世界桥梁 2021年第49卷第2期(总第211期)World Bridges , Vol. 49, No. 2, 2021 (Totally No. 211)
25
芜湖长江三桥施工浮桥设计
影楼写真何明辉12，刘爱林3，胡雄伟12
(1.中铁大桥局集团有限公司，湖北武汉430050； 2.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，湖北武汉430034；
3.中铁大桥局商合杭铁路芜湖长江公铁大桥项目经理部，安徽芜湖241001)
摘 要：芜湖长江三桥主桥桥墩均位于水中，需搭设施工浮桥用于水中墩施工混凝土输送及人员通行。芜湖侧浮桥布置于5
号墩和3号桥塔墩之间，长272. 3 m，跨径布置为(35. 5 + 6X 36 + 18) m，桥面净宽3. 3 m 。浮桥设计采用“浮箱+贝雷梁”结
构，横向布置4 V 贝雷梁，桥面板采用I10@750 mm 分配梁+ 6 mm 厚花纹钢板组成，桥面两侧设置混
凝土泵管，人行道布置 于混凝土泵管之间；共设7个浮箱，单个普通浮箱长12 m，宽6.1 m，由3根02 000 mmX8 mm 钢管焊接组拼而成，浮箱两端
钢管切割成尖端型以减小浮箱所受水流力，最中间浮箱长度设计为24 m，并在浮箱上、下游侧布设混凝土锚碇以提高浮桥整
体稳定性。通过在顺水流方向设置预偏量以及水位变化时收放锚绳等措施，确保了在大桥建设期间施工浮桥安全稳固。
关键词：桥梁工程；施工浮桥；浮箱；贝雷梁；锚碇系统；预偏量；设计
中图分类号：U448. 19；U442. 5
文献标志码:A
伤天害理的意思
文章编号：1671 —7767(2021)02 —0025 —06
1 工程概况新建商丘至合肥至杭州铁路芜湖长江三桥位于 弋矶山附近，全长5 436. 3 m，跨 桥为
(99. 3 + 238 + 588 + 224 + 85. 3) m 高低塔钢桁梁斜
拉桥(1切。主桥立面布置如图1 。主桥2号桥塔墩采用钻孔 桩基础，3号桥塔墩采用设置沉井基础⑷。
桥无为侧0号和1号水中墩、芜湖侧4号和5号水中墩基础均为钻孔桩基础，采用“先平 台
堰”的施
。为 施工进度，2号桥塔
墩钻孔桩基础采用“先围堰后平台”的施工方法「5勺。 为了变水域施工为陆域施工，在 桥中线上游
37.1m 处设置施工栈桥和施工浮桥。芜湖侧从岸 边搭设施工栈桥至5号墩
，再在5号墩和3号
桥塔墩之间设置浮桥；无为侧从岸边搭设施工栈桥
至1号墩，再在1号墩和2号桥塔墩之间设置浮桥,
作为人员、混凝土及其它小 和材料的通 司
用浮桥便 与拆除的优势，将1号墩和2
号桥塔墩之间的水域作为 期的备用航道。
桥
在区域为长江中下游冲积平原，主要受
长江径流影响，-
年5〜10月为汛期，11月〜
次年4月为枯水期。
2浮桥总体设计
长江三桥无为侧和芜湖侧浮桥结构形式类
似，以
侧浮桥为例进行介绍。 侧水 河
床面平均高程一20. 0 m，洪水期水位最高达+ 11. 0
m，水流流速2. 5 m/s，水深31. 0 m ；枯水期水位低 至+ 0. 5 m，水流流速1. 5 m/s，水深20. 5 m ⑷。
图1芜湖长江三桥主桥立面布置
Fig. 1 Elevation view of Third Wuhu Changjiang River Bridge
收稿日期2020-07-20
作者简介：何明辉(1987 —)，男, 2011年 兰州交通大学土木工程专业，工学学士，2014年毕业于华中科技大学桥梁与隧道工程专
业，工学硕士(E-mail ：hmh7157@ 126. com )
。
26
世界桥梁 2021,49(2)
2. 1浮桥布置
