321装配式公路钢桥拼装方案改副本.docx
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321装配式公路钢桥拼装方案改副本
一、编制依据
1、《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
2、《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T-J22-2008)
3、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)
4、《碳素结构钢》(GB/T700-2006)
5、《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)
6、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
7、《气焊、焊条电焊弧、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》(GB985.1-2008)
8、《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50250-2001)
二、编制说明
1、本方案编制根据目前现场实际情况编制。
2、在编制中按照技术可靠、措施得力、确保安全的原则确定施工组织方案,推行标准化管理。
3、在施工组织上实行科学配置,选派有施工经验的管理人员,上场专业化施工队伍,确保人、财、物的科学合理配置。
三、工程概况
本钢便桥位于城关区东岗东路,跨越鱼儿沟。
改造既有桥梁前,为了不中断交通,需要先搭设临时钢便桥进行交通过度。
施工便桥采用321装配式钢桥,孔跨布置形式为(1-30m)装配式公路钢桥,横断面布置形式为左幅:
2m非机动车道+4m车行道+4m车行道;右幅:
+4m车行道+4m车行道+2m非机动车道。
四、主体结构安装
主体结构由桁架单元、桁架销子、加强弦杆、桁架螺栓、弦杆螺栓等构成。
桁架(贝雷片)和桁架销子(贝雷销)(图2-10)
图4-1用桁架销连接桁架
图4-2DSR“321”装配式公路钢桥
图4-3桁架单元与桁架销子
1、桁架:
由上、下弦杆,竖杆和斜撑焊接而成。
上、下弦杆的一端为阴头,另一端为阳头,在阴、阳头上都有销子孔。
两节桁架拼接时,将一节的阳头插入另一节的阴头内,对准销子孔,插上销子。
桁架各孔的用途如下:
弦杆螺栓孔用于拼装双层或加强桥梁时,将桁架螺栓或弦杆螺栓插入弦杆螺栓孔内,使双层桁架或桁架与加强弦杆连接起来;支撑架孔用来安装支撑架,当桁架用作主梁时,用中间两个孔,用作桥脚时,用端部两个孔,以加强两排桁架间的联系;风构孔用于连接抗风拉杆;端竖杆上的支撑架孔,用于安装支撑架、斜撑和联板;横梁夹具孔用于安装横梁夹具。
下弦杆上设有4块横梁垫板,垫板上有栓钉,用于限定横梁的位置。
每片桁架重270kg;肩抬需作业手4-6人,手抬则需6-8人;如将上、下弦杆的加强弦杆连接后再用手抬,则需增加2-4人。
桁架销子:
用于连接桁架。
在销子的一端有一个小圆孔,安装时插入保险卡,以防止销子脱落。
销子顶端有一凹槽,方向与小圆孔方向一致,安装时使凹槽与上、下弦杆平行(图4-4),以使保险卡顺利插入销子孔内。
图4-4销子顶端凹槽方向
桁架销子外形结构尺寸50*200,重3kg。
2、加强弦杆(图4-5):
由两根10号热扎槽钢拼焊而成,重80kg。
加强弦杆一头为阴头,另一头为阳头。
在加强弦杆的中间设有支撑架孔和弦杆螺栓孔。
加强弦杆与桁架上、下弦杆的连接见图4-5。
设置加强弦杆的目的,在于提高桁架的抗弯能力,充分发挥桁架腹杆的抗剪作用。
由于桥梁端部弯矩很小,故首、尾节桁架不需设加强弦杆。
图4-5加强弦杆与桁架螺杆
3、弦杆螺栓(图4-5):
弦杆螺栓规格为38×200,重3kg,弦杆螺栓用于连接桁架与加强弦杆,安装时按图4-6所示,使螺杆头部埋在加强弦杆内,以免桥梁推出时受阻。
图4-6加强弦杆与桁架上、下弦杆的连接
