1、桥梁工程临时结构设计探讨一、一、概述概述n 桥梁工程施工设计桥梁工程施工设计 桥梁施工是桥梁施工是一项技术复杂而涉及面很广一项技术复杂而涉及面很广的的工作工作, ,需要需要有周密有周密的的计划计划, ,完善完善合理的施工方法和精心合理的施工方法和精心的的组织组织. .合理合理组织施工往往是节约组织施工往往是节约投资、缩短工期、提高综合效益投资、缩短工期、提高综合效益的的关键关键. . 桥梁施工桥梁施工应包括应包括选择选择施工施工方法方法, ,进行进行必要的必要的施工施工验算验算, ,选择选择或设或设计、制作施工计、制作施工机具机具设备设备, ,选购选购与与运输运输建筑材料建筑材料, ,安排安排
2、水、电、动力、水、电、动力、生活设施生活设施以及以及施工计划施工计划, ,组织组织与管理等方面与管理等方面的的事务事务. .设计设计制作施工过制作施工过程中的临时性结构对保证桥梁工程的安全施工和良好质量具有重要程中的临时性结构对保证桥梁工程的安全施工和良好质量具有重要的的意义意义, ,也也是施工过程中必须考虑的是施工过程中必须考虑的重要重要问题问题. .一、一、概述概述n 桥梁工程施工临时结构物桥梁工程施工临时结构物 在在桥梁施工桥梁施工过程过程中中, ,选择选择或设计、制作施工机具设备是施工过或设计、制作施工机具设备是施工过程中一项重要程中一项重要的的任务任务, ,这些这些施工施工设备因在施
3、工过程中使用且使用过后设备因在施工过程中使用且使用过后大部分设备不能在下一次工程大部分设备不能在下一次工程中中运用运用, ,而而被称为被称为施工施工临时临时结构结构物物. . 施工临时结构物包括施工临时结构物包括很多类型很多类型：砼浇注：砼浇注时用到的时用到的支架支架、模板模板, ,施工施工时进场和水上施工时进场和水上施工用用的的便桥便桥, ,预应力预应力砼悬砼悬灌时用到灌时用到的的挂篮挂篮, ,用于用于材料运输的材料运输的缆索缆索吊吊, ,高高墩施工时用到的墩施工时用到的滑动模板滑动模板、爬模和、爬模和翻翻模模, ,深水深水基础施工时用到的基础施工时用到的围堰围堰等等. .一、一、概述概述
4、在在进行进行不同类型不同类型的桥梁工程施工或一的桥梁工程施工或一个桥梁个桥梁的的不同不同部分部分( (位位) )时时, ,要要设计的临时结构是不设计的临时结构是不相同相同的的. . 在在设计施工临时设计施工临时结构结构时时, ,不仅不仅要考虑结构的要考虑结构的受受力力性能性能, ,而且而且要考要考虑结构虑结构的的使用性能使用性能. .结构结构的受力性能必须满足的受力性能必须满足强度、刚度强度、刚度和和稳定性稳定性, ,而而使用性能则要考虑施工过程中的使用性能则要考虑施工过程中的各项各项事项事项, ,如如施工施工空间的要求空间的要求、施施工的易用性工的易用性、结构在使用时的、结构在使用时的周转次
5、数周转次数及施工过程中及施工过程中其它其它的的特殊特殊要要求求. .二二、桥梁工程临时结构物设计步骤、桥梁工程临时结构物设计步骤n 基本步骤基本步骤 1 1、收集、收集临时结构设计相关临时结构设计相关基本基本资料资料. .如如当设计围堰当设计围堰结构结构时时, ,必必须须收集地质、水文、气象收集地质、水文、气象等方面等方面的的资料资料, ,具体具体包括水流流量、流速、包括水流流量、流速、水深、土层水深、土层分布分布等等情况情况, ,另外另外还必须参考基础的设计还必须参考基础的设计图纸以图纸以确定围堰确定围堰的尺寸；设计一个挂篮时则必须收集风速资料、桥梁结构细节和施的尺寸；设计一个挂篮时则必须收
6、集风速资料、桥梁结构细节和施工荷载等方面工荷载等方面的的资料资料. .二二、桥梁工程临时结构物设计步骤、桥梁工程临时结构物设计步骤 2 2、确定、确定结构结构的的形式形式, ,并并根据基本资料定出结构的根据基本资料定出结构的具体具体尺寸尺寸. .在在收集基本资料的收集基本资料的基础基础上上, ,选择选择合理的临时结构合理的临时结构的的形式形式, ,如如在设计围堰在设计围堰时要考虑采用何种类型时要考虑采用何种类型的的围堰围堰, ,在在设计挂篮时也设计挂篮时也有很多有很多种结构类型种结构类型可可以以选择选择, ,应应根据工程实际情况选择合适的临时结构根据工程实际情况选择合适的临时结构的的类型类型,
