钢便桥施工专项方案一型钢纵梁.docx
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钢便桥施工专项方案一型钢纵梁
钢便桥施工专项方案
(一)
一、便桥概况
本座钢便桥具有解决人员上下班及材料运输、机械设备运输等功能,可通行10m3砼搅拌车、25t汽车吊,XR320D旋挖钻及钻杆、钻头。
考虑到实际施工需要及行车要求跨洛河主河道(2#墩~~3#墩)设置钢便桥。
钢便桥采用钢管支撑柱,横向、纵向均用工字钢连接,纵梁工字钢上横铺槽钢作为桥面,支撑柱间用槽钢焊接作为剪刀撑。
钢便桥两侧用Φ48mm钢管做立柱,栏杆高度1.2米,栏杆纵向1.5米1根立柱(与桥面槽钢焊接),高度方向设置两道横杆,用红白油漆刷好,确保水上作业安全。
在钢便桥两端行车方向设置明显减速标志,起到警示作用。
钢便桥全长60m,跨径组合为6m+9m×6;桥宽6m。
二、施工方案
根据本桥所处河流水深、流速、河床地质等情况,采用25t汽车吊从一端向河中逐跨施工方案。
河流常年水深5~9m,下游橡胶坝顶面标高为:
115.4。
最高水面至便桥底面0.6m(桥底高程为:
116.0),钢管桩入土深度6m左右,则钢管桩自由长度9m左右,钢管桩总长度15m。
三、结构布置
1、钢便桥材料及数量
①钢便桥材料
钢便桥支承柱为Φ630mm螺旋钢管桩,材料为Q235,壁厚δ=8mm。
间距(中距):
纵向6m+6×9m,横向4m。
钢管桩横向采用2I32b工字钢于桩顶间连接,并视河面至便桥面高度采用[14#槽钢按剪力撑焊接,增强稳定性。
桩顶采用割开槽口的型式,2I32b工字钢直接卡入槽口内,I32b工字钢的长度为6m。
便桥采用I32b工字钢为纵梁,纵向工字钢与钢管桩用[14#槽钢焊接作为剪力撑。
纵梁上铺设焊接[20槽钢,横向宽度6m,间隔5cm。
钢便桥自下而上结构依次为:
Φ630mm钢管桩→2I32b工字钢横梁(8组16根)→I32b工字钢纵梁(8*7共56根)→桩间[14槽钢剪力撑加固,纵向工字钢与钢管桩斜撑加固→桥面横向[20槽钢→Φ48mm钢管护栏。
(详见钢便桥施工方案布置图)
桥台采用M7.5浆砌片、块石桥台(石料强度不小于30号),桥台形状为一长7m、宽3m、高2m的三棱柱。
②钢便桥主要材料数量
钢便桥主要材料数量详见下表。
材料名称
规格型号
数量
重量(t)
备注
钢管桩
φ630mm(壁厚为8mm)
240m
29.52
不含损耗
横向工字钢
I32b
96m
5.6
不含损耗
纵向工字钢
I32b
480m
27.70
不含损耗
钢板
400×200×12mm
48块
0.38
不含损耗
槽钢
[20#a
1440m
32.58
不含损耗
槽钢
[14#a
288m
4.19
不含损耗
护栏
Φ48mm钢管
290m
0.8
不含损耗
合计
100.77
不含损耗
2、钢便桥布置
钢便桥的起点及终点均插入河堤6m或以上,以增强稳定性。
3、钢管桩入土深度
根据地质钻探提供的资料,河沟内为第四系卵石层,钢管桩桩底在中密层,中密层卵石承载力基本容许值为:
400【fao】(kPa),总入卵石深度6m左右。
四、施工机械
钢便桥的钢护筒振沉以及工字钢纵梁的拼装等采用25t汽车吊和振动锤逐跨进行施工。
钢便桥及平台施工主要机械设备表
序号
设备名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
振动锤
DZ45A
台
1
激振力360KN
2
汽车吊
25T
辆
1
3
电焊机
LHF-400
台
3
4
手拉葫芦
5~15T
台
10
5
发电机
200KW
台
1
振动锤参数表
项目
单位
DZ45A参数值
备注
电动机型号
YNZ45-6-W
电机功率
KW
45
偏心轴转速
r/min
