定埠大桥钢便桥施工方案Word文档下载推荐.docx
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6、《钢结构设计规范》
7、《建筑施工计算手册》
二、工程概况
定埠大桥连接安徽省郎溪县和江苏省高淳县定埠镇,位于S246溧水县城至苏皖省界公路省界段,路线长1.551km,系S246溧水县城至苏皖省界公路已竣工段与安徽省顺接路段,该桥跨越芜申运河规划三级航道。
为保证施工顺利开展,保障施工期间人员、物资和各种机械设备进场及场内作业,我们将沿主线右幅修建宽5m的施工便道,北侧与地方现有道路相通。
施工便道结构层为10cm泥灰结碎石+40cm6%灰土+20cm原地面翻松掺6%石灰处理。
为保证南北施工便道贯通,搭设4跨(10m+21m+18m+14m)总长63m、桥面净宽4m的贝雷架钢便桥跨河,便桥下部桥墩采用4根Φ45cm钢管桩群桩基础,型钢盖方形成支撑平台,桥台采用C30混凝土扩大基础。
钢便桥分布如下表:
序号
桥梁中心里程
桥名涵名
便桥长度(m)
便桥跨数(n)
1
K44+885-K44+948
63
4
三、设计总体方案
根据钢便桥的设计标准和使用功能,结合主桥施工需要,确定设计以通过10m3砼运输车以及S200型钻孔灌注桩旋挖钻机通过即可。
砼运输车自重17t到20t,10m3砼约25t,计算时砼运输车荷载荷载按51t考虑;
S200型钻机按80T考虑。
结构形式如下:
1、根据定埠镇团结桥的高度及宽度设置钢便桥的底标高为+7.0m,过河一跨的跨度为21m,同时在主临时支墩钢管桩外侧沿航道方向设置钢管护桩,护桩两端设置钢管群桩防撞墩,墩顶设置警示灯,护桩上设置红灯等通航安全设施,从而确保施工期间的航道安全、畅通。
团结桥的简易断面图如下:
2、钢便桥采用321型贝雷梁钢结构,搭设4跨(10m+21m+18m+14m)总长63m,桥面净宽4米。
3、桥墩基础采用φ450mm钢管桩(δ=10mm),每墩8根,钢管桩中心间距1m,入土深度最浅处为5.5m,打桩时严格控制桩身垂直度,确保钢管桩的施工质量。
4、钢板上横向布置双拼25#工字钢,长度为2m,两根横向工字钢上纵向布置双拼25#工字钢的分配梁,长度为8m;
对拼后每隔0.5m采用钢缀板焊连,桩顶横向设置限位钢板。
5、底层分配梁顶面布置贝雷梁,每侧按双排单层布置,贝雷梁下面设置加强弦杆,横向间距为45cm,中间部分每隔3m用支撑架联结;
贝雷梁上设置双拼I27工字钢横向分配梁,间距1.5m;
顶层分配梁上采用满铺10cm厚的压花桥面板形成桥面系。
6、桥台基础采用C30混凝土基础,厚度1.0m,宽度1.5m,长度7.0m,台身高度为1.5m,长度为6.0m,宽度为0.8m.桥台基底采用50cm厚8%石灰土夯填,基底承载力不小于177.6kpa。
四、钢便桥结构计算
1、设计说明
1、该桥在使用期间主要用于运输混凝土及施工机械等,设计计算混凝土罐车最不利的情况作为计算模型,最大载重车辆按51t考虑;
冲击系数按1.3计算。
2、本计算书拟对钢便桥进行如下简化验算:
对单跨(最大跨径21m)便桥的纵、横梁均按正交简支梁进行计算。
连接件、斜撑等起稳定作用的附属构件不作受力计算。
3、行车要求:
车辆通过便桥是必须限速匀速前进,不得在便桥上急刹车;
便桥上同时只能通行一辆车,行车必须沿指定路线,车轮不得超出标示界限。
2、荷载确定
桥面荷载考虑以下三种情况:
便桥使用中最重车辆10m³
的混凝土运输车以及SR200型钻孔灌注桩旋挖钻机的荷载。
1台10m³
的混凝土运输车车辆荷载的立面及平面如下(参考车型:
东风大力神10m3):
荷载平面图
荷载立面图
其中:
P1=9TP2=P3=21T
合计:
51T
SR200型旋挖钻机荷载的立面及平面如下:
SR200型旋挖钻机
重量按80T计算
2、钢弹性模量Es=2.1×
105MPa
3、材料容许应力
3、主梁强度验算
