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 桥梁施工是一项技术复杂而涉及面很广的工作，需要有周密的桥梁施工是一项技术复杂而涉及面很广的工作，需要有周密的计划，完善合理的施工方法和精心的组织。合理组织施工往往是节计划，完善合理的施工方法和精心的组织。合理组织施工往往是节约投资、缩短工期、提高综合效益的关键。约投资、缩短工期、提高综合效益的关键。桥梁施工应包括选择施工方法，进行必要的施工验算，选择或桥梁施工应包括选择施工方法，进行必要的施工验算，选择或设计、制作施工机具设备，选购与运输建筑材料，安排水、电、动设计、制作施工机具设备，选购与运输建筑材料，安排水、电、
2、动力、生活设施以及施工计划，组织与管理等方面的事务。设计制作力、生活设施以及施工计划，组织与管理等方面的事务。设计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的意义，也是施工过程中必须考虑的重要问题。有重要的意义，也是施工过程中必须考虑的重要问题。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 在桥梁施工过程中，选择或设计、制作施工机具设备是施工过在桥梁施工过程中，选择或设计、制作施工机具设备是施工过程中一项重要的任务，这些施工设备因在施工过程中使用且使用过程中一项重要的任务，这些施工设备因在施
3、工过程中使用且使用过后大部分设备不能在下一次工程中运用，而被称为施工临时结构物。后大部分设备不能在下一次工程中运用，而被称为施工临时结构物。施工临时结构物包括很多类型：砼浇注时用到的支架、模板，施工临时结构物包括很多类型：砼浇注时用到的支架、模板，施工时进场和水上施工用的便桥，预应力砼悬灌时用到的挂篮，用施工时进场和水上施工用的便桥，预应力砼悬灌时用到的挂篮，用于材料运输的缆索吊，高墩施工时用到的滑动模板、爬模和翻模，于材料运输的缆索吊，高墩施工时用到的滑动模板、爬模和翻模，深水基础施工时用到的围堰等。深水基础施工时用到的围堰等。一、一、概述概述 在进行不同类型的桥梁工程施工或一个桥梁的不同部
4、分在进行不同类型的桥梁工程施工或一个桥梁的不同部分(位位)时，时，要设计的临时结构是不相同的。要设计的临时结构是不相同的。在设计施工临时结构时，不仅要考虑结构的受力性能，而且要在设计施工临时结构时，不仅要考虑结构的受力性能，而且要考虑结构的使用性能。结构的受力性能必须满足强度、刚度和稳定考虑结构的使用性能。结构的受力性能必须满足强度、刚度和稳定性，而使用性能则要考虑施工过程中的各项事项，如施工空间的要性，而使用性能则要考虑施工过程中的各项事项，如施工空间的要求、施工的易用性、结构在使用时的周转次数及施工过程中其它的求、施工的易用性、结构在使用时的周转次数及施工过程中其它的特殊要求。特殊要求。二
5、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、收集临时结构设计相关基本资料。如当设计围堰结构时，、收集临时结构设计相关基本资料。如当设计围堰结构时，必须收集地质、水文、气象等方面的资料，具体包括水流流量、流必须收集地质、水文、气象等方面的资料，具体包括水流流量、流速、水深、土层分布等情况，另外还必须参考基础的设计图纸以确速、水深、土层分布等情况，另外还必须参考基础的设计图纸以确定围堰的尺寸；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、桥梁结构细节和施工荷载等方面的资料。节和施工荷载等方面的资料。二二、桥梁
6、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、确定结构的形式，并根据基本资料定出结构的具体尺寸。、确定结构的形式，并根据基本资料定出结构的具体尺寸。在收集基本资料的基础上，选择合理的临时结构的形式，如在设计在收集基本资料的基础上，选择合理的临时结构的形式，如在设计围堰时要考虑采用何种类型的围堰，在设计挂篮时也有很多种结构围堰时要考虑采用何种类型的围堰，在设计挂篮时也有很多种结构类型可以选择，应根据工程实际情况选择合适的临时结构的类型，类型可以选择，应根据工程实际情况选择合适的临时结构的类型，在结构形式确定后，根据基本资料初步确定结构的具体尺寸。在结构形式确定后，根据基本资料初步确
