秀浦路钢便桥施工方案.docx

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秀浦路钢便桥施工方案

秀浦路（申江路~S2）新建工程

钢

便

桥

施

工

方

案

编制人

审核人

批准人

上海浦东路桥建设股份有限公司

秀浦路（申江路~S2）新建工程项目部

2012年9月20日

一、概述

本桥位于秀浦路一河道上，因该条河道有船只通行（环卫船），根据河道署要求施工期间保持该河道的通行，为了保证在施工期间施工车辆及运梁车的通行（单片梁最大重量160T），拟考虑建栈桥，根据现有河道量测河口宽度为26米，计划在该河道上搭设长30m，桥面宽4m的钢便桥，上部结构采用连续贝雷梁与型钢组合，下部结构采用钢管桩基础。

栈桥的桥底标高大于南侧原有老桥的梁底标高，中跨跨径大于老桥跨径；桥梁的结构形式为横向六排加强单层贝雷桁架，两排桁架间距0.45m和0.225m，桥面部位桁架间距为4.2m，中间跨跨径为12m，边侧跨径为9m。

栈桥桥面系采用定型桥面板，面系分配横梁为2I40a；单个桥墩基础采用φ609×8mm钢管桩6根，单个桥台基础采用φ609×8mm钢管桩3根，为加强基础的整体稳定性，桥墩每排钢管桩间均采用[20a号槽钢连接成整体。

本栈桥主跨分为9m、12m梁种，按一联的连续梁设计。

栈桥设计控制荷载为160T运梁车辆荷载，并考虑50t履带吊机墩顶起吊作业。

栈桥总体布置图下图所示。

栈桥平、立面布置图

栈桥横断面布置图

1.1上部结构

1.1.1跨径：

栈桥跨径分为9m、12m梁种，均按连续梁设计。

1.1.2桥宽：

栈桥桥面净宽为4m。

1.1.3主梁：

栈桥主梁贝雷梁组拼，钢桥面板栈桥横桥向布置6片。

贝雷梁钢材为16Mn，贝雷梁销轴钢材为30CrMnSi。

1.1.4支撑架：

纵横向主梁之间均设置支撑架；

1.1.5桥面板：

采用组合型钢桥面板。

桥面面板为6mm扁豆形花纹钢板，桥面纵梁为I12.6；桥面板尺寸为：

2.0m×6.0m，桥面分配梁为I40a。

1.1.6栈桥高程：

主梁梁底高程与南侧老桥高程等高。

1.1.7设计车速：

施工车辆15km/h,运梁车5km/h。

1.2下部构造

1.2.1墩顶承重梁：

均采用2I40a规格。

1.2.2桥墩桩基础：

采用直径609mm规格钢管桩，双排桩纵桥向间距为1.8m，横桥向间距为4.65m（见附图）。

1.2.3桥台：

桥台采用钢筋砼承台和钢管桩的组合，如图所示。

桥台构造图桥台配筋图

二、施工工艺

1、钢管桩插打

钢管桩采用履带吊配合振动锤插打，便桥施工顺序为从河岸边一端向另一端推进，逐孔完成。

架设好一孔后并铺设好桥面板，加固稳定，利用已架设好的便桥作为下一孔的施工平台，以此类推，逐孔施工，直至便桥架设完成。

（1）钢管桩接长

钢管桩节段对接时，节段对口应保持在同一轴线上，如果端椭圆度较大，可通过夹具和契子等工具校正。

但拼装所用的夹具等辅助工具，不应防碍管节焊接时的自由伸缩。

管节对口拼装检查合格后，应先进行定位点焊，再进行正式满焊。

（2）钢管桩定位

测量人员事先按照图纸计算各钢管桩中心坐标，施工放样出各钢管桩的平面位置，待钢管桩及打桩设备到位后，进行打设。

（3）钢管桩插打

钢管桩插打前，工程技术人员和现场管理人员应充分了解打桩区域的地质情况，认真复核钢管桩位坐标，确认无误后，按钢管桩打设顺序填写相关表格，交付定位负责人，以利于便桥施工顺序开展。

