整理省道103钢便桥专项施工方案.docx
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整理省道103钢便桥专项施工方案
S103上派至庐城段工程项目03标杭埠钢栈桥专项施工方案
一、工程概况
本标段起讫桩号为K19+500-K28+000,桥梁总长1581m,为省道103上派至庐城段工程建设项目项目第03合同段。
主桥跨径组合为:
24×25+(80+140+80)+27×25,主桥上部结构主梁采用单箱单室预应力混领土连续梁,主要用于跨越杭埠河的南北岸,。
其中24号墩位于滩地,25号墩(主墩)、26号墩(主墩)位于水中。
二、主要设计参数
相关数据如下:
粉质粘土τ=45Kpa,粘土τ=45Kpa,,百年一遇水位13.00m,设计通航最高水位12.11m,实测水位7.174m。
24号墩滩地高程7.767m,25号墩河高床顶高程3.7m。
根据重现期十年的洪水位,北岸高程,确定北岸桥面设计标高为13.500m。
三、设计要点
杭埠河钢栈桥全长51m,在25号墩处设置起吊平台,为贝雷钢架梁连续梁结构为8孔一联,边跨计算跨径为10.95m和7.95m,中跨计算跨径均为12m和9m;桥面净宽为4.5m,桥面板采用顶面12mm厚Q235热轧钢板,下铺I12.6工字钢做纵向分配梁,横向分配量为I28a工字钢;设计荷载根据使用要求为汽车-超20级,挂车120。
桥台和桥墩均为直径63cm×δ10mm钢管桩,单个桥台桥墩钢管桩均为4根,桩帽为I36a双拼工字钢,纵梁选用贝雷梁6片,桥面板和主梁,及主梁和桩帽均采用C形卡扣焊接固定。
四、总体施工方案
钢管桩采用90型振动锤打入,起吊机械为50T履带吊,从一端桥台向另一端逐孔进行施工,施工顺序为:
桥台打桩→桥台桩帽拼装→桥墩打桩、桩帽拼装→吊装第一孔主梁→铺装第一孔桥面→履带吊上便桥桥面→下一桥墩打桩、桩帽拼装→吊装第二孔主梁→吊装第二孔桥面→同样工序至桥面施工结束→护栏及防护设施安装。
(一)、钢栈桥墩台施工
钢栈桥桥台桥墩均为钢管钢管桩础,单个桥台桥墩均为4根钢管桩,钢管桩采用履带吊起吊90型振动锤打入,入土深度设计为7.5m,实际以地质情况和振动贯入度进行控制,满足要求后停止振入。
钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标,直桩直接确定其桩中心坐标。
桥台桥墩桩帽施工,采用墩顶开口将32双拼工字型钢放入开槽内进行焊接固定,钢管桩顶与双拼工字钢交接处焊接加劲板。
钢管桩顶向下2m高设置∠75×8槽钢水平横向联接和斜向剪刀撑,所有焊接均采用双面满焊。
沉桩偏差:
±20cm;桩位平面位置:
±10cm;桩顶标高:
±10cm;桩身垂直度:
1%。
栈桥搭设示意图
(二)、主梁施工
钢栈桥主梁为贝雷钢架主梁,主梁采用岸上拼装成型,第一孔主梁由50T履带吊直接吊装,同时安装桥面板,第二孔安装采用50T履带吊上钢栈桥,将拼装成型主梁吊装接长至下一墩顶,吊装桥面板,桥面板安装固定完毕后,同样方法进行下一孔施工,直至桥面板施工结束。
(三)、桥面护栏施工
桥面护栏采用φ48mm钢管进行现场安装制作,高度为1.2m,立柱间距1米,横杆等间距设置三道,栏杆用红白两种颜色交错涂漆,北桥长度为96m,南桥长度为108m,同时在便桥两端设置防撞墩,防撞墩上黏贴警示反光标志。
在栈桥上隔一段距离设置车辆限速行驶警示牌,在栈桥入口设置岗亭和调度员,以及车辆限重标志牌。
栈桥要安排专门的卫生打扫人员,保证栈桥的清洁。
在栈桥的上下游安装航标指示灯,在栈桥上两边每隔15m交替布置路灯,供夜间照明。
五、主要设备
设备名称
规格型号
功率
单位
数量
交通船
50t
艘
1
履带吊
50t
台
1
振动锤
90
75kw
台
1
交流电焊机
30kw
台
10
轮胎吊
25t
辆
1
载重汽车
10t
辆
1
装载机
ZL-50
辆
1
六、主要材料
材料名称
规格型号
单位
数量
钢管桩
φ630mm×δ10mm
m
1440.54
钢板
12mm
m2
949.5
工字钢
I36a
m
504
工字钢
I28a
m
685.5
工字钢
I12.6
m
3246
贝雷梁
1.5×3
片
342
角钢
∠75×8
t
9
钢筋
Φ16
t
8
钢筋
Φ12
t
8
七、 北岸钢栈桥计算书
本桥净宽4.5m,跨径为10.95m+12m+9×2+7.95m,全长包括桥台共48m;平面、立面、断面图如下:
桥台、桥墩均为φ63cm钢管桩,单个桥台桥墩共4根钢管桩,横桥向2桩间距3.6m,顺桥向2m,钢管桩顶横桥向设I36a双拼工字钢横担;桥墩横担工字钢与贝雷钢架主梁竖杆应对应安装,横担上设骑马卡将贝雷钢架固定。
(一)荷载布置
1、上部结构恒重(4.5米宽计算)
①δ12钢板:
4.5×1×0.012×7.85×10=4.24KN/m
②I12.6纵向分配梁:
14.21*16*10/1000=2.27KN/m
③I28a横向分配梁:
43.47*4.5*8/12=1.30KN/m
④贝雷梁:
每片贝雷重287kg(含支撑架、销子等):