在使用工况下,便桥主要受车辆荷载和自重的作用,在跨中处产生最大弯矩。
根据《装配式公路钢桥使用手册》,双排单层加强贝雷桁架的允许内力:
[M]=3375kN·
m,[Q]=490.5kN,贝雷梁截面惯性矩I=1154868.8cm4,截面抵抗弯矩W=15398.3cm3,弹性模量E=2.1×
105MPa。
EI=2425224.5KN*m2。
3.1砼运输车作用下贝雷架计算
1、计算简图
取跨径最大21m为验算单元,当汽车两个后轴位于跨中时为最不利状态。
2、计算荷载
单跨贝雷梁数量为28片,加强弦杆为56根,42根分配横梁,35片桥面板
恒载:
活载:
P1=90KN,P2=210KN,P3=210KN
根据结构力学求解器求得活载内力得:
轮式荷载作用下弯矩图
轮式荷载作用下剪力图
Mmax=3046.11KN.m×
1.3=3960KN.m<
3375×
2=6750KN·
m
Fmax=409.38KN×
1.3=532KN<
490.5×
2=981KN
结论:
在轮式荷载作用于最不利位置时,单层双排加强型贝雷桁架能满足强度要求。
3.2履带旋挖机作用下贝雷架计算
为简化计算,取跨径最大21m为验算单元,当履带中心位于跨中时为最不利状态。
履带荷载作用下弯矩图
履带荷载作用下剪力图
Mmax=4455.88KN.m×
1.3=5792.64KN.m<
6750KN.m
Fmax=534.37KN×
1.3=694.68KN<
819KN
在履带荷载作用于最不利位置时,单层双排加强型贝雷桁架能满足强度要求。
4、主梁挠度验算
1、轮式荷载
根据≤建筑结构静力计算手册》中公式计算
活载作用下跨中挠度
:
恒载作用下跨中挠度:
最大挠度:
f=2.9+0.67=3.57cm<
2100/400=5.25cm
2、履带荷载
活载作用下跨中挠度:
f=0.67+4.18=4.85cm<
结论:
贝雷梁刚度满足要求
5、横梁强度验算
5.1混凝土运输车作用下横梁计算
钢桥面板单片重107kg,5片重0.535t。
单根横梁重0.245t×
2=0.49t。
横梁间距为1.5m,
=4.4KN/m
当混凝土运输车沿纵梁,车辆后轴正对横梁时为最不利工况,横梁所承受的活载压力为P活=21/2×
10KN=105KN
根据结构力学求解器求得活载作用下最大弯矩为M活=146.5KN.m
活载作用下横梁弯矩图
计算横梁的最大弯矩,近似取恒载的跨中弯矩与活载产生的最大弯矩进行叠加,冲击系数取1.3,结果偏于安全。
M=M恒+M活×
1.3=11.9+146.5×
1.3=202.35KN.m
应力验算:
在最不利轮式荷载作用下,分配横梁采用2I27,间距1.5m,可满足施工要求。
5.280t履带旋挖机作用下横梁计算
横梁计算跨径同上
横梁受力图
横梁所承受的活载压力为:
横梁承受的静载压力为:
根据结构力学求解器求得活载作用下最大弯矩为M活=149.66KN.m
1.3=5.1+149.66×
1.3=200KN.m
在最不利履带荷载作用下,分配横梁采用2I27,间距1.5m,可满足施工要求。
6、横梁钢度验算
1、轮式荷载
计算简图如下:
根据≤建筑结构静力计算手册》中公式计算
2、履带荷载
横梁刚度满足要求
7、桩顶横梁验算
桥梁下部自重:
单根8m长25a工字钢重:
38.1×
8=304.8kg
单根2m长25a工字钢中:
2=76.2kg
单跨共重:
304.8×
2+76.2×
6=1066.8kg
单根φ450mm钢管桩(δ=10mm)重1332kg
1332×
8=10656kg。
便桥自重按269.2KN,荷载按800KN(S200型旋挖钻机)。
荷载标准组合为:
Q=1.2×
269.2+1.4×
800=1443KN
4片贝雷梁共同受力并传至桩顶横梁,每片贝雷梁处的作用力为:
P=1443/4=360.76KN
需要的截面抵抗矩:
W=99.2/215×
103=461cm3。
选用两根I25a工字钢W=2×
402=804cm3;
