蔡桂標(biāo)

（廣東省基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 廣州 510620）

0 引言

廣州臨江大道東延線（一期）工程起點(diǎn)位于臨江大道～車(chē)陂路節(jié)點(diǎn)，止于深涌。為緩解黃埔大道交通壓力及提前發(fā)揮臨江大道東延線（一期）的交通功能，擬在河涌上新建便橋?？紤]便橋的使用功能及現(xiàn)場(chǎng)通航的要求，充分利用貝雷架鋼便橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于施工、操作方便、使用安全、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)［1］，鋼便橋采用加強(qiáng)型單排單層321 裝配式結(jié)構(gòu)，橋梁跨徑組合為（30+30）m，橋面寬度12 m，雙向2 車(chē)道+3 m人行道。

1 鋼便橋設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)概況

該河涌鋼便橋平面位于直線上，兩橋臺(tái)軸線均與便道中心線正交，橋梁跨度組合為（30+30）m。

主橋跨度為（30+30）m，全橋橫向共設(shè)置26 片桁架，車(chē)行道下面22 片，人行道下面4 片。貝雷梁桁架構(gòu)件由桁架、桁架連接銷及保險(xiǎn)銷、加強(qiáng)上下弦桿、弦桿螺栓、桁架螺栓組成［2］。單片桁架由上、下弦桿、豎桿及斜桿焊接而成，上、下弦桿的端部設(shè)有陰陽(yáng)接頭，接頭上設(shè)有桁架連接銷孔。桁架的弦桿由2 根10 號(hào)槽鋼背靠背組合而成，豎桿均用8#工字鋼制成［3］。相鄰桁架之間用橫撐和斜撐連接，間距3 m 設(shè)置1 道，橫撐和斜撐采用［10 槽鋼，桁架下弦桿的上部設(shè)置橫梁連接，橫梁采用27#壓延工字鋼制成，間距1.5 m 設(shè)置1道。

橋面系由下往上依次由20b 工字鋼鋼、10 mm 厚橋面鋼板及現(xiàn)澆混凝土橋面板構(gòu)成。

1.2 主要材料

⑴貝雷梁弦桿、豎桿、斜桿、橫梁：16MN鋼；

⑵樁頂蓋梁：Q355C；

⑶間橫向斜撐：Q235B；

⑷橋面系20#槽鋼：Q235B；

⑸橋面系10 mm厚鋼板：Q235B。

1.3 設(shè)計(jì)荷載

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范：JTG D60—2015》［4］，計(jì)算設(shè)計(jì)荷載如下：

1.3.1 恒載

加 強(qiáng) 型 貝 雷 梁 自 重：324×26×（30+30）∕3×9.8∕1 000+80×26×（30+30）∕3×2×9.8∕1 000=2 516.8 kN；

27 號(hào) 壓 延 工 字 鋼 橫 梁 自 重：43.4×12×41×9.8∕1 000=213.5 kN；

花窗：21×273×9.8∕1 000=57.3 kN；

20b 工字鋼橋面系自重：31.1×11×201×9.8∕1 000=687.6 kN；

橋 面系10 mm 厚鋼 板：11×60×0.01×7 850×9.8∕1 000=518.1 kN；

車(chē)行道橋面現(xiàn)澆混凝土：（0.09+0.17）∕2×8×60×26.5=1 653.6 kN；

人 行 道 水 泥 砂 漿：（0.035+0.07）∕2×60×24×2=151.2 kN；

欄桿：28×（30+30）×9.8∕1 000=16.8 kN；

防撞墻：0.31×26×（30+30）×2=967.2 kN；

恒載總重：2 516.8+213.5+57.3+687.6+518.1+1 653.6+151.2+16.8+967.2=6 782.1 kN；

恒載縱向每延米重：q=6 782.1∕（30+30）=113 kN∕m。

1.3.2 活載

⑴城A級(jí)車(chē)道荷載

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10.5 kN∕m

集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk=320 kN

按2車(chē)道加載。

⑵人群荷載根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（2019 年版）：CJJ11—2011》：

其中，L為加載長(zhǎng)度（m）；Wp為單邊人行道寬度（m）。

1.4 計(jì)算結(jié)果

采用Midas 建立計(jì)算模型。［5］恒載、活載按上文加載，用節(jié)點(diǎn)彈性支承模擬樁基，取m=30 000 kN∕m4，橋墩樁底剛度k=58 800 kN∕m。