钢管桩一次打设完毕，钢管桩入土深度按图进行，在打桩时采用桩底标高为主惯入度为辅。

采用震动沉桩，桩顶标高根据现场情况进行控制（考虑通航要求）。

（4）、钢管桩打设完毕后，进行钢管桩纵横向连接，形成一个固定的整体。

2、安装横、纵梁及桥面

每排钢管桩插打完毕后，就进行横梁、纵梁及桥面的安装。

横梁安装前，用2cm厚的钢板在钢管桩顶面进行焊接，形成钢管桩桩帽。

然后在上面焊接桩顶分配梁，桩顶分配梁通过双拼40a工字钢。

在横向分配梁上放置纵向贝雷梁，贝雷片与桩顶分配梁间用“U”型螺栓连接，以确保贝雷梁与横向分配梁的牢固和稳定性，在贝雷纵梁内横向布置间距1.5m的双拼I40a字钢，其上铺设定型桥面板，面层钢板与钢横梁之间用“U”型螺栓在边缘处连接。

纵向接头平顺，焊接牢固，防止重车行使引起钢板反卷。

注意横梁与纵梁及纵向贝雷片间均要用“U”型螺栓连接，以确保连接的牢固和稳定性。

就此一个作业程序完成。

以后每跨的施工均按前面所述程序进行反复循环的作业，从而完成钢便桥施工。

3、钢管桩成品的外行尺寸允许偏差表表1

偏差名称

允许偏差

说明

钢管外周长

±10（理论外周长157）

测量外周长

管端椭圆度

±6（理论直径50cm）

两端互相垂直的直径之差值

管端平整度

2

管端平面倾斜

不得大于4

桩长偏差

+300,－0.0

钢管桩刃脚部分应加强，以满足在吊装、运输时不致产生变形。

4、钢管运输

（1）钢管桩采用大型货车运输。

货车必须具备足够的长度和稳定性。

钢管桩放置在半圆形专用支架上，必要时可用缆绳紧固，防止坠落；

（2）在装桩、运输和起吊时，钢管桩堆放形式应使货车保持平稳，同时，应避免钢管桩产生轴向变形和局部压曲变形。

5、主要机械数量表

便桥主要设备及计划进场时间

1

50T履带吊车

1台

2

平板车

1台

3

电焊机

1台

4

5T手拉葫芦

2套

5

测量仪器

1套

6

锤击设备

1套

三、维护与保养

由于便桥需使用2年时间左右，必要的维护是维持便桥使用寿命的有力保障，应定期对便桥进行全方位的检查和保养，以确保便桥的使用安全。

具体的维护项目包括以下几点：

（1）做好施工监控，经常（每月一次，在重型车辆通过前和通过后都要进行沉降观测）测量钢管桩的标高，保证相邻钢管桩基之间的相对沉降小于2cm，如果出现相对沉降超限时，应停止通行，采取一些措施（如垫小钢板抬高纵梁）来减小相对沉降量；

