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第一章编制依据
(1)国家、铁路总公司及河南省现行的有关法律、法规、政策及其它条例;
(2)郑阜铁路招投标相关文件;
(3)《新建郑州至周口至阜阳铁路河南段周淮特大桥(第一册)》(郑阜施桥-05);
(4)航海海事部门水上施工施工要求;
(5)郑阜铁路河南段ZFZQ-4标实施性施工组织设计;
(6)交通部《公路桥涵施工设计规范》JT041-2000;
(7)人民交通部出版社《路桥施工计算手册》;
(8)交通部交通战备办公室《装配式公路钢桥使用手册》;
(9)《钢管桩的设计与施工》;
(10)公路桥涵钢结构设计规范。
第二章工程概况
中铁十八局集团郑阜铁路河南段项目部一分部钢便桥工程位于河南周口市,钢便桥长度暂定144米,呈一字型,便桥宽6米,采用上承式结构形式。
1、桥台结构:
钢便桥采用打设钢管桩的方法。
2、上部结构:
主纵梁采用贝雷片,组合形式为单层三组(9排)结构形式,横梁采用25b号工字钢@750铺设。
3、桥面结构:
采用12号工字钢满铺,间距30cm,桥面满焊花纹钢板。
接头部位加焊钢板。
第三章钢便桥设计标准
①计算行车速度5km/h。
②设计荷载100吨。
③桥跨布置:
采用12m*12两跨,采用三排十三列钢管桩基,桩与桩之间距离2.5m。
④桥面布置:
便桥净宽6m。
⑤设计行车间距:
行车间距大于12米。
1、桥台设计
钢便桥均采用打设钢管桩的方法。
2、下部结构设计
钢便桥采用单排三根①630X9mm钢管桩,每域的每排钢管面及两排钢管间露出水面部分均采用[20号槽钢水平方向和剪刀方向牢固焊接成整体。
桩顶布置2根40b工字钢横梁,横梁接头部位焊接牢固,使钢管立柱形成一座牢固的排架结构。
施打钢管柱技术要求:
①钢管桩入土深度8米以上。
②钢管桩中轴线斜率<
1%L。
3、上部结构设计
钢便桥采用装配式公路钢桥,组合形式为单层三排、共三组结构形式。
贝雷片纵向用贝雷销连接,横向用900型支撑架连接以保证整体稳定性。
4、钢便桥桥面结构设计
工字钢横梁采用25号工字钢@750mm,工字钢两端焊接固定在贝雷梁上,上面铺设12号工字钢@300mm,桥面满铺花纹钢板。
5、防护结构设计
钢便桥采用上承式,桥面焊有防护栏杆,贝雷片上面装有警示灯并贴上反光红白相间警示胶带,便桥入口处设立限载限速标志。
第五章施工方案
主要采用汽车起重机(汽吊)来安装的方法,在钢便桥两端使用汽车吊吊起振动锤打入钢管桩。
具体施工方法如下:
1、桥台施工
根据现场情况,采用打设钢管桩的方法。
2、水中桥墩施工
桥墩采用钢管桩基,钢管桩采用DZ45震动打桩锤依次打入。
采用汽吊的方法施工。
将钢管桩桩头上割出可供吊具钩吊的三角小孔,用吊车将其竖直吊起,对准桩位放下。
对准好桩位后用汽吊吊起液压锤,液压夹头夹住钢管桩,初步检验桩体纵横方向垂直度,并在钢便桥上设置导向装置,确保桩体在锤击过程中始终保持垂直。
符合要求后,开动锤将桩打入河床土中。
直至贯入度满足要求,即施打5分钟,贯入度不到2厘米为止。
当桩底遇到硬物时,桩位易打偏或不垂直,应及时清理后再施打。
钢便桥每个墩设计为三根钢管桩,待每一根钢管桩打完后,先用20号槽钢采用剪刀撑形式来连接后,再在每排钢管桩上口统一带线割上口子来放置2根40工字钢,作为横梁使用,横梁和钢管用钢板焊接牢固。
3、贝雷主梁的安装
待两组桥墩施工完成后,就可以进行贝雷梁的安装,在岸边将贝雷片按照设计方式组合起来,中间安装采用支撑架连接,并用22X90螺丝拧紧,用销钉连接固定,一般一次性贝雷梁可拼装12m,使用汽吊把拼装好的贝雷片吊起来后,放到桥墩的横梁上,贝雷梁两边放好后,检查贝雷外侧距离能否满足26m净宽要求,贝雷架摆放完毕后可以进行横梁安装。