287×6×10/3/1000=5.74KN/m
⑤I36a下横梁:
0.6KN/m
2、活荷载
①30t砼车
②履带吊65t:
自重60t+吊重20t
③施工荷载及人群荷载:
5KN/m2
考虑栈桥实际情况,同方向车辆间距不小于24米,即一跨内同方向最多只布置一辆重车。
(二)、上部结构内力计算
1、贝雷梁内力计算
<1>、栈桥12m跨
计算跨径为L计=12m(按简支计算)。
弯矩M:
1300KN砼车(一辆)(按汽车-20级重车)布置在跨中时:
Mmax1=0.25×120×12+4.6/12×120×12/2+2/12×60×12/2
=696kN.m
2履带-65布置在跨中时
履带-65履带接触地面长度为5.3m,近似按集中荷载计算,P=600KN
Mmax2=1/4×600×12=1800.0kN.m
3恒载
M=0.125×13.55×122=243.9kN.m
对支点剪力Q:
130t砼车行驶临近支点时:
Qmax1=120+120×(10.6÷12)+60×(6.6÷12)=259kN
2履带-65前方临近支点时:
Qmax2=9.35/12×600=467.5kN
3恒载内力:
Qmax4=0.5×13.55×12=81.3KN
荷载组合:
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合:
栈桥上不考虑履带吊的吊重及桥面施工荷载和人群荷载。
Mmax=1.3×(1800+243.9)=2657.07kN.m
<[M]=788.2×6kN.m=4729.2KN.m
Qmax=1.3×(467.5+81.3)=713.44kN<[Q]=245.2×6=1471.2kN
满足。
选用6片,单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
<2>、工作平台15m跨
计算跨径为L计=15m(按简支计算)。
弯矩M:
①30t砼车(一辆)布置在跨中时:
Mmax1=0.25×120×15+6.1/15×120×15/2+3.5/15×60×15/2
=921kN.m
②履带-65吊重200KN布置在跨中时
Mmax2=1/4×(600+200)×15=3000kN.m
③施工荷载及人群荷载
Mmax4=0.125×5×6×152=864kN.m
④恒载M=0.125×13.55×152=381.1kN.m
对支点剪力Q:
①30t砼车行驶临近支点时:
Qmax1=120+120×13.6÷15+60×9.6÷15=267.2KN
②履带-65前方临近支点时:
Qmax2=800×12.35/15=658.7kN
③施工荷载及人群荷载:
Qmax3=0.5×5×6×15=225KN
④恒载内力:
Qmax4=13.55×15/2=101.6kN
荷载组合:
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合:
履带吊在吊重200KN的情况下不考虑桥面施工荷载和人群荷载。
贝雷架按间距1m计算。
Mmax=1.3×(3000+381.1)/6=732.6kN.m
<[M]=788.2kN.m
Qmax=1.3×(658.7+101.6+225)/6=164.7kN<[Q]=245.2kN
满足。
选用贝雷梁间距1m,单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
2、I28a横向分配梁内力计算
<1>、栈桥
①30t砼车时
砼罐车半边车轮布置在I28a横向分配梁的跨中情况为最不利,不考虑I12.6的分布作用。
Mmax1=1/4×120/2×0.8=12kN.m
砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大:
Qmax1=60kN
②履带-65
履带-65的履带接地宽度0.7m,如上图布置,履带吊布置在I28a跨中时有四根I28a横向分配梁承受;布置在临近支点时考虑四根I28a横向分配梁承受。
履带-65的自重600KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载,即300KN。
每根I28a受力如下:
Mmax2=1/4×300×0.8/4=15kN.m
Qmax2=300/4×0.45/0.8=42.19kN
③恒载
q=(4.24+2.27)/4.5×1.5=2.17KN/m
M=1/8×2.17×0.82=0.17KN.m
Q=2.17×1/2=1.085KN
荷载组合:
贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合:
履带吊在其上方时情况为最不利。
I28aWx=508cm3A=2×18.1=55.4cm2
则σ=M/W=(15+0.17)×103/508.2
=29.86MPa<[σ]=205Mpa(见路桥施工技算手册,下同)
Qmax/A=(42.19+1.085)/55.4×10=7.81MPa<[τ]=115Mpa(见路桥施工技算手册,下同)