7、定结构的具体尺寸。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、进行结构计算图示简化，对结构受力进行分析。对具体结、进行结构计算图示简化，对结构受力进行分析。对具体结构进行简化得到正确的计算图示是进行结构力学分析的基础，只有构进行简化得到正确的计算图示是进行结构力学分析的基础，只有在确定了正确的计算图示后才能进行计算。力学计算图示简化的难在确定了正确的计算图示后才能进行计算。力学计算图示简化的难点在边界条件和连接。在进行受力计算时，计算方法先前多采用手点在边界条件和连接。在进行受力计算时，计算方法先前多采用手算，目前有限元的原理和计算程序已被广大桥梁工作者掌握和应用，算
8、，目前有限元的原理和计算程序已被广大桥梁工作者掌握和应用，在临时结构计算时也趋向于采用有限元法进行计算，尤其在一些大在临时结构计算时也趋向于采用有限元法进行计算，尤其在一些大型复杂临时结构设计时，用传统的手算方法将不经济且很复杂。但型复杂临时结构设计时，用传统的手算方法将不经济且很复杂。但有限元计算也不是万能的，如何对计算结果进行评估是有限元计算有限元计算也不是万能的，如何对计算结果进行评估是有限元计算的关键。的关键。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计步骤 4 4、进行结构细部设计计算。结构的细部设计主要是指结构的、进行结构细部设计计算。结构的细部设计主要是指结构的连接形
9、式连接形式(栓接或焊接栓接或焊接)、结构的细小部位如吊箱围堰的吊耳等进行、结构的细小部位如吊箱围堰的吊耳等进行设计。结构细部设计对保证结构的施工安全至关重要，在桥梁工程设计。结构细部设计对保证结构的施工安全至关重要，在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很常见，因此，施工中因结构细部设计不合理而发生事故的例子也很常见，因此，必须引起足够的重视。必须引起足够的重视。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、对临时结构进行必要的试验或检测及施工过程的测控。临、对临时结构进行必要的试验或检测及施工过程的测控。临时结构的整体或部分构件加工完成后，进行检测或试
10、验也是必须的时结构的整体或部分构件加工完成后，进行检测或试验也是必须的步骤。如在围堰施工时，有时应进行气密性检验；在挂篮加工完成步骤。如在围堰施工时，有时应进行气密性检验；在挂篮加工完成后应进行预压以求得结构的变形值，有些特殊结构也应进行试验以后应进行预压以求得结构的变形值，有些特殊结构也应进行试验以保证结构的安全。保证结构的安全。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、结合工程实际情况确定施工方案。合理施工方案的确定是、结合工程实际情况确定施工方案。合理施工方案的确定是保证结构安全施工的前提，必须结合工程的实际情况确定细致、周保证结构安全施工的前提，必须结合工程
11、的实际情况确定细致、周密、详尽的施工方案。如用挂篮进行预应力砼梁的悬臂灌注施工时，密、详尽的施工方案。如用挂篮进行预应力砼梁的悬臂灌注施工时，在结构设计正确的前提下，也应对施工方案作详尽的考虑，尤其是在结构设计正确的前提下，也应对施工方案作详尽的考虑，尤其是施工机具和建筑材料的堆放，这些细微之处也不能忽略，否则会引施工机具和建筑材料的堆放，这些细微之处也不能忽略，否则会引起施工事故。起施工事故。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 小结小结 在进行施工临时结构设计时时，必须全面考虑各种因素，进行在进行施工临时结构设计时时，必须全面考虑各种因素，进行认真细致的计算分析并