（2）对便桥面板发生翘曲或损坏的部位，及时修复或更换。

四、施工安全质量技术措施

1、施工焊接

（1）环境

电焊机安设在干燥、通风良好的地点，周围严禁存放易燃、易爆物品。

遇大雨天气，应停止露天作业。

在潮湿地点工作，电焊机应放在木板上，操作人员应站在绝缘胶板上。

（2）操作

在主横梁、钢管桩、桥面上焊接操作时，必须系好安全带。

焊接带电设备时，必须先切断电源。

把线、地线不得与钢丝绳、各种管道、金属构件等接触，不得用这些物件代替接地线。

更换场地，移动电焊机时，必须切断电源，检查现场，清除焊渣。

乙炔瓶采用定型产品，必须备有灵敏可靠的防止回火的安全装置。

乙炔瓶与氧气瓶不得同放一处，距易燃易爆品不得少于10m。

严禁用明火检验是否漏气，防止火花和锋利物件碰撞胶管。

气焊枪点火时应按“先开乙炔、先关乙炔”的顺序作业。

氧气瓶设有防震胶圈，并旋紧安全帽，避免碰撞、剧烈震动和强烈阳光暴晒。

点火时焊枪不得对人，正在燃烧的焊枪不得随意乱放。

施焊时，场地应通风良好。

施焊完毕，将氧气阀门关好，拧紧安全罩。

2、起重吊装

吊装作业指派专人统一指挥，参加吊桩的起重工要掌握作业的安全要求，其他人员要有明确分工；吊装作业前必须严格检查起重设备各部件及钢丝绳的可靠性和安全性，并进行试吊。

各种起重机具不得超负荷使用；作业中遇有停电或其他特殊情况，应将重物落至地面，不得悬在空中。

作业地面应坚实平整，支脚必须支垫牢靠，回转半径内不得有障碍物，不得站人。

两台或多台起重机吊运同一重物时钢丝绳应保持垂直，各台起重机升降应同步，各台起重机不得超过各自的额定起重能力。

吊起重物时，应先将重物吊离地面10cm左右，停机检查制动器灵敏性和可靠性以及绑扎的牢固程度，确认情况正常后，方可继续工作。

作业中不得悬吊重物行走，吊装的物体下严禁站人。

在钢管桩振动下压过程中，施工人员严禁站在振动锤下，以防止重物落下匝伤人员。

起升或下降重物时，速度要均匀、平稳，保持机身的稳定，防止重心倾斜。

严禁起吊的重物自由下落。

配备必要的灭火器，驾驶室内不得存放易燃品。

雨天作业，制动带淋雨打滑时，应停止工作。

3、及时注意天气变化，做好防台的各项准备工作。

五、与河道管理部门的配合

1、施工前把钢便桥施工方案报河道管理部门审批；

2、根据河道管理部门的批复意见及行政许可进行施工；

六、结构计算

1.计算依据

1）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；

3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

4）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；

5）《装配式公路钢桥多用途使用手册》（黄绍金等编著）人民交通出版社。

2.荷载参数

1）、汽车荷载

运梁车如下图所示,运梁车辆限速5km/h。

35m长箱梁重量为160t，汽车自重为40t，合计重量为200t,因本钢便桥跨径组合为9+12+9=30m，所以始终只有一半重量作用在刚便桥的单跨上，按最不利的后轴重作用在12m跨上进行验算，则12m跨所承受的汽车荷载为（160+40）/2=100t。

2）、结构自重

贝雷钢桥自重表

序号

名称

数量

单位

单位重（kg）

小计重量（kg）

1

6mm桥面板

240

m2

47.1

11304

2

12.6#桥面纵梁

540

m

14.2

7668

桥面板重

18972

3

40a横梁

240

m

67.6

16224

横梁重

16224

4

主桁架贝雷片

60

片

270

16200

5

加强杆

120

根

80

9600

6

贝雷肖

240

只

3

720

7

连接片

20

片

21

420

8

抗风拉杆

20

根

33

660

9

横梁夹具

240

套

3

720

贝雷梁重

28320

10

40a支撑横梁

24

m

67.6

1622.4

上部结构总重

63516

11

支撑横梁重

m

1622.4

12

桩以上结构总重

65138.4

3）、荷载系数及取值

结构自重取1.2系数，车辆荷载取1.4系数，因本钢便桥通行最大荷载为35m长箱梁运梁车，本桥梁设计宽度为4.0米，跨径组合为9.0+12.0+9.0=30m，运梁车宽度为3.0米，运梁车两轴之间的距离为34米，在结构验算时只考虑后轴重对最大跨径的影响。