4、横梁安装
横梁采用25b型工字钢,用吊车放在贝雷片上固定好位置,然后用焊接固定,横梁铺设的平均间距在75cm。
5、桥面安装
桥面板待横梁安装完后,即可进行施工。
桥面铺设12号工字钢@300mm,然后满铺花纹钢板。
待桥面板全部施工完毕后,可选用100吨以内车辆进行通车实验。
第六章钢便桥验算书
1、钢便桥设计结构体系
钢便桥拟采用梁柱式钢管贝雷梁简支结构设计,跨径设计12m,采用直径630mm钢管。
横向钢管间距为2.5m,每排3根,桥面宽6m设计,在钢管上横向布置2根I40b工字钢,纵向采用单层三排贝雷,贝雷纵梁上横向铺设I25b工字钢,工字钢间距为75cm,工字钢上铺设12号工字钢@300mm,然后满铺花纹钢板。
计算参数取值:
Q235型钢:
弹性模量E(MPa):
210000;
工字钢容许弯曲应力o=215MPa,容许剪应力t=125MPa。
工字钢梁容许挠度f为(1/200〜1/1000)L这里取L/400;
单片贝雷片:
I=250500cm4,W=3578.5cm3;
[M]=788.2KN·
m,[Q]=245.2KN,弦杆容许力Nt=613KN。
2、荷载计算
上部结构
1)恒载(按6m宽度计)(静载系数1.2)
(1)花纹钢板78.5×
72=55KN;
(2)12号工字钢14×
21×
12=35KN;
(3)贝雷架270×
36×
1.15=110KN(1.15为连接件扩大系数);
(4)I25b分配梁:
42×
19×
7=55KN;
(5)双拼I40b枕梁:
73.8×
4×
7=20KN;
桥跨部分设计长12米,宽6米;
枕梁上方材料重量:
255KN;
桥墩上部总重:
275KN
q=255/12=21KN/m
M静=ql2/8=21×
122/8×
1.2=454KN.m;
Q静=ql/2=21×
12/2×
1.2=151KN;
2)活载
(1)混凝土罐车后轮轴:
前后轴距540cm;
后轴距140cm;
轮距234cm;
轮径110cm;
空载轮胎宽20cm;
双胎距40cm;
重载轮胎压地长度20cm。
载重量计80t。
本次按照100t验算,总重980KN。
罐车前后轴受力比例为25%和75%,即各个轮胎压力如图所示;
冲击系数为1.2,安全系数1.4;
在桥上行驶时:
M活=[(368×
12/4)+(368×
4.6/12×
12/2)+(244×
2/12×
12/2)]×
1.2×
1.4=3687KN.m
Q活=[(12-5.4)/12×
244+(12-1.4)/12×
368+368]×
1.4=1390KN
(2)施工荷载及人群荷载忽略不计。
3)贝雷梁计算
(1)贝雷片在荷载作用下最大弯矩和剪切力:
Mmax=M静+M活=4140KN.mQmax=Q静+Q活=1541KN
单片贝雷片承受弯矩和剪切力:
M=4140/9=460KN.m<
[M]=788.2KN.m满足要求。
Q=1541/9=171KN<[Q]=245.2KN满足要求。
注:
[M]单片贝雷片容许弯矩;
[Q]单片贝雷片容许剪力。
(2)挠度计算
12m跨选用9排321贝雷。
贝雷纵梁最大挠度:
fmax=5ql4/384EI+pl3/48EI=(5×
124)/(384×
2100×
250500)/9+980×
123/(48×
250500)/9=8.6mm≤[f]=L/400=12000/400=30mm
满足规范要求。
4)I12工字钢分配梁验算
