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1、全圉地铁与地下工程技术风险管理管理研究会 装配式公路钢桥在车站基坑施工中的应用 中铁隧道集团科研所范鹏 ( 4 7 1 0 0 9 ，河南洛阳) 擅耍位于市区内的城市地铁车站采用明挖施工时常常会中断交通，给城市的交通管理和市民生活带来 诸多不便，采用装配式公路钢桥作为便桥连接中断的干道不仅能够雏持交通畅行，还避免了交通琉导 对基坑施工带来的干扰既方便又经济文章以天津地铁营口道车站交通便桥为例，介绍了便桥的架设、 运行中的监测和维护保养措施 关t 词装配式公路钢桥明挖基坑旌工监测 1 装配式公路钢桥简介 1 1 装配式公路悄桥筒介 装配式公路钢桥是一种可分解的、能 快速架设的、主要用于抢修的制式
2、桥梁， 这种桥粱器材主要有以下特点： 1 ) 采用高强钢全焊制成，主粱一般为 可分解的轻型桁架、立体或平面拼装单元， 用单销或螺栓连接，重量较轻，运输拆装 方便。 2 ) 构件可以互换，可多次重复使用。 3 ) 桥梁主梁的组合形式，可根据跨径、 通载的大小改变。 我国的战备公路钢桥原名“3 2 1 ”公 路钢桥，习惯叫做贝雷桥，除用于抢修时 的临时桥梁外，还可用作浮桥、多跨桥、 吊桥等。利用“3 2 1 ”公路钢桥的桁架还可 以拼装各种龙门吊架、架桥机、混凝土箱 粱的悬浇挂篮、拱桥施工支架等。用途十 分广泛。 1 2 主要组成部分 装配式公路钢桥器材由主梁桁架、桥 面系、支撑件、桥端构件及架设
3、工具等组 成。 用公路钢桥器材架构架设的桥粱的基 本形式为单跨、半穿式桥梁。主要有以下 几部分构成： ( 1 ) 主粱 主梁是桥梁的主要承载结构，由桁架、 桁架连接销及保险销、加强弦杆、弦轩螺 栓等连接组成，布置在桥的两侧，每根主 粱的末端设有端柱支承在桥座上。为增加 桥梁的跨度和承载能力，构成主梁的桁架 可以数排并列或者双层叠置。另外，为增 加主粱桁架的强度，在桁架上弦上面和下 弦下面，另可增加一弦杆，称加强弦杆， 设有加强弦杆的桥粱，称为加强桥梁。 ( 2 ) 桥面系 公路钢桥的桥面系设在两主桁架之 间，其构件有横梁、u 型钢桥面板和连接 件等。 ( 3 ) 支撑系统 为保证桥梁横向稳定，
4、在主桁架两侧， 每节桁架拼装单元设有对斜撑，斜撑的 一端与主粱相连，另一端与桁架的端竖杆 相连。另外，在桥面系的下面还设有一对 交叉的抗风拉杆，其两端分别与桁架下弦 杆相连。 ( 4 ) 引桥 由于桥面高于座板底面7 0 e r a ，为保证 车辆上下桥梁，须设置引桥，由挡板和搭 板支座等组成。 ( 5 ) 桥座 桥梁主粱两端安装端柱，用以将桥梁 上的荷载传递至桥座上。桥座放置在座板 上，以将压力分布在较大的面积范围内。 装配 会路钢桥在车站基坑施工中的应用 2 营口道车站的交通便桥 由于天津地铁1 号线营口道车站地处 南京路与营口道、赤峰道的交叉口，其中 南京路是天津市内环线的主干道，交通非
5、 常繁忙，道路总宽为2 8m ，与车站基坑3 号线呈i i l 6 度的夹角斜交，由于南京路 不允许中断，且受周边环境影响。基坑周 边无交通疏导的条件，通过研究论证，在 营口道站3 号线基坑施工期间采用装配式 公路钢桥作为临时便桥保证交通畅行。 2 1 蕾口道车羁嗍便轿结构委式 设计采用的“3 2 1 ”装配式公路钢桥是 交通部的定型产品，桥梁结构为半穿下承 式米字型钢桁架桥，顺南京路，跨营口道， 里1 1 1 6 度的夹角，共设4 个车道，每个 车道净空4 X 3 6 m ，桥面高0 6 0 m ，占地范 围达2 4 X 4 5 m 。具体结构型式见图1 和图2 。 每幅桥粱均为加强盟圣挂望