芜湖侧浮桥布置于5号墩和3号桥塔墩之间, 栈桥的终点即为浮桥的起点，浮桥第一跨贝雷梁一 端通过连接架与栈桥贝雷梁销轴连接，另一端通过
销轴与浮箱底座连接。浮桥全长272.3 m，跨径布
置为(35. 5 + 6X36 + 19) m，各跨主梁之间设置0. 4
m 的间隙。浮桥总体布置如图2所示。
浮桥终点设置于3号桥塔墩旁的900 t 驳船
上，驳船同时作为施工人员和混凝土泵管到达3号 桥塔墩设置沉井基础的施工通道。
2.2 浮桥设
如何做引体向上浮桥主跨跨径为36 m，主梁采用贝雷梁简支体 系，贝雷梁由多组贝雷片通过弦杆端部销轴连接组
高压锅成，2 V 贝雷梁之间通过设置花架提高浮桥结构稳
定性。浮桥横向布置4 V 贝雷梁，间距为0. 9 m +
3. 3 m + 0. 9 m，总宽6. 0 m，浮桥桥面板采用I10@750 mm 分配梁+ 6 mm 厚花纹钢板组成，在浮桥
桥面两侧均设置混凝土泵管，泵管间距为0. 4 m + 2 0 m+0 4 m # 置 在 间 2 0 m 混 凝 土 泵管之间。浮箱作为贝雷梁基础，在浮箱上对应贝雷
梁弦杆位置设置4个底座，底座间距为0. 9m + 3.3 m + 0. 9 m，且底座上预留销轴孔，通过销轴将贝雷 梁弦杆与浮箱上底座进行连接。浮桥横断面布置如
图3所示$
O LQ
450 250
250 450
单位：mm
底座w 7\泵管[OirC^
rOirOi
A ：贝雷梁
1 1
□ '桥面系d /浮箱c
—
—
—
图3浮桥横断面布置
Fig. 3 Cross-ction of floating bridge
5号墩和3号桥塔墩之间共设7个浮箱(X1〜 X7)，单个普通浮箱长12 m 、宽6. 1 m，由3根
!2 000 mm X 9 mm 钢管焊接组拼而成$为减小浮
箱所受水流力，将浮箱两端切割成尖端型，以减小水
阻系数。浮箱平面布置如图4所示$
为保证浮桥横向稳定，在上游侧设置14个混凝
土锚碇，下游侧设置7个混凝土锚碇。将浮桥X4
号浮箱(最中间的浮箱)长度设计为24 m，以减少水
流波浪或风振引起的浮桥摆动，提高浮桥的整体稳
定性，保证浮桥安全。同时，为适应水位变化，浮桥 第 跨贝 梁两 分 与连接 和浮箱 销 连
接，浮桥第一跨立面布置如图5所示。浮桥尾端在 900 t 驳船顶面设置纵向滑动底座，使贝雷梁可随水
位变化纵向伸缩$
主桥中线
抛锚方向 抛锚方向 抛锚方向抛锚方向 抛锚方向 抛锚方向
抛锚方向
0. 8冋18 …
大补元煎36 0-.4 36 0)4 36 0汽 36 °)4 36 0-.4 36 0.4 35.5
丝瓜怎么炒nr* nr nr
0- 4 272. 3
800 t 驳船
/号墩围堰
5号墩钻孔平台
(b)平面
单位：m
图2 桥 布置
Fig. 2 General layout of floating
bridge
芜湖长江三桥施工浮桥设计何明辉，刘爱林，胡雄伟27
图4浮箱平面布置
Fig.4Plan view of floating bridge
图5浮桥第一跨立面布置
Fig.5Elevation view of1st span of floating bridge
3浮桥计算分析
3.1荷载组合
浮桥主要承担3号桥塔墩、4号墩施工期间施工人员通行和混凝土的运输。浮桥设计荷载主要为自重和可变荷载$
(1)自重。浮桥上部结构自重q】、混凝土泵管自重q2和浮箱自重G浮箱。其中，浮桥上部结构自重q1=6.34kN/m；单根混凝土泵管自重按q?=0.3 kN/m计，共4根；浮箱自重G浮箱=157.7kN。
