橋梁施工作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算及施工全過程

1、橋梁施工作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算及施工全過程一、橋梁施工固定式作業(yè)平臺(tái)施工中結(jié)合水中橋墩處的地質(zhì)、水文條件等選擇適宜的鉆孔平臺(tái)，對(duì)橋梁施工的安全、工期、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益具有重要的意義。對(duì)于跨越海灣、江河、湖泊、水庫的水上橋梁工程，當(dāng)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁等非打入式結(jié)構(gòu)且無法采用筑島方式施工時(shí)，搭設(shè)固定式作業(yè)平臺(tái)是解決基礎(chǔ)施工設(shè)備作業(yè)平臺(tái)的常用方法。IBi橋梁施工固定式作業(yè)平臺(tái)影響作業(yè)平臺(tái)安全的因素:（1）深水墩處于深水處，施工時(shí)受洪水、通航、水流和沖刷的影響；（2）修建于近海的作業(yè)平臺(tái)還要考慮海潮、波浪、臺(tái)風(fēng)、海水腐蝕等因素；（3）由于施工平臺(tái)為施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)，所以其狀態(tài)處在不斷變化中：平臺(tái)上有大量的施

2、工設(shè)備和人員，荷載處于不斷變化的狀態(tài)，特別是由于鉆機(jī)鉆頭施加于地基的鉆力而產(chǎn)生的反力處于不斷變化的狀態(tài)；（4）有的施工平臺(tái)由于施工工藝的要求，在施工過程中施工平臺(tái)的形式會(huì)不斷變化；（5）在整個(gè)施工過程中，已澆筑的樁的剛度和強(qiáng)度還在不斷變化。橋梁鉆孔施工平臺(tái)的種類主要有鋼管樁支撐平臺(tái)、鋼護(hù)筒支撐平臺(tái)、鋼圍堰支撐平臺(tái)等固定式作業(yè)平臺(tái)和浮式平臺(tái)四大種類。鋼管樁支撐貝雷梁平臺(tái)示意圖1II貝宵架3層）I立面鋼闊堰鋼圍堰頂貝雷梁平臺(tái)示意圖側(cè)錨、!絞車1船組式鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖橫向分配製縱向力配集HWW浮箱式鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖側(cè)錨水流方向固定式作業(yè)平臺(tái)是水上橋梁基礎(chǔ)施工的作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)結(jié)構(gòu)通常采用鋼管樁基礎(chǔ)

3、、型鋼分配梁、貝雷桁架或型鋼梁及花紋鋼板橋面板的結(jié)構(gòu)形式；鋼管樁之間、鋼管樁與鋼護(hù)筒之間焊接剪力撐，以使其成為一個(gè)整體，增加平臺(tái)的穩(wěn)定性。固定式作業(yè)平臺(tái)受水文條件影響小，且通過棧橋等輔助設(shè)施，施工機(jī)械方便就位或退出。平臺(tái)整體穩(wěn)定性好、承載能力大，平臺(tái)整體穩(wěn)定性好、承載能力大。固定式作業(yè)平臺(tái)受水文條件影響小，且通過棧橋等輔助設(shè)施，施工機(jī)械方便就位或退出。平臺(tái)整體穩(wěn)定性好、承載能力大，平臺(tái)整體穩(wěn)定性好、承載能力大。對(duì)于跨越海灣、江河、湖泊、水庫的水上橋梁工程，當(dāng)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁等非打人式結(jié)構(gòu)且無法采用筑島方式施工時(shí)，均可采用固定式作業(yè)平臺(tái)。（一）固定式作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、固定式作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總

4、體方案某平臺(tái)基礎(chǔ)采用eiOOOmmxIOmm鋼管樁，鋼管樁之間用剪刀撐連接。鋼管樁頂部開口布置2156a工字鋼做下橫梁，橫梁上布置貝雷梁（或直接在橫梁上鋪設(shè)I32a工字鋼），貝雷梁上再鋪設(shè)I32a工字鋼，最后是平臺(tái)面板（6=IOmm的防滑鋼板）和欄桿的附屬設(shè)施的施工。待整個(gè)工作平臺(tái)形成后，在工作平臺(tái)四周布置拉錨，增強(qiáng)工作平臺(tái)的整體穩(wěn)定性，并根據(jù)實(shí)際需要在平臺(tái)邊搭設(shè)轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭。若無棧橋連接陸地，可鋪設(shè)一根水下電纜為鉆孔樁施工供電。2、作業(yè)平臺(tái)分部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)承載分配梁（3）平臺(tái)平面板（4）平臺(tái)附屬設(shè)施a、轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭b、欄桿c、照明設(shè)施600250,60060060GL-600少叫白00亠600360

