CN214459523U - 一种加强钢栈桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加强钢栈桥，包括管桩组，该管桩组包括一组沿着河床的横向呈阵列排布的钢管桩，钢管桩下端嵌入河床基岩，并灌注有桩基混凝土，管桩组上部连接有钢梁，钢梁上方支撑有桥面，至少有一根钢管桩的管腔内还灌注有增强填充物，增强填充物位于桩基混凝土上方的管腔内。本实用新型的有益效果：在保证钢栈桥安全性和整体控制成本预算的基础上，通过简单且经济的方法提高了钢管桩自身的刚度以及与河床连接强度，增强抗洪流冲击力，提高安全系数。

Description

一种加强钢栈桥

技术领域

本实用新型属于桥梁施工建筑设施领域，具体涉及一种加强钢栈桥

背景技术

栈桥属于一种临时桥梁建筑物，在跨河桥梁修建过程中发挥重要作用，是运输材料、设备和人员必不可少的设施，目前一般采用钢结构栈桥。对于宽度较宽、较深、起伏大的河流，栈桥工程体量较大，并且还面对河流水位涨落、汛期洪峰冲击等复杂因素，其安全性必须在设计、建造和运维过程得到保证。钢栈桥一般包括管桩、钢梁和桥面等几个部分，其中管桩打入河道岩石，支撑上方的钢梁和桥面。除栈桥钢结构本身的设计和连接需要严格考虑，管桩的固定、管桩的强度和刚度是决定栈桥安全性和稳定性的关键因素。专利文献CN201810520404和CN201810506336.3分别公开了一种钢栈桥管桩基础的结构和施工方法，桩基稳定性达到设计要求。但面对大流量、高落差河流的汛期洪水冲击，受限于现有管桩材料的性能和工程成本，由管桩自身稳定性带来的栈桥安全性问题仍是一个挑战。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种加强钢栈桥。其技术方案如下：

一种加强钢栈桥，包括管桩组，该管桩组包括一组沿着河床的横向呈阵列排布的钢管桩，所述钢管桩下端均埋入河床，所述管桩组上部连接有钢梁，所述钢梁上方支撑有桥面，所述桥面的至少一端与河岸连接，其关键在于，所述钢管桩下端嵌入河床基岩，所述钢管桩下端灌注有桩基混凝土；

至少有一根所述钢管桩的管腔内还灌注有增强填充物，所述增强填充物位于所述桩基混凝土上方的管腔内。

采用以上设计，在使用符合设计要求的最低结构强度要求的材料基础上，通过简单且经济的方法提高了钢管桩自身的刚度以及与河床连接强度，增强抗洪流冲击力，提高安全系数。

作为优选技术方案，上述管桩组的靠近河床上游一侧的所述钢管桩内填充有所述增强填充物。

采用以上设计，由于靠近上游侧钢管桩受洪水冲击作用更强，因而对其刚度和强度要求更高。

作为优选技术方案，所有所述钢管桩内均填充有所述增强填充物。

采用以上设计，整体提高钢管桩的强度和刚性。

作为优选技术方案，上述钢管桩上端高度记为h₀，所述增强填充物的填充高度记为h，河流年平均水位记为H₀，h与h₀以及H₀满足H₀≤h≤h₀。

采用以上设计，以较少量的增强填充物提高钢管桩的抗冲击能力，成本较低，基本满足承受一般状况下的河流水流冲击。

作为优选技术方案，河流汛期平均水位记为H₁，h与H₁满足h≥H₁。

采用以上设计，进一步提高栈桥抵抗河流汛期洪水冲击能力。

作为优选技术方案，上述增强填充物为混凝土或砂子。

采用以上设计，成本低，方便施工。

作为优选技术方案，上述钢管桩下端嵌入中风化岩层的深度为3m以上。

采用以上设计，保证钢管桩下端与河床基岩连接牢固度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：在保证钢栈桥安全性和整体控制成本预算的基础上，通过简单且经济的方法提高了钢管桩自身的刚度以及与河床连接强度，增强抗洪流冲击力，提高安全系数。

附图说明

图1为栈桥的结构示意图；

图2为栈桥相对河岸的架设方位示意图；

图3为钢管桩结构示意图；

图4为钢栈桥监测系统的示意图；

图5为2018年某河流汛期水位变化图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1和2所示，一种加强钢栈桥，包括管桩组，该管桩组包括一组沿着河床6)的横向呈阵列排布的钢管桩1，所述钢管桩1下端均埋入河床6，所述管桩组上部连接有钢梁2，所述钢梁2上方支撑有桥面3，所述桥面3的至少一端通过桥台与河岸连接。