桥面采用花纹钢板及12号工字钢,工字钢间距30cm,共21根。
面桥面按支承于相邻工字钢上受集中荷载的简支板对其进行强度和刚度验算,计算结果偏安全。
25号工字钢横梁间距50cm,车辆行驶过程中后轴压在21根工字钢上,平均受力于两跨,则单根工字钢承重980/21/2=23KN,安全系数1.4,面板计算跨径L=75cm,12号工字钢力学特性:
Wx=77cm3,Ix=488cm4;
面板自重:
2.8KN/m,则p=23KN;
q=2.8KN/m;
(1)强度:
o=M/Wx=(23×
0.75/4+2.8×
0.752/8)/77×
103×
1.4=94<[o]=215MPa
(2)刚度:
(h为腹板净高,¢为腹板厚度)
t=p/h¢=(23+0.28×
0.75/2)/110/5×
1.4=70<[t]=125MPa
(3)挠度验算:
2.8×
0.754)/(384×
488)+23×
0.753/(48×
488)=0.1mm<[f]=750/400=1.88mm
fmax<[f]满足规范要求。
故面板可满足施工荷载要求。
5)I25b工字钢横梁验算
根据钢便桥特点,荷载均考虑传递在I25b的工字钢横梁上。
车辆轴距130cm,轮距218cm;
则后轴压地长度为410cm,则行驶中由至少由7根工字钢共同承重,则单根工字钢受力为140KN,I25b按支承于相邻贝雷片上受均布荷载的简支板对其进行强度和刚度验算。
计算跨径L=160cm,工字钢自重:
0.4KN/m,安全系数取1.4:
p=140/2×
1.4=98KN;
q=0.4+0.28=0.68KN/m
I25b工字钢力学特性:
Wx=423cm3,Ix=5280cm4;
由于是I25b工字钢集中荷载
(1)强度:
(a为受力点距支撑点距离)查静力内力系数表;
o=M/Wx=(0.25×
98×
1.6)/423×
1.4=130<[o]=215MPa
(2)刚度:
(h为腹板净高,¢为腹板厚度)x=p/h¢=(98+0.5×
1×
1.6)/(250-26)/10×
1.4=62<[t]=125MPa
0.68×
1.64)/(384×
5280)+98×
1.63/(48×
5280)=0.75mm<[f]=L/400=1610/400=4mm
fmax<
[f]满足规范要求。
故I25b工字钢可满足施工荷载要求。
6)双拼I40b枕梁验算
桩顶横向双拼I40b工字钢,I40b支承于®
630钢管桩上受集中荷载,上方重量通过9片贝雷传递到枕梁上;
重量由2根工字钢共同承重,车辆停在墩处,枕梁受力最大;
活载安全系数取1.4;
工字钢自重:
0.64KN/m;
根据工字钢截面特性,I40b工字钢剪力完全满足要求。
I40b工字钢力学特性:
Wx=1140cm3,Ix=22780cm4;
枕梁上部结构总重为:
255KN
P=(255+980)/9/2×
1.4=96KN,受力点距离支撑点最远距离为0.45m,q=0.64KN/m;
o=M/Wx=[96×
0.45+0.64×
2.52/8]/919×
103=57<[o]=215MPa
(2)挠度验算:
0.64×
2.54)/(384×
22780)+96×
2.53/(48×
22780)=0.8mm<
[f]=L/400=2500/400=6.25mm
故I40b工字钢可满足施工荷载要求。
7)钢管立柱受力验算
从整体考虑,由2根I40b工字钢将上部所有荷载均匀地传递给下方3根钢管桩。
受力模式分析:
车辆后轴位于墩位处时钢管承担最大作用力,横向钢管桩间距2.5m;
(1)钢管桩强度验算(水上部位采用¢
