钢平台与满堂支架在水上现浇箱梁施工中的应用获奖科研报告

钢平台与满堂支架在水上现浇箱梁施工中的应用获奖科研报告摘要：凤凰大道跨太湖港桥上部结构均为支架现浇箱梁，其中（40+60+40）m连续梁5-6#墩位于水中。原设计采用明渠导流，清淤换填后搭设满堂支架的方案，为了提高施工效率，保证质量和工期，凤凰大道跨太湖港桥（40+60+40）m连续梁采用钢平台加满堂支架相结合的方式进行施工。

关键词：钢平台；支架；水上；现浇梁

1、工程概况

凤凰大道（太湖港-天谷大道），线路全长0.87km，道路线位为东西偏南走向，等级为城市主干路。西起太湖港西端，向东经过规划道路，止于天谷大道交叉口。全线红线宽度55m，其中上跨太湖港大桥桥宽为43m。

太湖港桥起始里程K0-88.8，终点里程K0+335.8，全桥共分左、中、右三幅。其中第二联（40+60+40）m预应力砼拱形连续梁跨越太湖港，5#、6#桥墩位于水中，箱梁为单箱双室直腹板截面，梁高2.0m-5.0m。箱梁顶、底板平行设置，桥面顶宽16.48m，底宽11.48m，悬臂长2.5m，桥梁跨度布置示意图见附图一。

附图一：桥梁跨度布置示意图

2、工程特点

一般跨河段连续梁均采用悬灌法施工，由于工期紧张，本桥的设计初给定的方案为明渠导流、清淤换填后搭设满堂支架现浇。本桥主要具有以下三个特点：

（1）设计要求整联一次性浇筑，在工期紧张的情况下，悬灌法施工不能满足施工的要求；

（2）桥梁规模大，跨河段桥梁共分为左、中、右三幅，周转材料需要大；

（3）箱梁截面为拱形，梁高2.0m-5.0m，结构复杂，且主墩位于水中，工程地质条件复杂，支架设计及施工难度大。

针对以上工程特点，施工中需要解决以下问题：

（1）选择合理的支架形式，在确保施工质量、安全和进度的前提下，尽可能的提高材料周转率，降低施工成本；

（2）对支架形式进行设计验算，确保其结构安全、可靠。

3、方案比选

经过方案对比，考虑到跨太湖港桥工期十分紧张，钢平台无论是在工期、成本、质量、安全和环境等因素的条件下，均具有突出的優点，且满堂支架在变截面拱形桥的搭设中具有较大优势，故采取钢平台加满堂支架的的组合形式的方案进行施工。

4、设计方案

钢平台上部主跨结构采用贝雷梁，贝雷梁横向间距根据主梁横断面结构特点进行布置，贝雷梁钢材为16Mn，贝雷梁销轴钢材为30CrMnSi。每组纵向3m采用45/90/120型支撑架的组合形式固定贝雷梁。贝雷梁上在横向设置25的工字钢分配梁，间距300或600mm布置。平台下部结构采用5根Φ630×12mm钢管桩单排布置，钢管桩中心间距为3.0m。，钢管桩顶采用双拼I32a工字钢分配梁作为支撑贝雷梁的横向承重梁，支架布置形式见附图二，侧面布置形式见附图三。钢管桩入土深度根据设计图纸结合现场地质情况经过计算确定，入土最小深度根据设计参考深度及试桩承载能力结果得出，并考虑水流冲刷的影响。桩间平联及斜撑均采用[18A型钢制作，钢管桩接长时严格控制对接平焊的质量。

5.结构计算说明

为确保钢平台的结构安全性，对结构进行受力分析检算，受力分析采用手算结合Midas软件进行仿真计算，分析模型见附图四。

5.1.材料参数

（1）材料参数：（为确保安全，抗拉按焊接质量三级取值，抗剪按对接焊缝取值）

Q235钢材料参数：[]=190MPa，[]=160MPa，[]=110MPa；

16Mn/Q345钢材料参数：[]=275MPa，[]=235MPa，[]=160MPa。

（2）贝雷梁允许轴力如下表所示：

（3）钢材其他材料参数：

弹性模量Es=2.06×105MPa；线膨胀系数α=12×10-6；泊松比ν=0.31；密度ρ=7850kg/m3。

5.2.荷载参数

根据本平台实际使用情况，桥面荷载考虑以下几种主要荷载：

（1）恒载

恒载按材料总重量取值；考虑钢桥面、部分配件重量，钢平台自重按照1.2倍选取。

（2）现浇混凝土重量

现浇混凝土重量按材料实际重量取值，由其容重与体积相乘得到；经整个支撑体系传递到施工平台。在施工平台分段、分区采用不同荷载。

（3）施工支架、模板荷载

按平台上支架较密处支架、模板重量进行估算，最终按均布荷载2.0kN/m2选取。

（4）施工活载

施工人员、材料及施工机具荷载：2.5kN/m2；

浇筑混凝土时产生的冲击荷载：2.0kN/m2；

活荷载：4.5kN/m2。

（5）车辆活载

回旋钻（考虑钻头、配重块、钻杆计算时按100t考虑）

（6）工况及荷载组合

（7）各种工况下计算结果如下：

钢平台竖向最大变形为11.3mm（8）钢管桩长计算

由计算可知，最大单桩承载力出现在工况四，桩底最大竖向反力为1028.7KN。单桩承载力根据规范《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）计算公式如下：

经计算可知，钢平台钢管桩需入土深度不小于11.5m，地基承载力满足要求。

6.施工工艺

钢平台施工工艺与传统钢栈桥施工工艺相似，但其搭设标准更高。其施工流程见附图五：

6.1.钢管桩施工

（1）钢管桩施工主要包含两个方面：一是钢管桩的接长加工和运输，二是施工作业现场“钓鱼法”沉桩施工（见附图六）。本工程沉桩施工采用履带吊配合YZJ-150液压振动锤，钢管桩插打前必须进行现场验收，钢管需无明显缺陷、变形，焊缝饱满，接头良好。

（2）钢管桩下沉：首先利用吊机将导向架放至桩位处，然后起吊钢管桩，同时由测量员指挥精确定位，并复核导向架位置及垂直度，待验收合格后，打沉钢管桩至设计标高。如遇特殊地质条件，未达到设计标高而达到贯入度，应继续沉桩至设计标高，当贯入量小于2cm/min时，持荷5分钟，钢管桩无明显下沉时停止振动并则及时沟通监理、设计单位，对桩位进行变更或采取其他措施。

（3）接桩：由于本工程施工的钢管桩较长，单根不能满足施工要求，需进行钢管桩接长，钢管接长时先将接头切割整齐，接口对应同一个轴线，确保接口对接完好，然后周边满焊，并在钢管接头外贴焊4块δ8mm加强钢板（见附图七），同时施工中，确保相邻钢管桩接头不在同一个截面上。

6.2.钢管桩施工注意事项

（1）钢管桩施工检验标准

（2）保证钢管桩的中心位置和垂直度是施工中的监控要点，并且要做到迅速沉桩，以免桩周土恢复造成下沉困难。施工过程中及时做好桩身垂直度监测工作，如发现钢管桩下沉时有倾斜趋势，及时采取纠偏措施调整，保证桩身下沉质量。

（3）随时观察钢管桩的贯入度，保证基础承载力。

（4）所有钢结构各个连接件的焊接都必须检验合格。钢管桩身的焊缝应采用对接焊缝，并尽量采用平焊。焊缝应饱满、均匀，焊缝金属与母材的过渡应平顺，不得有任何裂缝，未熔合未焊透等缺陷。

上部满堂