貝雷梁臨時鋼棧橋的設計、施工及維護

摘要：貝雷梁鋼棧橋作為跨越河流或山谷的臨時橋梁，具有承載力高、施工簡便快速、可重復使用等優點，在大型橋梁施工中扮演著重要角色。本文主要介紹某貝雷梁鋼棧橋的具體設計方案，并探討了鋼棧橋施工及維護要點，涉及到鋼棧橋總體布置、結構構造、結構計算內容、結構計算方法以及施工重難點、施工方法、注意事項及維護細節等，可為類似臨時鋼棧橋的設計、施工及維護提供參考借鑒。

關鍵詞：貝雷梁鋼棧橋；設計；施工；維護；簡便快速

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A "" " 文章編號：

Design，Construction and Maintenance of Bailey Beam Temporary Steel Trestle

TU Yingying

（Yunnan Broadvision Engineering Consultants Co.， Ltd.，Kunming Yunnan 650041，China）

Abstract：As a temporary bridge across a river or a valley， bailey beam steel trestle plays an important role in the construction of large bridges， with the advantages of high bearing capacity， simple and rapid construction， and reusable. This paper mainly introduces the specific design scheme of a bailey beam steel trestle， and discusses the key points of construction and maintenance of steel trestle， it involves the general arrangement of steel trestle， structural structure， structural calculation content， structural calculation method， key point sand difficulties of？construction， construction methods， precautions and maintenance details， etc.， which can provide reference for trestle design， construction and maintenance of similar temporary steel trestle.

Keywords： bailey beam steel trestle;design;construction;maintenance;simple and rapid

1 貝雷梁鋼棧橋設計要求、布置及技術指標

1.1 設計要求

貝雷梁鋼棧橋的設計應滿足和考慮的因素有：①結構安全可靠；②構造簡潔，傳力明確；③拼裝簡單，成本較低；④合理設置制動墩；⑤考慮行洪（包括漂浮物等）、航道等相關要求；⑥便于工程主體結構施工[1]。

1.2 總體布置

本文以河北省廊坊市某施工貝雷梁鋼棧橋為例進行介紹，該貝雷梁鋼棧橋全長250 m，跨徑布置以9 m為主（見圖1）。橋梁分四聯布置，第一聯跨徑布置為（3×9+7.5+1.5）m，第二聯跨徑布置為（1.5+7.5+3×9+3+4×9+7.5+1.5）m，第三聯跨徑布置為（1.5+7.5+4×9+3+3×9+7.5+1.5）m，第四聯跨徑布置為（1.5+7.5+3×9）m，橋寬9 m。上部結構采用貝雷梁形式，下部結構橋墩采用鋼管樁，橋臺采用重力式橋臺。

該貝雷梁鋼棧橋橫斷面布置考慮人行和車行功能分離，人行、車行中間設置防撞護欄，人行外側設置人行欄桿。橋梁橫斷面布置為：1.5 m人行道+6 m車行道+1.5 m人行道，全幅寬度為9 m（見圖2）。

1.3 主要技術指標

該貝雷梁鋼棧橋的主要技術指標：①橋梁用途為施工棧橋；②設計車速為10 km/h；③設計車輛荷載為80 t；④人群荷載為2.5 kN/m2。

2 貝雷梁鋼棧橋結構組成及計算

2.1 結構組成

貝雷梁鋼棧橋上部結構由貝雷梁、橫向花架和橋面等構件組成。貝雷梁采用成品貝雷梁片組裝而成，可采用2排或3排為1組，每排貝雷梁的橫向間距一般為0.45 m或0.9 m，通過設置橫向花架進行連接和固定。貝雷梁鋼棧橋的橋面結構主要由橋面橫向分配梁、橋面縱向分配梁和橋面鋼板組成，橋面橫向分配梁多采用工字鋼，橋面縱向分配梁多采用槽鋼，橋面鋼板采用花紋鋼板。貝雷梁鋼棧橋下部結構由鋼管樁、樁間連接構件和橋墩樁頂橫梁組成，其中橋墩樁頂橫梁多采用雙拼工字鋼組成，工字鋼可通過焊接在鋼管樁頂部或嵌入樁頂（樁頂開槽）進行固定，本項目采用焊接在鋼管樁頂部的結構形式。同時，橋梁還需考慮設置限位裝置等。采用φ820-12 mm鋼管樁，樁間采用φ325-8 mm連接構件，橋墩樁頂橫梁采用雙拼工56a，貝雷梁采用321型，橋面橫向分配梁采用工25a，橋面縱向分配梁采槽20a，橋面花紋鋼板厚8 mm。

