钢便桥专项施工方案

1G310西安过境公路项目渭河特大桥钢便桥专项施工方案编制：审核：批准：中电建路桥集团有限公司国道310西安过境公路项目总承包部2016.041渭河特大桥钢便桥专项施工方案为了满足施工需要，在大桥右侧修建一座施工钢便桥，钢便桥总长240m，设计12m一跨，20跨，计21个墩，每墩位用振动锤贯入630×8mm螺旋钢管桩3根，管桩长度按打入渭河河床满足承载力为准，暂按入土10m计，水深6.0m，桩总长20m。每墩位螺旋钢管之间用［16槽钢作剪刀撑连接。I45b工字钢横梁每墩位设2根，单根长6.0m。与钢管之间的连接采用镶嵌焊接。主梁采用321型装配式公路钢桥贝雷片拼装而成，共计7片主梁，间距0.9米，排与排间采用900型支撑架连接，支撑架成梅花型布置，主梁与连结梁间采用U型卡连接。分配梁采用I25b工字钢，纵向布置间距0.30米，分配梁与贝雷片的连接采用U形卡连接。桥面采用10mm钢板，上部间隔1.0m焊接防滑钢筋。钢护栏采用16#槽钢，50钢管纵向布置，高度1.2m。钢便桥结构及截面形式见下图。1．钢便桥检算1.1检算依据（1）《公路工程技术标准》（JTJB01—2003）,中国建筑工业出版社（2）《建筑施工计算手册》（第四板）,中国建筑工业出版社（3）《桥梁施工工程师手册》，人民交通出版社（4）《实用建筑五金手册》，机械工业出版社（5）临潼渭河特大桥《详细工程地质勘察报告》（6）《路桥施工计算手册》人民交通出版社1.2主要材料的截面特性力学性能2查《实用建筑五金手册》得：截面尺寸抵抗矩WX（WY）抗剪强度值fv弹性模量E惯性矩IX（IX）截面积I25b4.23×105mm3125MPa2.1×1055.28×107mm45.3541×103mm2I45b1.50×106mm3125MPa2.1×1053.38×108mm41.11446×104mm21.3便桥结构计算模型的选择确定根据《公路工程技术标准》规定，车道荷载为：桥梁单跨跨度12米，内插得集中荷载标准值PK=298KN，均布荷载标准值为qk=10.5KN/M。A、车辆荷载主要技术指标见下表：车辆荷载主要技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值kN550前轴重力标准值kN30中轴重力标准值kN2*120后轴重力标准值kN2*140轴距m3+1.4+7+1.4轮距m1.8前轮着地宽度及长度m0.3*0.2中、后轮着地宽度及长度m0.6*0.2车辆外形尺寸（长*宽）m15*2.53B、车辆荷载布置详见下图：（1）分配梁采用车辆荷载检算（2）贝雷片主梁采用车道荷载检算1.4便桥的检算1.4.1分配梁检算工字钢I25b分配梁按最不利荷载位置进行荷载布置，车辆荷载后轮集中力P=70KN，间距1.8米,由槽钢将力传到分配梁上，计算简图（如图2）图2经力学求解器程序计算出内力图平面立面4剪力图弯矩图可得分配梁最大剪力Vmax=36.88KN最大弯距Mmax=11.39KN*M强度检算：工字钢I25b的截面抵抗矩为W=423cm3,h=250mm,tw=10mm.正应力σ＝Mmax/W=11.39×106/423×103=26.93MPa＜【σ】=145Mpa（钢材抗拉强度设计值）剪应力检算:τmax=Vmax/htw=1.3×36.88×103÷（10×250）=19.18Mpa≤fv=85Mpa（钢材抗剪强度设计值）式中临时结构的安全系数取1.3结论：满足规范及设计要求1.4.2主梁检算主梁结构形式：便桥主梁采用贝雷片纵梁7排贝雷片组成，间距为0.9米。桥梁单跨度12米。（1）结构自重①桥面板的自重：q1=78.5*12*6*0.01＝56.52KN5②分配梁的自重：q2=0.4203*6*41＝50.44KN③贝雷片纵梁自重：q3=3.1*28=86.8KN则桥面系荷载自重集度：qz=（q1+q2+q3）/12=16.15KN/M（2）主梁强度计算主梁共7排321型装配式公路钢桥贝雷片拼装而成。