双排双层加强型装配式公路钢桥数量表4-1
五、桥面系安装
桥面系包括横梁、钢桥面板、路缘等。
1、横梁(图5-1):
横梁重175kg,横梁上设有4组卡子,用于限定纵梁位置,两端焊有短柱用于连接斜撑,两端底面各有3个凹眼。
安装横梁时,将凹眼套入桁架下弦杆横梁垫板上的栓钉,使横梁在桁架上就位。
凹眼的间距与桁架间距相同,横梁就位后,桁架的间距也就相对固定了。
2、横梁夹具(图5-1):
横梁夹具由拉杆、悬梁和支承杆3部分组成;用于固定横梁,重3kg。
拉杆端部有一凸头,安装时将拉杆凸头扣入横梁垫板缺口内,悬梁的一端勾在桁架竖杆的长方孔上,再用把杆(或扳手)转动支承杆,使其压紧固定横梁。
横梁夹具不能承受很大的向上荷载,因此,当横梁用夹具夹住时,禁止用千斤顶在横梁下顶起。
横梁的固定见图5-2。
图5-1横梁与横梁夹具图5-2用横梁夹具固定横梁
3、U型钢桥板、路缘(图5-3)。
(1)U型钢桥板:
钢桥板由标准桥板、中央桥板、搭板、中央搭板、路缘、路缘螺栓、U型螺栓等七部分组成。
U型钢桥板每一桥节由4块标准钢桥板、一块中间钢桥板、桥两侧路缘板及连接件组成(图5-4),构件诸元如表5-5所示。
图5-3U型钢桥板
表5-1每一桥节配U型钢桥板构件数量及诸元表
名称
数量
(件)
长度
(mm)
宽度
(mm)
厚度
(mm)
重量
(kg)
连接件
标准钢桥面板
4
2998
802
105
236
U型螺栓2个
中央钢桥面板
1
2998
482
105
138
U型螺栓1个
路缘
2
2998
208
37
26
M20标准螺栓10个
(2)U型螺栓(图5-5):
安装在钢桥板的两侧,用于固定钢桥板,重3kg。
安装时需要专用工具(图5-6)。
图5-5U型螺栓图5-6U型螺栓专用工具
(3)挂钩螺栓和路缘连接螺钉(图5-7):
挂钩螺栓为U型钢桥面板与横梁连接之用。
螺栓由锻钢加工而成,其形状如L。
螺栓的一端为一挂钩,挂钩与横梁的接触面上粘有2mm厚的氯丁橡胶层;另一端为一螺杆,螺杆上车有丝口,为装配螺母之用;螺杆头上刻有指示方向的箭头,箭头的指示方向与挂钩方向一致,安装时,当箭头方向与横梁垂直时,则表示挂钩螺栓处于正确位置,此时须在桥面上,将套筒扳手的头,从桥面板上的圆孔伸入,转动扳手将螺母拧紧。
挂钩螺栓配有弹簧垫圈,以防螺栓松动。
图5-7挂钩螺栓和路缘连接螺钉
路缘连接螺钉,是为路缘与U型标准钢桥面板连接用的。
U型标准钢桥面板与横梁的连接既可用U型螺栓,又可采用挂钩螺栓。
U型标准钢桥面板与钢桥端部横梁的连接建议采用挂钩螺栓。
六、连接系安装
连接系包括斜撑、联板、支撑架、抗风拉杆等。
1、斜撑(图6-1):
斜撑用于增加桥梁的横向稳定,重11kg。
其两端各有1个空心圆锥形套筒,一端与桁架端竖杆上的支撑架孔连接,另一端与横梁短柱连接。
每节桁架在端竖杆上装1对斜撑,桥头端柱另加1对。
斜撑与桁架和横梁用斜撑螺栓连接。
图6-1斜撑
2、支撑架(图6-2):
支撑架用于第一排与第二排桁架的连接。
双排单层桥,在每节桁架(或加强弦杆)顶面中央,水平安装1个支撑架。
双排双层时,除在顶面安设1个支撑架外,还要在上层桁架后端竖杆上安装1个支撑架(首节桁架前端竖杆也应安装1个)。
架设三排桥梁时,支撑架安装的部位和数量与双排桥梁相同。
安装时,将两端的4个空心套筒嵌入两排桁架的支撑架孔内,再用撑架螺栓固定。
图6-2支撑架
3、联板(图6-3):
联板用于第二排和第三排桁架的连接。
三排单层时,只需在每节桁架同一侧端竖杆上安设1块联板,首、尾节安装在端柱上。
图6-3联板
4、斜撑螺栓和撑架螺栓(图6-4):
斜撑螺栓用于连接斜撑;撑架螺栓用来连接支撑架和联板。
这两种螺栓的形状基本相同,但斜撑螺栓比撑架螺栓略长一些。
螺栓的一头焊有挡板,用于在拧紧螺栓时偏心挡板扣在构件的边缘,不使螺杆同螺母一起转动。
图6-4撑架螺栓图6-5抗风拉杆
5、抗风拉杆(图6-5):
抗风拉杆两端各有1个销钉孔,并设有用链条系挂的销钉,利用销钉使抗风拉杆与桁架连接,在抗风拉杆的中部设有连接夹,使抗风拉杆能够弯折,便于运输。
