寸如图7，前轮着地面积为0.30.2m，后轮着地面积为0.60.2m。单前轮最大设计荷载为4.5t，单后轮设计最大设计荷载为5.75t，合计荷载为4.5×2+5.75×8=55t。

图5 55t砼运输车轴距布置图（单位：mm）

4.2 栈桥结构计算

4.2.1 桥面系8mm花纹钢板计算

桥面系采用8mm花纹钢板，其下布设I20b工字钢，布置间距为0.3m。55t砼车及100t主梁运输车的前轮的轮宽为0.3m和0.6m，均不小于I20b工字钢的布置间距，故此工况下对花纹板不做单独计算，仅对桥面系I20b进行验算。

4.2.2 分配梁I20b工字钢计算

桥面分配梁为I20b工字钢，顺桥向间距300mm布置，其截面几何参数见表1。

表1 分配梁截面几何参数表

55t砼运输车共3轴，前轮着地面积为0.3 ×0.2m，后轮着地面积为0.6×0.2m。单后轮最大设计荷载为5.75t，单前轮最大设计荷载为4.5t。考虑荷载系数，砼运输车后车轮荷载：1.4×5.75t=80.5KN,砼运输车前车轮荷载：1.4×4.5t=63KN。I20b分配梁布置间距为0.3m，故考虑55t砼运输车每个轮胎荷载作用于2根I20b工字钢分配梁上进行计算，设计荷载组合按《GB 50009-2012建筑结构荷载规范》 3.2.4规定取值[6]，临时结构荷载由可变荷载控制。

2根I20b工字钢分配梁自重：

8mm桥面板自重：

均布荷载：

I20b工字钢分配梁下的贝雷片纵梁采用10排贝雷片组成，贝雷片布置的间距为（0.9+0.75+0.9+0.75+0.9+0.75+0.9+0.75+0.9）m，因此I20b工字钢的受力有如下2种工况：

（1）后车轮行驶在跨中时，I20b工字钢计算模型简图如图6所示：

图6 工况1工字钢计算模型简图

工况1剪力图如图7所示：

图7 工况1工字钢剪力图

工况1弯矩图8所示：

图8 工况1工字钢弯矩图

根据上述计算有I20b工字钢承受的最大弯矩Mmax=17.69KN.m,最大剪力V=116.01KN，支座的最大支反力分别为：

Nmax1=116.01+20.94=136.95KN

弯应力：，满足要求。

剪应力：，满足要求。

（2）后车轮行驶在贝雷片支点上方时，同工况1计算形式。

根据计算有I20b工字钢承受的最大弯矩Mmax=8.07KN.m,最大剪力V=143.77KN，支座的最大支反力分别为：

Nmax1=143.77+6.80=150.57KN

弯应力：，满足要求。

剪应力：，满足要求。

4.2.3 贝雷片纵梁计算

贝雷片纵梁采用10排贝雷片组成，贝雷片布置的间距为（0.9+0.75+0.9+0.75+0.9+0.75+0.9+0.75+0.9）m，55t砼运输车的后轮之间轴距为1.8m，后轮着地面积为0.6 0.2m。可知车辆运输经过栈桥时，考虑由3排贝雷片承担其荷载。取12m跨，2.4m宽的贝雷片的整体作受力计算，其的自重产生的荷载：