开启式栈桥设计与施工
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摘 要：温福铁路宁德特大桥位于白井塘处跨越金马海堤处，桥梁基础采用单侧栈桥+平台的施工方案，在宁德特大桥栈桥水道处采用开启式栈桥满足施工及水道通航要求
关键词：海上通航；水道；开启式栈桥；施工；设计
一、工程概况
宁德特大桥全桥长8496.28m，计256个墩台，255跨，其中预制架设简支箱梁246孔，连续梁3联9孔，计496m。宁德特大桥在白井塘处跨越金马海堤，然后依次跨越铁基湾宁德水道、大土冈滩和宝塔水道，在下村附近再次跨越海堤。
宁德特大桥海上165个墩台，采用单侧栈桥+水上平台方案进行钻孔桩施工，单侧栈桥布置在线路的右侧，平台通过施工栈桥与岸
上连接形成运输通道。
宁德特大桥设计时没有通航要求，投标书中的施工方案也没有考虑通航。由于金蛇头、车里湾码头没有及时搬迁，桥位处仍有船只通行，严重影响施工进度和施工安全，对过往船只也存在重大安全隐患，故在55#～57#墩位处（宁德水道，距金马海堤约750m）和127#～128#墩位处（宝塔水道）原有栈桥的基础上设置一座开启式栈桥，定时提升，以满足施工和通航的要求，见图1。
二、开启式栈桥的设计
宁德特大桥开启式栈桥的设计充分总结和利用了宁德桥南岸跨高速栈桥设计和施工的成功经验，并结合具体的通航情况和荷载组合，最终制定出30m三排单层加强型贝雷桁梁桥的方案。
2.1 荷载标准
宁德特大桥开启式栈桥桥面荷载考虑过50t履带吊（空载）及6～8m3混凝土搅拌车。
2.2 跨度和通航净高
宁德特大桥开启式栈桥最高通航水位按+4.8m考虑，主通航孔按六级航道考虑，通航净宽为25.5m、通航净高为8m。
2.3 结构形式
宁德特大桥开启式栈桥下部基础均采用φ630×8mm钢管桩，上部结构采用三排单层加强型贝雷桁梁桥，桥面系采用标准钢构桥面系。
贝雷桁梁桥净跨25m，桥面净宽4.2m，贝雷桁梁桥两端各设置一座提升站，提升站钢管桩顶标高为+15.5m，桩顶各配置2台7.5t慢速卷扬机及2个滑轮组，每天定时提升贝雷桁梁桥至设计标高（+12.5m），以满足通航要求。为保证贝雷桁梁提升时的稳定性，开启式栈桥提升站钢管桩内灌注C20混凝土至桩顶+4.5m标高处。
2.4 开启式栈桥各部位的作用及设计思路
⑴30m三排单层加强型贝雷桁梁桥面系
30m三排单层加强型贝雷桁梁桥面系为开启式栈桥的主体部分，采用装配式公路钢桥技术，桥面净宽为3.7m，单车道，主桁为三排单层，桁架上下弦杆均设加强弦杆。桥梁横向两内排桁架的中距为4.2m，第二排桁架与内排桁架的中距为0.45m，第三排桁架与第二排桁架的中距为0.25m，见图2。
桥面荷载考虑过50t履带吊（空载）及8m3搅拌车。主通航孔计算跨度按26m考虑，履带吊机按集中力计算。
贝雷桁桥面系自重产生的弯距：
履带吊机在跨中位置产生最大弯距：
桥面系总弯距：
履带吊机在支点处剪力最大：
履带吊机在跨中位置产生最大挠度：
挠跨比：
满足要求
⑵提升站
提升站是开启式栈桥很重要的一个组成部分，主通航孔栈桥两端桩顶各设置一座提升门架，通过卷扬机将主通航栈桥贝雷桁提升以保证通航。提升站主要基础由卷扬机、滑车组、贝雷桁架及钢管桩基础组成，见图3。
每座提升站设置两台7.5t慢速卷扬机，其底座布置在6组标准贝雷桁架平台上。三排单层加强型贝雷桁梁桥两端底部各设置一道2I45a大梁，大梁与贝雷桁主桁之间须用槽钢限位牢固，然后在大梁上焊接两根吊带，从贝雷桁第三排与第二排主桁之间穿出。最后将卷扬机依次通过转向滑车组、钢丝绳及吊带与贝雷桁桥连接，从而完成整个提升操作过程。
⑶提升吊带
每座提升站上下各设置两根吊带，30m三排单层加强型贝雷桁梁桥面系全部装齐后，自重为44×10=440KN，加上两端分配梁及加劲重量，总重P按50t考虑。每根吊带须按承重20t设计（考虑提升安全系数1.6），故开启式栈桥提升吊带采用了16锰钢制作，吊点布置详见图4。