5、0750600750600拉錨4200圖5-7例許樁Fifif/tlW.闍（K寸臥位；mwM堿麗遠(yuǎn)I冠靈網(wǎng)擔(dān)即捏邛通貝出製網(wǎng)1單心和世町帀架2詳伽7.6m-e網(wǎng)丼號(hào)圧汗術(shù)処希址T:二J孫Y71做7.伽16臨時(shí)碼頭-2156a四描單M禪通級(jí)鴨製網(wǎng)扌卵臺(tái)押通貝幣燃I割5-E処雷梁布就圖A7-6mT1（二）固定式作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)檢算1作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)檢算的依據(jù)橋梁工程總體施工方案；現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范；現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)規(guī)范；工程所在的地域的工程地質(zhì)、水文等環(huán)境資料。荷載合(1)上部結(jié)構(gòu)恒載施工平臺(tái)上的恒載主要包括防滑鋼板、型鋼分配梁和貝雷桁架三個(gè)部分。(2)活載施工平臺(tái)上的活載主要包括150t

6、履帶吊及吊重、人群及小型機(jī)具荷載兩個(gè)部分。作業(yè)平臺(tái)分部結(jié)構(gòu)檢算(1)平臺(tái)臺(tái)面板承載分配梁貝雷梁的計(jì)算a、貝雷梁計(jì)算工況B-1:履帶吊吊重工作狀況。工況B-1-1:履帶吊于圖式位置是貝雷梁最不利工況，按兩跨連續(xù)梁計(jì)算B點(diǎn)處貝雷梁受力。芒證尊誤匚荃卷里茁7砂票一申山丁上芳翔窖壬囚準(zhǔn)里宗：E-T-9皿工(t-i-H?2&SS5*s-1Sini-E誹J層32213WX4一2訥1腫決b+外冊(cè)Is;菇th滸Hs.邏a曲。（1）作業(yè)指導(dǎo)書、技術(shù)交底（設(shè)計(jì)要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工方法、施工注意事項(xiàng)）。（2）自檢、互檢、工序交接檢查。施工過程的質(zhì)量控制：“跟蹤檢測(cè)、復(fù)測(cè)、抽樣檢測(cè)”。（3）鋼管樁打設(shè)的平面位置、傾斜

7、度、最終貫入度控制及整體性連接質(zhì)量是固定式作業(yè)平臺(tái)的關(guān)鍵。（4）貝雷梁的組裝方法和現(xiàn)場(chǎng)的整體性連接要求嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。（六）施工重大危險(xiǎn)源及保證施工安全技術(shù)措施1、工程施工的大危險(xiǎn)源水上作業(yè)時(shí)，風(fēng)浪較大，應(yīng)防止失足掉人河中。過往船只對(duì)施工平臺(tái)的威脅，應(yīng)當(dāng)注意船只沖撞平臺(tái)而引發(fā)事故。2、保證施工安全的技術(shù)措施（七）重大污染源及保護(hù)環(huán)境的技術(shù)措施1、施工的重大污染源施工垃圾和油污對(duì)河道的污染是平臺(tái)施工中的重大污染源。2、保護(hù)環(huán)境的技術(shù)措施（1）制訂詳細(xì)的環(huán)境保護(hù)措施。（2）油和廢油的管理。、某橋施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算（一）基本情況7173號(hào)墩樁基施工平臺(tái)由鋼管樁、貝雷梁和型鋼分配梁組成。每個(gè)平臺(tái)共設(shè)

8、置18根g00mmx8mm鋼管樁，鋼管樁上布設(shè)了8組單層雙排321貝雷梁，貝雷梁上根據(jù)鉆機(jī)施工需要布設(shè)了I36b型鋼。每個(gè)墩根據(jù)設(shè)計(jì)樁基情況安裝11個(gè)鋼護(hù)筒，鋼護(hù)簡(jiǎn)直徑3050mm、壁厚16mm，部分鋼護(hù)筒上設(shè)置支撐牛腿，作為貝雷梁的支點(diǎn)，以減少鋼管樁數(shù)量。輛護(hù)降和諏管樁的入土深唐型兮鋼護(hù)御址計(jì)人土眸度鋼傑柱茨汁人土澤度711盒犒+3.a-124lB.27m-5.7214.49+3.42-l7.9Lm14.49+3.98工18.47a-7.73H.52*乳59=15.11m11.52+6.15=I7.6lm720(X1Pl5H-C-C7i&!l-3.15!13網(wǎng)盟0卩8勺辭Qp典討盟0口|卯%