2.2 結構計算

2.2.1 荷載及荷載組合

本項目貝雷梁鋼棧橋設計主要荷載：①橋梁結構自重；②車輛荷載（包括汽車荷載、混凝土罐車及其制動力等）；③起重設備荷載（包括履帶吊荷載、汽車吊荷載等）；④施工荷載（包括人群荷載、材料設備堆放荷載等）；⑤流水壓力和偶然荷載（撞擊荷載等）；⑥風荷載等。其中，需特別說明的是，橋墩上的流水壓力和貝雷梁上的流水壓力按照《公路橋涵設計通用規范》（JTG D 60—2015）和《港口工程荷載規范》（JTS 144—1—2010）進行計算，風荷載按照《公路橋梁抗風設計規范》（JTG/T 3360—01—2018）計算。

貝雷梁鋼棧橋需結合使用過程中在橋梁結構上可能同時出現的荷載情況等，依據《公路橋涵設計通用規范（JTG D 60—2015）》《公路鋼結構橋梁設計規范》（JTG D 64—2015）等規范按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態分別進行荷載組合，并應取各自的最不利的組合進行設計。

2.2.2 結構計算

對貝雷梁鋼棧橋的驗算，包括但不限于：①貝雷梁抗彎、抗剪承載力；②鋼管樁的強度、穩定性及位移和單樁承載力；③樁頂橫梁及縱橫向分配梁的強度；④關鍵節點、限位裝置的焊接等局部強度；⑤抗浮、抗傾覆等。

以下主要對貝雷梁鋼棧橋的抗彎和抗剪承載力、下部結構強度及位移和鋼管樁單樁承載力進行詳細說明。

1） 貝雷梁鋼棧橋抗彎和抗剪承載力

貝雷梁鋼棧橋的結構內力是通過恒載和活載等引起的單項內力組合后求得，根據《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》桁架容許內力取值見表1[2]，本鋼棧橋設計為不加強型橋梁，其單排單層的抗彎承載力為788.2 kN·m，單排單層的抗剪承載力為245.2 kN，橋梁橫橋向采用14排貝雷梁片。經計算，該橋最不利彎矩為8 569 kN·m＜抗彎承載力14×788.2 kN·m=11 034.8 kN·m，安全系數1.29；最不利剪力2179.08 kN＜14×245.2 kN=3 432.8 kN，安全系數1.58；貝雷梁抗彎抗剪承載力均滿足要求。

2） 下部結構強度及位移驗算

本橋采用工56a雙拼工字鋼蓋梁，Q235C鋼材；樁基采用φ820-12 mm鋼管樁。通過建立midas模型，施加最不利工況下的反力，計算分析下部結構樁頂橫梁、鋼管樁及樁間連接構件的強度和位移情況。

對于雙排樁橋墩，考慮一聯的制動力均施加在此墩上；對于單排樁，考慮一聯制動力平均分配在每個橋墩上。經計算，最不利荷載工況下的下部結構基本組合最大應力值為57.5 MPa，＜190 MPa，滿足規范要求；鋼管樁在地面處的位移為3.4 mm，＜6 mm，滿足規范要求，雙排樁和單排樁模型見圖3。

3） 鋼管樁單樁承載力驗算

依據《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG 3363—2019）第6.3.5條按照沉樁驗算鋼管樁的地基承載力。采用φ820-12 mm鋼管樁，周長為2 576.1 mm，樁端面積為30 460.9 mm2，開口樁端土塞效應系數為0.3，影響系數為1.0。經計算，鋼管樁單樁承載力為928.2 kN＞單樁反力655.7 kN，安全系數1.42，滿足規范要求。