7、 ,在在结构形结构形式式确定确定后后, ,根据根据基本资料初步确定结构的基本资料初步确定结构的具体具体尺寸尺寸. .二二、桥梁工程临时结构物设计步骤、桥梁工程临时结构物设计步骤 3 3、进行、进行结构结构计算计算图示图示简化简化, ,对对结构结构受力受力进行进行分析分析. .对对具体结构具体结构进行简化得到正确的进行简化得到正确的计算图示计算图示是进行结构力学分析是进行结构力学分析的的基础基础, ,只有只有在确在确定了正确的计算图示后才能定了正确的计算图示后才能进行进行计算计算. .力学力学计算图示计算图示简化的难点在简化的难点在边边界条件界条件和和连接连接. .在在进行受力进行受力计算计算时
8、时, ,计算方法计算方法先前多采用先前多采用手手算算, ,目前目前有有限元限元的原理和计算程序已被广大桥梁工作者掌握的原理和计算程序已被广大桥梁工作者掌握和和应用应用, ,在在临时结构临时结构计算时也趋向于采用计算时也趋向于采用有限元法有限元法进行进行计算计算, ,尤其尤其在一些大型复杂临时在一些大型复杂临时结结构设计构设计时时, ,用用传统的手算方法将不经济且传统的手算方法将不经济且很很复杂复杂. .但但有限元计算也不有限元计算也不是是万能万能的的, ,如何如何对对计算结果进行评估计算结果进行评估是有限元计算是有限元计算的的关键关键. .二二、桥梁工程临时结构物设计步骤、桥梁工程临时结构物设
9、计步骤 4 4、进行、进行结构结构细部细部设计设计计算计算. .结构结构的细部设计主要是指结构的连的细部设计主要是指结构的连接接形式形式( (栓接栓接或或焊接焊接) )、结构、结构的细小部位如吊箱围堰的吊耳等的细小部位如吊箱围堰的吊耳等进行进行设设计计. .结构结构细部设计对保证结构的施工细部设计对保证结构的施工安全安全至关重要至关重要, ,在在桥梁工程施工桥梁工程施工中因结构细部设计不合理而发生事故的例子也中因结构细部设计不合理而发生事故的例子也很很常见常见, ,因此因此, ,必须必须引引起起足够足够的的重视重视. .二二、桥梁工程临时结构物设计步骤、桥梁工程临时结构物设计步骤 5 5、对、
10、对临时结构进行必要的临时结构进行必要的试验或检测试验或检测及施工及施工过程过程的的测控测控. .临时临时结构的整体或部分结构的整体或部分构件加工构件加工完成完成后后, ,进行进行检测或试验也是必须检测或试验也是必须的的步骤步骤. .如如在围堰在围堰施工施工时时, ,有时有时应进行气密性应进行气密性检验；在挂篮检验；在挂篮加工完成后应进行加工完成后应进行预压以求得结构的预压以求得结构的变形变形值值, ,有些有些特殊结构也应进行试验以保证结构特殊结构也应进行试验以保证结构的的安全安全. .二二、桥梁工程临时结构物设计步骤、桥梁工程临时结构物设计步骤 6 6、结合、结合工程实际情况确定工程实际情况确
11、定施工施工方案方案. .合理合理施工方案的确定是保施工方案的确定是保证结构安全施工证结构安全施工的的前提前提, ,必须必须结合工程的实际情况确定细致、周密、结合工程的实际情况确定细致、周密、详尽的详尽的施工施工方案方案. .如如用挂篮进行用挂篮进行预应力砼梁的悬臂预应力砼梁的悬臂灌注灌注施工施工时时, ,在在结结构设计正确的构设计正确的前提前提下下, ,也也应对施工方案作详尽应对施工方案作详尽的的考虑考虑, ,尤其尤其是施工是施工机机具和具和建筑材料建筑材料的的堆放堆放, ,这些这些细微之处也细微之处也不能不能忽略忽略, ,否则否则会引起会引起施工施工事事故故. .二二、桥梁工程临时结构物设计
12、步骤、桥梁工程临时结构物设计步骤n 小结小结 在在进行施工临时进行施工临时结构设计结构设计时时时时, ,必须必须全面考虑全面考虑各种各种因素因素, ,进行进行认认真细致的真细致的计算分析计算分析并注意各种并注意各种细小部位细小部位的的设计设计, ,同时同时, ,也也要做出要做出符合符合工程工程实际实际的的施工施工方案方案, ,并并在施工过程中进行必要的试验在施工过程中进行必要的试验和和监控监控, ,确保确保结构施工的安全结构施工的安全和和质量质量. .三三、设计要点、设计要点n 1 1、荷载确定、荷载确定 在在设计临时设计临时结构前结构前均应对均应对结构所承受的荷载结构所承受的荷载进行分析进行
13、分析, ,确定荷载确定荷载合理分配合理分配至至结构结构. .结构结构计算计算完完后后, ,应对应对所加荷载所加荷载进行进行校核校核, ,校核校核荷载是荷载是否与设计否与设计值值相同相同, ,有有无增大无增大或或减少减少, ,这这是一个非常重要是一个非常重要的的环节环节. . n 2 2、工况确定、工况确定 结构设计应考虑到不同的工况结构设计应考虑到不同的工况, ,分析出分析出最不利的工况最不利的工况, ,按最不利按最不利的工况进行计算的工况进行计算. .n 3 3、结构约束、结构约束 对设计多跨承重结构时对设计多跨承重结构时, ,若承重结构纵梁为连续梁应考虑对纵梁若承重结构纵梁为连续梁应考虑对
