基于BIM的千黃高速環(huán)左分離立交棧橋設(shè)計(jì)

常城

（中鐵大橋局第二工程有限公司 南京市 210000）

1 工程概況

1.1 環(huán)左分離立交工程概況

環(huán)左分離立交是溧陽(yáng)至寧德國(guó)家高速公路浙江省淳安段重要組成一部分，位于浙江省淳安縣千島湖AAAA級(jí)國(guó)家旅游勝地，建成后將改善“杭州西湖—千島湖—安徽黃山”黃金旅游線路交通狀況。環(huán)左分離立交位于分離式路段，右幅橋橋梁共三聯(lián)，橋跨布置為3×25+4×40+4×25，右幅橋梁全長(zhǎng)340m，左幅橋梁共三聯(lián)，橋跨布置為3×25+4×40+3×30，左幅橋梁全長(zhǎng)316m。本橋右幅第五跨、左幅第四跨上跨環(huán)左線，需先完成改線后，方可施工樁基礎(chǔ)，部分橋梁上跨千島湖水域。

1.2 工程特點(diǎn)及應(yīng)用BIM的必要性

（1）環(huán)左線下穿環(huán)左立交需要進(jìn)行路線改道。

（2）棧橋跨越部分千島湖水域，水文條件復(fù)雜。

（3）棧橋需要與環(huán)左線進(jìn)行銜接。

（4）施工場(chǎng)地位于山間溝谷，地形復(fù)雜，施工組織難度大。

（5）標(biāo)段合同工期短，進(jìn)場(chǎng)2個(gè)月需要進(jìn)行棧橋拉通，時(shí)間緊，任務(wù)重，要求高，難度大。

因此，應(yīng)用BIM進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，精算棧橋材料工程量，優(yōu)化材料周轉(zhuǎn)方案，應(yīng)用Midas進(jìn)行棧橋方案設(shè)計(jì)，確保戰(zhàn)場(chǎng)施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2 設(shè)計(jì)條件

2.1 鋼棧橋參數(shù)

橋面寬度8m，橋面頂標(biāo)高+111.8（85高程，下同）。

2.2 地質(zhì)參數(shù)

樁底持力層為構(gòu)造破碎帶，樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為60kPa，樁側(cè)土極限承載力為280kPa。

2.3 水文資料

正常使用水位：+100.0m；正常使用流速0.2m/s；最高水位：+108.0m；最高水位流速0.2m/s；

2.4 設(shè)計(jì)車輛荷載

12m3混凝土罐車，按40t考慮；80t履帶吊施工作業(yè)，吊重20t。

2.5 設(shè)計(jì)風(fēng)荷載

風(fēng)速為 22.3m/s（見圖 1～2）。

圖1 環(huán)左分離立交棧橋布置圖

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)荷載組合，由于非工作狀態(tài)下棧橋僅承受自重和非工作狀態(tài)下風(fēng)力和水流力，受力小于其他三種工況，因此棧橋計(jì)算主要考慮三種工況：①工況Ⅰ：結(jié)構(gòu)自重+人行及其他荷載+風(fēng)荷載+水流荷載+公路一級(jí)荷載；②工況Ⅱ：結(jié)構(gòu)自重+人行及其他荷載+風(fēng)荷載+水流荷載+80t履帶吊在樁頂側(cè)吊；③工況Ⅲ：結(jié)構(gòu)自重+人行及其他荷載+風(fēng)荷載+水流荷載+80t履帶吊打樁狀態(tài)。

3.1 上部結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)上述棧橋設(shè)計(jì)相關(guān)圖紙，建立三跨連續(xù)棧橋空間計(jì)算模型，并按照實(shí)際施工作業(yè)狀態(tài)施加荷載。

圖3 棧橋計(jì)算模型

表1 各工況下結(jié)構(gòu)受力情況

3.2 鋼管樁入土深度計(jì)算

由于鋼管樁所處底層參數(shù)類似，以Y7#墩為例進(jìn)行驗(yàn)算，其入土深度7m。

土層一、含礫質(zhì)粉質(zhì)黏土，層厚1.1m，樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為35kPa；

土層二、含礫質(zhì)粉質(zhì)黏土，層厚1.9m，樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為40kPa；

土層三、構(gòu)造破碎帶，層厚7.5m，樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為80kPa，樁側(cè)土極限承載力為320kPa。

鋼管樁豎向承載力驗(yàn)算：

利用《港口工程樁基規(guī)范》中公式（4.2.4-2進(jìn)行計(jì)算），鋼管樁長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)考慮水流沖刷影響，并根據(jù)實(shí)際插打情況取γR=1.5。

滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)在建千黃高速環(huán)左分離立交施工棧橋設(shè)計(jì)與施工，簡(jiǎn)要介紹棧橋施工及作業(yè)狀態(tài)下的受力計(jì)算。計(jì)算表明，該棧橋設(shè)計(jì)選用的跨徑組合方式、分配梁型號(hào)、鋼管樁的型號(hào)及長(zhǎng)度均能滿足棧橋施工和適用的要求。利用REVIT進(jìn)行三維可視化分析，實(shí)現(xiàn)棧橋與施工場(chǎng)地間銜接，預(yù)先分析查找施工中的問題，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度的動(dòng)態(tài)控制，對(duì)在山區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下的棧橋設(shè)計(jì)和施工有一定的借薦意義。

[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）.人民交通出版社.

[2]《鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊(cè)》.人民交通出版社.

[3]黃紹金，劉陌生，編著.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)[M].人民交通出版社，2002.

[4]何明輝，胡雄偉.深水區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下棧橋設(shè)計(jì)與施工[J].工程技術(shù)研究，2017（01）：196～197.

[5]王東輝，張立超.平潭海峽公鐵兩用大橋棧橋設(shè)計(jì)[J].橋梁建設(shè)，2015（04）.