1150
偏心力矩
N·m
240
激振力
KN
360
空载振幅
mm
8.9
允许拔桩力
KN
160
质量
Kg
3800
电源(100m内)
KVA
150
外形尺寸
A
mm
1150
B
mm
1320
H
mm
2100
五、施工方法
A.施工顺序
1.整体施工顺序
南筑岛便道→主河道→北筑岛便道
2.每跨便桥施工顺序
采用汽车吊从岸边→河中间逐跨施打→拼装完成。
施打钢管桩→焊接桩顶工字钢横联→安装纵向工字钢→安装纵梁上弦槽钢→焊接桩间槽钢剪刀撑及钢管桩与纵梁剪刀撑→临时护栏。
B.施工方法及技术要求
1.钢管桩采用Q235钢螺纹钢管,每节定尺12m,施打时,现场采用焊接接长,接缝处适当加焊薄钢板,增强刚度。
2.施工钢便桥钢管桩采用DZ45A振动锤,施打入土时,采用双夹点将管学习壁夹牢进行振沉。
3.根据测量放样提供的点位,利用水位平稳或平潮时将钢管桩插入河床,着床后调整两个方向的垂直度,慢振,再次复测定位准确、校正垂直度,然后继续振沉,如果入土深度不满足设计要求时,接长后续振,直至达到计算标高或满足惯入度——收锤标准。
收锤标准以钢管桩不再明显下沉为准。
4.中点控制采用全站仪;垂直度控制采用吊锤。
5.振沉时,汽车吊松绳速度应同步,防止振空锤损坏扒杆。
6.钢管桩平面中心桩位控制(允许)偏差为5cm,倾斜度≯1%。
7.钢护筒接长时,应采取可靠措施确保对接的管节顺直,接口紧密。
8.工字钢纵梁采用在平台上组拼,整跨安装。
安装时两端系绳索配合定位。
9.钢护筒振沉完毕后,应及时加焊横联工字钢及剪力撑,使之连成整体。
10.主梁工字钢纵梁与钢管桩顶工字钢压焊连结,工字钢纵梁上均匀铺设焊接槽钢。
C.其它
1.施工用电采用自备200KW发电机1台供电,确保施工的连续性。
2.为保证钢便桥畅通,便桥上禁止堆放材料或设备。
六、水上作业安全事项
本河段为不通航河段,不需要临时封航。
但进行水上作业时,应注意做好水上安全措施,确保水上作业安全。
1.水上施工方案确定后,应严格按照批准的方案进行水上作业;
2.所有参加水上作业人员应进行水上作业安全教育才能上岗;
3.水上作业开工前,对所有参建人员进行技术交底和安全操作交底;
4.水上作业时,应设专人统一指挥;
5.设安全员全天候在便桥上值班,监督作业人员遵守水上作业规定,纠正违章行为,指导安全作业,确保人员安全;
6.便桥临边,均应设置牢靠的防护栏;
7.所有作业人员均应穿救生衣;
8.在便桥的固定位置挂放3个救生圈及其它应急救生设备;
9.任何情况下,吊车停止作业时,汽车吊应将扒杆收回正常停车状态;
10.如遇雷雨等恶劣天气、六级以上大风,应停止作业,人员应及时撤离;台风期间,应采取拉缆风绳等稳固措施;
11.洪水期间,应安排人员测量钢管桩处的冲刷情况,如冲刷严重,应采取抛片石、砂包进行防护,防止钢管桩底脚悬空发生倾倒;
12.值班人员应注意观察河面上漂浮物的漂流状态,如发现大体积漂浮物对便桥有可能造成威胁的迹象时,应采取引流等措施,防止对便桥造成撞击;
13.夜间作业时,应提供满足夜间施工条件的照明灯光;
14.严禁向河里乱扔物件,危及河流安全及破坏环保;
15.钢便桥上严禁堆放任何物料,确保便桥安全;
16.定期或不定期对钢便桥进行检查,发现缺陷及时维修、更换;
17.临时用电的电器设备,应由持证电工安装,严禁乱拉乱接,经常检查电路,防止发生漏电事故;用电线路应架空架设;
七、水上施工应急预案及措施
水上施工作业时,主要发生的事故是人员落水,因此,制订应急救援预案,具体如下:
当发生水上作业点施工人员落水时:
现场人员抛投救生圈或绳子,大声呼救,利用有效联络方法确定落水人员方位。
如果夜间采用照明灯照射落水者,组织水性好、经过水上救援训练的救生员及时搜救落水人员。
岸上人员做好接应工作。