14、纵梁布置布置约束约束应合应合理理. .三三、设计要点、设计要点n 4 4、结构、结构细节设计细节设计 通常通常我们在做我们在做结构设计结构设计时时, ,对对主要构件应力取值是比较主要构件应力取值是比较安全安全的的, ,但但成功的设计还成功的设计还取决于取决于细节细节. . 比如比如: :材料材料选取选取, ,一般设计误区是选用优质材料一般设计误区是选用优质材料, ,因为优质材因为优质材料应力高料应力高, ,但应注意优质材料提供的应力值均是在但应注意优质材料提供的应力值均是在热处理热处理状态状态, ,而而所所购材料一般均没有购材料一般均没有进行进行热处理热处理. .有有的材料受的材料受温度温度影
15、响影响, ,有有的材料受加的材料受加工工状态状态影响影响, ,对重对重要结构件应要结构件应考虑考虑这些这些. .三三、设计要点、设计要点 螺栓螺栓选取选取, ,也也不是高强螺栓在何处都比普通不是高强螺栓在何处都比普通螺栓螺栓好好, ,因为因为这两这两者者使用条件使用条件不同不同, ,效果效果就就不同不同. . 结构结构的的稳定性稳定性, ,大型大型临时承重结构临时承重结构, ,应充分考虑结构的应充分考虑结构的整体整体稳稳定性定性. .n 5 5、规范选用、规范选用 在在临时结构设计中对荷载的临时结构设计中对荷载的组合组合、安全、安全系数系数规定、结构规定、结构处理处理一一般应符合相关的般应符合
16、相关的规范规范要求要求. .四四、计算书参考标准、计算书参考标准n 1 1、总体要求、总体要求 根据根据具体的施工方案对临时结构进行具体的施工方案对临时结构进行工况工况分析分析, ,分别分别计算结构计算结构在各工况下的在各工况下的强度、刚度及强度、刚度及稳定性稳定性情况情况, ,保证保证结构满足现行规范或规结构满足现行规范或规定定的的要求要求. .对对复杂的结构分析建议采用复杂的结构分析建议采用MIDAS2006MIDAS2006有限元有限元软件软件, ,对对简单简单的结构建议直接手算并附计算公式的结构建议直接手算并附计算公式及及简图简图. .计算计算模型随同模型随同计算计算资料资料. .四四
17、、计算书参考标准、计算书参考标准n 2 2、计算、计算原则原则 荷载：临时荷载：临时结构按照结构按照承载能力极限状态承载能力极限状态法法设计设计, ,采用采用基本组基本组合即合即静荷载静荷载作用的设计值效应和作用的设计值效应和动荷载动荷载作用的设计值效应作用的设计值效应相相组合组合, ,其其效应组合表达式为效应组合表达式为：四、计算书参考标准四、计算书参考标准 临时临时结构结构施工荷载：按时施工荷载：按时间考虑间考虑分为分为永久荷载永久荷载, ,可变荷载可变荷载和和偶偶然荷载然荷载. . 施工期施工期可变荷载一般可以分为基本可变荷载和其它可变荷载可变荷载一般可以分为基本可变荷载和其它可变荷载两
18、两类类. .施工期施工期基本可变荷载一般包括施工机械、人群荷载等；施工期其基本可变荷载一般包括施工机械、人群荷载等；施工期其它可变荷载基本是由它可变荷载基本是由环境荷载环境荷载( (泛指泛指自然环境变化引起对结构自然环境变化引起对结构的的作用作用, ,重要重要的环境荷载有风荷载、波浪荷载、水流荷载的环境荷载有风荷载、波浪荷载、水流荷载等等) )引起引起的的. .环境荷环境荷载载在结构施工期的在结构施工期的随机性随机性很大很大, ,结构设计结构设计或安全度评估时通常采用其或安全度评估时通常采用其最大最大值值. .临时结构恒载临时结构恒载临时结构自重临时结构自重施工期可变施工期可变荷载荷载基本可变
19、荷载施工人群荷载施工机械荷载施工材料堆积荷载捣实砼的振动荷载其它可变荷载风载水流荷载波浪荷载施工期偶然荷载施工期偶然荷载地震力船只或漂流物的撞击力四四、计算书参考标准、计算书参考标准 材料设计强度：材料设计强度： 钢材钢材强度设计值采用现行强度设计值采用现行钢结构设计规范钢结构设计规范上规定；上规定； 砼强度砼强度设计值采用现行设计值采用现行砼结构设计砼结构设计规范规范上规定；上规定； 木结构木结构强度设计值采用现行强度设计值采用现行木结构设计规范木结构设计规范上规定；上规定； 其他其他材料强度设计值采用相应现行规范材料强度设计值采用相应现行规范规定规定值值. .四四、计算书参考标准、计算书参
