舞水河12-18m便桥及平台施工方案.doc

沪昆客专长昆湖南段罗旧舞水河钢便桥及平台施工方案中国中铁编 制 人：复 核 人：审 核 人：中铁一局沪昆客专长昆湖南段八标段项目经理部三分部目录1.工程概况- 1 -1.1桥渡地形、水文- 1 -1.2工程地质- 1 -2.设计说明- 1 -3.钢便桥设计验算- 2 -3.1荷载- 2 -3.2桥面8mm厚花纹钢板检算：- 3 -3.3横梁25a工字钢检算：- 4 -3.4贝雷架检算- 4 -3.5大横梁40b工字钢简算：- 6 -3.6小横梁40b工字钢检算：- 6 -3.7基底承载力计算：- 7 -3.8钢管桩计算：- 8 -3.9便桥抗倾覆性验算：- 9 -4.钢便施工说明- 10 -5.钢便施工安全防护措施- 11 -6.钢便施工技术保证措施- 12 -舞水河12-18m钢管贝雷架便桥及平台施工方案1.工程概况沪昆铁路客运专线长昆（湖南段）怀化罗旧镇舞水特大桥起讫里程为DK356+760.95DK357+964.35，全长1203.4米。正桥为（48+280+48）m预应力混凝土连续箱梁，正桥滩地为（40+264+40）m预应力混凝土连续箱梁。1.1桥渡地形、水文正桥桥址处河道宽205米，正常时节最大水深6m,长沙方向为笔架山，昆明方向地势平坦 ，大部分为耕地，低洼处为滩地。1.2工程地质根据设计和图纸资料显示，桥位河床表面为23m厚的粗圆砾土冲刷层，强度为650KPa;下为泥质粉砂岩，强度在600KPa。2.设计说明罗旧舞水特大桥施工便桥设计为贝雷梁钢便桥，桥面净宽度为8.0m。主要考虑施工期间正桥施工材料设备运输和作为东西岸施工运输车辆通道。钢便桥标准跨度采用18米，上部采用4组贝雷梁，每组两片，横向每3m间距采用10号槽钢加工支撑架连成整体；分配梁采用25a工字钢，间距0.375m，桥面系铺8mm花纹防滑钢板；基础采用63010mm钢管桩，为加强基础整体性，每排桥墩的钢管均采用14a号槽钢设置剪刀支撑连接成整体，每个墩采用双排钢管每排3根钢管，形成板凳桩，增加便桥的稳定性；墩顶横梁采用双40b工字钢。钢便桥设计荷载采用8m3混凝土搅拌运输车（满载）。混凝土搅拌运输车活载计算时采用荷载冲击系数1.2及偏载系数1.2。钢管桩按承压桩和摩擦桩组合设计。水中墩平台跨度采用15m。计算采用跨度18m计算。3.钢便桥设计验算钢便桥总宽9m,计算跨径为18m。钢便桥结构自下而上分别为：63010mm钢管桩、双40b工字钢大小横梁、贝雷梁、25a工字钢分配梁（间距0.375m）、桥面8mm压花钢板。483.0mm高度1.2m的钢管护栏，1.5m间距顺桥向布置，水平设置三道平杆。3.1荷载1、满载砼运输车（8m3） 450KN2、8mm厚花纹钢板：（8.0m宽）： 8.00.00817.8510=5.0KN/m3、25#工字钢 （长9m,49根/18m）： （18/0.375 +1）938.110/1000/18=9.6KN/m4、40b工字钢 (长9m，4根；长4.5m，8根) ： (94+4.58) 73.8/1000 10=53.1KN5、贝雷架： 0.2878610/18=7.7KN/m6、护栏： （18/1.5+1）21.2+186）3.3310/1000/18=0.3 KN/m净载合计 w q=5.0+9.6+7.7+0.3=22.6KN/m3.2桥面8mm厚花纹钢板检算： 小横梁上铺设8mm厚花纹钢板，宽8.0m，长度一般为6m，按铺最小长度1m的钢板计算，下面工字钢间距25.9cm，因为轮宽与分配梁净距接近，故车轮传递的荷载按均布荷载考虑，取q=200KN/m，按三等跨连续梁计算，计算见图如下：25.9cm25.9cm25.9cm200KN/m 钢板惯性矩：I=bh3 /12=100083/12=42667mm4钢板截面抵抗矩：W=bh2/6=100082/6=10667mm3最大弯矩：Mmax=Km*ql2=0.082000.2592=1.1KN.m弯曲应力:max=Mmax/W=1.1106/10667=103.1MPa210MPa （可）最大挠度：fmax=Kw*ql4/(100EI)=0.6772002594/(1002.0510542667) =0.7mml/400=259/400=0.65mm （可）3.3横梁25a工字钢检算：当混凝土运输车行走时按最不利荷载由一根分配梁承担一个轴荷载20t计算，9m3砼运输车单轮承重10t，贝雷片间距按2.4m考虑，按简支梁计算如下：2.4m100KNq=0.38+0.375*0.008*7.85*10KN/m惯性矩：I=5020cm4 截面抵抗矩：W=402cm3最大弯矩：Mmax=Fl/4+ql2/8=1002.4/4+0.622.42/8=60.4KN.m1.2=72.5 