4）、荷载组合与验算准则

a、栈桥荷载组合

栈桥结构设计分为栈桥施工状态、工作状态和非工作状态3种状态；如表2所示。

栈桥施工状态：

栈桥在自身施工期间，以单跨栈桥通行履带吊机以及履带吊机在前端打桩时的可能出现的最不利施工荷载组合；工作状态：

栈桥在正常使用时，车辆作用与对应状态的其他可变作用的组合；非工作状态：

在恶劣的天气状态下，栈桥上不允许通行车辆与桥梁施工作业，仅承受结构自重与对应状态的其他可变作用的组合。

栈桥各状态下的计算工况表2

设计状态

工况

荷载组合

恒载

基本可变荷载

工作状态

Ⅰ

结构自重

运梁车

Ⅱ

结构自重

--

非工作状态

Ⅲ

结构自重

栈桥施工状态

Ⅳ

结构自重

--

施工机械

50t履带吊机打桩作业

b、栈桥验算准则

栈桥作为一种重要的大临设施，其设计验算准则为：

在栈桥施工状态下，栈桥应满足自身施工过程的安全，但6级风以上应停止栈桥施工；在工作状态下，栈桥应满足正常车辆通行的安全性和适用性的要求，并具有良好的安全储备；在非工作状态下，栈桥停止车辆通行与桥梁施工作业，此时栈桥应能满足整体安全性的要求。

3、结构计算

根据荷载组合本次验算取35m运梁车通过时最不利受力状态中跨12m段进行验算。

贝累桥几何特性如下表：

桥梁几何特性表

几何特性

W（cm3）

J（cm4）

结构构造

单排单层

不加强

3578.5

250497.2

加强

7699.1

577434.4

双排单层

不加强

7157.1

500994.4

加强

15398.3

1154868.8

三排单层

不加强

10735.6

751491.6

加强

23097.4

1732303.2

双排双层

不加强

14817.9

2148588.8

加强

30641.7

4596255.2

三排双层

不加强

22226.8

3222883.2

加强

45962.6

6894390

桥　型

加强桥梁（按半边桥取值）

容许内力

单排单层

双排单层

三排单层

双排双层

三排双层

弯矩（kN·m）

1687.5

3375

4809.4

6750.0

9618.8

剪力（kN）

245.2

490.5

698.9

490.5

698.9

1）、贝雷主梁计算

荷载取值：

通行最大荷载：

结构自重+运梁车车辆荷载

结构自重：

18.97+16.22=35.2t，折合线荷载为1.12t/m，取1.2的安全系数。

运梁车车辆荷载：

考虑160t布置时的最不利工况，运梁车纵桥向布置于12m跨的跨中，最大梁体重量为160t，车辆自重按40t计入，则后轴重为（160+40）/2=100t；车辆冲击系数取1.4。