20、考标准n 3 3、计算书、计算书内容内容 基本要素：基本要素： 计算计算依据：依据：a.a.设计设计资料资料,b,b. .规范及规范及行业行业标准标准,c,c. .其它其它资料资料. . 工程工程概况：概况：a.a.文字文字描述描述,b,b. .主要主要结构结构布置图布置图. . 方案方案综述：综述：a.a.文字文字描述描述,b,b. .工艺流程图工艺流程图. . 设计参数：设计参数：a.a.材料规格型号材料规格型号参数参数表表,b,b. .材料强度设计材料强度设计值值表表,c,c. .荷载分项荷载分项系数系数表表. . 整体工况分析：整体工况分析：a.a.文字描述分文字描述分工况工况情况情况
21、,b,b. .各工况分别各工况分别计算计算分析分析. . 局部分析：局部分析：a.a.文字文字描述描述,b,b. .结构结构计算计算分析分析. . 四四、计算书参考标准、计算书参考标准 工况计算分析内容工况计算分析内容( (整体及局部整体及局部) )： 本本工况工况描述描述. . 结构结构计算计算模型模型：a.a.结构计算结构计算模型模型图图,b,b. .结构单元结构单元类型及数量；类型及数量；边界条件；荷载类型及边界条件；荷载类型及取值取值情况情况. . 变形变形分析结果：分析结果：a.a.根据分析目的取舍根据分析目的取舍分析分析结果结果,b,b. .与允许值与允许值比较得出比较得出结论结论
22、( (允许允许值待值待定定).). 内力内力分析结果：分析结果：a.a.根据分析目的取舍根据分析目的取舍分析分析结果结果,b,b. .与允许值与允许值比较比较得出得出结论结论. .四四、计算书参考标准、计算书参考标准 应力应力分析分析结果：结果：a.a.分别提取弯曲应力分别提取弯曲应力和和剪切应力剪切应力,b,b. .与允许与允许值比较得出值比较得出结论结论( (允许允许值待值待定定).). 反反力力分析结果：分析结果：a.a.根据分析目的取舍根据分析目的取舍分析分析结果结果,b,b. .与允许值与允许值比较比较得出得出结论结论. . 屈曲屈曲分析结果：分析结果：a.a.取第一取第一阶阶结果结
23、果,b,b. .与允许值比较得出与允许值比较得出结论结论( (允许允许值待值待定定).).p 以上以上计算结果不是计算结果不是必备必备内容内容, ,根据根据实际情况实际情况取舍取舍. .四四、栈桥、栈桥n 1 1、概述概述 施工便桥施工便桥是一种为满足工程施工和运输需要而修建的是一种为满足工程施工和运输需要而修建的临时性桥临时性桥梁梁. .在在山区山区跨越深跨越深沟沟山谷山谷, ,或或桥位处两岸的陆运与水运均不能满足施桥位处两岸的陆运与水运均不能满足施工和运输工和运输要求要求时时, ,需需修建修建施工便桥施工便桥. .四四、栈桥、栈桥 作为作为跨越水域施工跨越水域施工的常见辅助的常见辅助施工施
24、工结构结构, ,通常通常和码头和码头结合结合使用使用, ,有着有着交通、起重、转运交通、起重、转运等等功能功能, ,一般一般要求具备结构简单、造价低要求具备结构简单、造价低的的特特点点, ,但但应安全应安全、牢固牢固. .四四、栈桥、栈桥n 2 2、主要组成、主要组成 由由下往上组成下往上组成构件一般包括：构件一般包括： 钢管桩钢管桩( (或其他或其他) )排架排架( (岸岸侧设桥台侧设桥台过度过度) )及联结系及联结系 横向主梁：型钢横向主梁：型钢 纵向纵向主梁：贝雷梁、军用梁、大型钢主梁：贝雷梁、军用梁、大型钢等等 分配分配梁：小梁：小型钢型钢 桥面板桥面板：钢板钢板( (防防滑滑设施设施
25、) ) 栏杆栏杆、路灯等附属设施、路灯等附属设施四四、栈桥、栈桥n 3 3、主要设计依据、主要设计依据 钢结构设计规范钢结构设计规范(GB50017-2003)(GB50017-2003)； 砼结构设计砼结构设计规范规范(GB50010-2002)(GB50010-2002)； 公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)(JTG D60-2004)； 碳素结构钢碳素结构钢(GB700-2006)(GB700-2006)； 铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定( (铁铁建设建设2008189 2008189 号号) )；四四、栈桥
