福建某高速公路合同段钢便桥施工方案(桥梁验算).doc

宁武高速公路宁武高速公路(南平段南平段)a10 合同段合同段 (k147+600k160+000) 松松松松溪溪溪溪大大大大桥桥桥桥 钢钢钢钢 便便便便 桥桥桥桥 施施施施 工工工工 方方方方 案案案案 编制：编制： 审核：审核： 1 二一年六月五日 目目 录录 一、概述一、概述.2 二、施工方法和工艺流程二、施工方法和工艺流程 2 （一） 、施工放样 .3 （二） 、贝雷桁架拼装 .3 （三） 、横梁安装 .4 （四） 、桥面板及防护栏杆4 三、主要工程数量三、主要工程数量4 四、桥梁验算四、桥梁验算.4 （一） 、竖向荷载计算 .4 （二） 、竖向荷载组合 .5 （三） 、贝雷纵梁验算 .5 （四） 、i40b工字钢横梁验算6 （五） 、水中钢管桩受力验算6 五、桥面安全专项措施五、桥面安全专项措施9 （一） 、全桥需 24 小时专人看护9 （二） 、全桥亮化 .9 2 （三） 、为防止行人车辆落水，引起事故，全桥两侧采用防护栏 杆封闭.9 （四） 、因该便桥须使用两年，必须对全桥加强观测、记录9 六、质量、安全保证体系六、质量、安全保证体系.10 (一) 质量保证体系 .10 (二) 制定严格的工程质量检测制度10 (三) 安全保证体系框图 .11 (四) 制定严格的安全生产管理制度11 七、七、 松溪大桥钢便桥构造图松溪大桥钢便桥构造图.12 3 一、概述一、概述 钢便桥采用梁柱式钢管贝雷梁简支结构设计，起止桩号为 k0+000- k0+177.283，长 177.283m，纵向共 20 跨，其中单孔 9 米 1 跨共 19 跨，单 孔 6 米 1 跨共 1 跨，横向每排 3 根钢管，间距为 2.75m，采用直径 426*8mm 无缝钢管。桥面净宽 5.50m，左右侧栏杆各 25cm。在钢管上 横向布置 2 根 i40b 工字钢，纵向布置 3 组 6 排贝雷简支纵梁。贝雷纵梁上 横向铺设22 槽钢做面系，槽钢间距为 5cm，其上满铺 8mm 厚钢板做面层。 钢管桩横向均用剪刀撑加固。具体布置详见松溪大桥钢便桥构造图 。 二、施工方法和工艺流程二、施工方法和工艺流程 施工方法：桥头为钢管桩，台前用沙袋围护坡面，防止河水冲刷，贝 雷采用现场拼装、吊车配合倒链和卷扬拖拉架设，就位后安装桥面梁系。 施工工艺流程：便桥设计方案制定设备材料进场施工放样桥 台施工桁架拼装拖拉、接长主梁拖拉就位横梁安装 纵梁安装 桥面钢板铺装防护栏杆安装结束。 4 （一）（一） 、施工放样、施工放样 根据设计图图示位置，用全站仪放出桥台及钢管桩位，定出钢便桥中 轴线。 （二）（二） 、贝雷桁架拼装、贝雷桁架拼装 贝雷主梁在空旷场地内拼装，下面垫枕木，用吊车将贝雷逐片吊起， 用桁架销子相互连接接长。贝雷为 6 排，排距为 0.9m+1.40 m +0.9m+1.4+0.9 m，加强弦杆的桁架用弦杆螺栓将加强弦杆连接在贝雷弦杆 上，用支撑架螺栓将竖向支撑架、水平上下支撑架和贝雷连成整体，每节 贝雷接头位置安装各类支撑架各一片。为保证梁的刚度，贝雷、加强弦杆 和水平支撑架之间采用接头错位连接，这样可减少由于桁架接头变形产生 的主梁位移。连接桁架的所有螺栓螺帽必须拧紧，桁架销子穿到位后必须 插好保险销。在一跨内贝雷梁全部定位好后，用8 槽钢加工的卡箍将其与 横梁卡死，防止其在侧向水压力的作用下产生位移。 主梁要求安装加强弦杆，所有支座位置要求进行局部加强，防止弦杆 局部受力过大产生变形。拼装时要注意区分上下弦杆，防止安装错误。 （三）（三） 、横梁安装、横梁安装 横梁采用双支 i40b 工字钢，长 6m，用支撑架螺栓将横梁与贝雷主梁 连接成一体，相互之间焊接相连。 （四）（四） 、桥面板及防护栏杆、桥面板及防护栏杆 便桥宽 5.50m，桥面板采用22 槽钢，间距按 5cm 铺设，其上铺设 5 8mm 钢板。护栏采用直径 40 钢管立柱，高 1.3 米，间距 3 米布置，其 上涂上红白相间涂层，防止车辆、人员临边坠落。 三、主要工程数量三、主要工程数量 钢便桥工程数量表钢便桥工程数量表 名名 称称数量数量单位单位单位重（单位重（kgkg）小计总重（小计总重（t t） 桁架贝雷片 354 片 316.53112.05 支撑架 354 片 36 12.74 横梁 i40b 40/240 根/m 73.8kg/m17.71 桥面板22 槽钢 3954m28.45kg/m112.49 426x0.8 钢管 60/720 根/m 82.468kg/m59.38 8mm 钢板 975.0662.8kg/61.23 总 计 重 量(t) 375.6 四、桥梁验算四、桥梁验算 1. 