12、注意各种细小部位的设计，同时，也要做出认真细致的计算分析并注意各种细小部位的设计，同时，也要做出符合工程实际的施工方案，并在施工过程中进行必要的试验和监控，符合工程实际的施工方案，并在施工过程中进行必要的试验和监控，确保结构施工的安全和质量。确保结构施工的安全和质量。三三、设计要点、设计要点n 1 1、荷载确定、荷载确定 在设计临时结构前均应对结构所承受的荷载进行分析在设计临时结构前均应对结构所承受的荷载进行分析,确定荷载确定荷载合理分配至结构。结构计算完后，应对所加荷载进行校核，校核荷合理分配至结构。结构计算完后，应对所加荷载进行校核，校核荷载是否与设计值相同，有无增大或减少，这是一个非常重
13、要的环节。载是否与设计值相同，有无增大或减少，这是一个非常重要的环节。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,分析出最不利的工况分析出最不利的工况,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纵梁布置约束应合理。布置约束应合理。三三、设计要点、设计要点n 4 4、结构细节设计、结构细节设计 通常我们在做结构设计时，对主要构件应力取值是比较安全的，通常我们在做结构设计时，对主要构件应力取值是比较安全的，但成功的设
14、计还取决于细节。但成功的设计还取决于细节。比如比如:材料选取材料选取,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热处理状态，而所但应注意优质材料提供的应力值均是在热处理状态，而所购材料一般均没有进行热处理。有的材料受温度影响，有的材料受购材料一般均没有进行热处理。有的材料受温度影响，有的材料受加工状态影响，对重要结构件应考虑这些。加工状态影响，对重要结构件应考虑这些。三三、设计要点、设计要点 螺栓选取，也不是高强螺栓在何处都比普通螺栓好，因为这螺栓选取，也不是高强螺栓在何处都比普通螺栓好，因为这两者使用条件不同
15、，效果就不同。两者使用条件不同，效果就不同。结构的稳定性，大型临时承重结构结构的稳定性，大型临时承重结构,应充分考虑结构的整体应充分考虑结构的整体稳定性。稳定性。n 5 5、规范选用、规范选用 在临时结构设计中对荷载的组合、安全系数规定、结构处理一在临时结构设计中对荷载的组合、安全系数规定、结构处理一般应符合相关的规范要求。般应符合相关的规范要求。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 根据具体的施工方案对临时结构进行工况分析，分别计算结构根据具体的施工方案对临时结构进行工况分析，分别计算结构在各工况下的强度、刚度及稳定性情况，保证结构满足现行规范或在各工况下的强度
16、、刚度及稳定性情况，保证结构满足现行规范或规定的要求。对复杂的结构分析建议采用规定的要求。对复杂的结构分析建议采用MIDAS2006MIDAS2006有限元软件，对有限元软件，对简单的结构建议直接手算并附计算公式及简图。计算模型随同计算简单的结构建议直接手算并附计算公式及简图。计算模型随同计算资料。资料。四四、计算书参考标准、计算书参考标准n 2 2、计算原则、计算原则 荷载：临时结构按照承载能力极限状态法设计，采用基本组荷载：临时结构按照承载能力极限状态法设计，采用基本组合即静荷载作用的设计值效应和动荷载作用的设计值效应相组合，合即静荷载作用的设计值效应和动荷载作用的设计值效应相组合，其效应
17、组合表达式为：其效应组合表达式为：四、计算书参考标准四、计算书参考标准 临时结构施工荷载：按时间考虑分为永久荷载，可变荷载和偶临时结构施工荷载：按时间考虑分为永久荷载，可变荷载和偶然荷载。然荷载。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两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两类。施工期基本可变荷载一般包括施工机械、人群荷载等；施工期类。施工期基本可变荷载一般包括施工机械、人群荷载等；施工期其它可变荷载基本是由环境荷载其它可变荷载基本是由环境荷载(泛指自然环境变化引起对结构的作泛指自然环境变化引起对结构的作用，重要的环境荷载有风荷载、波浪荷载、水流荷载等用，重要的环境