26、、栈桥 港口工程荷载规范港口工程荷载规范(JTS 144-1-2010)(JTS 144-1-2010)； 港口工程桩基规范港口工程桩基规范(JTS 167-4-2012)(JTS 167-4-2012)； 公路工程技术标准公路工程技术标准(JTJ B01-2003)(JTJ B01-2003)； 装配式公路钢桥多用途使用手册装配式公路钢桥多用途使用手册、六四军用梁手册六四军用梁手册等等. .四四、栈桥、栈桥n 4 4、栈桥设计要求、栈桥设计要求 钢钢栈桥设计一般应符合以下要求：栈桥设计一般应符合以下要求： 钢钢栈桥顶面应高出施工期间最高水位栈桥顶面应高出施工期间最高水位0.50.51.5m1
27、.5m； 跨越跨越通航通航河流河流时时, ,栈桥栈桥下应满足相应下应满足相应通航净空通航净空要求；要求； 桥面宽度桥面宽度满足各种施工车辆及设施的使用要求；满足各种施工车辆及设施的使用要求； 通航通航河流栈桥排架设计应考虑河流栈桥排架设计应考虑防撞防撞措施；措施； 长长栈桥应考虑设置栈桥应考虑设置会车会车平台平台. .四四、栈桥、栈桥n 5 5、设计过程简介、设计过程简介研究比较,明确功能设计图纸、施工调查地质、气象、水文资料栈桥的功能通过栈桥的各种机械设备通过栈桥的最大和最重构件四四、栈桥、栈桥p 跨度跨度、标高标高( (水位选择水位选择) )的的确定确定, ,应从应从安全、经济、施工方便、
28、安全、经济、施工方便、满足通航和泄洪要求等方面满足通航和泄洪要求等方面综合综合考虑考虑. .设计要素 平面位置 栈桥跨径 栈桥标高 设计车速四四、栈桥、栈桥 栈桥栈桥平面位置平面位置确定确定：结合：结合主体工程施工方法主体工程施工方法进行进行全面全面分析分析, ,考考虑虑的主要因素有以下几点的主要因素有以下几点： 钻孔平台钻孔平台施工机械靠近现场,方便作业；栈桥布置不得影响水上通航,如需船舶配合作业,栈桥优先布置在下游侧.尽量保证栈桥轴线与主桥轴线平行；尽量与钻孔平台相结合；四四、栈桥、栈桥栈桥跨径通航因素主梁材料施工方式受履带吊机起吊能力制约,采用钓鱼法施工时一般 912m.打桩船打桩,整跨
29、或整片安装上部结构的施工,跨度可大些.四四、栈桥、栈桥 栈桥栈桥标高标高 先先保证保证桥下净空桥下净空, ,根据根据计算水位计算水位或最高或最高流流( (冰冰) )水位水位加安全加安全高度高度确定确定, ,并并保证不会形成保证不会形成流流( (冰冰) )水、水、漂浮物漂浮物阻塞阻塞. . 同时同时要考虑大堤、施工便道及要考虑大堤、施工便道及施工施工平台平台标高标高, ,并并尽量与其尽量与其保持保持一致一致, ,尽量尽量避免避免设计设计纵坡纵坡. . 0.51.5m四四、栈桥、栈桥 栈桥结构确定栈桥结构确定 基础承重梁桥面板 扩大基础扩大基础 钢管桩基础钢管桩基础 钻孔桩基础钻孔桩基础 型钢型钢
30、 军用梁军用梁 贝雷梁贝雷梁 钢桥面板钢桥面板( (标准件标准件) ) 砼桥面板砼桥面板四四、栈桥、栈桥 设计荷载设计荷载 结构自重结构自重永久荷载 车辆满载自重、制动力车辆满载自重、制动力( (速度可限制速度可限制) )、风荷载、水流力、风荷载、水流力、冰荷载冰荷载( (产生的上浮力、温度膨胀力等产生的上浮力、温度膨胀力等) )、人群荷载、人群荷载可变荷载 船舶荷载船舶荷载( (系缆力、挤靠力、撞击力系缆力、挤靠力、撞击力等等) )、漂浮物撞击力、漂浮物撞击力偶然荷载四四、栈桥、栈桥 基础设计基础设计 基底承载力满足设计要求；基底承载力满足设计要求； 抗倾覆稳定性抗倾覆稳定性1.51.5；
31、抗滑移稳定性抗滑移稳定性1.31.3。重力式桥台(常用) 多采用钢管桩，沉桩施工；多采用钢管桩，沉桩施工； 特殊地质采用钻孔桩基础、特殊地质采用钻孔桩基础、石笼墩等。石笼墩等。墩位处基础四四、栈桥、栈桥 上部结构设计上部结构设计 主主 梁梁：一般：一般采用贝雷梁、军用采用贝雷梁、军用梁梁桥面板：砼桥面板桥面板：砼桥面板( (自重自重大大, ,造价造价低低) ) 钢桥面板钢桥面板( (自重自重轻轻, ,造价造价高高) ) 四四、栈桥、栈桥 上部结构设计上部结构设计 大大型钢作纵向主梁：跨度较小型钢作纵向主梁：跨度较小 贝雷梁贝雷梁作作纵向主梁：跨度纵向主梁：跨度较大较大小型刚与贝雷梁小型刚与贝雷