KN.m弯曲应力：max= Mmax/W=72.5106/（402103）=180.3 MPa 210 MPa （可）最大挠度：fmax= Fl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=10010324003/(4821055020104)+50.6224004/(38421055020104)=2.9mm /400=6mm （可）3.4贝雷架检算由路桥工程施工常用数据资料与计算速查手册中查得：贝雷架几何特性和允许内力见下表：结构形式几何特性允许内力W（cm3）I（cm4）弯矩（KNm）剪力（t）单排单层不加强3578.5250497.2788.224.52加强7699.1577434.41687.524.52贝雷架材料弹性模量E=2.05105MPa，每片贝雷片重287kg（含支撑架、销子等）。 按简支梁跨度18m，布8排贝雷架计算（安全系数取1.2）最大弯矩：Mmax=Fl/4+ql2/8=450218/4+22.6182/8=4965.3KN.m1.2=5958.4 KN.m 788.28=6305.6 KN.m （可）弯曲应力：max= Mmax/W=5958.4106/（3578.51038）=208.1MPa 210 MPa （可）最大挠度：fmax= Fl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=4502103180003/(482.05105250497.21048)+522.6180004/(3842.05105250497.21048)=34.1mm1.2=40.9mm /400=45mm （可）最大剪力：max=(F+ql)/(28)= (4502+22.618)/(28)=81.7KN1.2=98.0KN245.2KN （可）3.5大横梁40b工字钢检算： 大横梁承受4组（8排）贝雷梁传递的荷载，两侧贝雷梁布置在钢管桩上方，荷载直接传递到钢管桩上，中间两组贝雷梁作用到大横梁上，力学模型简化如下： 集中荷载：F=（5.0+9.6+7.7+0.3）18+4502）/4=326.7KN均布荷载：3.6mq=1.5KN/mF=326.7KNq=0.7382=1.5KN/m惯性矩：I=22780cm4 截面抵抗矩：W=1140cm3最大弯矩：Mmax=Fl/4+ql2/8=326.73.6/4+1.53.62/8=296.5KN.m1.2=355.8 KN.m弯曲应力：max= Mmax/W=355.8106/（11401032）=156.1MPa 210 MPa （可）最大挠度：fmax= Fl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=326.710336003/(482.05105227801042)+51.536004/(3842.05105227801042)=3.4mm1.2=4.1mm L/400=9mm （可）3.6小横梁40b工字钢检算：小横梁由6根40b工字钢承受2根大横梁传递的荷载，大横梁布置在跨中位置，按简支梁计算如下：集中荷载F=164.88=1318.4KN3.0m1318.4KNq=0.7388KN/m惯性矩：I=22780cm4 截面抵抗矩：W=1140cm3最大弯矩：Mmax=Fl/4+ql2/8=1318.43/4+5.932/8=995.4KN.m1.2=1194.5KN.m弯曲应力：max= Mmax/W=1194.5106/（11401036根）=174MPa 210 MPa （可）最大挠度：fmax= Fl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=1318.410330003/(482105227801046)+55.930004/(3842105227801046)=2.8mm L/400=7.5mm （可）3.7钢管桩入土深度计算： 舞水河水深5-6m，河床沉积层为粗圆砾土，沉积层以下为泥质粉砂岩，钢管传递到岩层上的承载力计算如下 ：F=（4502+（5.0+9.6+7.7+0.3）18）+53.1+152.90215610/1000=1497.5KN 单桩承载力为F/6=249.6KN钢管桩考虑底端闭塞效应及挤土效应，单桩轴向极限承载力计算如下：公式采用建筑桩基技术规范 当5时， 则：249.61.5=3.140.6370li+0.16li/0.63 60003.140.3152li=0.6m取入土深度l=1.0m3.8钢管桩稳定性验算：钢管桩稳定性验算按压杆稳定问题验算。