计算过程中采用材料及部分参数 a)22 槽钢、8mm 钢板：荷载分散、传递结构； b)贝雷桁架：主承重结构； c)i40b：贝雷桁架下部分配结构； d)426*8mm 钢管桩：便桥主体承重基础； e)q235 钢材的允许应力：【】170mpa； f) q235 钢材的允许剪应力：【】120mpa； 6 g)q235 钢材的弹性模量：e2.1105mpa； h)16mn 钢材的允许应力：【】273mpa； i) 16mn 钢材的允许剪应力：【】120mpa； j) 16mn 钢材的弹性模量：e2.1105mpa； 2. 设计技术参数及荷载的确定 刚便桥结构设计计算荷载为 25t 汽车吊及砼罐车。25t 汽车吊自重约 30t，8m3砼灌车满载时约为 30t 左右，根据以上数据初步估算，刚便桥 最不利工况由汽车吊控制。 其计算工况为汽车吊停留在刚便桥上（任意位置） ，进行钢管桩下放最 后阶段（整体吊装、定位） ，钢管桩起吊重量按 12 米长 426*8mm 无缝管 重量 1t 计，考虑 1.1 的冲击系数最后取 34.1t 经行控制性计算。 流水压力：根据桥位处松溪河相关数据，出于安全考虑，施工区域流 水设计流速取 5m/s（施工图纸所出示的设计流速为 2.72m/s） 。根据公路 桥涵设计通用规范 ，则流水压力为： fw=kav2/(2g) 其中：k为形状系数，圆形取 0.8； a为阻水面积，取 5m 长度计算，则面积为 2.13m2； 为水的重力密度，取 10kn/m3； v为设计水流速，5m/s； g为重力加速度，取 9.81m/s2； 则：水流压力 fw=0.8*2.13*10*52/(2*9.81)=21.71 kn/m，即钢管桩在水 中的自由段承受 21.71kn/m 的水流压力。 7 综合考虑水中墩实际施工时间及水文情况（桥址下游 200 米处有一大 坝，河面下层水流稳定） ，暂不计入流水压力。 边界条件：为简化边界条件的计算，忽略钢管桩入土部分与土体之间 有利的相互作用，将其视为底部多点铰接的约束。 3. 结构计算工况的确定 刚便桥搭设过程中的受力状态与使用过程受力状态基本一致，所以仅 按照使用过程进行分析。 最大荷载有砼罐车满载时为 30t 左右，考虑冲击系数取 33t，汽车吊 自重 30t，吊重 5t，考虑冲击系数取 38.5t。 经过初步分析，刚便桥按照汽车吊起吊、下放钢筋笼控制设计。结构 自重按实际重量的 1.2 倍计入。 4. 荷载验算 刚便桥以 25t 汽车吊装配钢筋笼时为最重，刚便桥设计以能满足在同 一跨内同时存在汽车吊以及满载砼罐车即可，计算时砼罐车、汽车吊荷载 按集中荷载考虑： p=38.5+33=71.5t 22 槽钢+8mm 钢板自重： w=28.45*6*4*10/103+62.8*1*5.5*10/103=10.282kn/m 贝雷梁自重：w=316.53*10/3/103=1.06kn/m 人群及机具工作荷载：q=2.0 kn/m。 人群及机具工作荷载、22 槽钢+8mm 桥面钢板自重、贝雷梁自重计算 时按均布荷载考虑。 q=2+10.282+1.06*6=18.642kn/m=1.86t/m 8 当活载作用在跨中时，刚便桥受到的荷载为最不利荷载。便桥受力图 如下： 集中荷载作用下跨中弯矩： m集= kpl/4=1.2*71.5*9/4*9.8*1.05=1986.48kn. m 均布荷载作用下跨中弯矩： m均=kql2/8=1.2*1.86*92/8*9.8*1.05=232.54kn.m 实际弯矩=集中荷载作用下弯矩+均布荷载作用下弯矩 =1986.48+232.54=2219.02kn.m 实际剪力 q=k(p+ql)/2 =1.2*1.05*(71.5*9.8+1.86*9.8*9)/2=544.79kn 5. 贝雷纵梁验算 9m 跨选用 3 组 6 排国产贝雷，最大跨按 9m 计算为最不利荷载， 贝雷片布置间距布置 90cm 为一组，其力学性质： i=250500 cm4 单片贝雷片容许弯矩: m=78.8 t.m=788kn.m 单片贝雷片容许剪力: q=24.5 t=245kn a) 抗弯验算： 9 贝雷片在荷载作用下最大弯矩： mmax=kpl/4+kql2/8=1986.48+232.54=2219.02kn.m 单片贝雷片承受弯矩：m=2219.02/6=369.84kn.mm=788kn.m 满足要求。 b) 抗剪验算: 支点剪力 qmaxc =k(p+ql)/2 =1.2*1.05*(71.5*9.8+1.86*9.8*9)/2=544.79kn 单片贝雷片承受剪力：q=544.79/6=90.8knq=280.0 kn 满足要求。 