2.5 开启式栈桥副通航孔的设计
宁德特大桥开启式栈桥另一通航孔为副通航孔，为H588×300型钢梁桥，按等外级航道考虑，主要通行小型船只，桥梁设计荷载为履-50和ZSL24100移动塔吊荷载。副通航孔下部基础均采用φ600×8mm钢管桩，上部结构采用四排H588×300型钢梁，净跨12m，型钢梁底标高为+6.8m，桥面系采用δ=20cm厚混凝土桥面板，桥面宽度为8.7m。
副通航孔计算跨度为12m，主梁为4组2H588型钢梁，考虑50t履带吊机荷载全部作用在两组型钢组上，履带吊机按50t集中力计算，砼桥面按5.2KN/m2计算。
表2：单根H588×300型钢截面特性
Ix（cm4） Wx（cm3） 截面面积（cm2） 单位重量（kg/m）
113283.85 3853.19 185.76 145.82
计算一组2H588型钢梁的弯距和剪力：
砼桥面板作用在一组型钢梁的荷载：
一组型钢梁自重引起的荷载：
当履带吊行至跨中时有最不利弯距：
满足要求
履带吊机在支点处剪力最大：
满足要求
（其中φ根据长细比 可查表得φ=0.861）
当履带吊行至跨中时产生最大挠度：
挠跨比：
满足要求
2.6 开启式栈桥使用材料
三、开启式栈桥的施工
主通航孔三排单层加强型贝雷桁梁架设采用空中对接法施工。即：栈桥北侧拼装长度为21m的贝雷桁架，重约7.35t，利用ZSL24100移动塔吊吊装；南侧拼装长度为9.0的贝雷桁架，重约3.5t，利用KH180履带吊机吊装，两侧贝雷桁架在空中对接，贝雷桁架拼接好后，再依次连接栈桥上抗风拉杆、桥面板横梁及桥面板。贝雷桁架在吊装之前应预先组拼好，拼装完毕后，应仔细检查贝雷片数量及销子的连接情况，合格后方能架设。
四、安全、文明施工措施
1、安全施工措施：
（1）为保证桥梁施工及通航安全，避免通航船只撞击栈桥，沿主通航孔两侧各设置两排防撞桩，并在+4.5m标高处用单根工40a型钢连接，并在航道处设置通航标志，并提请海事部门航行通告并进行海事维护，防止船只闯入我部施工水域。
（2）为保证夜间施工安全，主通航孔两侧各设置适当数量的水中构筑物专用信号标志灯，并悬挂水中构筑物专用标志牌。
（3）栈桥提升时应做好限位装置并派专人指挥，防止主通航孔提升过高，同时应保证四台卷扬机同步提升，防止开启式栈桥倾覆，保证其安全，见图5。
（4）栈桥施工完成后，四周应设置栏杆并挂设安全绿网。
（5）水上作业人员应穿戴好救生衣。水上施工期间，应配备值班交通船，一旦遇险，立即进入救援状态。
（6）高空作业人员应穿戴好救生衣，挂好安全带。
（7）ZSL24100移动塔吊在副通航孔上走行时严禁吊物。
（8）为保证栈桥贝雷桁架的横向稳定性，在桩顶分配梁处贝雷桁下弦设置限位槽钢，并在贝雷桁外侧设置斜撑，对贝雷桁进行横向限位。
（9）栈桥上应配有齐全的消防、救生等设施，并在栈桥两侧悬挂醒目标志。
2、文明施工措施：
（1）施工期间，注意防止油料及其他杂物泻入水中，避免环境污染。
（2）防止乱扔垃圾，保持水域清洁。
（3）施工期间，应及时与当地政府部门及群众沟通、协调，争取取得理解和支持。
五、结束语
宁德特大桥开启式栈桥结合具体实际情况和荷载特点，合理设置贝雷桁桥型和跨径。三排单层加强型贝雷桁梁桥施工方便，且提升操作便捷，在满足通航要求的前提下，尽量减少了对主体工程的影响，发挥了开启桥的功能，满足了设计要求。
六、参考文献
1、王志骞.《钢结构设计原理》，西南交通大学出版社.
2、《钢结构设计手册》编委会. 钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
3、 江正荣，朱国梁. 简明施工计算手册（第三版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2005.
4、GB50017-2003，钢结构设计规范[S].