现场负责人立即向本单位应急救助领导小组及救援部门报告。
报告内容必需说明出事地点、时间、落水人员数量及详细情况。
落水人员被救起,根据伤势情况及时送往医院救治,并提前通知救护车到现场接应。
八、文明施工与环境保护
(一)文明施工措施
1.材料、设备按规划点堆放整齐;
2.材料、设备堆放要稳固,防止倾倒危及施工人员安全;
3.每一工点完工后,应及时清理场地,做到工完场清;
4.不允许在便桥上堆放物料,确保便桥畅通。
(二)环境保护措施
1.严禁向河里倒弃生活垃圾,污染水源环境;生活垃圾必须装入加盖的储集容器里,并定期运至岸上倾倒;
2.禁止在平台上或岸边焚烧各种垃圾及废弃物,造成有毒气体;
3.施工现场无废弃物,在便桥操作面散落的砼碴应及时清理干净;
4.便桥拆除后,应及时进行河床清理,恢复河床、岸上地形原貌。
(三)防漏油措施
工地涉及的油类物品有:
柴油、润滑油、机油等,使用时,应采取有效措施,防止油类泄漏。
1.定期检查设备是否漏油;
2.漏油设备应及时维修或更换;
3.所有重型和固定设备都应配有盛油工具箱,配置不少于3块30×30cm的3M抗水吸油棉、1双能保护至手腕20cm以上的橡胶手套、3个能装80升的塑料袋、盛油盆、塑料薄膜等工具,用以防止或处理油污染;
4.在使用或维修过程中,应做到以下几点:
(1)在所需修理的机械设备底盘底下铺塑料簿膜;
(2)在塑料簿膜上放盛油盒;
(3)如有油泄漏,用吸油棉吸附后,拧放到盛油盒里,将用过的吸油
棉放到塑料袋里;
(4)报告所有溢油事件;
(5)记录溢油事件的日期、时间、地点、溢油量、清理溢油的措施
和防止类似事件发生的措施。
九、便桥临时用电安全措施
1.安全用电管理制度
①凡使用和操作电动机械的人员,必须进行安全用电的技术培训教育,了解机电、设备常识,掌握机械性能、操作方法、规范规程,经培训、考核合格后持证上岗。
②必须安排身体健康、精神正常、责任心强的人员从事电工工作,操作电焊机、卷扬机、搅拌机必须持证上岗。
③电气设备应有电工进行安装,试运转正常后交操作人员使用,并向操作人员进行技术交底。
④操作人员相对稳定,不得任意更换,以保证高效和安全生产。
⑤用电人员应按规定正确使用绝缘防护用品,电工要持证上岗。
2.安全用电措施
①.所有电气设备均应按照铭牌所标示的额定电压和额定功率使用。
②.多路电源进出线的开关柜和配电箱均采用密封式结构,进线及负荷回路均应标明名称,闸刀表明额定电压值。
各开关柜和配电箱均加锁,钥匙由值班电工保管。
③.开关及熔断器必须是上端接电源,下端接负荷。
④.不同电压的插销和插座采用不同的结构形式。
⑤.严禁将电线钩挂在闸刀上或直接插入插座内使用。
⑥.熔断器的熔丝熔断后应查明原因,在排除故障后方可更换。
⑦.连接电动机械和电动工具的电气回路均设保护开关或者插座,并不得直接外露。
对小型电焊机和振动棒等可移动机具必须使用橡皮软电缆,并且必须保证一机一开关。
⑧.使用发电机时,必须严格遵守发电机操作规程,并采取必要的倒闸操作程序。
每台发电机由专职的电工操作,必须在额定功率以下工作,不得超负荷运行。
发电机与变压器之间应有完善的闭锁措施。
⑨.工地用电实施三级配电二级保护,所有机械设备实行“三相五线制”,执行“一机、一箱、一闸、一漏电保护”处理,把事故隐患消除在萌芽状态。
⑩.保护零线:
每一重复接地装置时,接地电阻不大于4Ω,电工应经常检测接地电阻,以确保接地良好。
⑾.夜间施工时,必须在操作区,主要道路、便桥、平台等区域采用一般照明和局部照明措施。
灯具采用高压汞灯、高压钠灯或者卤钨灯。
3.用电防火措施
①.导线和电缆的安全载流量不应小于长期工作电流,供电设备不可超过其过负荷能力长时间运行,以防止线路或设备过热。
②.保证电气设备绝缘良好、导电部分连接可靠,定期清扫积尘。
③.开关、电缆、母线、电流互感器等设备应满足短路热稳定的要求。