3 貝雷梁鋼棧橋的施工

3.1 施工準備及交底

施工準備需注意：①調查氣象、地質、水文條件、水下地形和岸坡穩定情況等。②施工前應嚴格對所有的鋼管樁、型鋼等鋼棧橋結構用材料進行現場檢查，除滿足設計和規范要求外，還應達到外觀無變形、焊縫無裂縫、無銹蝕嚴重部位等缺陷。經檢查驗收合格的原材料和構配件應按品種、規格分區域堆放。③對重復使用的材料及構配件不應有焊傷、脫焊、變形、破損、嚴重銹蝕等外觀缺陷，經檢查合格后方可使用。④應仔細核查施工場地的位置、面積及施工道路是否滿足施工需求。⑤應仔細核查鋼棧橋施工與服務的主體結構施工工序等是否有相互干擾等。⑥安排專業人員復核圖紙、復測測量控制網，完成鋼棧橋實施性施工組織設計及作業指導書，熟悉河道施工的相關規定。⑦設備、構件進場之后，安排專職人員管理，負責統一調配協調鋼棧橋的搭設施工。

鋼棧橋設計完成后，需按程序審查后再施工。鋼棧橋施工完成后，需報監理工程師驗收合格后方可投入使用。

3.2 施工方法

貝雷梁鋼棧橋主要的施工方法有：①由岸邊向河內側逐跨進行施工；②岸邊起始段及淺水區常采用履帶吊“釣魚法”施工；③深水區常宜采用“浮吊或打樁船沉樁、履帶吊安裝”的方式施工[3]。

3.3 施工重難點

鋼棧橋施工的重點：①需保證鋼管樁在河道內的入巖深度，保證變形、沉降、垂直度在允許偏差范圍；②需確保各構件定位準確；③需確保各構件焊接等連接可靠、穩定。鋼棧橋施工的難點：河道內鋼管樁施工難度大、水上懸空作業難度高等。

3.4 鋼管樁施工

3.4.1 鋼管樁的沉樁及標高控制

鋼管樁沉樁過程中需通過專人觀測、擺動振動錘調整鋼管樁垂直度。鋼管樁沉樁就位后，對鋼管樁頂進行標高測量并做好標記，根據標記位置對樁頭進行抄平處理。抄平完成后在樁頂焊接封頭鋼板，封頭板頂面必須水平，且封頭板軸線與鋼棧橋軸線平行。

3.4.2 錘擊沉樁

①開錘前，應仔細檢查樁錘，樁帽與樁的中心是否一致，如有偏差應改正，當超過5cm時應拔出重插。②錘擊沉樁開始時，應采用重錘輕打，使樁在保持垂直度的情況下平穩入土下沉，對柴油打樁錘可控制其供油量以減少錘擊能量。③隨著入土深度加深，逐漸加大沖擊能量，直到樁入土達到設計要求。打樁過程中，升降樁錘的鋼絲繩必須保持松弛狀態。④沉樁時，樁遇到下列情況之一，應立即停止錘擊，查明原因，采取措施后，方可繼續施工：貫入度突然發生急劇變化；樁身突然發生傾斜、移位；樁不下沉，樁錘有嚴重回彈現象；樁頂劈裂變形或樁身開裂變形。⑤樁帽內的硬木墊塊要經常換，特別是在樁帽傾斜時，應及時更換。

3.4.3 打樁施工的注意事項

①觀察并掌握水位變化規律，每天查閱天氣預報，觀察水位變化，以掌握尺度。②打樁履帶吊應有足夠的定位設施，以保持履帶吊正確對位。③岸邊鋼管樁裝車時，吊機停穩在堅固的地基上，正確支撐保險支腿，當吊距不夠時應避免吊裝重物，并嚴禁超載起吊。④水上打樁既有水上作業，又有高空作業，施工人員必須穿好救生衣，且在樁架上工作時，必須系好安全帶。水上應備有救生設備及救生船，防止溺水事故，要加強安全意識和防范工作。⑤打樁工作應由現場統一調度、統一指揮。打樁前對設備進行檢查和試運轉，如果發現故障，必須先排除故障才能正式投入打樁操作，但一旦開始打樁，就不能再進行任何檢查維修工作。如遇5級以上大風、重霧及二級波浪等惡劣氣候條件時，應停止進行任何打樁作業；在雷雨天氣中，嚴禁工作人員在樁架上或附近停留。

3.5 樁間連接構件的施工

鋼管樁施工完成后，立即進行該鋼管樁間水平支撐、斜撐等樁間連接構件的施工，施工應做到精確放樣，確保焊接質量。

3.6 樁頂橫梁的施工

樁頂封頭板施工完成后即可進行樁頂橫梁的安裝。在封頭板上放出樁頂橫梁軸線及下邊線位置，使橫梁軸線和鋼管樁排架軸線重合，以保證鋼管樁軸心受壓；然后起吊安裝橫梁，位置安放準確后先進行點焊固定；最后將橫梁兩側與封頭鋼板間滿焊連接。