(2)可变荷载。可变荷载主要包括：人行荷载、混凝土荷载、风荷载、水流力。其中，①人行荷载：浮桥作为桥梁作业人员工作道通，人行道宽度按1.6 m计#3=2.4kN/m。②混凝土荷载：浮桥两侧设置4根直径30cm的混凝土泵管，单根管道混凝土荷载q4=0.7kN/m o③风荷载：工作状态及验算取6级风，相应风速为13.9m/s。④水流力：洪水期水流速度按2.5m/s计算；枯水期水流速度按1.5 m/s算$
(3)浮桥设计荷载按非工作状态和工作状态2种组合进行考虑，荷载组合如表1所示。
表1浮桥设计荷载组合
Table1Designloadcombinationsoffloatingbridge
工况荷载组合
非工作状态q i+q2+G浮箱
工作状态q i+q2+q3+q4+G浮箱3.2上部结构计算分析
浮桥承重结构为贝雷梁，单跨最大跨度为36 m。考虑相关荷载组合，浮桥上部结构在使用期间，主要承受荷载Q=q1+q2+q3+q4=12.74kN/m，桥面板主要承受荷载为混凝土泵管荷载及人行荷载，其中混凝土泵管荷载包含泵管自重荷载和泵管内混凝土荷载，即G泵=0.75kN。桥面板受力计算简图如图6所示。
图6桥面板受力计算简图
Fig.6Force calculation diagram of bridge deck
经计算可知：贝雷梁竖杆内力为57.3kN，弦杆内力为369.6kN；桥面板中10型钢最大应力为59.2MPa，6mm厚花纹钢板最大应力为19.5 MPa，浮桥上部结构设计截面布置及材料规格选取均满足规范要求。
3.3浮箱计算分析
(1)浮箱水流力。规和水流流进
计算，洪水期浮箱水流力F水1=16.0kN；枯水期浮箱水流力F水2=5.76kN。
(2)浮箱吃水深度。浮箱吃水深度由浮力与重力相等确定。非工作状态和工作状态下浮箱的吃水深度分别为0.93m和1.3m，浮箱02000mm钢管满足吃水深度求。
3.4上部结构安装预偏量分析
浮箱在锚绳拉力、水流力作用下会出现顺时针偏角，浮桥设计时将浮桥上部结构沿浮箱中心线向下游侧预偏，可保证浮箱水平。由于上、下游侧均设置锚碇，下游侧锚碇预拉力为水平力的0.5倍，上游侧锚碇受力为水平力的1.5倍，考虑上、下游锚绳共同作用时，浮箱受力计算简图如图7所示。
预偏量△计算时，取自重+1/2可变荷载，上部结构自重G3=365.0kN，上部结构产生的逆时针弯
5800-4_宀_5800
&3|［耳孚福建灭门案
G浮箱单位：mm
图7受力计算简图
Fig.7Force calculation diagram of floating
box
29世界桥梁2021,49(2)
矩：M i=G3・△$
锚绳作用下产生的弯矩及水平力附加弯矩: M2=.拉・〃+/附=62.7kN・m$
据弯矩平衡可得：预偏量#=M*= M2/G3=0.172m，设计预偏量取190mm$
，为保证浮桥在极端条件下的横向平衡稳定，可在浮箱下游侧设置可式混凝土压重，压重位置根据情况进行调整$
3.5锚碇系统计算分析
3.5.1混凝土锚碇
为控制浮箱在水流力及水位变化条件下平面位置，在上、下游设置混凝土锚碇，抛锚浮桥100 m$混凝土锚碇采用C25混凝土，尺寸为2.0mh 2.0mh10m，自重G=96kN，单个混凝土锚碇可提供水平力为自重的0.3倍$
浮桥所受风力F风=7.69kN，洪水期时浮箱所受水流力F水1=16.0kN$
混凝土锚碇提供的水平力应大于浮箱所受水平力，则锚碇提供的水平力：F=0.3G=29.9kN〉23.69kN$
352锚
锚绳采用6X37S+FC型钢丝绳⑺，直径22 mm，公称抗拉强度1670MPa，自重q0=0.0194 kN/m，破断力[P]=267kN，通过卸扣与锚碇上032mm钢丝绳连接$
(1)锚绳长度。根据近几年水文资料可知，枯水期水位为+0.5m，洪水期水位为+11.0m$计 算锚绳长度时取洪水期最大水深计算，即8=31m$选定混凝土锚碇抛锚点与浮箱之间的水平距离为Z=100m，则锚绳长度可采用下式计算$