18、荷载有风荷载、波浪荷载、水流荷载等)引起的。环引起的。环境荷载在结构施工期的随机性很大，结构设计或安全度评估时通常境荷载在结构施工期的随机性很大，结构设计或安全度评估时通常采用其最大值。采用其最大值。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：钢材强度设计值采用现行钢材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；砼强度设计值采用
19、现行砼强度设计值采用现行砼结构设计规范砼结构设计规范上规定；上规定；木结构强度设计值采用现行木结构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；其他材料强度设计值采用相应现行规范规定值。其他材料强度设计值采用相应现行规范规定值。四四、计算书参考标准、计算书参考标准n 3 3、计算书内容、计算书内容 基本要素：基本要素：计算依据：计算依据：a.a.设计资料，设计资料，b.b.规范及行业标准，规范及行业标准，c.c.其它资料。其它资料。工程概况：工程概况：a.a.文字描述，文字描述，b.b.主要结构布置图。主要结构布置图。方案综述：方案综述：a.a.文字描述，文字描述，b.b.工艺
20、流程图。工艺流程图。设计参数：设计参数：a.a.材料规格型号参数表，材料规格型号参数表，b.b.材料强度设计值表，材料强度设计值表，c.c.荷载分项系数表。荷载分项系数表。整体工况分析：整体工况分析：a.a.文字描述分工况情况，文字描述分工况情况，b.b.各工况分别计算各工况分别计算分析。分析。局部分析：局部分析：a.a.文字描述，文字描述，b.b.结构计算分析。结构计算分析。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)：本工况描述。本工况描述。结构计算模型：结构计算模型：a.a.结构计算模型图，结构计算模型图，b.b.结构单元类型及数量；结构
21、单元类型及数量；边界条件；荷载类型及取值情况。边界条件；荷载类型及取值情况。变形分析结果：变形分析结果：a.a.根据分析目的取舍分析结果，根据分析目的取舍分析结果，b.b.与允许值与允许值比较得出结论比较得出结论(允许值待定允许值待定)。内力分析结果：内力分析结果：a.a.根据分析目的取舍分析结果，根据分析目的取舍分析结果，b.b.与允许值与允许值比较得出结论。比较得出结论。四四、计算书参考标准、计算书参考标准 应力分析结果：应力分析结果：a.a.分别提取弯曲应力和剪切应力，分别提取弯曲应力和剪切应力，b.b.与允许与允许值比较得出结论值比较得出结论(允许值待定允许值待定)。反力分析结果：反力
22、分析结果：a.a.根据分析目的取舍分析结果，根据分析目的取舍分析结果，b.b.与允许值与允许值比较得出结论。比较得出结论。屈曲分析结果：屈曲分析结果：a.a.取第一阶结果，取第一阶结果，b.b.与允许值比较得出结论与允许值比较得出结论(允许值待定允许值待定)。p 以上计算结果不是必备内容，根据实际情况取舍。以上计算结果不是必备内容，根据实际情况取舍。四四、栈桥、栈桥n 1 1、概述、概述 施工便桥是一种为满足工程施工和运输需要而修建的临时性桥施工便桥是一种为满足工程施工和运输需要而修建的临时性桥梁。在山区跨越深沟山谷，或桥位处两岸的陆运与水运均不能满足梁。在山区跨越深沟山谷，或桥位处两岸的陆运
23、与水运均不能满足施工和运输要求时，需修建施工便桥。施工和运输要求时，需修建施工便桥。四四、栈桥、栈桥 作为跨越水域施工的常见辅助施工结构，通常和码头结合使用，作为跨越水域施工的常见辅助施工结构，通常和码头结合使用，有着交通、起重、转运等功能，一般要求具备结构简单、造价低的有着交通、起重、转运等功能，一般要求具备结构简单、造价低的特点，但应安全、牢固。特点，但应安全、牢固。四四、栈桥、栈桥n 2 2、主要组成、主要组成 由下往上组成构件一般包括：由下往上组成构件一般包括：钢管桩钢管桩(或其他或其他)排架排架(岸侧设桥台过度岸侧设桥台过度)及联结系及联结系 横向主梁：型钢横向主梁：型钢 纵向主梁：
24、贝雷梁、军用梁、大型钢等纵向主梁：贝雷梁、军用梁、大型钢等 分配梁：小型钢分配梁：小型钢 桥面板：钢板桥面板：钢板(防滑设施防滑设施)栏杆、路灯等附属设施栏杆、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)；砼结构设计规范砼结构设计规范(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