6、星蕴( 即 构成主梁的桁架为三排并列，单层叠置， 另在桁架上弦上面和下弦下面各增加一加 强弦杆) ，跨度3 9 3 m ，几何特性“：截面 模量W = 2 3 0 9 7 4 c 岔，惯性矩 J = 1 7 3 2 3 0 3 2 c 矿：容许内力：弯矩： 4 8 0 9 4 k N m 剪力：6 9 8 9k N 。 2 2 便祈架设期间交通砑解方案 位于南京路营口道交口的营口道站是 地铁一号线与规划中的地铁三号线的换乘 站。3 号线基坑施工期间，将沿营口道、 赤峰道横穿南京路明挖长1 3 0 m 和宽2 1 m 以 上的深度为1 5 m 的基坑。届时，南京路将 被隔断，赤峰道和营口道( 南
7、京路以南的道 路) 将被封闭。为最大限度的保证车辆通 行，在南京路方向分两期架设四组便桥用 于直行车辆通行，以保证开工后南京路直 行方向的主要交通流向，每两组便桥架设 工期为两个月。 首先进行人行道和局部非机动车道的 地下管线迁改和辅道施工，车辆和行人可 正常通行。然后搭建南京路便桥，并将在 施工区域设置围挡( 施工期间的交通组织 见图3 、图4 ) 。 一南京路方向机动车分别在路口中心 施工围挡两侧上下行驶，只能直行和右转 弯通行；非机动车提前在山西路、营口道 或锦州道、哈密道等道路绕行。 一营口道南口方向来车，机动车提前在 贵阳路、西安道等道路绕行；非机动车提 前利用西宁道、潼关道等道路绕
8、行。境内 车辆在南京路一律右转弯通行。 一营口道北口和赤峰道方向来车，机动 车一律提前在河北路、山西路等道路绕行； 非机动车可提前在山西路、陕西路等道路 绕行。 南京路四组便桥搭建完毕后，将围挡 南北方向便桥以外的施工和作业区域。届 时，南京路方向机动车只能利用路口四组 便桥直行通行。其他交通组织与前一阶段 相同( 如图5 ) 。 套国地铁与地下工程技术风险管理管理研究套 j 时f I f - 一j k 萨 田3 地铁蕾口道站施工交通组织示意圈( - - ) 踞4 地铁蕾口道站施工交通坦奴示意暖( - - ) 田5 地铁营口道站施工交通组织示意圈( 三) 2 7 0全国地铗与地下工程技术风险管
9、理管理研究龠 3 钢便桥的架设安装 3 2 1 装配式公路钢桥架设方法较多， 一般采用悬臂推出法，即在一岸( 一侧) 将桥梁的大部分构件在滚轴上拼装好然后 用人力或机械牵引，直到对岸( 侧) 。 3 1 桥座基础的处理 由于桥梁的荷重和活载是经过主梁两 端支座传递至地基，因此需要对桥座基础 进行加固处理，一般采用方木或者钢筋混 凝土板作扩大或加固处理。营口道站交通 便桥有4 幅，因此在基坑两侧桥头处各浇 筑了2 4 3 1 1 0 9 5 3 的钢筋混凝土板作 为枕梁。 3 2 安装析莱滚轴 滚轴分为摇滚和平滚两种，摇滚设在 推出岸和对岸的岸边，推出岸的摇滚用于 桥架的推出，对岸的摇滚用于桥架
10、的座落。 平滚安置在推出岸摇滚之后。 每座摇滚只容一排桁架通过，其横向 位置应与桥架中线吻合。摇滚与座板的距 离为l m ，至少不得小于0 7 m 。平滚用来拼 装桥梁，在推出岸摇滚之后每隔6 安置 组平滚。安装平滚之前先要布置好滚轮样 盘。 3 3 柝粜柯件的拼装 首先设计和拼装鼻架即导梁，在桥梁 推出时，用它先到达对岸，来保证桥梁推 出的稳定性。 正常鼻架用单排单层桁架拼成，鼻架 的格数为正桥的格数的一半再加1 。 拼装好鼻架后将拟安装的桁架连接于 鼻架上，然后抬上下一格桁架，放在已装 好的桁架后面，并与其成一直线，由工人 用木棍穿过结点板将桁架前端抬起，下弦 销孔对准后，插入销子，然后再
11、抬起桁架 后端，插上弦销子。以此类推。 桥梁可以在推出岸拼装好再推出，也 可以随拼随推。若采用随拼随推的方法， 则必须掌握好桥梁的重心在摇滚的后面， 以免倾覆。 3 4 桥粱的推出和座落 桥梁的推出可完全用人力，也可用动 力拖拉。 桥梁推出时用力必须均匀，以减少悬 空部分的振动。推进方向应严格掌握，发 现偏差立即纠正。 桥梁推至预定位置后用普通千斤顶定 在桥梁下弦，然后拼装桥头端柱，安放座 板和桥座，然后松开千斤顶，桥梁座落完 成。 3 5 躺I 桥 桥梁座落工作完成后，即开始铺设引 桥，一端支承于桥端横梁上，另一端支于 枕木上。引桥坡度不宜太大，由于桥面高 于座板底面7 0 c m ，浇筑枕