32、梁之间之间采用采用U U型扣型扣进进行可靠连接行可靠连接桥面板桥面板防滑：焊防滑：焊设设小小直径直径螺纹钢筋螺纹钢筋四四、栈桥、栈桥n 6 6、设计时的关键点及注意事项、设计时的关键点及注意事项 根据根据使用条件使用条件确定设计类型确定设计类型 当当河河窄窄, ,水水浅时可选用墩架梁桥；浅时可选用墩架梁桥； 当河宽且具备贝雷桁架当河宽且具备贝雷桁架部件部件时时, ,可选可选用贝雷桥用贝雷桥； 由于由于任务任务紧急紧急, ,临时临时桥梁的修建不能短期桥梁的修建不能短期完成完成时时, ,或或河水河水很很深深, ,河床河床泥土泥土松软松软, ,桩桩基承载力不够且施工基承载力不够且施工困难困难时时,
33、,或或河流河流通航通航, ,墩墩架梁桥架梁桥净宽、净高不能满足净宽、净高不能满足要求要求时时, ,可以可以考虑建造部分桥段易于拆散、组建考虑建造部分桥段易于拆散、组建的浮桥；的浮桥； 当遇深山当遇深山峡谷峡谷时时, ,可选可选用用索桥索桥. .四四、栈桥、栈桥 桩桩承载力承载力 桩的分类：桩按承载性状分为摩擦桩和端桩的分类：桩按承载性状分为摩擦桩和端承承桩桩. . 竖向荷载竖向荷载主要由桩侧阻主要由桩侧阻力承受，并考力承受，并考虑桩端阻力。虑桩端阻力。摩擦桩 竖向荷载竖向荷载主要由桩端阻主要由桩端阻力承受，并考力承受，并考虑桩侧阻力。虑桩侧阻力。端承桩四四、栈桥、栈桥 桩桩的布置和中距的布置和
34、中距 群桩群桩的平面布置可采用行列式形、梅花式或的平面布置可采用行列式形、梅花式或环环式式. . 桩桩中距应符合以下中距应符合以下要求：要求： 锤击、静压沉桩：桩端处中距3倍桩径； 振动沉桩：桩端处中距4倍桩径； 钻(挖)孔桩：中距2.5倍桩径。摩擦桩 支撑或嵌固在基岩中，钻(挖)孔桩中距2倍桩径。(注意：嵌固于岩层 不一定就是 端承桩，2MPa)端承桩 不应小于1.5倍扩底直径或者扩底直径加1.0m，取较大值。(挖孔)扩底灌注桩四四、栈桥、栈桥 负负摩阻力摩阻力 正正摩阻力：桩相对于周围土摩阻力：桩相对于周围土向下向下运动运动, ,土土对桩施加向上对桩施加向上的的摩擦力摩擦力. .这种这种摩
35、擦力构成了桩承载力摩擦力构成了桩承载力的的一部分一部分. . 负负摩阻力：桩相对于周围土摩阻力：桩相对于周围土向上向上运动运动, ,土土对桩施加向下对桩施加向下的的摩擦力摩擦力. .这种这种摩擦力构成了桩荷载摩擦力构成了桩荷载的的一部分一部分, ,减少减少了桩了桩的的承载力承载力, ,还还可能引起可能引起较大较大的的沉降沉降. . 正摩阻力正摩阻力负摩阻力负摩阻力四四、栈桥、栈桥 产生产生负摩阻力的负摩阻力的原因：原因： a a、桩周有较大的、桩周有较大的堆堆载载, ,引起引起桩周土的固结；桩周土的固结； b b、桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入、桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬硬持力层持力
36、层, ,土层土层产生产生自自重重固结下沉；固结下沉； c c、软、软粘土粘土地区地区, ,地下水地下水下降或深基坑开挖下降或深基坑开挖降水降水等引起桩等引起桩周土周土下下沉；沉； d d、湿陷性黄土引起桩周土下沉；、湿陷性黄土引起桩周土下沉； e e、砂土液化和、砂土液化和冻土冻土融化融化. .四四、栈桥、栈桥 砼桩砼桩施工时施工时内力内力验算验算 a a、起吊起吊、运输内力、运输内力 计算计算吊运内力时应考虑桩长、截面尺寸、吊点位置、桩架高度、吊运内力时应考虑桩长、截面尺寸、吊点位置、桩架高度、下吊索长度、桩的实心段长度、桩的浸水长度以及吊立过程中桩轴线下吊索长度、桩的实心段长度、桩的浸水长
37、度以及吊立过程中桩轴线与水平面的与水平面的夹角夹角等等. .所所选用的吊点位置及施工工艺宜使桩受选用的吊点位置及施工工艺宜使桩受力力合理合理. . b b、锤锤击沉桩应力击沉桩应力 拉应力拉应力的标准值：的标准值：预应力砼桩预应力砼桩拉应力标准值分为拉应力标准值分为5.05.0、5.55.5、6.06.0和和6.5MPa6.5MPa四级；四级； 压应力压应力的标准值：的标准值：预应力砼桩预应力砼桩和和钢筋砼桩钢筋砼桩压应力标准值可取压应力标准值可取12.0MPa12.0MPa20.0MPa20.0MPa；四四、栈桥、栈桥 一般一般桩基桩基承载力承载力( (永久永久结构结构, ,临时临时结构系数