25、暂行规定铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定(铁建设铁建设2008189 2008189 号号)；四四、栈桥、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 钢栈桥设计一般应符合以下要求：钢栈桥设计一般应
26、符合以下要求：钢栈桥顶面应高出施工期间最高水位钢栈桥顶面应高出施工期间最高水位0.50.51.5m1.5m；跨越通航河流时，栈桥下应满足相应通航净空要求；跨越通航河流时，栈桥下应满足相应通航净空要求；桥面宽度满足各种施工车辆及设施的使用要求；桥面宽度满足各种施工车辆及设施的使用要求；通航河流栈桥排架设计应考虑防撞措施；通航河流栈桥排架设计应考虑防撞措施；长栈桥应考虑设置会车平台。长栈桥应考虑设置会车平台。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
27、度、标高标高(水位选择水位选择)的的确定，应从安全、经济、施工方便、确定，应从安全、经济、施工方便、满足通航和泄洪要求等方面综合考虑。满足通航和泄洪要求等方面综合考虑。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进行全面分析，主体工程施工方法进行全面分析，考虑的主要因素有以下几点考虑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
28、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 先先保证桥下净空，根据计算水保证桥下净空，根据计算水位或最高位或最高流流(冰冰)水位水位加安全高度确加安全高度确定，并保证不会形成定，并保证不会形成流流(冰冰)水、水、漂漂浮物阻塞。浮物阻塞。同时同时要考虑大堤、施工便道及要考虑大堤、施工便道及施工平台标高，并尽量与其保持一施工平台标高，并尽量与其保持一致，尽量避免设计纵坡。致，尽量避免设计纵坡。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
29、管桩基础 钻孔桩基础钻孔桩基础 型钢型钢 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
30、；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，造价大，造价低低)钢桥面板钢桥面板(自重自重轻，造价轻，造价高高)四四、栈桥、栈桥 上部结构设计上部结构设计 大型钢作纵向主梁：跨度较小大型钢作纵向主梁：跨度较小 贝雷梁作纵向主梁：跨度较大贝雷梁作纵向主梁：跨度较大小型刚与贝雷梁小型刚与贝雷梁之间采用之间采用U U型
31、扣进型扣进行可靠连接行可靠连接桥面板防滑：焊设桥面板防滑：焊设小直径螺纹钢筋小直径螺纹钢筋四四、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 根据使用条件确定设计类型根据使用条件确定设计类型 当河窄，水浅时可选用墩架梁桥；当河窄，水浅时可选用墩架梁桥；当河宽且具备贝雷桁架部件时，可选用贝雷桥；当河宽且具备贝雷桁架部件时，可选用贝雷桥；由于任务紧急，临时桥梁的修建不能短期完成时，或河水很由于任务紧急，临时桥梁的修建不能短期完成时，或河水很深，河床泥土松软，桩基承载力不够且施工困难时，或河流通航，深，河床泥土松软，桩基承载力不够且施工困难时，或河流通航，墩架梁桥净宽、净
32、高不能满足要求时，可以考虑建造部分桥段易于墩架梁桥净宽、净高不能满足要求时，可以考虑建造部分桥段易于拆散、组建的浮桥；拆散、组建的浮桥；当遇深山峡谷时，可选用索桥。当遇深山峡谷时，可选用索桥。四四、栈桥、栈桥 桩承载力桩承载力 桩的分类：桩按承载性状分为摩擦桩和端承桩。桩的分类：桩按承载性状分为摩擦桩和端承桩。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 桩的布置和中距桩的布置和中距 群桩的平面布置可采用行列式形、梅花式或环式。群桩的