<2>、工作平台
①30t砼车时
砼罐车半边车轮布置在I28a横向分配梁的跨中情况为最不利,不考虑I12.6的分布作用。
Mmax1=1/4×120/2×1=15kN.m
砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大:
Qmax1=60kN
错车时轮压在主纵梁上或附近处,不是最不利情况,不计算。
②履带-65
履带-65的履带接地宽度700mm,如上图布置,履带吊布置在I28a跨中时有四根I28a横向分配梁承受;布置在临近支点时考虑四根I28a横向分配梁承受。
履带-65的自重600KN和吊重200KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载,即400KN。
每根I28a受力如下:
Mmax2=1/4×400×1/4=25kN.m
Qmax2=400/4×0.65/1=65kN
③恒载
q=(4.24+2.27)/4.5×1.5=2.17KN/m
M=1/8×2.17×12=0.27KN.m
Q=2.17×1/2=1.085KN
④施工荷载和人群荷载
q=5×1.5=7.5KN/m
M=1/8×7.5×12=0.94KN.m
Q=7.5×1/2=3.75KN
荷载组合:
贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合:
履带吊在其上方时情况为最不利。
I28aWx=508.2cm3A=2×18.1=55.4cm2
则σ=M/W=(25+0.27+0.94)×103/508.2
=51.57MPa<[σ]=205Mpa
Qmax/A=(65+1.085+3.75)/55.4×10=12.61MPa<[τ]=115Mpa
3、I12.6纵向分配梁内力
<1>、30t砼车
2.环境敏感区的界定计算跨度为1.5m。
单边车轮布置在跨中时弯距最大
(五)安全预评价方法Mmax1=1/4×60×1.5=22.5KN.m
建设项目环境影响评价技术服务机构(以下简称“环评机构”)应当按照《建设项目环境影响评价资质管理办法》的规定申请建设项目环境影响评价资质(以下简称“环评资质”),经国家环境保护部审查合格,取得《建设项目环境影响评价资质证书》后,方可在环评证书规定的资质等级和评价和范围内从事环境影响评价技术服务。
单边车轮布置在临近支点时剪力最大
Qmax1=60KN
(3)安全现状评价。
<2>、履带-65
②既包括天然的自然环境,也包括人工改造后的自然环境。
Mmax2=1/8×75.5×1.52=21.2KN.m
Qmax2=1/2×75.5×1.5KN.m=56.6KN
恒载:
1.直接市场评估法4.24/4.5×0.3=0.28KN/m
2.环境影响评价的概念Mmax2=0.28×1/8×1.52=0.08KN.m
Q=0.28×1.5/2=0.21KN
直接市场评估法又称常规市场法、物理影响的市场评价法。
它是根据生产率的变动情况来评估环境质量变动所带来影响的方法。
施工荷载和人群荷载:
q=5×0.3=1.5KN/m
M=1/8×1.5×1.52=0.42KN.m
Q=1.5×1.5/2=1.13KN
无论履带吊还是砼罐车作用在I12.6上按两根计算:
(4)是否满足环境功能区划和生态功能区划标准。
I12.6Wx=77.529×2=155.1cm3A=2×18.1=36.2cm2
则σ=Mmax/Wx=(21.2+0.08+0.42)/155.1×104=139.91MPa<[σ]=200Mpa
Qmax/A=(56.6+0.21+1.13)/36.2×10=16.01MPa<[τ]=115Mpa
报告内容有:
建设项目基本情况、建设项目所在地自然环境社会环境简况、环境质量状况、主要环境保护目标、评价适用标准、工程内容及规模、与本项目有关的原有污染情况及主要环境问题、建设项目工程分析、项目主要污染物产生及预计排放情况、环境影响分析、建设项目拟采取的防治措施及预期治理效果、结论与建议等。
满足。
I12.6布置为间距300mm。
4、桥面钢板内力
取1米宽板条,按单向板计算,当荷载为30t砼车时为最不利。
跨中弯矩MOP=0.125×(40+60)×(0.3-0.074)2=0.64Kpa
有效分布宽度a=0.3m
最大弯矩为M=MOP/a=0.64/0.3=2.1kPa
W=bh2/6=1×0.012/6=1.67×10‐5m3
σ=M/W=2.1×103/1.67×10-5=125.7MPa<[σ]=205Mpa满足要求。
5、I36a下横梁内力
<1>、栈桥
履带-65作用在下横梁正上方时,下横梁受力最大,此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上,再传递给下横梁及钢管桩上。
Pmax=300kN
Mmax=0.25×300×3.6=270kN.m
Wx=875*2cm3A=76.3×2=152.6cm2