计算简图1：（工况一：弯矩最不利情况）采用车道荷载检算，PK=298KN，均布荷载标准值为qk=10.5KN/M桥面系荷载自重集度qz=（q1+q2+q3）/15=16.15KN/M则均布荷载集度q=qz+qk=26.65KN/M强度检算：最大弯矩：Mmax=PK*L/4+qL2/8=298*12/4+26.65*122/8=1373.7KN*M[M]=7*788.2KN*M=5517.4N*M，满足要求。（3）主梁剪力计算，计算简图2：（工况二：剪力最不利情况）由ΣM1=0支座反力R2=（298*12+26.65*12*6）/12=457.9KN由ΣM2=0支座反力R1=26.65*12*6/12=159.9KN根据《公路工程技术标准》（JTJB01—2003）P23页要求:计算剪力效应时,荷载值应乘以1.2的系数。最大剪力：τmax=1.2×(PK+qL/2)=1.2×（298+26.65*12/2)=549.48KN[τ]=7*245.2=1716.4KN，满足要求。（3）主梁挠度计算贝雷梁挠度由三方面组成：f=f1+f2+f3其中：f1为梁自重引起的挠度（包含自重及均布荷载）6f2为外力引起的挠度f3为销轴间隙引起的挠度A、梁自重引起的挠度（包含自重及均布荷载）f1=5ql4/384nEI=5*26.65*120004/(384*210000*7*2.505*109)=1.95mmB、外力引起的挠度f2=PL3/48nEI=298000*120003/(48*7*210000*2.505*109)=1.8mmC、销轴间隙引起的挠度f3=0.05n2=0.05*42==0.8cm=8mm则f=f1+f2+f3=1.95+1.8+8=11.75mm1.4.3连接梁检算连接梁采用工字钢I45b的截面抵抗矩为Wx=1500cm3，h=450mm,tw=13.5mm.连接梁在工况二时受力最大，集中力P=549.48KN由4根45b型工字钢分担，则作用在单片主梁贝雷片上的集中力P=549.48÷4=137.37KN，其计算简图如图3。经力学求解器程序计算出内力图：弯距图7剪力图可得连接梁最大剪力Qmax=153.57KN最大弯距Mmax=95.46KN*M强度检算：弯矩产生的应力σ＝Mmax/W=95.46×106/1.5×106=63.46MPa＜【σ=145Mpa（钢材抗拉强度设计值）结论：满足规范及设计要求剪应力检算：τ=V/htw=1.3×153.57×103÷（13.5×450）=32.86Mpa≤fv=120Mpa（钢材抗剪强度设计值）式中临时结构的安全系数取1.3结论：满足规范及设计要求1.4.4钢管桩检算（1）荷载计算对钢管桩考虑最不利荷载情况,即1.4.2.（3）条计算的支座反力R2=457.9KN，则在钢管桩处的荷载为457.9KN桥面板的自重：q1=78.5*12*6*0.01＝56.52KN分配梁的自重：q2=0.4203*6*41＝50.44KN贝雷片纵梁自重：q3=3.1*28=86.8KN连接梁的自重：q4=0.87458*6*2＝10.5KN钢管桩自重：q5=1.22*18*3＝65.88KNN=457.9+(56.5+50.44+86.8)/2+10.5+65.88=631.15KN（2）钢管桩单桩极限容许承载力计算8渭河特大桥便桥基础采用3根直径630×8mm的螺旋钢管桩,便桥设计位置位于临潼渭河特大桥《详细工程地质勘察报告》ZK15上，取ZK15揭示的地层进行钢管桩极限承栽力检算，暂定钢管桩进入有效持力层10.0米。