上部自重：

1.12×1.2=1.34t/m

运梁车轴重：

100×1.4=140t

弯距计算时汽车荷载跨中布置示意图

在梁车荷载作用下贝雷主梁的弯矩图如下：

在自重荷载作用下贝雷主梁的弯矩图如下：

合计跨中最大弯矩为：

M=3110+241.2=3352.2KN.m

强度验算

a、单侧贝雷梁弯矩计算

M跨中单侧=3352.2/2=1675.6KN.m〈4809.4KN.M

强度满足要求

b、单侧贝雷梁剪力计算

剪力计算时汽车荷载布置图

在梁车荷载作用下贝雷主梁的剪力如下

在自重荷载作用下贝雷主梁的剪力如下

跨端最大剪力为：

Q=1120+80.4=1200.4

Q单边=1200.4/2=600.2KN〈698.9KN

抗剪强度满足要求。

2）、横向分配梁计算

横向分配梁采用40a工字钢，根据平板运梁车的特性，运梁车后轴始终由8根工字钢横梁承受。

如下图所示

横向分配梁计算时汽车荷载布置示意图

双根40a横梁所承受的运梁车荷载P=100/4×1.4=35t

分配到每个轮胎支点的反力为Pi=35/4×10=87.5KN

弯矩图如下：

双根40a横梁所承受桥面板线性荷载为q=18.97×10÷20÷4.9×1.2=2.32KN/m

弯矩图如下：

合计跨中最大弯矩M=286+6.9=292.9KN.m

强度验算,查表得W=1090cm3

σ=M/W=292.9*103/1090*2*10-6=134.4Mpa〈[170]Mpa

满足要求

刚度验算（荷载近视为均布荷载）

f=5ql4/384EI=5*79.2*103*4.94/384*210**109*21720*10-8=0.012mm

满足要求

抗剪强度验算

τmax=（87.5×2+2.32×2.45）×1000÷（10.5×400×2）=21.5Mpa〈[90]Mpa

抗剪强度满足要求。

3）、桥面板计算

桥面板结构如下图

本钢便桥桥面板采用整体型焊接结构，上下面板厚6mm花纹钢板,中间龙骨采用12.6#工字钢（如上图），为安全考虑，本次只对桥面板龙骨进行验算，不考虑上下面板；在桥面板跨中时运梁车每个轮胎支点反力P=87.5KN，跟据桥面板龙骨和运梁车轮胎尺寸，每组轮胎反力下由3根12.6#槽钢支撑。

根据计算弯矩图如下

桥面板最不利受力状态示意图

M图

强度验算,查表得W=77.5cm3

σ=M/W=28.43*103/77.5*3*10-6=122.3Mpa〈[170]Mpa

强度满足要求

刚度验算（荷载近视为均布荷载）

f=Pl3/48EI=87.5*103*1.33/3*48*210*109*488.4*10-8=0.0013mm＜0.0033

刚度满足要求

抗剪强度验算

τmax=87.5×1000÷（126×5×3）=46.3Mpa〈[90]Mpa

抗剪强度满足要求。

4）桩基验算

桩基采用Ф600钢管桩，入土深度为21.9米，每只桥墩采用6根桩，每只桥台采用3根桩。

根据秀浦路的地质勘探报告对桩基承载力进行验算。

秀浦路钢便桥单桩承载力计算

桩类别

Ф600钢管桩

桩的周长（m）

u=3.14*0.6

1.884

桩的底面积

A=0.3*0.3*3.1415

0.2827

桩端承载力σR

按摩擦桩计算，桩端承载力取0

实际进入第⑤3层

土层

桩侧极限摩阻力标准值τp（Kpa）

桩入土深度（li）m

li*τp

①

0

0

0

②

15

0

0

③

15

6

90

④

25

8.7

217.5

⑤1

45

7.2

324

⑤3

50

⑦1

65

⑦2

∑li*τi

631.5

[P]=0.5*（U*∑ai*li*τi+a*A*ΣR）

594.873

单桩承载力（t）

59.4

桩入土深度（m）

21.9

桩尖标高（m）

-21.9

a、桥墩桩基验算

每个桥墩由6根Ф600钢管桩组成，则单个桥墩承受的力为：

1汽车荷载：

100×1.4=140t

2自重荷载：

65÷30×（4.5+6）×1.2=27.3t

合计：

P=140+27.3=167.3t

3每根桩承受的荷载为：

167.3÷6=27.9t＜【59.4】t

满足要求。

b、桥台桩基验算

桥台桩基由3根Ф600钢管桩和钢筋砼桥台组成，本次只验算桩基承载力，不考虑地基承载力。

①、桥台在汽车荷载最不利情况下的受力如下：

汽车荷载：

1027÷10=102.7t

②、自重荷载：

65÷30×4.5×1.2=11.7t

③、混凝土桥台：

7.1×2.5×1.2=21.3t

合计：

P=102.7+11.7+21.3=135.7t

④、每根桩承受的荷载为：

135.7÷3=45.2t＜【59.4】t

满足要求