σ=Mmax/Wx=270×103/875/2=154.3MPa<[σ]=205Mpa
Qmax/A=300/152.6×10=17.7MPa<[τ]=115Mpa
满足要求。
<2>、工作平台
履带-65作用在下横梁正上方时,下横梁受力最大,此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上,再传递给下横梁及钢管桩上。
Pmax=400kN
Mmax=0.25×400×3.2=320kN.m
Wx=875*2cm3A=76.3×2=152.6cm2
σ=Mmax/Wx=320×103/875/2=182.86MPa<[σ]=205MPa
Qmax/A=400/152.6×10=26.2MPa<[τ]=115Mpa
满足要求。
6、钢管桩承载力计算
<1>、计算设计钢管桩承载力
钢管桩按摩擦桩设计,土质为粉质粘土、粘土,从路桥计算手册查取相关数据按内外侧双面摩擦进行计算,Ф63钢管桩入土深度为7.5m,单根钢管桩的容许承载力为:
[P]=1/2(U∑αiliτi+αAσR)=1/2×(1.88×2.2×1×45+1.88×4.3×1×45+2200×0.32×3.14=606.96KN
U桩的周长,m;
l桩在土层中的长度,m;
τ与l相对应的各土层桩侧极限摩阻力,Kpa.
<2>、栈桥处单桩实际最大需承力,考虑1.3的安全系数
P=1.3×(9.35/12×600+13.55×12/2+0.6*4.5×2)/2
=360.23kN<[P]=606.96KN满足要求。
<3>、工作平台处单桩最大需承力,考虑1.3的安全系数
P=1.3×(12.35/15×800+13.55×15/2+0.6*2.8×2+0.5×5×15×2.8)/2
=564.62kN<[P]=606.96KN满足要求。
<4>、钢管桩稳定性验算
①钢管桩自由长度
河床底标高为:
3.7m,桩顶标高为:
11.858m,自由长度=11.858-3.7-2=6.158(扣除桩顶向下2.0m剪刀撑高度)
②直径63cm钢管桩截面特性
③强度计算
立柱抗压截面A=19477.9mm2。
σmax=F/An=564620N/19477.9=28.99(N/mm2) 即强度符合要求。 ④稳定性计算 由特性图可知回转半径i=21.923㎝,自由长度6.158m λ=6.158×100/21.923=28.089 根据λ值查表可知轴心受压构件的稳定系数ψ=0.924 σmax=564.62×1000/19477.9=28.99 N/(ψA)=σmax/ψ=28.99/0.924=31.374(N/mm2) 即稳定性符合要求。 ⑤抗弯剪验算 假设在桩顶施加100kN的水平力 则σ=M/W=100*6.158*103/5943.843 =107.941MPa<[σ]=205Mpa Qmax/A=100/194.779×10=5.13MPa<[τ]=115Mpa 均满足要求。 八、质量保证体系 1、质量保证体系,如图 2、制定严格的工程质量检测制度 (1)建立健全以项目经理为首的质量管理体系,项目部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。 (2)建立并健全两级管理制度,所有工序需经作业队自检合格后方可上报项目经理部,项目经理部需对作业队所报材料认真进行审查,并通过进一步测量复核,在确认合格后经理部再将资料报送总监办、建设办,以确保测量结果的准确率。 (3)现场工程技术人员做到认真、细心负责,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;全桥焊接严格按照相关操作规程进行,保证焊接的质量。 (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。 3、安全保证体系框图,如图: 4、制定严格的安全生产管理制度 (1)构件吊装和安装须遵守《公路工程施工安全技术规程》、《起重机械安全操作规程》以及其他相关安全操作技术规程,并要对每一个相关操作人员进行现场安全交底,确保施工安全。 (2)施工过程中,施工人员和技术人员必须带好安全帽,高空作业时要系好安全带。 (3)吊装过程中,无关人员应退至安全范围之外,吊车臂架下和工作半径范围内不得站人。 (4)吊装或拖拉过程中必须派专人指挥和协调运作,发现不安全因素和任何违规操作立即制止,纠正后方可继续吊装或拖拉。 (5)现场注意用电、用火安全,每天施工完毕应收好电线、气瓶,做到工完场清,并及时关闭电闸。 (6)全桥需24小时专人看护,桥两侧采用挡板阻隔封闭。 5、观测体系 因该便桥须使用两年,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。 (2)保证每月对全桥拼装点、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,应立即通知项目部,临时封闭交通,采取补强措施。
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