38、有结构系数有区别区别) ) 港口工程桩基规范港口工程桩基规范公式公式( (极限承载力极限承载力) ) ( (分分项系数项系数1.45, 1.45, 1.55)1.55) 铁路桥涵地基和基础设计规范铁路桥涵地基和基础设计规范公式公式( (容许承载力容许承载力) )1dfi iRdQUq lq A 12ii iPUa flARa四四、栈桥、栈桥 公路桥涵地基和基础设计规范公路桥涵地基和基础设计规范公式公式( (容许承载力容许承载力) ) 常用常用开口钢管桩一般不考虑桩开口钢管桩一般不考虑桩端端承载力承载力, ,打入打入全风化或强风化岩全风化或强风化岩也仅做安全也仅做安全储备储备( (闭闭、半开时、
39、半开时考虑考虑) )；设计时根据桩设计时根据桩径径( (有有无无闭塞闭塞效应效应, ,港口港口0.6m0.6m) )和和间距、倾斜度、施工平面偏差间距、倾斜度、施工平面偏差等等因素因素, ,应应考虑考虑折折减减效应效应. . 112nai i ikrp rkiRulqAq四四、栈桥、栈桥 桩在桩在水平力水平力作用下的计算作用下的计算 对于对于一般一般栈桥栈桥, ,可以可以不予以考虑水平力作用的影响不予以考虑水平力作用的影响； 对于对于海上海上栈桥栈桥设计设计, ,需需考虑波浪力以及强考虑波浪力以及强涌潮涌潮影响影响. . 考虑考虑水平力或力矩水平力或力矩作用作用时时, ,采用采用假想嵌固点法假
40、想嵌固点法计算计算m m法法. .四四、栈桥、栈桥 钢管桩钢管桩振动沉桩振动沉桩控制控制 振动振动沉桩共振理论：当桩的强迫振动频率与土壤颗粒的振频率沉桩共振理论：当桩的强迫振动频率与土壤颗粒的振频率一致一致时时, ,土壤颗粒土壤颗粒产生产生共振共振液化液化, ,足够足够的振动速度和加速度能迅速破的振动速度和加速度能迅速破坏桩和土壤间的坏桩和土壤间的粘合粘合力力, ,使使桩身与土壤从压紧状态过渡到瞬间桩身与土壤从压紧状态过渡到瞬间分离分离状状态态, ,沉沉桩阻力尤其侧面阻力桩阻力尤其侧面阻力迅速迅速减小减小, ,桩桩在竖向力作用在竖向力作用下下下沉下沉. . 激激振力是反映振动桩锤综合能力振力是
41、反映振动桩锤综合能力的的参数参数, ,桩桩在土中在土中沉入沉入时时, ,激激振振力力F F必须大于桩与土之间的必须大于桩与土之间的静摩擦静摩擦阻力阻力. .如如用用f f表示桩与土间表示桩与土间的的静摩擦静摩擦力力,fv,fv表示有振动作用时桩与土间表示有振动作用时桩与土间的的摩擦力摩擦力, ,则则f f与与fvfv之间的关系可表之间的关系可表示为示为F Ffv=f.(fv=f.(振动作用下摩擦力的降低振动作用下摩擦力的降低系数系数) )四四、栈桥、栈桥 振动振动沉桩除了要有必要的振幅沉桩除了要有必要的振幅和和加速度加速度, ,还还必须有一定的必须有一定的参振参振重量重量以克服沉桩时以克服沉桩
42、时的的阻力阻力, ,桩桩在土中的静阻力在土中的静阻力R R与土层的标准贯入值与土层的标准贯入值N N和桩的截面积和桩的截面积S S之间的关系之间的关系为为R=4NS.R=4NS.因此因此, ,在在桩受到振动而使摩擦力桩受到振动而使摩擦力显著显著降低降低时时, ,桩桩就可以沉入到与就可以沉入到与“参振重量大约等于桩端阻力参振重量大约等于桩端阻力”的某的某一一标高标高. . 简单简单来说来说, ,有时候有时候我们的桩不能继续我们的桩不能继续贯贯入入, ,并并不一定代表桩的承不一定代表桩的承载力达到激振力所对应载力达到激振力所对应的的力力, ,也也有可能是桩端阻力有可能是桩端阻力过过大大. .p 使
43、用使用液压振动液压振动锤锤时时, ,贯贯入度不能作为沉桩到位的入度不能作为沉桩到位的控制控制指标指标. .四四、栈桥、栈桥 桩帽桩帽 下下图所示为工程中常用的图所示为工程中常用的桩帽桩帽形式形式, ,桩帽桩帽一一钢材钢材150kg,150kg,桩帽桩帽二二钢材钢材30kg.30kg. 桩帽桩帽的作用是为荷载能够均匀的的作用是为荷载能够均匀的往下往下传递传递, ,受受力性能力性能上上来说来说, ,桩帽桩帽一要一要优于优于桩帽桩帽二二. .但但一般一般设计设计时时, ,钢管桩钢管桩应力并不作为主应力并不作为主控控指标指标, ,而是而是为达到一定为达到一定的侧阻力选取的桩的侧阻力选取的桩身身截面截面
44、. .所以所以, ,从从经济性经济性来讲来讲, ,对于对于不是桩身应力控制的钢不是桩身应力控制的钢管桩应优先选择第二管桩应优先选择第二种种桩帽桩帽, ,这种这种桩帽还有一个优势就是桩帽还有一个优势就是拔桩拔桩时时, ,不不需要需要割割除除盖板盖板. .四四、栈桥、栈桥n 7 7、靠船桩的设计靠船桩的设计 作用作用在固定式系船、靠船结构上的船舶荷载包括下列内容：在固定式系船、靠船结构上的船舶荷载包括下列内容： 由由风和水流产生的系缆力；风和水流产生的系缆力； 由由风和水流产生的挤靠力；风和水流产生的挤靠力； 船舶船舶靠岸时产生的撞击力；靠岸时产生的撞击力； 系泊系泊船舶在波浪作用下产生的船舶在波