s=/0槡+d)2)⑴式中,；=4血ax(—2))十8；九”x=F=0.68$
洪水期水位为+11.0m时，浮箱所受水平力F=F水1+F风=23.69kN$经计算，锚绳长度S= 104.1m$枯水
鸿字开头的成语期水位为+0.5m时，浮箱所受水平力F=F水2+F风=13.44kN$经计算，锚绳长度S=102.4m$考虑浮桥工作状态需经历枯水期与洪水期，锚绳设计长度105m$
2)锚绳收放长度$通过对洪水期和枯水期锚绳长度的计算，当水-8=7.0m时，锚绳长度变化％=S—S i=1.7m$当水位变化在0V-8V7.0 m，锚绳收放长度可进性内插计算$
(3)锚绳受力$经计算，混凝土锚碇与浮箱之间的锚绳受力7=17.76kN$022mm钢丝绳破断力[7)=267kN，安全系数$=[7)/F=15.0〉$)=4$
4浮桥施工与使用维护
4.1浮桥施工
浮桥在工厂制作完成后运至桥位。首先将浮箱拖到设置，抛锚及拉设锚绳固定浮箱「9「13)，贝雷梁，贝雷梁通过销轴与浮箱和栈桥的连接架进行连接$贝雷梁完，再进行浮桥桥面板的铺设和混凝土泵管的。浮桥实景I 9$
图8浮桥实景
Fig.8View of floating bridge
4.2浮桥使用维护
(1)浮桥与栈桥之间的连接架为重要受力构件，水形进行观测$
(2)为保证施工期间航全通行，在浮箱上相应位置设置航道警，保证浮桥在使用过程中避免行船碰撞$
(3)浮桥在水流速度及水位变化下产生较大横向位移，定期对水位及水流速度进行观测，及时收放锚绳，减少浮桥在水平下产生的弯矩$收放锚，可采用3t导合作业，锚整匚后，锚绳重新打梢$
(4)在锚与浮箱连接用(
心环)连接，水口钢丝绳与浮箱间密贴而i 钢丝$
(5)定期清理浮桥所拦杂物，保持桥面干净、整洁$
5结语
芜湖长江三桥施工浮桥充分利用现场既有材
芜湖长江三桥施工浮桥设计何明辉，刘爱林，胡雄伟29
料，可快速加工、组拼和拆除，结构形式灵活，能适应较大的水位差。该浮桥与常规的水上施工栈桥结构相比，结构所用材料量少，施工方便，有良好的经济性$从主桥施工开始至完工历时4年的施工期间，该浮桥使用和维护方便，充分证明了浮桥在桥梁深水基础施工中应用的优势，可为类似工程提供参考$
参考文献(References):
[1]邹敏勇，易伦雄，昊国强.商合杭铁路芜湖长江公铁大桥
主桥钢梁设计[J].桥梁建设，2019,49(1):65—70.
(ZOU Min-yong，YI Lun-xiong，WU Guo-qiang.
Design of Steel Girder for Main Bridge of Wuhu Changjiang River Rail-cum-Road Bridge on Shangqiu-Hefei-Hangzhou Railway[J].Bridge Construction，2019#49(1):65—701inChine)
(]刘爱林，李旭.商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥钢梁架设关键技术(].桥梁建设，2020,50(1)1—6.
(LIU Ai-lin#LI Xu1KeyErection Techniques for Main BridgeSteelGirderofWuhuChangjiangRiverRail-cum-Road Bridge on Shangqiu-Hefei-Hangzhou Railway[j].
BridgeConstruction#2020#50(1):1—6.inChine) (]周外男，缪玉卢.坚硬岩石地层钻孔桩旋挖钻机成孔技术(].世界桥梁，2019,47(4):27—31.