1.4.1 支反力

計(jì)算最大支反力為3 039.4 N。各支座處標(biāo)準(zhǔn)組合（汽車(chē)荷載考慮沖擊作用）下各單向受壓支座不會(huì)處于脫空狀態(tài)［6］。

1.4.2 貝雷架內(nèi)力驗(yàn)算

每片貝雷梁承受最大恒載彎矩：11 774∕26=453 kN·m

每片貝雷梁承受最大恒載剪力：1 696∕26=65.2 kN

每片中貝雷梁承受最大車(chē)輛活載彎矩：13 166∕22×1.2（不均勻系數(shù)）=718 kN·m

每片中貝雷梁承受最大車(chē)輛活載剪力：1 653.8∕22×1.2（不均勻系數(shù)）=90.2 kN

每片邊貝雷梁承受最大人群活載彎矩：1 433.6∕4×1.2（不均勻系數(shù)）=430.1 kN·m

每片邊貝雷梁承受最大人群活載剪力：172.3∕4×1.2（不均勻系數(shù)）=51.7 kN

1.2恒載+1.4×車(chē)道（已考慮0.45沖擊系數(shù)）作用下每片中貝雷梁受最大彎矩：1.2×453+1.4×718=1 549 kN·m<1 687.5 kN·m（容許彎矩）［7］

1.2恒載+1.4×車(chē)道（已考慮0.45沖擊系數(shù)）作用下每片中貝雷梁受最大剪力：1.2×65.2+1.4×90.2=204.5 kN<

245.2 kN（容許剪力）［7］

1.2恒載+1.4×人群作用下每片邊貝雷梁受最大彎矩：1.2×453+1.4×430.1=1 146 kN·m<1 687.5 kN·m（容許彎矩）［7］

1.2恒載+1.4×人群作用下每片邊貝雷梁受最大剪力：1.2×65.2+1.4×51.7=150.6 kN·m<245.2 kN（容許剪力）［7］

通過(guò)計(jì)算可得出，貝雷架受力滿足要求且設(shè)計(jì)合理。

1.4.3 橫梁內(nèi)力驗(yàn)算

橫梁按實(shí)際樁距建立橫梁模型，用節(jié)點(diǎn)彈性支承模擬樁基，取m=30 000 kN∕m4，單樁樁底剛度k=14 700 kN∕m。上部荷載由汽車(chē)、貝雷架和橋面結(jié)構(gòu)自重等組成［8］，將恒載與人群滿布活載均布于作用單元，車(chē)行道內(nèi)單車(chē)道作用反力分成橫向車(chē)列橫向2 車(chē)道最不利布置，承載能力組合內(nèi)力結(jié)果如下。

橫梁采用Q345材質(zhì)的3拼63c工字鋼：

最 大 正 應(yīng) 力σ=FS∕（Ib）=1 915.6∕（3 298×3）×1 000=193.6 MPa＜270 MPa，受力滿足要求。［9］

最大剪應(yīng)力τ=M∕W=1 290.4∕（3×52.9）∕0.017∕10=47.8 MPa＜155 MPa，受力滿足要求。［9］

通過(guò)計(jì)算可得出，3 拼工字鋼橫梁受力滿足要求且設(shè)計(jì)合理。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 臨時(shí)鋼便橋施工

由于1 軸位于河涌中間位置，擬在西岸搭設(shè)臨時(shí)便橋進(jìn)行Z1 軸鋼管施工及橫梁安裝。臨時(shí)鋼便橋由9 m（1×9）（便橋）+9 m×18 m（平臺(tái)）組成，鋼便橋如圖1所示，鋼平臺(tái)的構(gòu)造如圖2所示。

圖1 臨時(shí)鋼便橋構(gòu)造Fig.1 Structural of Temporary Steel Bridge （mm）

圖2 臨時(shí)鋼平臺(tái)構(gòu)造Fig.2 Temporary Steel Platform Construction Plan （mm）

鋼管樁施工?管樁拉桿及剪刀撐安裝?樁帽焊接?鋼橫梁雙拼I50a 型工字鋼安裝?貝雷梁?I20a型工字鋼橫向分配梁施工?10 mm 橋面板鋪裝?橋面φ14 螺紋防滑鋼筋安裝?欄桿安裝。