45、浪作用下产生的撞击力撞击力等等. . 相关相关计算公式可参照计算公式可参照港口工程荷载港口工程荷载规范规范. .四四、栈桥、栈桥n 8 8、设计者应注意的设计者应注意的事项事项 施工期施工期将受到洪水、台风、风暴潮等不良气候因素将受到洪水、台风、风暴潮等不良气候因素的的影响影响, ,设计设计应该有一定的应该有一定的安全安全储备储备. . 材料材料用量用量较大较大, ,尽量尽量选择较为选择较为通用通用的的型材型材, ,应应尽量减少对型材尽量减少对型材的焊接、切割的焊接、切割和和破坏破坏, ,做好防腐做好防腐, ,控制变形量控制变形量, ,方便方便周转周转使用使用. . 对对施工人员进行施工人员进
46、行交底交底并对施工质量并对施工质量进行进行检验检验, ,做好做好管管养养工作工作. . 对对冲刷和桥上荷载冲刷和桥上荷载的确定要尽量与的确定要尽量与实际实际吻合吻合. .五五、围堰设计、围堰设计( (钢板桩、锁口钢管桩围堰钢板桩、锁口钢管桩围堰) )n 1 1、围堰、围堰分类分类 水中基础施工时一般要修筑水中基础施工时一般要修筑围堰围堰工程工程, ,以便以便进行排水挖基和砌进行排水挖基和砌筑基础筑基础圬圬工工. .深水深水基础一直是每座桥梁施工基础一直是每座桥梁施工的的难点难点, ,也也是质量、工期、是质量、工期、成本控制成本控制的的重点重点. .寻求寻求经济经济、合理合理, ,施工施工周期更
47、短的工艺来解决深水周期更短的工艺来解决深水基础基础施工施工问题问题, ,是是每一个工程技术人员每一个工程技术人员的的梦想梦想. .五五、围堰设计、围堰设计 所谓所谓围堰围堰, ,就是就是在基坑四周修筑一道在基坑四周修筑一道围护围护建筑物建筑物, ,把把水水隔开隔开, ,以以便便在围护建筑物内进行开挖基坑和砌筑在围护建筑物内进行开挖基坑和砌筑基础基础的的工作工作. .也也可以说围堰是可以说围堰是修筑地下和水中修筑地下和水中建筑物建筑物时时, ,所所做的做的临时性临时性围护结构围护结构, ,其其作用是防止作用是防止水水和和土进入建筑物的土进入建筑物的修建修建位置位置, ,以便以便在围护结构在围护结
48、构内内排水排水, ,开挖基坑开挖基坑, ,修筑修筑建筑物建筑物. .除除设计规定设计规定作为作为永久性防护永久性防护结构结构外外, ,一般一般在墩台身修出在墩台身修出水面水面以后以后, ,基坑基坑回填完毕时即回填完毕时即予予拆除拆除, ,以免以免妨碍妨碍水流水流畅通畅通, ,加剧加剧河床河床的的局部局部冲刷冲刷. .五五、围堰设计、围堰设计 通常通常把围堰把围堰分为分为重力式重力式围堰和围堰和轻型轻型围堰围堰. .重力式重力式围堰靠自身重围堰靠自身重量抵抗外侧量抵抗外侧水水压力压力, ,只只起起防水防水作用作用, ,由于由于体积体积大大, ,宜宜在浅水在浅水中中使用使用. .它它多为采用土、草
49、麻袋、砖石、木材多为采用土、草麻袋、砖石、木材和砼等和砼等制成；制成；轻型围堰轻型围堰可分为木可分为木制围堰和钢制围堰和钢制制围堰围堰, ,一般一般需沉入河床一定需沉入河床一定的的深度深度, ,靠靠材料本身的强度材料本身的强度来抵抗外来抵抗外侧的侧的水水土压力土压力, ,故故它不仅它不仅可以可以防水防水, ,还还起挡起挡土土作用作用, ,可用可用于开于开挖较深的水中基础挖较深的水中基础的的施工施工. .五五、围堰设计、围堰设计 各类围堰适用范围各类围堰适用范围五五、围堰设计、围堰设计n 2 2、桥梁、桥梁深水基础的特点深水基础的特点 (1) (1)基础基础所受的所受的水平水平力力, ,如如水流
50、冲击力、船舶碰撞力、水压力、水流冲击力、船舶碰撞力、水压力、水撞力、水撞力、波浪波浪力力等等, ,要要比陆上或浅水基础大比陆上或浅水基础大的的多多. . (2) (2)深水深水基础的稳定性基础的稳定性与与安全性安全性, ,一般一般常受水文常受水文条件条件控制控制, ,所以所以对桥梁对桥梁深水深水基础基础来说来说, ,水文水文条件与地质条件具有同等重要条件与地质条件具有同等重要的的地位地位. . (3) (3)深水深水基础除了需考虑环境水的基础除了需考虑环境水的侵蚀侵蚀外外, ,还还需要考虑潮汐、洪需要考虑潮汐、洪水以及水以及流水所流水所夹砂石与流冰的直接碰撞、磨损夹砂石与流冰的直接碰撞、磨损等
