316国道石潭溪大桥桥墩施工平台结构计算分析

1、316国道石潭溪大桥桥墩施工平台结构计算分析摘  要：316国道石潭溪的大桥1#墩施工平台采用钢管桩、工字钢分配梁，龙门吊为贝雷梁。施工平台搭设前采用midas有限元软件进行强度和稳定性计算，龙门吊贝雷梁强度符合要求，一阶屈曲模态为平安性满足要求;施工平台的一阶屈曲模态平安性满足要求。大桥顺利建成通车，使用情况良好。大桥的建成通车恢复了国道316线在该路段的畅通，交通状况得到较大的改善。关键词：施工平台 贝雷梁 钢管桩 强度 稳定性1 工程概况跨越水口大坝库区内闽江支流316国道石潭溪的大桥被鉴定为危桥，来往车辆需要通过便道

2、绕行。新建石潭溪大桥建于原石潭溪大桥的下游，采用预应力单箱单室箱梁连续刚构体系，桥跨布置为72+130+72=274m，主墩采用墩梁固结形式，共12根直径1.8m灌注桩根底，全部为水中桩。桥台采用挡墙式桥台结构，根底采用扩大根底。1#墩直径1.8m桩基6根，共长222m;2#墩直径1.8m桩基6根，共长336m。钻孔灌注桩，按端承桩设计。该桩基地质为原316国道及水口水电厂修路时山体开挖回填而成，其中1#墩抛石层厚度在815m之间，2#墩抛石层厚度在17.420.2m之间。1#墩施工平台至河床面深度为20m，2#墩施工平台至河床面深度为30m。如图1所示，1#墩施工平台与水中栈桥相连，平台尺寸

3、为12m×18m，栈桥长度39m。模型中支腿钢管为529×8mm，吊贝雷梁龙门吊支承钢管桩630×8mm，管桩连接系采用273×6mm，分配梁F4采用2I36，分配梁F5采用I50工字钢，防滑钢板厚度10mm，采用密肋工字钢梁支承。平台钢管桩的长度为36m，入土深度为7m。2 计算模型及计算2.1计算模型施工平台中管桩、分配梁和连接系等构件采用空间两单元建模，平台外表的防滑钢板采用4节点薄板单元模拟，midas有限元模型如图2所示。2.2计算参数Q235钢材的容许应力如下。轴向应力：=140MPa，容许应力提高系数1.3，=140×1

4、.3=182MPa;弯曲应力：=145MPa，容许应力提高系数1.3，=145×1.3=188.5MPa;剪应力：=85MPa，容许应力提高系数1.3，=85×1.3=110.5MPa;单片单层普通型：容许弯矩975kN.m，容许剪力245kN。2.3计算荷载施工平台的荷载根据桥梁总体施工方案确定。针对本桥，施工平台的荷载包括桩基钻孔设备及配套设备、起吊设备和施工人员及临时堆放的材料等荷载。采用跨径12.8m的龙门吊进行钢筋笼的起吊作业，最大起吊重量360kN，平台上3台桩基设备同时作业，每台桩基设备的荷载为220kN，流水作用力按最大水流速度为1.5m/s考虑，对平台的影

5、响主要表达在对管桩的横向作用。施工平台上的荷载包括防滑钢板、型钢分配梁和贝雷桁架3个局部。贝雷梁的主要技术参数如下。单片单层普通型：抗弯惯性矩250497.2cm4，自重2.9kN/m。施工机具及人群荷载：3kN/m2。3 计算结果3.1龙门吊贝雷梁计算龙门吊贝雷梁按偏于平安考虑，取中间两个支点之间的局部作为简支梁体系验算，计算简图如图3所示。龙门吊上桁架由6片贝雷梁组成，图中集中荷载P的大小按龙门吊的最大起吊重量，并考虑1.2的吊装动力系数进行计算，P=360×1.2/2=216kN，贝雷梁的自重q=2.9×6=17.4kN/m，计算贝雷梁的最大弯矩为：3.2施

6、工平台的总体稳定验算平台钢管桩由于入土深度较大，有限元分析时按照桩底固结的方式考虑。进行总体稳定分析时，由于龙门吊和水上施工平台是两个相对独立的体系，其总体稳定分析采用两个子结构分别进行计算，平台的总体稳定计算考虑龙门吊传递的最不利荷载工况进行分析。钢筋笼吊装过程中，当龙门吊的天车偏于一侧作用时，对整体的稳定影响更为不利，对其下的钢管桩平台的影响也更为不利。对平台上可能同时作用的3台桩基设备，其最不利状态为3台桩基设备同侧布置的工况，故进行管桩施工平台的总体稳定验算时，桩基设备采用同侧布置。龙门吊的屈曲分析考虑的荷载包括：结构的自重+吊装钢筋笼重量考虑1.2的动力系数，通过对龙门吊的屈曲分析发

7、现，龙门吊的一阶屈曲模态为侧向失稳，屈曲荷载系数为该系数为可变荷载系数，结构的平安性满足要求。龙门吊的一阶失稳模态见图4所示。施工平台的屈曲分析考虑的荷载如下：1结构自重。2龙门吊传递的支点集中荷载可变，其不利情况为龙门吊滑行至平台中心处。3施工机具及人群荷载可变。根据有关标准中的条文规定，流水压力合力的作用点，假定在设计水位线以下0.3倍的水深处，下连接系以下7.6m位置处。通过对水上施工平台的屈曲分析发现，施工平台的一阶屈曲模态为侧向弯扭失稳，屈曲荷载系数为该系数为可变荷载系数，结构的平安性满足要求，施工平台的一阶失稳模态见图5所示。由以上屈曲分析结果可知，龙门吊和施工平台的总体稳定均满足设计要求，平安性可以满足要求，且有较大的平安余度。4 结语通过以上分析可以得出以下结论：1龙门吊的贝雷桁架的抗弯和抗剪强度均能满足要求，平安余度較大。2龙门吊和施工平台的总体稳定均满足设计要求，结构平安性可以满足施工要求，且有较大的平安余度。2021年8月建成通车，目前使用情况良好。大桥的建成通车不仅恢复了国道316线在该路段的畅通，也提升了线路平安标准，改善了行车舒适性见图6。参考文献【1】朱加军.大型桥梁深水根底钻