水上施工专项安全施工方案

1 目录目录 一 工程概况一 工程概况 二 水上施工存在的安全隐患及安全专项方案二 水上施工存在的安全隐患及安全专项方案 一 水上施工存在的主要安全隐患 二 大临施工设施的安全专项方案 三 模板工程及架子工施工作业安全专项方案 四 高空施工作业安全专项方案 五 施工机械设备安全专项方案 六 水上施工作业人员安全专项方案 七 水上施工用电安全专项方案 八 防雾 防暴 抗台施工安全专项措施 三 安全生产保证体系及措施三 安全生产保证体系及措施 一 安全生产保证体系 二 安全生产保证措施 2 天宝特大桥跨九龙江水上施工专项安全方案天宝特大桥跨九龙江水上施工专项安全方案 一 工程概况一 工程概况 1 自然地理 天宝特大桥跨九龙江里程桩号为 K8 480 K9 050 段 线位上河宽约 450 米 位于九龙江下游 水流随季节变化较大 暴雨季节水位较高 河床高程受人工采砂 影响 变化大 应注意流水队桥墩的冲刷 2 气候条件 本测区气候属亚热带季节气候 温暖湿润多雨 四季较为分明 冬短无严寒 夏长无酷暑 年平均气温约 21 2 极端最低气温 2 5 极端最高气温 38 8 年平均降水量 1696 3mm 相对湿度 78 每年 3 4 月为雨季 5 6 月为梅雨季节 7 9 月多雷雨并受台风影响形成暴雨 易造成地质灾害 11 月至次年 3 月为旱季 降雨量较少 二 编制依据二 编制依据 1 沈海复线漳州天宝至诏安段两阶段施工图设计 2 福建省高速公路施工标准化管理指南 3 福建省高速公路桥梁标准化指南 4 公路工程施工安全技术规程 JTJ076 95 5 公路工程质量检验评定标准 JTG F80 1 2004 6 公路桥涵施工技术规范 JTG 041 2000 7 本工程施工合同书 招标文件及 实施性施工组织设计 8 公路工程施工安全管理手册 三 水上施工存在的安全隐患及安全专项方案三 水上施工存在的安全隐患及安全专项方案 一 水上施工存在的主要安全隐患 1 大临施工设施受到的安全隐患 2 模板板工程及架子工施工作业安全隐患 3 高空及高处施工作业安全隐患 4 起重吊装施工作业安全隐患 5 施工机械设备安全隐患 6 水上施工作业人员的安全隐患 3 7 水上施工用电安全隐患 8 水上施工受雾天 台风及洪汛期的影响 四 施工准备和部署四 施工准备和部署 栈桥结构设计栈桥结构设计 一 栈桥主要技术标准及设计说明 主要技术标准及设计参数 项目设计标准备注 设计荷载 两辆 9m3 混凝土罐车重车一前一后前进 一辆 9m3 混凝土罐车空车与一辆 9m3 混 凝土罐车重车在跨中会车 70t 履带吊负载 15t 通过栈桥 栈桥上行车速度限 制 不大于 20 公里 小时 在两桥头设置限速 标志 栈桥设计使用期限2 年实际使用期限 2 年 设计最高潮位 m 20 年最高水位 10 6m 最低水位 2 4m 由于沈海复线 A2 标 段水文局一时难以 提供 50 年一遇的水 文资料 故采用 20 年一遇 设计水流速度 m s 1 522 同上 根据最近一 段时间的自测 最 大流速为 1 62m 波浪浪高 5 米 波长 30m 栈桥高程 m 12 1 设计最高潮位 4 51 1 96m 的上 部结构高度 栈桥长度 315 起止里程 K8 600 K8 960 全 长 315m 栈桥宽度 m 6 0 满足两个混凝土罐 4 项目设计标准备注 车慢速会车 二 设计说明 通行能力及承载能力 栈桥设计荷载主要考虑两辆 9m3 混凝土罐车重车一前一 后前进 一辆 9m3 混凝土罐车空车与一辆 9m3 混凝土罐车重车在跨中会车 50t 履 带吊负载 15t 通过栈桥 桥墩处主栈桥与钻孔平台连接成整体 可满足车辆的转向 调头及会车等需求 桥梁基础施工时 栈桥上行走车辆主要为施工机械 钻机 履带吊等 交通 车辆 材料运输车辆 钢筋 混凝土 护筒等 栈桥梁桥面满足标段内主线桥梁和大里程段路基土方车辆运输等主要构件将从 栈桥上运输 结构型式 施工钢栈桥设计为钢管桩基础 2I32b 工字钢横梁 贝雷梁主纵梁 I25a 工字钢横向分配梁 I12 6 工字钢纵向分配梁 花纹钢板桥面板结构 桥长 由于工程施工期间必须满足九桥位海域 15m 宽的双向通航的要求 桥宽 栈桥桥面宽 6 0 米 主要考虑栈桥为非贯通交通 满足沈海复线 A2 标 段沈海复线 A2 