12、梁时顶面标高应 下放，尽量使引桥保持较缓的坡度。 4 1 铜轿挠度计算“1 装配式公路钢桥的挠度一般由两部分 组成。一是由单销间隙产生的非弹性挠度， 另部分是由车辆荷载引起的弹性挠度， 两者叠加为桥梁的挠度。 非弹性挠度的计算公式： 矗= 嘻s m 字口 式中：驴嘀支桥跨的非弹性挠度( e r a ) ； 士嘶架拼装单位的长度( c m ) ； ，r - 每一跨的桁架拼装单位数； a 相邻两跨拼装单位之间由销 蓑配式公路钢桥在车站基坑施工中的应用 孔间隙产生的相对转角( 弧度) ： a ：型( 2 ) h 式中：f 单销与销孔之间的间隙 ( m m ) ： h 一桁架拼装单位的高度( m )
13、： 桥梁跨度为3 9 m 时，每跨由1 3 个桁架单 位组成，即n = 1 3 ，装配式钢桥桁架拼装单 位长度d = 3 m ，高度h = 1 5 m ，单销与销孔 之间的间隙A I = O 5 m m 。 将这些数据代入上式，求得f o = 7 8 c m 。 桁架由话载引起的弹性挠度用B C 卡 ，= 器 1 + 一n 小舰一o s s s 鲁卜 秋林公式计算： 式中：产精架由活载引起的弹性挠 度( c m ) ； f 桁架的计算跨度( c r a ) ； 桁架在支座处的计算高度 ( ) ： 桁架的计算高度( c m ) ； a 一跨中斜杆与垂直线之间的 夹角( 4 5 * ) ： E 桁
14、架所用材料的弹性模量 ( k g f e m 2 ) ，钢材的弹性模量E ；2 1 1 0 6 k g f c m 2 ； 妇活载的横向分配系数，勖 卸1 7 6 7 ： f 桁架截面的惯性矩， = 5 7 3 3 0 0 e m 4 ； 如活载等挠度等代荷载 ( k g f l c m ) 。将集中荷载换算成等挠度的均 布荷载值。 针对营口道便桥，限载3 0 t ，则瓦。= 7 7 k g f c m = 3 9 m ， 0 = k 1 5 m ，将这些数 据代入上式，求得挠度f - - 4 6 7 c m 。 所以，营口道车站每幅装配式公路钢 桥的最大挠度为； 鼍自t 每7 8 + 4 6
15、 7 = 1 2 4 7 c m 。 ( 3 ) 4 2 便9 醑的监测 由于在地铁基坑上架设钢便桥维持繁 忙千道交通还是头一次，因此有必要对便 桥的安全运行和日常状态进行监测。在基 坑开挖施工过程中针对每幅桥梁的挠度、 枕粱的沉降以及桥下围护结构的变形开展 了日常监测。 在基坑开挖时对普通段和钢便桥下的 基坑及钢便桥进行了跟踪监测，钢便桥下 基坑两侧围护桩的晟大水平位移为 2 1 0 5 m m ，普通段的围护桩的最大水平位 移为2 0 9 9 r a m 。钢便桥的基础( 枕粱) 沉 降较小，最大下沉量为6 0 1 r a m 。钢便桥的 挠度基本上在儿1 2 c m 之间，大型公共 汽车
16、通过时的最大振动幅度在2 5 e m 左 右。监测结果表明，基坑施工和钢便桥的 使用都是安全的。 设在基坑上方的交通便桥虽是临时性 桥梁，但事关基坑安全和南京路的交通畅 行，必须严格保养维护制度。使用中应注 意做好以下几点： 1 ) 在桥梁两端设置载重吨位的标示 全国地块与地下工程技术风险管理管理研究套 牌，防止超载。 2 ) 定期检查桁架连接销的保险销、各 种螺栓、横梁夹具及抗风拉杆有无松动、 丢失。 3 ) 对严重积水和易锈蚀部位设法排 水，并防锈、刷漆、涂油。 4 ) 定期监测主梁两端支座地基有无不 均匀沉降。 5 ) 经常注意观察、并定期测量桥梁跨 中挠度。变化较大时，应立即中断行车， 查明原因并及时处理。 6 结论与体会 在城市地铁施工过程中，由于结构形 式复杂，开挖工作重大，车站经常要采用 明挖方式进行施工。而明挖施工势必要占 用大量场地，特别是基坑与城市干道正