可满足要求。
8、钢管桩承载力验算
取最大跨径21m计算。
钢管桩采用Ф450*10mm钢管,每墩8根,单侧4根,管桩中心横向间距1.0m;
纵向间距1.0m布置。
便桥自重约为28t/跨,荷载按80t计。
8根桩共同受力,单桩设计承载力Quk=(1.2×
28×
10+1.4×
80×
10)/8=182kN。
1)基本资料:
②层粉质黏土:
黄灰色、灰黄色,可塑,局部夹砂,含铁锰质侵染,局部为黏土。
均有揭露、普遍分布。
该层土层低埋深11.30~19.30m、平均15.65m;
层底标高-14.40~-6.94m、平均-10.46m;
厚度7.10~19.30m、平均12.68m。
土层具中压缩性、工程地质性能一般。
推荐承载力基本容许值[fa0]=280kPa,摩阻力标准值qik=60kPa。
②-1层粉质黏土:
灰色、灰黄色,软塑,局部夹砂,含铁锰质侵染。
大多数孔有揭露,局部地段缺失。
该层土层低埋深7.70~15.50m、平均11.04m;
底层标高-10.40~-2.90m、平均-5.72m;
厚度0.50~4.90m、平均3.18m。
推荐承载力基本容许值[fa0]=180kPa,摩阻力标准值qik=45kPa。
2)计算结果:
按沉桩的容许承载力[P]=U∑αiliτi+αAσR进行验算钢管支架桩基础,式中:
U——桩的周长,m;
Ф45cm钢管桩U=1.41m;
li——冲刷线以下各土层厚度,m;
τi——各土层的极限摩阻力,kPa;
其中②粉质黏土层τ=60kpa,②-1层粉质黏土层τ=45kpa;
σR——桩尖处土的极限承载力,kPa;
其中②粉质黏土层σ=280kpa,②-1层粉质黏土层σ=180kpa;
A——桩底横截面面积,m2;
Ф45cm钢管桩A=0.007m2;
αi、α——震动沉桩对各土层桩周摩阻力和桩底承载力的影响系数,根据粘土层查表取0.67。
桥墩由8根Ф45cm钢管桩基础组成,桩长12m(+6.4~-5.6m),河床标高取-0.1m;
具体验算如下:
[P]=U∑αiliτi+αAσ
=1.41×
0.67×
(1.5×
60+4×
45)+0.67×
0.007×
180
=255.9KN>
[P]max=182+1.332×
10=195.3KN。
故管桩的承载力符合要求。
9、桥台基底承载力验算
基底荷载:
基底承载力:
五、施工准备
1、人员准备
投入主要人员、分工见下表:
专业分工
姓名
负责内容
总负责人
刘林
负责全面工作
2
现场负责人
姜浩波
组织人员、机械施工和协调工作
3
技术负责人
杨珂
钢便桥施工技术指导
质量负责人
王根香
施工质量控制
5
测量工程师
季仲平
放样、高程测量
6
施工员
董束俊
现场人员、机械安排
7
安全员
陈林江
负责施工现场安全检查和安全措施的实施
2、施工机械、仪器准备
投入施工机械设备见下表:
机械设备
规格型号
数量
单位
机械状况
备注
装载机
3t
台
良好
挖掘机
1m3
汽吊车
20T
辆
自卸汽车
5T
水泵及水管
10cm
套
全站仪
索佳
水准仪
苏州一光
3、材料准备
钢便桥主要工程数量汇总表:
名称
单位重量(kg)
总重(t)
桥面板
块
105
107
11.2
Ι270×
5850横梁
根
86
245
21.1
321型贝雷梁
片
84
270
22.7
45支撑架(梁)
个
44
21
0.9
25#工字钢
120
38.1
4.6
销子(梁)
126
3.06
0.39
撑架螺栓(梁)
176
0.7
0.12
8
[16槽钢(梁)
144
17.2
2.5
9
Ф450钢管桩
384
111
42.6
10
板式橡胶支座20*20cm
11
C30砼承台
m3
35.4
12
8%石灰基底处理
吨
4.5
13
挖土方
100
5、施工工期计划安排
钢便桥施工从2013年5月20日开始,至2013年6月10日结束。
六、钢便桥施工工艺