630钢管基础,钢管顶采用双拼I40b工字钢与贝雷片连接)。
钢便桥单跨总重为:
275KN;
桩安全系数取1.5;
单根钢管受力:
P=(275+980)/3×
1.5=628KN
钢管桩承载力容许值按以下公式计算:
(u是钢管桩周长,a是桩侧摩擦阻力系数,锤击桩取1.0,L是钢管桩入土深度,q是土单位面积动摩阻力)不计钢管桩自重,各土层侧摩阻力系数:
由水文资料可知,施工地点以粘土层和粉砂层为主,施工水深1m,钢管桩露出水面部分1m,则土层以上部分钢管桩长度为2m;
侧摩阻力系数取平均值60。
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)沉桩承载力公式:
Ra=uaLq/2=0.5×
0.630×
3.14×
L×
60≤628KNL=10.6m,钢管总长为:
12.6m
按照进场最小钢管计算,直径630X9mm钢管:
A=63×
0.9=198cm2
则压应力:
o=P/A=628/198X10=32MPa<[o]=215MPa
(2)钢管桩稳定性验算
∅630钢管回转半径为22cm,入土1m计算长细比:
λ=2lp/d=2(300+40)/22=31<
150,其长细比小于主要的受压构件容许长细比150。
查《钢结构设计规范》得0=0.961。
o=P/(^A)=628×
10/(198×
0.961)=33MPa<[o]=215MPa;
满足施工要求。
8)结论
通过以上验算,可以看出钢便桥的结构设计是合理的,各部件的强度、刚度均达到临时工程设计要求。
施工过程中,根据计算钢管桩的结构设计中纵梁贝雷片的强度和挠度,钢管桩的长细比、强度和单桩承载力均满足施工的要求。
在施工必须加强中支墩和边支墩各钢管之间采用20#槽钢横向、纵向联接、斜撑及剪刀撑,以确保整个支架体系的稳定性和整体性。
第七章钢便桥的维护保养
钢便桥的维护保养指定一个现场安全员专人负责,定期进行钢结构检查维修,对钢结构的安全稳定性进行确认。
由于钢便桥需使用的时间较长,必要的维护是维护钢便桥使用寿命的有力保障。
我们定期会对钢便桥进行全方位的检查和修繕,以确保钢便桥的使用安全性。
具体维护项目包括以下几点:
①检查桥台钢管桩及桥台铺设钢板的冲刷情况,对于冲刷过大的位置采用抛沙袋、片石的方法进行维护。
②检查横纵梁焊接情况。
③检查钢管桩斜撑开焊的部位及时焊接复原。
④检查钢便桥面板是否发生翘曲或损坏,螺丝是否松动或丢失,对于损坏的部位及时修复或更换。
⑤检查贝雷片是否发生弯曲或变形,销钉是否松动或丢失,对于损坏的部位及时修复或更换。
⑥检查桥体是否发生倾斜和沉降,并及时报告及修复。
第八章拆除钢便桥方案
钢便桥在甲方施工完成,收到甲方通知后,将进行拆除处理。
原
先焊接的部位用乙炔割掉,用螺丝固定的部位拆除分离,使用吊车吊下来。
钢管桩拆除时还要利用振动锤一边振动一边向上拔,用挖掘机将原打桩位置整平,将河道恢复至原貌。
钢便桥拆除期限为10天。
第九章质量保证措施
确立“百年大计,质量第一”的质量管理方针;
提高全员业务素质,使全体员工树立“工程在我心中,质量在我手中”的管理观念,增强质量意识,调动职工积极性,人人各司其职,用全员的工作质量来确保工程质量;
确立创优质工程目标,积极开展争创优质工程活动。
1、质量管理机构
质量管理组织机构采用定期和不定期结合的工作方式开展质量检查工作。
质量管理组织机构每月组织一次质量检查和评比活动。
作业班组实行上、下工序交接检查制度,并对主要项目、关键工序实行跟踪检查,做到预防为主,把质量事故隐患消灭在萌芽状态。
首先由测量组加密施工控制网,在监理工程师的协助下对控制网进行全面复测。