④.应正确使用开关电器,杜绝误操作事故。
⑤.保护装置应正确稳定,操作机构应灵活可靠,防止振动。
⑥.先断电后灭火。
发生电气火灾时应先断电源,而后再扑救。
切断电源后可按一般性火灾组织人员扑救,同时向公安消防部门报警。
⑦.如果需要电力部门切断电源,应迅速使用电话联系。
⑧.如遇带电导线断落地面,应划出8~10m的警戒线,以避免跨步触电。
⑨.带电灭火、应使用不导电的灭火剂。
例如二氧化碳、四氯化碳、1211干粉灭火剂。
不得使用泡沫灭火剂和喷射水流类导电性灭火剂。
灭火器喷咀离10KV带电体不应小于0.4m。
4.生活安全用电措施
①.生活区比较独立,采用独立的用电线路。
②.宿舍内不得使用电炉、电热管等大功率用电器。
③.各用电线路和用电设备安装、维修工作必须由电工或专业维修人员完成,严禁私自拉接电线。
④.办公室、食堂、宿舍等区域无人时必须关掉所有的用电设备。
⑤.驻地和主要通道、公共场所在夜间必须有照明措施。
⑥.安全员长定期对项目部所有人员进行用电安全教育,提高自我防范意识。
做到人人会报警、会逃生,会使用消防器材。
5、触电与救护
A、人体触电伤害事故的易发
(1)在保护措施不完善的情况下,易发生人体触电伤害事故。
(2)施工人员违章操作时,易发生人体触电伤害事故。
B、急救方法
(1)最首要的措施是使触电者迅速脱离电源。
使触电者迅速脱离电源的方法有两种:
一种方法是切断电源开关;另一种是用干燥的绝缘木棒、布带等将电源线从触电者身上拨离,或者将触电者拨离电源。
(2)严禁救护者用手直接推、拉和触摸触电者;严禁救护者使用金属物品或其他绝缘性能差的物体(如潮湿的木棒、布带等)接触触电者。
(3)触电者脱离电源后,必须立即采取急救措施,如人工呼吸法、心脏按摩法。
十、水上施工安全保障组织体系
施工过程检查
1.安全技术措施交底后是否人人明白和心中有数;
2.施工生产过程中各种不安全因素是否得到控制;
3.施工机械是否安全挂牌;
4.安全操作规程和安全技术措施是否认真执行;
5.现场有无违章指挥,违章作业;
6.每周一次安全大检查是否正常进行;
7.安全隐患是否限期整改;
8.信息反馈是否准确及时;
9.安全防护设施是否被挪用。
附件:
钢便桥受力计算书
一、设计依据
《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)
《装配式公路钢桥多用途使用手册》(人民交通出版社2001.6)
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
《夏都大桥工程两阶段施工图设计基础资料》
二、设计荷载
1、恒载
恒载为结构自重。
2、活载
汽车-20级(混凝土搅拌运输车自重最大值为20t,满载混凝土重(12m3)后总重约50t):
P1=140KN,P2=P3=180KN。
轴距4m+1.4m,轮距1.8m;
XR320D旋挖钻机(整机92.8t):
履带0.8×6.092m,纵向两轮中心距5.052m。
;
施工荷载及人群荷载:
1KN/㎡。
考虑栈桥及施工实际情况,同方向车辆间距不小于20米,即一跨内同方向最多只布置一辆重车。
三、材料容许应力值
1、16Mn钢
容许轴向力[σ]=200MPa
容许弯应力[σw]=210MPa
容许剪应力[τ]=120MPa。
2、A3钢(Q235)
容许轴向力[σ]=140MPa
容许弯应力[σw]=145MPa
容许剪应力[τ]=85MPa
四、栈桥强度、刚度及稳定性验算
1、桥面横向[20槽钢受力计算
[20槽钢间距为5cm,支撑结构纵梁为I32b工字钢,间距80cm。
取0.8m长[20槽钢按简支梁计算。
混凝土搅拌运输车总重按50t计算:
P1=140KN,P2=P3=180kN。