便桥设计→方案制定→设备材料进场→施工放样→钢桩插打和桥台施工→焊接剪刀撑→桁架拼装→拖拉、接长→主梁拖拉就位→横梁安装→纵梁安装→桥面钢板铺装→防护网安装→抗风拉杆安装→结束
2、施工放样
根据施工图位置,采用直接量距方法放出桥台和边墩位置,便桥主桥两侧桥台设在河堤之上,然后用全站仪确定方向,测量各桩墩距离定出各桩位,即可开始插打钢桩。
3、钢管桩施工
1)、钢管桩必须采用桩身无明显缺陷变形、焊缝饱满、接头良好、桩体顺直的钢桩。
2)、将要打入的钢管桩运至河岸处,20T汽车吊和DZ90振动锤进场,于岸边就位打设钢管桩。
在钢管桩打入之前,首先将振动锤吊起进行试机,确认无误后方可进行桩的施工。
3)、在桩头上用2cm钢板通过直径线焊成夹板以便震动锤夹头夹吊。
用汽车吊吊起震动锤,液压夹头夹住夹板,缓缓提升卷扬和震动锤将钢桩提起,完全离地后用绳索拉住桩脚,就位到桩位处,调整桩身保证纵横方向垂直,用全站仪架设在不同的角度,校正控制桩的垂直度,并保持锤、桩帽与桩在同一纵轴上。
对准桩位落下钢桩,并再次检查垂直度和平面位置合格后开动震动锤将桩打入土中。
钢管桩单根长度为12m,顶端达到水面上约5m~6m,需要接桩时根据高程进行接桩处理。
4)、施工前先测出水面高程,计算钢桩出水高度,在桩身相应位置作出标记,打到水面标记处即可停止插打,此时桩顶标高即与设计一致。
管桩接长时必须先将接头切割整齐,保证接口对接完好,然后周边满焊,焊缝宽度不小于10mm,并在焊缝处四周加贴6片钢钣骑缝焊接在接头处,保证接头整体性和受力。
同排钢桩插打完成后随即焊接20剪刀撑将各桩连接成整体,保证横向及纵向稳定并防止出现不均匀下沉。
各支撑型钢与钢桩连接处采用满焊,必须确保焊缝质量。
5)、桩帽与桩接触的表面须平整,与桩身在同一直线上,以免打桩时产生偏斜。
下沉过程中随时控制管桩的垂直度,如出现倾斜及时进行纠偏。
沉桩过程做好沉桩施工记录,至接近要求时,观测入土深度,并做好记录至达到要求为止,然后移动桩机至下一桩位置。
3、桩顶横梁安装
打桩完成后,调整钢管桩顶面标高,低于设计标高的接桩,高于设计标高的割除至设计高度,钢管桩顶面采用600*600*10mm钢板封口,四个方向采用加劲板与钢管桩焊连;
钢板上横向布置双拼I25a工字钢的分配梁,长度为2m,两根横向工字钢上纵向布置双拼25#工字钢的分配梁,长度为2m、8m;
桩顶至水面范围内,用[16槽钢将钢管桩横向焊接,连成整体。
4、桥台施工及支座安装
桥台基底采用50cm厚8%石灰土夯填密实,进行基底承载力检测,确保底承载力不小于177.6kpa。
桥台立模浇筑C30混凝土基础,模板加固牢靠,混凝土采用插入式振捣棒振捣密实,严格控制承台顶面标高,终凝后覆盖洒水养护7天。
支座采用上下两块橡胶板,中间夹10mm厚钢板,支座顶面平整,顶面标高严格控制在±
2mm以内。
支座支撑在贝雷梁梁端节点上。
5、贝雷梁安装
(1)场地的布置
为方便架桥作业,根据架桥现场的地形、道路状况,推出岸设置在航道北侧;
在河的对岸,尽可能讲在对岸桥头使用的座板、摇滚和其他器材先运到位。
拼装场地设置在航道北侧,靠近便桥桥头的位置,随拼随推。
(2)滚轴的安置
滚轴分摇滚和平滚两种,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相吻合,双排桥梁每边桁架需用两座摇滚,内排摇滚间距4.2m,外派摇滚间距5.1m;
平滚用来拼装桥梁,在推出岸摇滚之后每隔6米安置一组平滚,双排桁架桥梁左右各用两幅平滚。
(3)鼻架的拼装
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。
①在推出岸每个摇滚上各竖一片桁架,阴阳头保持一致。
②在桁架前端竖杆后面设一根横梁,用横梁家具半固定。
③安装第二格桁架,并在第一格桁架的横梁上装上斜撑,拧紧横梁夹具。
④在第二格桁架前端竖杆后安装一根横梁,用夹具半固定。
⑤安装第三格桁架,并在第一格桩抗风拉杆,在第二格横梁上桩斜撑。