2、质量保证体系
现场操作人员提前熟悉钢便桥施工图纸、桥梁结构图纸、相关文件,采用最优的测量方法进行施工放样,关键部位的放样要采取一种方法放样,多重方法复核。
严格按照设计图纸、相关文件、规范进行计算、精确放样,确保测量结果满足设计要求。
施工测量严格按照规范操作,定期检校仪器,保证仪器良好,作好施工观测记录,填好相应的测量成果资料,确保施工测量程序有效进行,保证工程质量。
在使用过程中,必须对全桥加强观测、记录,具体措施如下:
①前期每周一次对钢便桥全桥进行测量观察,对全桥的沉降,偏位进行记录,待稳定后每月测量一次,沉降数据要及时上报;
如发现重大沉降或倾斜要及时禁止行车。
②保证每天对全桥拼装点,焊点焊缝及各型材检查一次,如发现关键焊点焊缝生锈老化、关键型材明显形变。
应立即通知相关人员,临时封闭交通,采取补强措施。
施工过程中每完成一道工序,现场施工技术人员必须填写相关记录表格,尤其对钢管桩的长度、加工情况、施打和振沉情况做好详细的记录,对于加工不合设计要求的钢管桩一律不允许进场,作业班组实行上下工序交接检查制度,并对钢便桥搭设的关键工序实行跟踪检查,做到预防为主。
3、质量保证制度
①建立健全以项目经理为首的质量管理体系,各部门明确质量管理范围、责任、技术科各部门分级落实责任制,技术人员分工明确,并且责、权、利三者相结合,发挥出每个技术人员工作的积极性,使他们起到应有的作用。
②认真审阅图纸,审图需全面、完整,发现问题时做好记录,开工后遇到有关技术上的问题及时请示,对相关专家指示的技术方法正确深刻深刻的领会,以指导施工。
③现场工程技术人员做到认真、细心负责,及时指出工程施工中的不足之处并予及时纠正完善,工作过程中做到操作仔细、不放过任何可疑点,并推行复核检验制度。
④认真检查各型材的进场质保书;
对全桥组装件的拼装质量进行检查,所有的销子、螺栓必须安装到位;
全桥焊接严格按照相关操作规程进行,保证焊接质量。
⑤推行计划管理各施工组,各组根据总计划指标要求制定本组、本施工点的计划。
及时调整人工、材料、机械设备在数量和时间上的安排,保证各施工环节环环紧扣,有条不紊,既保证进度又保证质量。
第十章安全措施
1、施工前:
向甲方提供设计方案,经甲方汇集有关部门对方案审核通过后,按此方案施工。
2、施工人员必须戴安全帽,水上施工人员必须穿着救生衣。
3、进场机器设备必须有合格证明,并对机器进行全面保养,以保证机器正常使用。
4、进场材料,必须是国家正规厂家生产,特别是贝雷片必须是经过总后勤装备部批准生产的企业。
5、振动打桩锤要勤检查螺栓,以防止松动。
6、现场尽量采用网电,若无网电,我部自备发电机组。
7、为保证钢便桥承载安全,须严防超重汽车上桥,钢便桥路口设置限载牌,限载100t。
8、钢便桥路口设置限速牌(限速5km/h),严禁汽车速度过快造成其他不安全因素。
9、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。
10、钢便桥两侧要设安全警示标志,夜间行车放光标志,防止过往车辆掉入水中。
11、水上施工时必须有专人指挥,用对讲机、口哨及指挥旗等指挥。
12、施工过程中加强对堤岸的监测,及时采取措施消除隐患,确保河堤安全。
13、吊装作业派专人指挥,参加吊装的人员要掌握作业安全要求。
一切人员都不准在起吊和运行的吊机下站立,吊装作业区严禁非工作人员入内。
14、吊装作业前必须严格检查起重设备各部件的可靠性和安全性,并进行试吊。
15、沉降数据要及时上报;
16、钢便桥的维护保养指定一个现场安全员专人负责,定期进行钢结构检查维修,对钢结构的安全稳定性进行确认。