如图3，所述钢管桩1下端嵌入河床基岩，所述钢管桩1下端灌注有桩基混凝土4。具体地，所述钢管桩1下端嵌入中风化岩层的深度为3m以上，实际为4～5m。

至少有一根所述钢管桩1的管腔内还灌注有增强填充物5，所述增强填充物5位于所述桩基混凝土4上方的管腔内。所述增强填充物5为混凝土或砂子。

在一种实施例中，管桩组的靠近河床6上游一侧的所述钢管桩1内填充有所述增强填充物5。特别是靠近河流中心位置的钢管桩1，由于长度较长，并受到洪水冲击力作用，更易发生变形。所述钢管桩1上端高度记为h₀，所述增强填充物5的填充高度记为h，河流年平均水位记为H₀，h与h₀以及H₀满足H₀≤h≤h₀。

在另一种实施例中，所有钢管桩1内均填充有所述增强填充物5，以确保管桩组整体抗洪流冲击能力。例如，某河流汛期为每年5～9月，汛期水位较年平均水位高，汛期平均水位记为H₁，h与H₁满足h≥H₁。钢栈桥的设计阶段，考虑到河流水位涨落，因而其设计高度一般高于汛期平均水位，使得大部分时间钢栈桥桥面位于水位以上。

在一个工程实例中，栈桥的钢管桩1基础采用嵌岩桩施工，钢管桩1嵌岩部分灌入C30混凝土。钢管桩1间采用平联、斜撑连接。

实施例二

一种基于BIM技术的栈桥加固方法，用于上述的加强钢栈桥，包括以下步骤：

步骤一、建立钢栈桥监测系统，如图4，该钢栈桥监测系统包括钢栈桥、BIM钢栈桥三维模拟系统、现场感应元件组、远程数据采集系统和服务器；

根据钢栈桥的设计和施工图纸数据，建立BIM钢栈桥三维模拟系统；

所述现场感应元件组用于采集所述钢栈桥的应变数据_△d和所述钢栈桥处的河道水位数据H以形成检测信号，所述现场感应元件组的信号输出端将所述检测信号传输给所述远程数据采集系统的信号输入端，所述远程数据采集系统的信号输出端连接有服务器，该服务器接收所述应变数据_△d和河道水位数据H，并实时输入所述BIM钢栈桥三维模拟系统；

所述BIM钢栈桥三维模拟系统内还接收人工输入的预期河道最高水位数据H’；

步骤二、所述BIM钢栈桥三维模拟系统设定有应变安全阈值_△D₁和应变报警阈值_△D₂，_△D₁<_△D₂，将应变数据_△d与所述应变安全阈值_△D₁和_△D₂进行比对；

所述BIM钢栈桥三维模拟系统内还设定H₁为警戒水位，将所述河道水位数据H和预期河道最高水位数据H’分别与H₁进行比对；

若H≤H₁，且_△d<_△D₁，则继续观测；

若H≤H₁，且_△d逐渐增大至_△d＝_△D₁，且河道水位数据H继续增大，则BIM钢栈桥三维模拟系统输出第一种报警提示，进行步骤三；

若H≥H₁，H<H’<h₀，且_△d<_△D₁，则BIM钢栈桥三维模拟系统输出第二种报警提示，进行步骤四；

若H₁≤H≤H’，且H’≥h₀，并且_△D₁≤_△d≤_△D₂，则BIM钢栈桥三维模拟系统输出第三种报警提示，进行步骤五；

步骤三、向钢管桩1内注入增强填充物5，填充高度h₁＝H～1.05H；

步骤四、向钢管桩1内注入增强填充物5，填充高度h₁＝H₁～1.05H₁；

步骤五、向钢管桩1内注入增强填充物5，填充高度h₁＝0.95h₀～h₀。

步骤一中，建立BIM钢栈桥三维模拟系统的具体过程为：

S1，从设计图提取桩号平面坐标，包括：

(1)转换中心线；

(2)生成桩号序列；

(3)导出桩号坐标；

S1，计算各桩号高程，包括：

(1)整理纵断面变坡点数据；

(2)将高程计算算法写入EXCEL，在参数表输入变坡点桩号、高程、曲线半径，即可批量计算范围内各点高程：

S3，整理三维点：将各桩号X、Y以及高程整理在Excel表中，方便后续dynamo读取；

S4，dynamo节点程序：将上述步骤S1～S3得到的三维点进行拟合，得到一条三维空间曲线，即桥梁中心线，并在每个三维点上建立坐标系，放置桥梁横截面轮廓族，进行放样融合，最后将得到的soild转化为常规模型并自动载入revit项目。