后轮荷载较大,以后轮计算。
后轮着地面积A1=0.6m×0.2m=0.12㎡,后轮长度0.2m等于工字钢宽度,所以后轮荷载P完全作用于一根[20槽钢上,P=180/2=90kN,q=P/A1=750KN/㎡按集中力计算,偏安全。
XR320D旋挖钻机(整机92.8t):
履带面积A2=0.8×6.092m=4.87㎡;均布荷载q2=P/2/A2=95.28KN/㎡;作用于一根[20槽钢上的荷载P=q2×0.25×0.8=19.056kN;
自重荷载:
q=22.63×10÷1000=0.23KN/m
施工荷载及人群荷载:
1KN/㎡。
由上述可知,混凝土搅拌运输车+自重荷载+施工及人群荷载为最不利组合。
Mmax=Pl/4+ql2/8=90×0.8÷4+(0.23+1×0.25)×0.8×0.8÷8=18.03kN.m
Qmax=P/2+ql/2=45+(0.23+1×0.25)×0.8÷2=45.20kN
W=178×10-6m3
σ=Mmax/w=101.3MPa<[σw]=210MPa;τ=Q/A=15.68MPa<[τ]=120MPa
满足要求。
2、I32b工字钢纵梁计算
A=54.90cm2,m=43.10kg/m,Wx=503.5cm3,Ix=8056.8cm4
纵梁I32b工字钢间距0.8m,跨度9.0m,支撑于钢管桩顶I32b工字钢上。
以跨度9.0m的简支梁为模型进行计算。
混凝土搅拌运输车总重按50t计算:
P=500KN,P1=140KN,P2=P3=180KN,轴距4m+1.4m。
XR320D旋挖钻机(整机92.8t):
P=928KN,q=P/6=154.67KN/m;
自重荷载:
[20槽钢q1=22.63×10÷1000×(1÷0.25)×6=5.43KN/m
工字钢:
q2=43.10×10÷1000×8=3.45KN/m
施工荷载及人群荷载:
q=1×6=6KN/m。
由上述可知,XR320D旋挖钻机+自重荷载+施工及人群荷载为最不利组合。
当旋挖钻行驶至桥梁跨中时为弯矩最不利受力状态,由8根工字钢承受荷载。
Mmax=ql2/8=154.67×3+(5.43+3.45+6)×9×9÷8=614.67kN.m
单根工字钢所受弯矩M=614.67÷8=76.83kN.m
σ=Mmax/w=152.75MPa<[σw]=210MPa
当车辆行驶至钢管桩附近时为剪力最不利受力状态,由8根工字钢承受荷载。
Qmax=P+ql/2=928+(5.43+3.45+6)×9÷2=994.96kN
所受剪力Q=994.96÷8=124.37kN
τ=Q/A=22.65MPa<[τ]=120MPa
满足要求。
3、2I32b工字钢横梁
钢管桩顶横梁采用2×32b工字钢,长度6米。
栈桥施工活载及恒载均通过纵梁以集中荷载的方式传递至双工32b分配梁,根据纵梁计算可知,每根纵梁支点处最大支承力为124.37KN,又因两侧四根纵梁位于钢管桩上,所以仅需校核跨中3.37m段工字钢受力情况。
每根工字钢受力为4个集中力,每个集中力大小为124.37/2=62.19KN,工字钢自重:
P=43.10÷100=0.431KN/m。
钢管桩中心距4.0m,按跨度3.4m简支梁模型计算,简化成间距1m,距离支点1.2m的两个集中力,集中力大小124.37KN。
工钢截面性质如下:
A=54.90cm2,m=43.10kg/m,Wx=503.5cm3,Ix=8056.8cm4
则Mmax=P/l(2c+b)a+ql2/8=124.37÷3.4×(2×1.2+1)×1.2+0.431×3.4×3.4÷8=149.87kN.m
Qmax=P/l(2c+b)+ql/2=124.37÷3.4×(2×1.2+1)+0.431×3.4÷2=125.1kN