第十一章环保措施
严格遵守《环境保护法》以及相关的法律、法规、规章制度,保护和改善作业现场的环境,控制现场的各种粉尘、废水、废气、固体废弃物、噪声、振动等对环境的污染和危害。
环境保护是文明施工的重要内容之一,它对保证人们身体健康和社会文明,消除外部干扰、保证施工顺利进行,节约能源、保护人类生存环境,保证社会和企业可持续发展都具有重要的意义。
施工噪声主要包括施工现场、机械作业时和车辆运输时产生的噪声。
为减少噪声影响,机械设备选型配套时优先考虑低噪声设备,尽可能采取液压设备和摩擦设备代替振动式设备,并采取消声、隔音、安装防震底座等措施。
加强机械设备的维修保养,保证机械设备的完好率,确保施工噪声达到环境保护标准要求。
施工过程中采用先进设备,使用清洁能源,在设备选型时选择低污染设备,并安装空气污染控制系统。
防止严重漏油,禁止机械在运转中和维修时产生的含油污水未经处理直接排放,对含油污水进行隔油处理后再行排放。
施工物料堆放严格管理,禁止堆放在河堤上,防止在雨季或暴雨将物料随雨水径流排入地表及附近水域造成污染。
施工及生活废水的排放遵循清污分流、雨污分流的原则,各种施工废油、废液集中储积,集中处理,严禁乱流乱淌,防止污染水源,破坏环境。
为防止钢便桥施工污染水源,破坏环境,污水及废渣严禁乱流乱淌。
余土及废弃物等,严禁直接排入河中或遗弃于河床,在工程完工时进行清理,集中置于弃土场。
遵守国家和地方有关水土保持的规定,采取必要的措施防止施工中的燃料、油、沥青、污水、废料和垃圾等有害物质对河流的污染。
不破坏、占压、干扰河道、水道及既有灌溉、排水系统。
必须占压的,首先征求主管部门同意,并采取必要的防护、替代措施。
防止工程施工中开挖的土石材料对河流、水道、灌渠等排水系统产生淤积或堵塞。
河床内施工,遵守《中华人民共和国河道管理条例》、《中华人民共和国水法》中有关规定,防止对河流状态造成改变,防止弃碴淤积河床、污染河流水质。
第十二章文明施工
我们将严格按照项目部、监理组及业主具体要求和我公司有关文明施工的具体规定,制定严格的文明施工管理条例和计划,全体进场员工必须认真遵守、严格执行,坚决做到文明施工,充分体现出我公司现代化施工企业的精神风貌。
1、进场材料堆放规范化
①材料堆放:
现场施工材料分类堆放整齐,并挂上标签牌,做到一头齐、一个面、一条线。
②分散材料:
对其它散状材料,根据现场实际情况及平面布置图码放成垛、成行、高度不超过1.50m。
2、生产区文明施工管理
①按照本方案建立的文明施工管理体系,制定文明施工责任制,划分区域,明确管理负责人,实行挂牌制,落实到个人,做到现场清洁整齐。
②施工生产区域临时用电、用水将设置专人管理,不得长流水、长明灯。
③工人操作地点和周围必须清洁整齐,做到活完脚下清,工完场地清。
④施工完成后,将填筑的施工便道全部清理干净,并派专人负责,将河道恢复原样,补齐破损的混凝土河床,清理完成后请河道管理部门进行验收,并出具验收报告。
第十三章应急预案
根据本工程的特点及施工工艺的实际情况,认真地组织对危险源和环境因素的识别和评价,特制定本工程项目发生紧急情况或事故的应急措施,开展应急知识教育和应急演练,提高现场操作人员应急能力,减少突发事件造成的损害和不良环境影响。
1、施工安全组织机构
由于本项目施工的钢栈桥是跨新运河栈桥,我部对施工安全极为重视,为了加强施工过程中安全措施的落实,项目部成立了安全领导小组,其组织机构如下:
(一)安全领
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- 便桥 设计 施工 方案