3.7 貝雷梁的施工

樁頂分配梁施工完成后，可安裝貝雷梁，安裝貝雷梁時應測量放樣，確保鋼棧橋線位和標高。貝雷梁施工包括現場拼裝、吊裝及安裝配件和限位結構等，施工過程應做到穩定、連接可靠。

3.8 橋面板的施工

橋面板的施工：①宜在后場分塊式預制，將花紋鋼板、橫向分配梁、縱向分配梁在胎架上焊接成整體結構。②橋面板結構涂裝完成后堆存或運輸至安裝位置整體吊裝、安裝。③定位完成后采用“U”型螺栓與貝雷梁固定。

3.9 附屬構件的施工

結合主體結構的施工工序依次施工橋面防撞護欄、人行道欄桿等。

4 鋼棧橋的驗收、使用、檢查及維護要求

4.1 鋼棧橋的驗收

鋼棧橋的驗收應按照《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB 50205—2020）等有關規范進行。

4.2 鋼棧橋的使用、檢查及維護要求

合理使用和必要的維護是維持棧橋使用壽命的有力保障。定期對鋼棧橋進行全方位的檢查和保養，以確保鋼棧橋的使用安全。具體注意事項：①嚴格遵守鋼棧橋設計的使用年限規定。②鋼棧橋應嚴格限制最大通行荷載和最高行駛速度。③合理安排施工，盡量減少重型機械對鋼棧橋的碾壓。重型機械在鋼棧橋上行駛要居中緩慢通行，減小對鋼棧橋的沖擊。④施工期間，避免重物等對鋼棧橋結構的撞擊，尤其是鋼管樁。⑤盡量少在鋼棧橋上堆放荷載。堆放時，在不影響施工的前提下，要攤開均勻堆放，不得集中堆放從而造成局部受力過大。⑥在每根鋼管樁上都設置沉降觀測點，做好鋼棧橋的監控測量。經常監測鋼管樁的沉降情況，尤其是相鄰鋼管樁基之間的相對沉降。如出現相對沉降超限時，應停止施工，采取一些措施來減小相對沉降量。⑦每周定期檢查：貝雷梁縱梁連接處的銷子、定位銷的松動脫落情況。如有松動，應及時加固。檢查螺栓松動情況，對螺栓、螺帽脫落的部位，應及時安裝緊固。檢查鋼棧橋各鋼件之間的焊縫，如出現焊縫斷裂等，應及時補焊。檢查鋼棧橋各鋼構件的工作狀況，如發現不良變形的鋼構件應及時更換。觀測棧橋鋼管樁的沖刷情況，對于沖刷過大的位置采用拋砂袋、片石的辦法進行維護。⑧對鋼棧橋面板發生翹曲或損壞的部位，及時修復或更換。⑨使用期間應及時清理鋼棧橋上懸掛的漂浮物。⑩臺風、龍卷風、汛情、大潮、大霧等惡劣氣候條件時，在保證各墩設備、人員安全撤退后及時關閉鋼棧橋，禁止一切人員、車輛上橋，待解除警報后再使用。

5 結語

貝雷梁鋼棧橋作為輔助施工的臨時橋梁，在大型橋梁施工中扮演著重要角色。設計時應結合工程需要，綜合考慮鋼棧橋的總體布置；根據設計和施工規范，注重構造設計，考慮所有可能出現的荷載情況，按照最不利工況，依據規范進行驗算，確保結構安全、可靠。鋼棧橋施工時應嚴格按照設計圖紙、施工規范和經批準后的施工方案進行施工，確保各項工序合格。鋼棧橋在使用過程中應定期檢查、維護等，確保結構安全、穩定、可靠。

參考文獻

[1] 劉麟乾，朱永紅.淮河特大橋貝雷梁鋼棧橋設計與施工[J].科技傳播，2011，（12）：148-149.

[2]黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].北京：人民交通出版社，2004：59.

[3]楊魁.貝雷梁式鋼棧橋設計施工技術[J].黃河水利職業技術學院學報，2020，32（2）：17-20.DOI：10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2020.02.005.

編輯：劉 巖