鋼管樁施工采用50 t 履帶吊+振動(dòng)錘“釣魚(yú)法”進(jìn)行施工［10］，鋼管樁及橫梁安裝完成后，在附近場(chǎng)地拼裝貝雷架，采用履帶吊進(jìn)行安裝。臨時(shí)鋼便橋現(xiàn)場(chǎng)施工如圖3所示。

圖3 臨時(shí)鋼便橋現(xiàn)場(chǎng)施工Fig.3 Site Construction of Temporary Steel Bridge

2.2 鋼管樁施打

經(jīng)驗(yàn)算，鋼管樁單樁最大豎向力為1 106 kN，根據(jù)振動(dòng)錘的性能參數(shù)，選用180 kW 振動(dòng)錘進(jìn)行鋼管樁施工。

因鋼管樁單根重量較大，為便于樁位定位及調(diào)整，先采用60 kW 振錘定位，經(jīng)測(cè)量無(wú)誤后，方可采用180 kW振錘進(jìn)行振打。

在鋼管的入土施打時(shí)應(yīng)該采用雙夾的方式將鋼管的管壁進(jìn)行固定，進(jìn)行鋼管的振沉。為確保鋼管樁打入土層中，鋼管樁底部焊接如圖4 中的樁尖。樁尖構(gòu)造如圖4所示。

圖4 樁尖構(gòu)造Fig.4 Pile Tip Structure （mm）

在樁底振動(dòng)沉入到有效持力標(biāo)高層后，當(dāng)下沉速率明顯衰減、沉入較難且企穩(wěn)、趨向收斂時(shí)，連續(xù)施振3 次，如持續(xù)時(shí)間和貫入度滿足第一次持續(xù)時(shí)間不小于30 s，貫入深度小于3.0 cm；第二次持續(xù)時(shí)間不小于15 s，貫入深度小于1.5 cm；第三次持續(xù)時(shí)間不小于15 s，貫入深度小于1.2 cm，則該樁可以收振。鋼管樁施工現(xiàn)場(chǎng)如圖5所示。

圖5 鋼管樁施工現(xiàn)場(chǎng)Fig.5 Site Construction of Steel Pipe Pile

2.3 貝雷架安裝

根據(jù)貝雷梁跨度大、河涌船吊起重能力有限制的實(shí)際情況，西岸考慮作為吊裝作業(yè)的場(chǎng)地。起吊最大跨為30 m 的雙拼貝雷片，重量約6.5 t，考慮起重機(jī)站位，吊點(diǎn)距離約23 m，為了確保安全，貝雷架安裝采用150 t汽車(chē)吊。貝雷架吊裝立面如圖6所示。

圖6 貝雷架吊裝立面Fig.6 Elevations of Bereys （mm）

為避免1 軸墩頂貝雷架的負(fù)彎矩過(guò)大，在1 軸墩頂橫梁處4 片貝雷架采用上弦桿插入小型栓銷，使固定但可轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 結(jié)論與建議

采用貝雷架鋼便橋的設(shè)計(jì)方案，充分發(fā)揮了貝雷架鋼便橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于施工、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，施工方案充分考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的安全。目前該便橋已建成，便橋航拍如圖7所示。

圖7 鋼便橋建成航拍Fig.7 Built Aerial of Temporary Steel Bridge

由于1 軸鋼管樁為雙排樁，在使用過(guò)程鋼管樁及橫向連接鋼管可能對(duì)堆積垃圾對(duì)上游排水泄洪造成影響，因此建議管養(yǎng)單位采取以下措施：

⑴日常巡檢采用清潔小船對(duì)橫梁及鋼管樁附近的垃圾進(jìn)行及時(shí)清理，確保橫向連接鋼管及鋼管樁上清潔無(wú)垃圾，消除垃圾造成的側(cè)向力的影響。

⑵如遇汛期，水流較大、且Z1 軸鋼管樁周邊堆積垃圾，清潔小船無(wú)法清除垃圾時(shí)，采用長(zhǎng)臂挖機(jī)站位在人行道上，用長(zhǎng)臂挖機(jī)清理鋼管樁及橫向鋼管上的垃圾。

同時(shí)應(yīng)由有相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)鋼便橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期檢測(cè)，管養(yǎng)單位定期進(jìn)行檢修，確保鋼便橋的正常使用。