33、平面布置可采用行列式形、梅花式或环式。桩中距应符合以下要求：桩中距应符合以下要求：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 负摩阻力负摩阻力 正摩阻力：桩相对于周围土向下运动，土对桩施加向上的摩擦正摩阻力：桩相对于周围土向下运动，土对桩施加向上的摩擦力。这种摩擦力构成了桩承载力的一部分。力。这种摩擦力构成了桩承载力的一部分。负摩阻力：桩
34、相对于周围土向上运动，土对桩施加向下的摩擦负摩阻力：桩相对于周围土向上运动，土对桩施加向下的摩擦力。这种摩擦力构成了桩荷载的一部分，减少了桩的承载力，还可力。这种摩擦力构成了桩荷载的一部分，减少了桩的承载力，还可能引起较大的沉降。能引起较大的沉降。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、桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结；、桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结；b b、桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持力层，土层、桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持力层，土层产生产生自自重固结下沉；重固结下沉；c c、软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖
35、降水等引起桩、软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水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、砂土液化和冻土融化。、砂土液化和冻土融化。四四、栈桥、栈桥 砼桩砼桩施工时内力验算施工时内力验算 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、桩的浸水长度以及吊立过程中桩轴线与水平面的夹角等。所选用的吊点位置及施工工艺宜使桩受力合理。与水平面的夹角等。所
36、选用的吊点位置及施工工艺宜使桩受力合理。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，临时结构系数有结构，临时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,
37、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)常用开口钢管桩一般不考虑桩端承载力，打入全风化或强风化常用开口钢管桩一般不考虑桩端承载力，打入全风化或强风化岩也仅做安全储备岩也仅做安全储备(闭、半开时考虑闭、半开时考虑)；设计时根据桩径；设计时根据桩径(有无闭塞效有无闭塞效应，港口应，港口0.6m)0.6m)和间距、倾斜度、施工平面偏差等因素，应考虑折减和间距、倾斜
38、度、施工平面偏差等因素，应考虑折减效应。效应。112nai i ikrp rkiRulqAq四四、栈桥、栈桥 桩在水平力作用下的计算桩在水平力作用下的计算 对于一般栈桥，可以不予以考虑水平力作用的影响；对于一般栈桥，可以不予以考虑水平力作用的影响；对于海上栈桥设计，需考虑波浪力以及强涌潮影响。对于海上栈桥设计，需考虑波浪力以及强涌潮影响。考虑水平力或力矩作用时，采用假想嵌固点法计算考虑水平力或力矩作用时，采用假想嵌固点法计算mm法。法。四四、栈桥、栈桥 钢管桩振动沉桩控制钢管桩振动沉桩控制 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振动沉桩共振理论：当桩的强迫振动频率与土壤颗粒的振