c) 挠度计算 9m 跨选用 6 排国产贝雷 贝雷纵梁最大挠度： fmax=5ql4/(384ei)+ 8pl3/(384ei) =(5*18600*9004)/( 384*2.1*105*1.653*108)+8*7150000*9003 /(384*2.1*105*1.653*108)=4.578 +3.128=7.706mm=0.77cm f=l/400=900/400=2.25cm fmaxf 满足规范要求。 6. i40b 工字钢横梁验算 根据刚便桥特点，纵向取具有代表性车辆轮胎接触断面计算，荷 载均考虑传递在 i40b 的工字钢横梁上， （假定按最不利荷载考虑，即 9m 段汽车吊运行一辆，满载砼罐车运行一辆） 。 10 支架横梁的支点反力：（单根桩承载力计算） q=715kn/2=357.5kn，i40b 工字钢 h=40cm,d=1.25cm， =q/(hd)=357.5/0.40/0.0125/103=71.5mpa =85mpa 故满足要求。 7. 水中钢管桩受力验算 根据贝雷及钢管的布置图可知，刚便桥施工的荷载先由桥面系传 递到 6 排纵向贝雷片，再传递给 2 排横向布置的双肢 i40b 工字钢上。 a) 由 2 根 i40b 工字钢将上部所有荷载传递给 3 根钢管桩 最大钢管桩顶受力 nmax(544.79+73.8*6*2*10/100)/3=211.12kn 按照进场最小钢管计算，直径 4268mm 钢管： 每根钢管桩竖向力 p211.12+12*82.468*10/103221.02kn(每根钢管长度按 12 米计) 11 钢管桩强度验算: 钢管的惯性矩 j=22952.91cm4 回转半径 r=(j/a)1/2 = (22952.91/105.06)1/2 = 14.78cm 长细比 640/14.78=43.3 (钢管在河床以上的高度按 8 米计算，按 一端固定，一端铰接，取 l0=8*0.8=6.4 米)。其长细比小于主要的 受压构件容许长细比 150。查钢结构设计规范附表 17 得 0.688。 强度检算： =p/a=221.02/0.0105/103=21.05mpa=1.5=120mpa； 稳定性检算： =p/（a）=221.02/(0.688*0.0105)/103=30.6mpa=1.5 =144mpa； 满足施工要求 b) 管桩承载力验算 根据上面的计算可知，水上支架体系中主要载力构件单根钢管桩所载 承受的荷载要求单桩承载力为 400kn 即 n=40t。 根据地质勘察报告资料可知，河床底以下 2m 为卵石层，24m 为中 风化凝灰熔岩，4m 以下为弱风凝灰熔岩，因此为了保证施工控制的安全 性及可靠性，在施工中应以单桩贯入度为控制标准，即在施工中采用设备 d40 型振动锤打钢管桩至桩锤 10 分钟进尺小于 1 厘米或不进尺时单桩的 承载力不小于 40t，方可满足施工的要求。 施工注意事项：根据计算钢管桩的结构设计中纵梁工字钢的强度和挠 12 度，钢管桩的长细比、强度和单桩承载力均满足施工的要求，而且其富余 系数相对较大。然因桥所处地质情况，钢管桩的深度按摩擦桩单桩承载力 进行计算的长度进行控制，打入深度较浅，单桩的稳定性较差，因此在施 工必须加强中支墩和边支墩各钢管之间的横向联接，施工时采用22 槽钢 做水平撑及剪刀撑，以确保整个支架体系的稳定性和整体性。 五、桥面安全专项措施五、桥面安全专项措施 （一）（一） 、全桥需、全桥需 24 小时专人看护小时专人看护。 （二）（二） 、全桥亮化、全桥亮化，采用双侧杆灯照明，间距为 4 米；照明须配备发电 机，保证停电时能正常照明。 （三）（三） 、为防止行人车辆落水，引起事故，全桥两侧采用防护栏、为防止行人车辆落水，引起事故，全桥两侧采用防护栏 杆封闭杆封闭。 （四）（四） 、因该便桥须使用两年，必须对全桥加强观测、记录、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。 13 六、质量、安全保证体系六、质量、安全保证体系 (一一) 质量保证体系质量保证体系 业业业业业业业业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业业业业业 业业业业业业业业业 业业业业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 (二二) 制定严格的工程质量检测制度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，经理部各部门明确质 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，所有工序需经队部自检合格后方可上 报项