抗风拉杆上还有松紧螺旋扣,用以调整拉杆长度。
螺旋扣内设有长度指示块,转动螺旋扣至杆端触及长度指示块,则表示拉杆已处于正确长度。
螺旋扣的一端有锁紧螺母,以防拉杆松脱。
每节桁架交叉设置两根抗风拉杆,承受垂直于桥梁的横向风力。
安装拉杆时,必须保持正确长度,拧紧锁紧螺母,以保证桥梁顺直和有效地承受风力。
七、桥头系安装
桥头由端柱、桥座(支座)、座板、搭板、搭板支座等构成。
1、端柱(图7-1):
端柱安置在桥梁的两端。
用于将桥梁上的荷载传递到桥梁支座上。
端柱有阳头和阴头两种,阳头端柱重69kg,阴头端柱重70kg。
安装时,阴头端柱装在桁架的阳头上,阳头端柱装在桁架的阴头上。
端柱侧面的两个圆孔连接于桁架的上、下弦杆;端柱下部设有带定位销的短悬臂和活动铁扣,用于设置和固定横梁。
长距离运输时,可将活动铁扣移入柱腹中,用螺栓固定。
在端柱底部焊有鞍形垫铁,用于端柱座落在桥座的轴梁上。
图7-1端柱
2、桥座(图7-2):
桥梁端柱支承在桥座轴梁上,轴梁分为3段,架设单排桥梁时,桁架端柱支承在轴梁的中段上(图7-3);架设双排桥梁时,用两个桥座,端柱分别支承于两个桥座轴梁中段上,架设三排桥梁时,仍用两个桥座,内排端柱支承于1个桥座轴梁中段,中、外排端柱分别支承于另一桥座轴梁的两边段上。
图7-2桥座
图7-3端柱支承在桥座轴梁上
3、座板(图7-4):
座板用于放置桥座,并将桥座传来的荷载均布于地基上。
在座板边上刻有1、2、3数字,分别表示单排、双排、三排桥梁桥座中心线位置。
在座板另一边上刻有跨桥方向的中心线位置。
图7-4座板
八、桥梁的使用与维护
1、桥梁在使用时应采取下列维护保养措施。
2、在桥头竖立标明载重等级的标志牌
3、在桥梁两端竖立标明载重等级、限制车速等重要通行规则的标志牌,严防超载运行,确保通行安全。
必要时,还可采取强制限载、限速措施。
4、应经常进行检查、维修
5、经常观察各种销子、螺栓、横梁夹具及抗风拉杆等是否齐全,有无人为损坏,有无松动现象,随时保持良好状态。
6、定期检查主梁两岸座板及引桥下之垫木有无不均匀沉降,发现问题及时处理。
7、在销子周围涂油脂,以防雨水进入销孔缝隙内。
所有螺栓外露丝扣也要涂油脂,防止生锈。
8、经常测量桥梁跨中挠度,看其是否日渐增大。
挠度增大的速度应与销子、销孔磨损度成正比,增量应该是很小的。
如挠度增大过快,表明销子或销孔或桁架上、下弦杆(包括加强弦杆)有了损坏,应立即进行详细检查,采取措施。
9、定期检查桁架下弦杆阳头端单耳根部是否有裂缝,如出现裂缝应测量裂缝的长度并采取监视措施以防桁架破坏,及时更换桁架。
10、检查桥板是否破裂、弯曲或有无不平现象;损坏的应及时更换。
如桥梁经常有履带车通过,则应加铺车辙板,以免桥面磨损太快。
11、桥梁部件或零配件,除相互接触的部分外,原已涂有两道油漆,但如桥梁长期使用,为保护钢材,最好在架桥以后全部再油漆一遍;有些部件需在架桥前预先漆好。
12、经常清理桥面。
九、拼装过程中的安全注意事项
刚便桥施工过程中,为确保施工的顺利进行和安全,制定了详细的施工作业程序,采取以下的施工安全措施:
1、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。
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。
2、吊装时应系缆风绳,使桩保持平衡,防止碰撞。
3、设立明显的警示标志,以确定施工范围。
4、周围安装安全网,防止跌落事故发生。
5、施工人员必须戴安全帽。
7、一切电气设备应安装漏电开关。
8、吊装作业,应统一指挥,严禁非指挥人员发令,指挥起重信号。
9、
为保证便桥承载安全,须严防超重汽车上桥,便桥路口设置限载牌,限载35t。
便桥路口设置限速牌(限速10km/h),严禁汽车速度过快造成其他不安全因素。
10、严格按照符合在高压线附近的安全施工距离进行施工,设专职的安全管理员进行监督。
十、33米321装配式公路钢桥计算书
钢桥设计长度为30米。
采用双排双层加强型。
桥面净宽为标准式钢桥宽度4m。
荷载为汽60T.