9、曾k71-23772121-5$27297225.77232!-73313】!732277*20.21-ii2628百年一遇的最大流量:最高水位:燉號(hào)-般沖創(chuàng)深度前部沖別擇醴7117,39m11489v-ML33mI4hg?n.72-17,53mto,23m*20.64m13.Mm73-16.62mH.52m18.SimL3.7lm王要計(jì)算構(gòu)件哉面特性憲心（三）計(jì)算內(nèi)容鋼護(hù)簡(jiǎn)：鋼護(hù)筒埋設(shè)深度和打入深度的計(jì)算，鋼護(hù)筒振打過程中強(qiáng)度和穩(wěn)定性的計(jì)算。321貝雷梁：最不力工況下貝雷梁強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。鋼管樁：?jiǎn)胃摴軜对谒髯饔孟碌姆€(wěn)定計(jì)算，鋼管樁受軸向力的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，承載能力驗(yàn)算。2136b工

10、字鋼分配梁：最不力工況下的強(qiáng)度計(jì)算。1、恒載恒載主要為施工平臺(tái)自重。鋼管樁樁頂以上部分的恒載:q=1150/鋼管樁自重：本恒載未計(jì)人鋼護(hù)筒重量。2、施工活載每個(gè)施工平臺(tái)按兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)考慮，每臺(tái)鉆機(jī)自重（含鉆頭、配重、鉆桿）G.-1100M配套空壓機(jī)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)等約人群荷載略。3、總荷載考慮1.2的附加系數(shù)作為水流沖擊力和風(fēng)力的影響，則平臺(tái)設(shè)計(jì)總荷載為：G=L2G+q+2（+GJ=6000/W（五）結(jié)構(gòu)計(jì)算1、鋼護(hù)筒計(jì)算（1）鋼護(hù)筒埋置深度計(jì)算鋼護(hù)筒埋設(shè)深度L:工：護(hù)筒埋置漆度(m);H:工水位至床面除宸(陽)；h:拱育內(nèi)水頭即護(hù)倚內(nèi)水位與施工水位差(m)G:護(hù)筒內(nèi)泥漿重庚啦0存)；峙

11、：冰的重度(Wm%q:護(hù)筒外床體土層的tfeJnBfi(kN/m3)DA+erj=TT7rA:相對(duì)密度；童:飽土層的孑腐上乩當(dāng)護(hù)筒穿過幾種不同土質(zhì)時(shí)，q:幾種不同土的平均飽重庚陋/們丐；每：每種不同土的飽和重度這y/m丐；.:每種不同土的層厚仲人將各參數(shù)帶入公式進(jìn)行計(jì)算，得:71號(hào)墩L=9_36m72號(hào)墩L=10.37w73號(hào)墩L二8_38m鋼護(hù)筒打入深度計(jì)算三個(gè)墩鋼護(hù)筒底端最小埋置深度分別為：9.36m,10.37m,8.38m;三個(gè)墩護(hù)筒設(shè)計(jì)打入深度分別為：15.71m，17.91m，15.11m，滿足要求;有效嵌固深度值為：2(d+1)=2*(3.05+1)=8.1m鋼護(hù)筒周邊土的摩擦力

12、：R=fiiLR:軸摩阻力畑；f:土單位面積的動(dòng)摩阻力血甘:鋼護(hù)筒周邊長(zhǎng)震(m);L:眾護(hù)筒的入土深度(mh71號(hào)墩72號(hào)墩73號(hào)墩&=409%N鋼護(hù)筒強(qiáng)度計(jì)算鋼護(hù)筒最不利工況是在振打過程中承受1176kN激振力。鋼護(hù)筒截面面積：A=1524cm2壓應(yīng)力：a=1176x10/1524=7.7AfPacr=215A/Pa整體受壓強(qiáng)度滿足要求。鋼護(hù)筒受壓整體穩(wěn)定計(jì)算鋼護(hù)筒長(zhǎng)細(xì)比:L取鋼護(hù)筒頂至護(hù)筒在土中有效嵌固深度位置的長(zhǎng)度。L為52725px。(4)鋼護(hù)筒受壓整體穩(wěn)定計(jì)算整體穩(wěn)定性:N/電4)=&2A2帀滿足要求.2、貝雷梁計(jì)算f:飆材抗壓強(qiáng)M設(shè)計(jì)值取f=Z5MPero:鋼護(hù)筒所旻激振力;:擱護(hù)