39、频率一致时，土壤颗粒产生共振液化，足够的振动速度和加速度能迅速一致时，土壤颗粒产生共振液化，足够的振动速度和加速度能迅速破坏桩和土壤间的粘合力，使桩身与土壤从压紧状态过渡到瞬间分破坏桩和土壤间的粘合力，使桩身与土壤从压紧状态过渡到瞬间分离状态，沉桩阻力尤其侧面阻力迅速减小，桩在竖向力作用下下沉。离状态，沉桩阻力尤其侧面阻力迅速减小，桩在竖向力作用下下沉。激振力是反映振动桩锤综合能力的参数，桩在土中沉入时，激激振力是反映振动桩锤综合能力的参数，桩在土中沉入时，激振力振力F F必须大于桩与土之间的静摩擦阻力。如用必须大于桩与土之间的静摩擦阻力。如用f f表示桩与土间的静表示桩与土间的静摩擦力，摩擦
40、力，fvfv表示有振动作用时桩与土间的摩擦力，则表示有振动作用时桩与土间的摩擦力，则f f与与fvfv之间的关之间的关系可表示为系可表示为FfvFfv=ff。(振动作用下摩擦力的降低系数振动作用下摩擦力的降低系数)四四、栈桥、栈桥 振动沉桩除了要有必要的振幅和加速度，还必须有一定的参振振动沉桩除了要有必要的振幅和加速度，还必须有一定的参振重量以克服沉桩时的阻力，桩在土中的静阻力重量以克服沉桩时的阻力，桩在土中的静阻力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之间的关系为之间的关系为R=4NSR=4NS。因此，在桩受到振动而使摩擦。因此，在桩受到振动而使摩擦力
41、显著降低时，桩就可以沉入到与力显著降低时，桩就可以沉入到与“参振重量大约等于桩端阻力参振重量大约等于桩端阻力”的某一标高。的某一标高。简单来说，有时候我们的桩不能继续贯入，并不一定代表桩的简单来说，有时候我们的桩不能继续贯入，并不一定代表桩的承载力达到激振力所对应的力，也有可能是桩端阻力过大。承载力达到激振力所对应的力，也有可能是桩端阻力过大。p 使用液压振动锤时，贯入度不能作为沉桩到位的控制指标。使用液压振动锤时，贯入度不能作为沉桩到位的控制指标。四四、栈桥、栈桥 桩帽桩帽 下下图所示为工程中常用的桩帽形式，桩帽一钢材图所示为工程中常用的桩帽形式，桩帽一钢材150kg150kg，桩帽二钢材，
42、桩帽二钢材30kg30kg。桩帽桩帽的作用是为荷载能够均匀的往下传递，受力性能上来说，桩帽一的作用是为荷载能够均匀的往下传递，受力性能上来说，桩帽一要优于桩帽二。但一般设计时，钢管桩应力并不作为主控指标，而是为达要优于桩帽二。但一般设计时，钢管桩应力并不作为主控指标，而是为达到一定的侧阻力选取的桩身截面。所以，从经济性来讲，对于不是桩身应到一定的侧阻力选取的桩身截面。所以，从经济性来讲，对于不是桩身应力控制的钢管桩应优先选择第二种桩帽，这种桩帽还有一个优势就是拔桩力控制的钢管桩应优先选择第二种桩帽，这种桩帽还有一个优势就是拔桩时，不需要割除盖板。时，不需要割除盖板。四四、栈桥、栈桥n 7 7、
43、靠船桩的设计、靠船桩的设计 作用在固定式系船、靠船结构上的船舶荷载包括下列内容：作用在固定式系船、靠船结构上的船舶荷载包括下列内容：由风和水流产生的系缆力；由风和水流产生的系缆力；由风和水流产生的挤靠力；由风和水流产生的挤靠力；船舶靠岸时产生的撞击力；船舶靠岸时产生的撞击力；系泊船舶在波浪作用下产生的撞击力等。系泊船舶在波浪作用下产生的撞击力等。相关计算公式可参照相关计算公式可参照港口工程荷载规范港口工程荷载规范。四四、栈桥、栈桥n 8 8、设计者应注意的事项、设计者应注意的事项 施工期将受到洪水、台风、风暴潮等不良气候因素的影响，施工期将受到洪水、台风、风暴潮等不良气候因素的影响，设计应该有
44、一定的安全储备。设计应该有一定的安全储备。材料用量较大，尽量选择较为通用的型材，应尽量减少对型材料用量较大，尽量选择较为通用的型材，应尽量减少对型材的焊接、切割和破坏，做好防腐，控制变形量，方便周转使用。材的焊接、切割和破坏，做好防腐，控制变形量，方便周转使用。对施工人员进行交底并对施工质量进行检验，做好管养工作。对施工人员进行交底并对施工质量进行检验，做好管养工作。对冲刷和桥上荷载的确定要尽量与实际吻合。对冲刷和桥上荷载的确定要尽量与实际吻合。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、围堰分类、围堰分类 水中基础施工时一般要修筑围堰工程，以便进行排水