ZK15地质：细砂(加粉土)5.9米fa0=110kpaqik=35kpa中砂(加圆砾)8.1米fa0=180kpaqik=45kpa由公式Ra=QSK+QPK=ΣλSUqskI+λpqpkAp（当hb/ds＜5时，λp=0.16hb/dsλS;当hb/ds≥5时，λp=0.8λS，式中：qsk、qpk——桩的极限侧阻力和桩端极限阻力标准值（参照《工程地质勘察报告》）此处分别取值如上:U——桩身周长I——土层深度Ap——桩端面积λp——桩端闭口效应系数，对闭口桩λp＝1，对敞口桩取上述计算值hb——桩端进入持力层厚度，取10米ds——钢管桩外径，取630mmλS——侧阻挤土系数，闭口桩取λs＝1，敞口桩ds=630mm的情况下，取λs＝0.98因此，由上述计算公式得出Ra=0.93×(3.14×0.63×(5.9×35+4.1×45))+0.8*180*3.14*0.3152=758+44.87=802.88KN考虑摩擦桩的安全系数K=2及钢管桩的安全系数K’=0.7，则单桩极限承载力为：F=0.7×802.88KN/2=281KN因此3根钢管桩的极限摩阻力为843KN∵N＜Ra∴钢管桩达到承载力要求，即钢管桩进入土体10米，满足要求（3）钢管桩整体稳定性检算钢管桩外露长度10米，水深6米。钢管截面积A=19468mm2，W=0.0982（D4-d4）/D=0.0982（6304-6104）/630=3x106mm39惯性矩I=0.0491（D4-d4）=0.0491（6304-6104）=9.364x108mm4汽车行驶过程产生的冲击力P=Ga*f=550*0.015=8.25KN式中Ga——汽车重力,取550KNf——滚动摩擦系数，查《道路勘查设计》取0.015钢管桩计算简图:图中N=678.93/3=226.31KNP=8.25KN由图得最大弯距Mmax=8.25×10=82.5KN*MA计算轴心受压构件的纵向弯曲系数ф1i=（I/A）1/2=219.31mmλ=l/i=0.7×（6＋4）×103/219.31=31.92查《建筑施工计算手册》得稳定系数ф1=0.929B计算弯距增大系数μ,由N/A=678930/（3×19468）=11.63＜【σ】=0.15×145×0.929=20.21Mpa,取μ=1C计算受弯构件的纵向弯曲系数ф2，由于是圆形构件，钢管为焊管，取λe=1.8λ=1.8×31.92=57.45查《路桥施工计算手册》得稳定系数ф2=0.772σ=N/A+(ф1/μф2)×(Mmax/W)=226.31×103/（3×19468）+0.929/(1×0.772)×(82.5×1000000)/3x106=20.92Mpa＜【σ】=145Mpa整体稳定性满足要求！102资源投入2.1人员指挥人员2名、现场技术人员2名、安全质量监督人员1名、现场施工人员。2.2主要机械设备50t履带吊车1台、25t吊车1台、90KW振动锤各1台、电焊机3台、75KW发电机1台、自卸车2辆、装载机1辆。2.3材料主要材料如下表：材料名称规格单根长(m)根数总重(kg)贝雷梁3213560173600工字钢I45b64217829.6工字钢I25b6801138239.4钢管Ф630×1020（暂定，以实际发生为准）63192780槽钢[16b2.2841448.16钢板10mm11304003.施工方法钢便桥施工流程见图3-1《钢便桥施工流程图》。11图3-1钢便桥施工流程图钢便桥施工主要由基础钢管桩振打、贝雷主桁架设、桥面系施工、便桥引道施工五部分组成，施工采用钓鱼法施工，见图3-2。图3-2钓鱼法施工123.1施工准备材料提前进场，作好施工前准备。3.2钢管桩的定位钢管桩采用全站定位，在便桥附近架设全站仪，从钢管桩吊装是开始观测，在确定符合设计位置后方可振动打入。插打中若发现钢管偏移或偏位时，应及时调正后方可继续插打。3.3基础钢管桩施工钢便桥基础施工采用履带吊配合打桩锤施打钢管桩，由于水深在6米，而钢管桩总长在20米左右，吊车就位后一次插打完毕。钢管桩插打深度根据现场实际情况和水下地质而定，钢便桥基础施工采用桩尖标高控制为主，贯入度控制为辅（连续持荷10min，进尺小于1cm时，停止持荷），如桩尖标高距设计桩尖标高过高时，应通过重新验算后方能使用。施工中桩的入土深度不等。3.4焊接连接梁施工桩基础施工完成后，焊接下