(ZHOU Wai-nan#MIAO Yu-lu1Using Rotary Driling Rigsto Make Holes for Bored Piles in Hard RockStrata (].World Bridges，2019，47(4)：27—31.in Chine) (]刘爱林.芜湖长江公铁大桥设置式沉井基础施工关键技术(].桥梁建设，2017,47(6)7—11.
(LIU Ai-lin1KeyTechniquesforConstructionofSeting Type Open Caisson Foundation of Wuhu Changjiang River Rail-cum-Road Bridge[J].Bridge Construction，2017,47(6)：7—11.in Chine)
(]张树才.芜湖长江公铁大桥2号主墩基础施工关键技术(].桥梁建设，2019,49(3)6—10.
(ZHANG Shu-cai.Key Techniques for Constructing Foundationof Pier No.2of Wuhu Changjiang River Rail-cum-Road Bridge[J].Bridge Construction,2019, 49(3)：6—101inChine)
(]胡雄伟，毛伟琦.芜湖长江公铁大桥2号墩围堰气囊法下水设计(].桥梁建设，2020,50(2)7—12.
(HU Xiong-wei#MAO Wei-qi1Design of Airbag Launching for Coferdam of Pier No.2of Wuhu Changjiang River Rail-cum-Road Bridge[J].Bridge
Construction#2020#502)：7—121inChine)
(]王建平，朱彤.浮桥固定时锚钢长度计算及安全性评
估(].华东交通大学学报，2010,27(5)5—10.
(WANGJian-ping#ZHU Tong1A Calculating Method andSecurityEvaluationfortheLengthofAnchorCable
in Anchoring the Floating Bridge[J].Journal ofEast ChinaJiaotongUniversity#2010#27(5)：5—10.inChine)
(]王建平.浮桥工程[M].北京：人民交通出版社2012.
(WANG Jian-ping1Floating Bridge Engineering[M]1
Beijing：ChinaCommunicationsPress#2012.inChine)
(]曾令权，李磊，周涛.长沙梅溪湖节庆岛浮桥结构设
计(].公路交通技术，2020,36(5)65—69,75.
(ZENG Ling-quan#LI Lei#ZHOU Tao1Structural DesignofFloatingBridgeinJieqingIsland MeixiLakein Changsha[J]1Technologyof Highwayand Transport# 2020#36(5)：65—69#751inChine)
[0]刘洪伟.库区动态水位桥梁浮动平台设计施工技术
(].石家庄铁路职业技术学院学报，2016,15(1)：
56—60.
(LIU Hong-wei.Designand Construction Technology
ofFloating Platform of Dynamic Water-Table Bridge
inRervoirArea[J].JournalofShijiazhuangInstitute
ofRailway Technology#2016#15(1)：56—60.in
Chine)
(1]王秋会，尹福伦.小浮箱组拼式浮式平台在深水裸岩大
直径钻孔桩施工中的应用[J].铁道建筑，2017,
57(10)：34—3649.
(WANG Qiu-hui,YIN Fu-lun.Application of Floating
Platform Asmbled by Smal Floating Boxes in
Construction of Large Diameter Bored Pilesin Deep
Water Bare Rock[J].Railway Engineering,2017,
57(10)：34—36#491inChine)
[12]郑义，刘旭，刘为民，等•陡变水位深水桩基施工关
键技术(].世界桥梁，2019,46(6):26—30.
(ZHENG Yi,LIU Xu,LIU Wei-min,et al.Key
Construction Techniques for Deep-Water Pile
FoundationinSteeply-Variable WaterArea[J]1World
Bridges#2019#46(6)：26—301inChine)
[13]李方峰，张瑞霞，涂满明.孟加拉帕德玛大桥大直径钢
桩插打施工关键技术[].世界桥梁，2019,47(2)：
22—271
(LI Fang-feng#ZHANG Rui-xia#TU Man-ming.Key
ConstructionTechniquesforLarge-DiameterSteelPiles
ofPadma Bridgein Bangladesh[J].World Bridges# 2019#472)：22—27.inChine )