45、挖基和砌水中基础施工时一般要修筑围堰工程，以便进行排水挖基和砌筑基础圬工。深水基础一直是每座桥梁施工的难点，也是质量、工筑基础圬工。深水基础一直是每座桥梁施工的难点，也是质量、工期、成本控制的重点。寻求经济、合理，施工周期更短的工艺来解期、成本控制的重点。寻求经济、合理，施工周期更短的工艺来解决深水基础施工问题，是每一个工程技术人员的梦想。决深水基础施工问题，是每一个工程技术人员的梦想。五五、围堰设计、围堰设计 所谓围堰，就是在基坑四周修筑一道围护建筑物，把水隔开，所谓围堰，就是在基坑四周修筑一道围护建筑物，把水隔开，以便在围护建筑物内进行开挖基坑和砌筑基础的工作。也可以说围以便在围护建筑物内
46、进行开挖基坑和砌筑基础的工作。也可以说围堰是修筑地下和水中建筑物时，所做的临时性围护结构，其作用是堰是修筑地下和水中建筑物时，所做的临时性围护结构，其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围护结构内排水，开挖防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围护结构内排水，开挖基坑，修筑建筑物。除设计规定作为永久性防护结构外，一般在墩基坑，修筑建筑物。除设计规定作为永久性防护结构外，一般在墩台身修出水面以后，基坑回填完毕时即予拆除，以免妨碍水流畅通，台身修出水面以后，基坑回填完毕时即予拆除，以免妨碍水流畅通，加剧河床的局部冲刷。加剧河床的局部冲刷。五五、围堰设计、围堰设计 通常把围堰分为重力式围堰和
47、轻型围堰。重力式围堰靠自身重通常把围堰分为重力式围堰和轻型围堰。重力式围堰靠自身重量抵抗外侧水压力，只起防水作用，由于体积大，宜在浅水中使用。量抵抗外侧水压力，只起防水作用，由于体积大，宜在浅水中使用。它多为采用土、草麻袋、砖石、木材和砼等制成；轻型围堰可分为它多为采用土、草麻袋、砖石、木材和砼等制成；轻型围堰可分为木制围堰和钢制围堰，一般需沉入河床一定的深度，靠材料本身的木制围堰和钢制围堰，一般需沉入河床一定的深度，靠材料本身的强度来抵抗外侧的水土压力，故它不仅可以防水，还起挡土作用，强度来抵抗外侧的水土压力，故它不仅可以防水，还起挡土作用，可用于开挖较深的水中基础的施工。可用于开挖较深的水
48、中基础的施工。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、桥梁深水基础的特点、桥梁深水基础的特点 (1)(1)基础所受的水平力，如水流冲击力、船舶碰撞力、水压力、基础所受的水平力，如水流冲击力、船舶碰撞力、水压力、水撞力、波浪力等，要比陆上或浅水基础大的多。水撞力、波浪力等，要比陆上或浅水基础大的多。(2)(2)深水基础的稳定性与安全性，一般常受水文条件控制，所深水基础的稳定性与安全性，一般常受水文条件控制，所以对桥梁深水基础来说，水文条件与地质条件具有同等重要的地位。以对桥梁深水基础来说，水文条件与地质条件具有同等重要的地位。(3)(3)深水
49、基础除了需考虑环境水的侵蚀外，还需要考虑潮汐、深水基础除了需考虑环境水的侵蚀外，还需要考虑潮汐、洪水以及流水所夹砂石与流冰的直接碰撞、磨损等问题。洪水以及流水所夹砂石与流冰的直接碰撞、磨损等问题。五五、围堰设计、围堰设计 (4)(4)深水基础类型的选择不仅关系到基础造价的高低，还直接深水基础类型的选择不仅关系到基础造价的高低，还直接影响到桥梁工程的成败。影响到桥梁工程的成败。(5)(5)深水基础应具有高抗自然灾害能力，这就要求其勘测设计深水基础应具有高抗自然灾害能力，这就要求其勘测设计时做大量、细致的勘测。时做大量、细致的勘测。(6)(6)深水基础属于水下隐蔽工程，其设计与施工时必须将水流深水
50、基础属于水下隐蔽工程，其设计与施工时必须将水流流速、水深深度等因素及由水深所引起的其他约束条件联系起来综流速、水深深度等因素及由水深所引起的其他约束条件联系起来综合分析，并采取相应措施。合分析，并采取相应措施。五五、围堰设计、围堰设计n 3 3、桥梁、桥梁深水深水基础防水围堰的类别基础防水围堰的类别 桥梁桥梁深水基础的防水围堰大致有以下几种深水基础的防水围堰大致有以下几种：钢板桩：钢板桩围堰围堰、砼围、砼围堰堰、双壁钢围堰、钢套箱围堰、钢吊箱围堰、锁、双壁钢围堰、钢套箱围堰、钢吊箱围堰、锁口钢管桩围堰等。口钢管桩围堰等。其中：钢板桩其中：钢板桩围堰主要为单壁结构围堰主要为单壁结构；砼围堰；砼围