1、按30米跨度受力验算
对于受力状况,按简支梁验算。
如图所示:
L=30米
1、钢桥每米自重为46.3/3=15.5KN/m。
2、活载
查《装配式公路钢桥多用途使用手册》
结构形式:
双排双层加强型
[M]加强=6750kN.m[Q]=490.5kN
考虑冲击系数=1.2G=600KN
Mmax=1/8*q*L²+1/4*G*L*1.2
=0.125*15.5*302+0.25*600*30*1.2
=7143.75<2*[M]=13500kN.m
故,最大弯矩满足要求。
Qmax=qL/2+G*1.2=15.5*30/2+600*1.2=952.5kN<2*[Q]=981kN
故,剪力满足要求。
桥台设计时参考此支座反力值设计。
3、挠度验算:
F=f1+f2
f1横载=5.q.l4/384.E.I
=5*15.5*304/384*2.1*4596255.2*10-3*2
=8.5mm
f2活载=1.2*G.L3/48.nE.I
=1.2*600*303/48*10*2.1*4596255.2*10-3*2
=2.1mm
双层奇数节f3非弹性扰度=1/8dn2=1/8*0.1717*102=2.15cm=21.5mm
d为常数,对单层桁架d=0.3556cm;对双层桁架d=0.1717cm;
F=8.5+2.1+21.5=32.1mm 故,挠度满足要求。 2、横梁受力验算 横梁为28#工字钢,计算长度为4.2m汽车轮距取1.8m 汽车总重为600KN,按3轴车计算最大轴压为200KN。 则轮压力为200/2=100KN 正应力强度校核: 计算简图如下: Mmax=1.2*100=120KN.m WZ=508cm3 σ=Mmax/W=120*103/508=236.22Mpa<[σ]=273Mpa 故,选用Q345C级钢28号工字钢横梁满足正应力强度条件。 剪应力强度校核: 计算简图如下: 计算得出Qmax=157.15KN 查型钢表知: t=8.5mmIz/Sz=246mm τmax=Qmax*Sz/Iz*t=157.15*103/8.5*246=75.16Mpa<[τ]=156Mpa 故,选用Q345C级钢28号工字钢横梁满足剪应力强度条件。 3、桥面板受力分析 桥面为1m×3m标准桥面板,每块标准桥面板骨架为纵向1根10工字钢和3根U型钢,1根L型钢,中间和端头采用10槽钢加固,桥面钢板为5mm厚花纹钢板。 见图 以桥宽4m,需要4块1m*3m桥面板,断面骨架为纵向4根10工字钢和12根U型钢和4根L型钢,端头、中间采用10槽钢加固,桥面钢板为5mm厚花纹钢板。 计算单侧车轮压力由1块桥面板同时承受。 考虑桥面骨架为整体结构,桥面钢板与纵向U、L、I型钢分段焊接,纵向U型钢钢间距16.5cm<轮胎宽度。 为简化计算,作用于纵向U型钢上的车辆荷载按均布荷载考虑,按后轮双轴计算,单片U型钢受均布荷载为=(1/2×p活×1.3)/5=130/5=26kN,计算图示如下 U型钢承载最大弯矩Mmax=1/8×q×L2=26×1.52/8=7.3KN.m<U型钢钢设计承载弯矩13.3kN*m。 σ=M/W=7.3×103/(49×10-6)=149MPa<273MPa满足要求。 N=1/2QL=0.5×26×1.5=19.5kN τ=N/A=19.5×103/(14.3×10-4)=13.6MPa<208MPa满足要求。 桥面U型丝材质16Mn,容许拉应力,压应力及弯应力1.3*20=273MPa,容许剪应力1.3*120=156MPa.做桥面使用是安全的。 4、结论 通过以上计算,此钢便桥能够满足60T车辆通行。 主要参考资料: 1、交通部公路规划设计院主编《装配式公路钢桥使用说明》。 1969年。 2、应用型本科院校土木工程专业规划教材,《工程力学》上册。 3、广州军区科研设计所编著《装配式公路钢桥多用途使用手册》
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