钢管直径630mm,壁厚10mm，惯性矩I=93615.532cm4,面积A=194.779cm2，则回转半径i=（I/A）=21.9cm长细比=l/i=21400/21.9=127.9，为保守起见取值按两端自由杆件考虑，查公路桥涵钢结构与木结构设计规范，轴向受压杆件纵向弯曲系数=0.397，钢管桩轴向受压应力=KN/A=14249.61.5/0.0194779=269.1按照最不利状态，河床2m冲刷层全部被冲刷，考虑最高施工洪水深9m，流水压力合力的着力点一般按水位线以下1/3水深处，即钢管桩顶下3.5m处。水流按2m/s计算，则查公路桥涵设计规范（1989）公路桥涵设计通用规范（JTJ02189）（2.3.10）公式：P=KA (kN) 式中水的容重（kN/m3） V设计流速（m/s）A桥墩阻水面积(m2)，一般算至一般冲刷线处，A=0.636=3.8 m2g重力加速度9.81(m/s2)K桥墩形状系数，对圆形钢管桩取0.8。P=KA=0.83.8=6.2KN 钢管桩在冲刷层底2.0m处按弹性固结考虑，以上部分考虑钢管桩之间的相互作用，按支撑在相邻钢管桩上的简支结构计算，则钢管桩在流水压力合力点固结点处的最大弯曲应力为：=M/W=(2/3) 6.2910-3/(0.0982(0.634-0.614)/0.63)=12.5MPa3.8.2钢管桩强度计算：钢管桩露出河底12.5m，其回转半径i=（0.632+0.612）/4=0.219m按压杆考虑，长细比=l0/i=12.5/0.219=57.1查得纵向弯曲系数为0.823钢管桩轴向应力=N/A=1497.5/6/（0.8233.14*0.63*0.01）=15.3MPa便桥荷载和流水压力组合工况下，钢管桩最大压应力为：=12.5+15.3=27.8MPa=145MPa满足强度和轴向稳定性要求。3.9便桥抗倾覆性验算：按跨度18m检算，垂直于桥向为最不利位置，最大迎风面宽18m,高约2m,属于桁架折减，面积按40%折减，计算时未计入钢管桩对便桥稳定性的作用。风荷载按基本风压考虑，计0.5KPa,流水压力合力的着力点一般按水位线以下1/3水深处，即6.2KN倾覆稳定系数=M稳定力矩/ M倾覆力矩 =14.5184.0KN.m/(0.518213.50.4+6.262根)=6.11.5满足便桥抗倾覆性要求。4.钢栈桥设计说明(1)搭设便桥所用钢管桩、贝雷梁、型钢等均由西岸运入，便桥由西岸延伸至东岸，采用浮吊逐孔边打桩边架梁的方法进行施工。(2)钢管桩要插打到600KPa的岩层1-2m，作为持力层。(3)钢管桩施工：每根钢管桩底部40cm高度用10mm厚弧形钢板做加强处理，并在管底口内40cm高焊接“米”或“十”字钢板架，以提高钢管的刚度和闭塞效应。施工前首先在岸边合适的场地做静载试验，以确定钢管桩贯入深度、桩底标高、下沉量和承载力等关系，以此参数指导下一步正式打桩施工。打入钢管桩需结合桥梁的位置，（便桥和正桥中心线距离20.6m）对便桥钢管桩精确定位，技术人员跟踪测量，桩心误差不得大于5cm，倾斜度不大于1%。水中墩钢管桩用浮吊吊运钢管就位，并吊起DZ120A震动锤振动下沉钢管。不能打入时，采用冲击钻成孔，然后插入钢管桩并用混凝土封闭钢管桩周围空隙。打入钢管桩时，应严格控制桩身的垂直度，确保钢管桩合理承载。每个墩钢管桩插打完毕后，用设计型钢（16b槽钢）做剪刀撑使其连接成整体，然后安装双40b工字钢，准备架设贝雷纵梁，铺设横向分配梁。钢管桩接长采用对接焊，注意管平面与管轴线垂直，对口误差不大于1mm，外围用10mm厚弧形钢板贴焊补强。(4)便桥桥面结构用浮吊直接吊装贝雷梁安装在墩顶横梁上并在横梁上焊接短角钢或槽钢限制纵梁左右位移，连接成连续梁，纵梁横向每隔3m用10号槽钢加工的支撑架连接成整体，在贝雷梁顶面按0.375m间距布设工字钢分配梁，横向分配梁采用16U型卡口与贝雷梁连接，然后在横向分配梁上铺设压花钢板作为桥面行车道板，即安成一跨的架设，依次逐跨延伸完成便桥的施工。(5)载重实验便桥施工完毕，经过超载试验和相关部门鉴定验收后，方可投入使用，并做好鉴定验收记录。(6)便桥温度伸缩缝布置为适应便桥钢构件的温度变化，便桥每隔3孔设一道温度缝，缝宽5cm，温度缝处所有钢构件均需断开，贝类梁的阴阳头断开，但阳头仍套在阴头内不插钢销。(7) 桥面两侧防护栏杆每2m焊接在分配梁上，栏杆涂刷红白相间的油漆。（8）为保证栈桥畅通和安全，桥头两端要设置红白相间的起落栅栏，安排专人看守、疏导和有序放行，除施工和特殊情况便桥上严禁停放其它车辆或堆放杂物。（9）为保证夜间行车安全，桥上每隔50m左右设路灯一处（市政标准路灯），路灯安装在护栏外侧，在分配梁伸出端焊接路灯基座，基座设计要和路灯配套。（10）考虑到通航要求，过往船只平凡，为保证栈桥安全，在通航桥跨的3#、4#、5#、7#、8#和9#共计6个墩，不仅竖向设置剪刀撑，还在水平面加设上下2道水平剪刀撑，以提高桥墩的稳定性和防撞能力。（11）为提高钢管桩的承载力和稳定性，钢管桩施工完毕，管内