标段主桥工程施工即可 且栈桥距离短 交通量不大 所以按桥宽 6 0m 即可 桥位 栈桥修建在桥位的东侧 左侧 沿主桥外缘投影线 20m 位置作栈桥边 缘线 栈桥中心线距主墩中心线距离为 43m 即栈桥与主桥边线应保证 20m 的距离 以保证钢梁吊装时有足够的空间供船舶定位 调向 调头平台 主栈桥在主墩处通过延长工字钢搭接至平台的横梁 并架设贝雷梁 与钻孔平台连成整体 以满足施工过程中车辆的掉头需求 高程 考虑到最高潮水位为 10 6m 工字钢 钢管外露部分 8cm 贝雷梁 150cm 横向分配梁 25cm 纵向分配梁 12 6cm 桥面板 1 0cm 的结 构高度为 196 6cm 10 6m 1 966m 6 18 566m 因此栈桥桥面标高定为 18 566m 在涨潮时 水平面距桥面垂直距离在 6 0m 左右 普通风浪对栈桥上部 结构不会产生较大影响 平纵线 栈桥按直线设计 除了两桥台设置的桥头引道考虑纵坡 其余不设纵 坡 5 安全装置 便桥两侧设钢管护栏 高 1 2 米 用安全网满铺 在主桥侧的每墩 位处设置可装拆式护栏 以方便主桥施工 航道 按要求在主跨中部保证 2 15 米的航道 通航孔上 下游及通航孔须按 要求设置灯塔 浮标等助航标志 栈桥立面示意图 三 三 基础 基础 1 桥台 南北两岸设搭板式桥台 桥台基础底面尺寸为 6000 1200mm 桥台搭板为 C25 素混凝土 台背采用 C25 钢筋混凝土结构 台背内布设 12 的钢筋 具体布设详 见附图 2 钢管桩基础 基础采用 630 10mm 钢管桩 每排 3 根 中心间距 2 5m 钢管桩间采用 273 7 5mm 钢管桩连接系连接 桩顶设 240mm 凹槽 2 根 I32b 工字钢横梁嵌入 钢管桩中 钢管桩桩顶高程 16 6m 钢管桩底高程 钢管桩伸入河床底以下长度应按下表 控制 6 栈桥钢管桩布置示意图 桩顶横梁 钢管桩顶部设置 2 根 I32b 工字钢横梁上 2 根 I32b 横梁间采用间断焊接 横 梁嵌入钢管桩内 240mm 以保证横梁的横向稳定性 主梁与横梁通过限位器固定 桥台支座处贝雷梁上下弦之间用 2 根 100mm 槽钢进行竖杆加强 钢管桩顶横梁布置示意图 一 7 栈桥钢管桩布置示意图 二 贝雷主纵梁 栈桥采用 6 片 3 组贝雷梁作为主梁 贝雷梁组之间间距为 2 5m 一组贝雷梁片 与片中心间距 0 45m 主梁与 I25a 横梁通过 U 型卡连接 主梁与 I32b 横梁通过限 位器固定 栈桥贝雷主纵梁布置示意图 I25a 工字钢分配梁 贝雷梁顶面设置中心间距 1500mm 的 I25a 工字钢横梁 横桥向设置 I25a 横梁 通过 U 型卡与贝雷片连接 8 栈桥横向分配梁布置示意图 I12 6 工字钢纵向分配梁 I25a 顶面设置 I12 6 工字钢纵向分配梁 中心间距 300mm 顺桥向设置 I12 6 纵梁与桥面板及横梁均焊接牢固 栈桥纵向分配梁布置示意图 四 四 桥面板 桥面板 栈桥桥面板材料为防滑花纹 A3 钢板 钢板厚度为 10mm 钢板焊接在中心间距 300mm 的 I12 6 工字钢纵梁上 9 栈桥桥面板布置示意图 上部总高度 10mm 126mm 250mm 1500mm 80mm 1966mm 五 五 附属结构 附属结构 1 栈桥栏杆 栏杆高度按 1 2m 设置 栏杆立柱采用 48 1200mm 钢管焊接在 I25a 横梁上 钢管立柱间距 1500mm 立柱间采用扣件连接 栏杆每隔 12m 设置一个三角稳定支撑架 10 栈桥两侧每隔 10m 设置一道警示灯 以便夜间起到警示作用 防止船舶撞击栈 桥 六 六 钢栈桥受力计算 钢栈桥受力计算 1 概述 根据本栈桥施工荷载要求 参照 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 及 港口工程荷载规范 JTJ254 一 98 将栈桥设计取 3 种状态 工作状态 非工作状态 和 灾难状态 工作状态 是指在自然条件中不发生影响施工的 风 雨 潮 浪等情况 栈桥可以正常使用时的状态 此时栈桥上存在着大量的施 工人员 施工车辆和机械 栈桥承受的荷载为自重 施工荷载以及对应的风浪流荷 载 其中 风 浪 潮等自然荷载的重现期取 5 年 非工作状态 是指自然条件中发生较大的风 雨 潮 浪等 栈桥上不允许 通行车辆的状态 由于风荷载大时往往浪 