13、筒戡面面積;:軸心受右構(gòu)件的穩(wěn)定垂埶査表為0.9聒;根據(jù)施工安排，兩臺(tái)鉆機(jī)不會(huì)同時(shí)在同一組貝雷梁上進(jìn)行作業(yè)，貝雷梁按一跨承受鉆機(jī)荷載，另一跨無鉆機(jī)情況進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)貝雷梁承受兩部分荷載，第1部分為鋼管樁樁頂以上的平臺(tái)、空壓機(jī)和循環(huán)系統(tǒng)重量，總重195t，按在8組貝雷梁上均布作用考慮，則每組貝雷梁上作用均布線荷載；第2部分為鉆機(jī)自重，每臺(tái)鉆機(jī)鉆孔施工時(shí)重1IOOkN，則在每組貝雷梁上作用兩個(gè)F=275kN集中力，計(jì)算跨徑為2x12m連續(xù)。圖5-24貝雷梁計(jì)算簡(jiǎn)圖（尺寸草位:X）最大彎矢巨2x975=1250V2x245=Unm-L2/12000=1/10001/400最大剪力最大應(yīng)力最大變形支反

14、力：292kN,500kN.-057kN;以上各項(xiàng)均滿足要戎3、鋼管樁計(jì)算（1）單根鋼管樁在水流作用下的穩(wěn)定單根鋼管樁的水阻力：Fw=KA（rv2/2g）r:水的SS（kN/m3）,取值為10炒”時(shí)r:設(shè)計(jì)流速m/shA:鋼管癥且水面積（亓）；g:重1加速度g=9.8lm2/s；K:形狀義數(shù)，圓形結(jié)構(gòu)物取K=0.8,單根鋼管樁最大水阻:F22kN單根鋼管樁的位移和內(nèi)力：由于地基為彈性地基，需按m法計(jì)算彈性地基的變形情況。土中基礎(chǔ)變形系數(shù)：那二0.9無(L5/+0.5)二L53朋7=(2.1x108)x(156009x10-8)=327609/cjV查規(guī)范，m偏安全取3000kN/m4。利用“橋

15、梁博士”進(jìn)行計(jì)算，河床面位置最大位移4.5mm，轉(zhuǎn)角0.0022rad；最大彎矩：178.1kN.m;最大應(yīng)力：a=178.1x1000/3900=46MPaa=215Wa滿足要求。鋼管樁承載能力驗(yàn)算鋼管樁樁端承載力作為安全儲(chǔ)備不計(jì)人承載力的計(jì)算，則鋼管樁承載能力容許值按以下公式計(jì)算：R皆=uxaLx）/2巴:單樁軸向受壓承載力容許值也凹：7/:鋼管粧周邊長(zhǎng)蔥耐；L:鋼管樁的入土深圏m）；q:士單位面積的動(dòng)摩阻力曲砂:樁側(cè)摩阻力影響系熱錘擊樁取1a則單樁承載力容許值：71號(hào)墩島二714RN72號(hào)墩&2二63%N73號(hào)墩心=714氏計(jì)算鋼管樁承受的最大荷載為500kN，單根鋼管樁自重為47kN，

16、則單根鋼管樁最大軸向荷載為547kNv639kN，滿足要求。（3）鋼管樁強(qiáng)度計(jì)算鋼管樁最大軸向力547kN鋼管樁截面面積：A=2Qlcm2則壓應(yīng)力er=547x10/201=27；WPffcr=215APff整體受壓強(qiáng)度滿足要求。鋼管樁受壓整體穩(wěn)定計(jì)算鋼管樁長(zhǎng)細(xì)比:L取鋼管樁頂至鋼管樁在土中有效嵌固深度位置的長(zhǎng)度。L為40325px。鋼護(hù)筒長(zhǎng)細(xì)比：L取鋼護(hù)筒頂至護(hù)筒在土中有效嵌固深度位置的長(zhǎng)度。L二為52725px。整體穩(wěn)定性yN/(電4)=站M日j荷足要求-4、分配梁計(jì)算鋼營(yíng)樁所登激振力；鋼管樁截面面積；細(xì)心受力構(gòu)件的穩(wěn)定S；埶查表為O了旳;釵村抗區(qū)班設(shè)計(jì)值取f=125MPa.在鉆孔施工時(shí)，貝雷梁上的工字鋼分配梁不承受彎矩，鉆機(jī)荷載直接通過分配梁傳遞到貝雷梁上，在鉆機(jī)移動(dòng)到下一孔的過程中，鉆機(jī)1/4荷載作用在一組分