σ=Mma/w=197.6MPa<[σw]=210MPa;τ=Q/A=22.8MPa<[τ]=120MPa
满足要求。
4、钢管桩计算
钢管桩顶面标高为115.55m,根据《夏都大桥工程两阶段施工图设计基础资料》可知,河床高程为107.2m,河沟内为第四系卵石层,钢管桩桩底在中密层卵石,钢管桩按入土5m计算,考虑河床表层冲刷,钢管桩总长度为15m。
钢管桩为直径630mm的标准螺旋焊接管,则钢管桩自重为G=15×1.23=18.45KN。
当旋挖钻行至桩顶位置时,钢管桩所受荷载最大,根据纵梁受力计算可知,每根钢管桩受力为(994.96+5.17)/2+18.45=518.52KN。
按550KN进行校核。
钢管采用Φ630×8mm钢管,A=137.005cm2,I=66494.922cm4,i=22.027cm
W=2110.95cm3,M=90.61Kg/m
单根φ630mm,钢管截面承受的允许压力[N]
[N]=(A×[σ])=137.005×10-4×140×103=1918kN
钢管桩受力287.22<[N]=1918kN。
由于钢管墩为压杆,要考虑压弯失稳,故进行稳定性校核
按两端铰支计算钢管稳定容许应力,该处钢管最大自由长度为L=8.5m(从河床面起至钢管墩顶止),按10m计算。
按照路桥施工计算手册表12-2公式,则钢管稳定容许应力:
[σ]ω=φ[σ]=0.810*140=113.4MPa
式中:
φ——压杆稳定系数;
λ=νL/i=1×10/0.22027=45.40<80;
ν——压杆的长度系数,该处取ν=1;
L——压杆的自由长度,该处L=10.0m;
i——压杆对轴的惯性半径,该处i=0.22027;
[σ]——压杆材料的容许应力,钢管=140MPa。
查《钢结构设计规范》得,φ=0.810。
单根钢管的稳定容许压力:
[P]=[σ]ω·A=113.4×1.37005×101=1553.64kN
式中:
[σ]ω——钢管的稳定容许应力(由上式求得);
A——钢管壁的横截面面积(直径0.630m,壁厚0.008m)
故单根钢管稳定允许承载力[P]=1553.64kN>287.22KN
钢管桩规格满足要求。
钢管桩的竖向承载力计算
本栈桥所有桩基均支撑在中密卵石层上,按摩擦桩计算其容许承载力。
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)中的沉桩的承载力容许值公式,则桩的容许承载力为:
式中:
——单桩轴向受压承载力容许值(kN),桩身自重与置换土重(当自重记入浮力时,置换土重也计入浮力)的差值作为荷载考虑;
——桩身周长(m);
——土的层数;
——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度(m);
——与
对应的各土层与桩侧摩阻力标准值(kPa),宜采用单桩摩阻力试验确定或通过静力触探试验测定,当无试验条件时按规范给定值选用;
——桩端处土的承载力标准值(kPa),宜采用单桩试验确定或通过静力触探试验测定,当无试验条件时按规范给定值选用;
、
——分别为振动沉桩对各土层桩侧摩阻力和桩端承载力的影响系数,对于锤击、静压沉桩其值均取为1.0。
桩端承载力:
[P]=1/2(
Aσr)=0.5×(0.9×0.311×5000)=699.75KN
[P]已大于钢管桩所受荷载550KN,不需计算摩阻力。
所以打桩时根据地质情况入土深度5m,桩长15m,可以满足设计要求。
五、计算结论
1、根据计算,此种设计满足荷载设计要求。
2、在栈桥施工及使用过程中要定期测量河床标高及水的流速,若发现有较大出入应立即采取措施进行栈桥加固。
3、由于河床冲刷影响,导致钢管桩自由长度较大
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