S5，其他结构：对于桥梁下部结构和其他附属结构同理可依据桩号位置或范围自动放置。

下面以工程实例进行说明。

例如，某河流上需要为即将建设的大桥修建一座施工钢栈桥。采用尺寸为Φ820*10mm的钢管桩1。根据设计，钢栈桥高水位187.0m，常水位175.0m，桥面高程为185m，钢管柱1上端高度为h₀＝182m。

钢栈桥的搭建过程中，根据钢栈桥的设计和施工图纸，建立BIM钢栈桥三维模拟系统。对钢栈桥布设现场感应元件组，包括用于监测钢管柱1上端管心横向偏移量_△d的位移传感器，以及用于监测河道水位H的设备如超声波水位仪。远程数据采集系统将采集的数据传输给服务器，服务器将数据实时输入BIM钢栈桥三维模拟系统。BIM钢栈桥三维模拟系统内设置警戒水位H₁＝175.0m，如表1，应变安全阈值_△D₁＝120mm，应变报警阈值_△D₂＝200mm，如表2。

表1河道水位

表2钢管桩应变

一般情况下，水位较低即H≤175.0m，且_△d<120mm，则继续观测，判断为安全。

在汛期，实时水位H≤175.0m，但河道水位数据H继续增大，且_△d逐渐增大至_△d＝120mm，则BIM钢栈桥三维模拟系统输出第一种报警提示。施工人员向相应的钢管桩1内注入混凝土，填充高度h₁＝175m。

若实时水位升高至H≥175.0m，并且根据水利部门预测，预期未来一周内河道最高水位数据为H’＝179～180.5m，即H’<h₀，且_△d＝100mm，即_△d<_△D₁，则BIM钢栈桥三维模拟系统输出第二种报警提示。施工人员向相应的钢管桩1内继续注入混凝土，至填充高度h₁＝178m。

若实时水位升高至H＝181m，即H₁≤H≤H’，且根据水利部门预测，预期河道最高水位数据H’＝186m即H’>h₀，并且实时应变为_△d＝150mm，即_△D₁≤_△d≤_△D₂，则BIM钢栈桥三维模拟系统输出第三种报警提示。施工人员向相应的钢管桩1内继续注入混凝土，至填充高度h₁＝181m。

此外，还可以根据上一年度历史水位记录，在汛期来临前，将上一年度的最高水位记录作为预期河道最高水位数据H’输入BIM系统。例如，经查询，该栈桥处河道上一年度(2018年)洪水期水位变化曲线如图5所示，其最高水位达188.7m，直接将其作为预期河道最高水位数据H’。为保证栈桥安全，在2019年6月份即对栈桥进行加固。由于H’>h₀＝182m，钢管桩1内灌注的混凝土，填充高度为h₁＝181.5～182m。

通过监测栈桥钢管桩的形变情况，施工和监理单位实时掌握钢栈桥的状态，并根据钢管桩实际情况以及河流上游未来洪水情况，科学判定钢栈桥安全性、制定加固方案，有助于结合BIM技术实现对钢栈桥的智慧化管理。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种加强钢栈桥，包括管桩组，该管桩组包括一组沿着河床(6)的横向呈阵列排布的钢管桩(1)，所述钢管桩(1)下端均埋入河床(6)，所述管桩组上部连接有钢梁(2)，所述钢梁(2)上方支撑有桥面(3)，所述桥面(3)的至少一端与河岸连接，其特征在于：所述钢管桩(1)下端嵌入河床基岩，所述钢管桩(1)下端灌注有桩基混凝土(4)；

至少有一根所述钢管桩(1)的管腔内还灌注有增强填充物(5)，所述增强填充物(5)位于所述桩基混凝土(4)上方的管腔内。

2.根据权利要求1所述的一种加强钢栈桥，其特征在于：所述管桩组的靠近河床(6)上游一侧的所述钢管桩(1)内填充有所述增强填充物(5)。

3.根据权利要求1所述的一种加强钢栈桥，其特征在于：所有所述钢管桩(1)内均填充有所述增强填充物(5)。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种加强钢栈桥，其特征在于：所述钢管桩(1)上端高度记为h₀，所述增强填充物(5)的填充高度记为h，河流年平均水位记为H₀，h与h₀以及H₀满足H₀≤h≤h₀。

5.根据权利要求4所述的一种加强钢栈桥，其特征在于：河流汛期平均水位记为H₁，h与H₁满足h≥H₁。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的一种加强钢栈桥，其特征在于：所述增强填充物(5)为混凝土或砂子。

7.根据权利要求1所述的一种加强钢栈桥，其特征在于：所述钢管桩(1)下端嵌入中风化岩层的深度为3m以上。

Images