按此方法进行,知道鼻架拼装完毕,拼装时注意保持桁架平稳;
为防止桁架横向变位,应注意前一格的抗风拉杆应在后一格的横梁安装之后,才可装上。
(4)正桥的拼装
正桥的第一格与其余各格的拼装顺序略有不同,分别如下:
第一格拼装程序:
①鼻架拼装完后,先以两片桁架联于鼻架之最后一节上
②在上述桁架外边再放一片桁架,并安上支撑架(不拧紧螺栓)以构成临时框架。
③在桁架中竖杆前插入横梁就位,然后安上横梁夹具,但暂不夹紧。
④将第二根横梁装于后端竖杆前面,用夹具轻轻扣劳。
⑤将第三根横梁与前端竖杆之后,同时在第二根横梁上安斜撑。
⑥再装次一格之内排桁架,同时在第一格装抗风拉杆。
⑦装上第二格之外排桁架,同时旋紧第一格支撑架、横梁夹具及抗风拉杆。
至此第一格桥已拼成,第二格桁架也已装上。
第一格不铺纵梁与桥面板,待桥梁推到对岸座落就位,端柱上横梁也装好后,再铺设。
第一格桁架的前竖杆后有一根横梁(唯一装在竖杆后面的横梁),装此横梁的目的,是阻止第一格桁架端头由于抗风拉杆拉紧后而产生的横向变形,从而避免在端柱上装横梁时发生困难,待桥梁落座后,该横梁即从原处移至端柱上。
其余各格拼装程序:
①第二格桁架装好后,安装第三格内排桁架。
②将横梁装于第二格后端竖杆之前面,用横梁夹具扣上,但不拧紧。
③在第二格的横梁上装斜撑,同时安装抗风拉杆及拼第三格的第二排桁架,抗风拉杆暂不拉紧。
④装第二格中中横梁,扣上横梁夹具。
⑤安装支撑架,然后旋紧第二格之抗风拉杆及横梁夹具。
⑥铺装有扣及无扣纵梁各两组,并铺上桥面板。
(5)桥梁的推出
桥梁推出时用力务须均匀,以减少悬空部分的震动。
推进方向应严格掌握,如发现偏差应立即纠正,特别在桁架接近平衡点容易转动时,可采取拨动尾部的办法彻底纠正。
桥梁的推出可完全利用人力,也可用动力拖拉。
(6)桥梁的座落
桥梁座落用普通千斤顶在桥梁下弦,其位置最好子啊桁架弦杆与腹杆交点,千斤顶与弦杆之间放一块厚板,将压力平均传布到弦杆的两个槽钢上。
切不可吧千斤顶顶在一根槽钢上,更不应该让槽钢翼缘单独承受千斤顶的力量。
在一般情况下千斤顶应座在垫木上,将桥梁的压力分布在较宽大的地面上,千斤顶与垫木的高度,应根据桥梁的降距及千斤顶的行程而定,最后使桥梁能一次座落。
7、钢便桥使用及维护、钢便桥的使用管理
1、为保证便桥承载安全,严防于施工无关汽车上桥,便桥两头设置限载牌,限载50t,限速10km/h。
2、全桥需24小时专人看护,保证限载、限速的严格执行及桥身、关卡安全;
每天有专人检查,检查桥面情况和结构情况。
3、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。
4、对严重集水和易锈蚀部位应设法排水河防锈、涂漆、涂油。
5、主梁两岸支座地基有无不均匀沉降。
6、经常注意观察,定期测量桥梁跨中挠度。
如变化较大时,应查明原因,加以处理。
七、钢便桥拆除
钢便桥拆除步骤:
先拆除桥面附属结构及桥面板;
解除主梁结构约束;
按架设方法拖移主梁结构,边拖移边拆除;
完成主梁拆除后,采用吊机辅助振动锤就河岸拆除钢管桩基础;
同时采用挖机破除完成桥台拆除工作。
八、质量保证措施
1、工程施工前,按照施工图纸、规范等编制实施性施工组织设计,经监理单位审查批复后实施。
2、严格按照国家颁布的施工验收规范、操作规程和工程质量检查评定标准指导施工,并结合实际建立保证质量的各项管理制度和管理办法,坚持执行“三个百分之百”的技术管理制度。
技术必须交底,特别是在施工前要详细进行技术交底,把施工要点、质量标准通过各种形式写出来,做到人人心中有数。
3、钢便桥的主管工程师要根据施工任务和质量要求,制定相应的工作计划,做好各项工程衔接,认真检查各道工序的施工质量,对施工中每道工序,按技术标准的要求检验合格后,经监理工程师或业主代表鉴认方可进行下道工序施工,同时对工程质量及施工进度进行严格管理
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