潮也较大 且风对于施工安全的威胁最 大 因而以风的强度为指标划分 工作状态 和 非工作状态 经研究 认为达 到 8 级风时栈桥进入非工作状态 此时 栈桥仅承担自重和风 浪 流荷载 此时 风 浪 潮等自然荷载的重现期取 10 年 在沈海复线 A2 标段主桥的栈桥中 水深基本在 5 10m 之间 其泥面标高在 3 0m 8 2m 之间 风 浪 流 冲刷等都时有发生 由于该区域所处环境极其 恶劣 为了保证结构的安全 在设计时 对应加强设计 除了考虑 工作状态 与 非工作状态 以外 还考虑 灾难状态 所谓 灾难状态 是指栈桥可能经受的最不利极端状态 为台风与天文大潮 的组合 此时风 浪 潮等自然荷载的重现期取 20 年 以上 3 种状态具体化为 6 种工况 栈桥的设计状态与最不利工况 荷载 设计状态 工 况恒载 基本可变 荷载 其他可变荷载 结构自重 砼罐车荷 载工作状态 结构自重70t 履带 对应工作状态标准的 风 波浪浪和潮流作用 11 设计状态 工 况 荷载 恒载 基本可变 荷载 其他可变荷载 吊 非工作状 态 结构自重 对应工作状态标准的 风 波浪浪和潮流作用 灾难状态 结构自重 对应工作状态标准的 风 波浪浪和潮流作用 注 工况 为栈桥在自身施工期间可能出现的最不利施工荷载组合 经反复计 算 以单跨栈桥通行履带吊施工荷载及履带吊在前端打桩时控制设计 2 计算范围 计算范围为栈桥的基础及上部结构承载能力 主要包括 桥面板 I12 6 工字 梁纵梁 I25a 工字梁横梁 顺桥向贝雷梁 横桥向 I32b 工字钢 钢管桩 主要计算荷载 恒载 结构自重 活载 9 立方混凝土罐车荷载 70t 履带吊车 吊重按不超过 15T 计 涌潮压力 波浪荷载 风荷载 冲击系数 汽车 1 1 履带 1 3 荷载组合 1 恒载 汽车荷载 涌潮压力 波浪力 风力 2 恒载 履带吊车 涌潮压力 波浪力 风力 3 栈桥主要控制计算工况 跨径为为 12m 钢栈桥在活载工况下的整体刚度 强度和稳定性 履带 50t 吊机钓鱼法施工 12m 跨径贝雷栈桥时的栈桥的整体刚度 强度和稳 定性 计算过程 手算 本栈桥主要供混凝土罐车 各种机械设备运输及 70t 履带吊走行 因而本栈桥 荷载按每孔一辆 70t 履带吊 负载 15t 荷载及 9 立方米混凝土罐车荷载分别检算 则活载为 履带吊 G 850kN 12 本栈桥恒载主要为型钢桥面系 贝雷梁及墩顶横梁等结构自重 并按以下安全 系数进行荷载组合 恒载 1 2 活载 1 3 根据 公路桥涵钢结构及木结构设计规 范 规定 临时结构容许应力可提高 1 3 组合 1 4 组合 本栈桥弯 曲容许应力取 容许剪应力取 MPa2031454 1 MPa119854 1 活载计算 活载控制设计为 9m3 砼运输车 按车与载总重 35t 计 参考国内混凝土运输 车生产厂家资料及规范汽车 20 级荷载布置 单辆砼运输车荷载为 3 个集中荷载 70kN 140kN 和 140kN 轮距为 4 0m 1 4m 计入冲击系数 1 1 后 其集中荷载为 77kN 154kN 和 154kN 活载设计为 70t 履带吊时 根据实际情况 取吊重不超过 15T 计 70t 履带吊 总重为 85t 同时参考国内主要厂家的资料 取履带吊宽 410cm 长 510cm 履带宽 度 76cm 因此 线性荷载集度为 166 6KN m 计入冲击系数 1 3 后 其荷载为 216 6KN m 4 桥面板计算 1 结构型式 本平台面板为 10mm 厚花纹 A3 钢板 焊接在中心间距 300mm 的 I12 6 工字钢纵 梁上 2 荷载 履带吊机履带宽度 760mm 及 9 立方米混凝土罐车轮胎宽度 前轮宽 300mm 中后轮宽 600mm 均大于工字钢纵梁间距 荷载直接作用在 I12 6 工字钢上 故桥 面板可不作检算 5 I12 6 工字梁纵梁计算 I12 6 工字钢纵梁焊接于间距 1500mm 的 I25a 工字钢横梁上 按三跨连续梁检 算 分别按 70t 履带吊 负载 15t 及混凝土罐车荷载验算 I12 6 工字钢纵梁自 重 桥面板自重不计 mkNg 14 0 1 70t 履带吊荷载 70t 履带吊履带长宽按 5 1m 0 76m 计算 自重 吊重为 850kN 顺桥向荷载 集度 工字钢纵梁中心间距 300mm 最不利情况应 mkNq 3 83 1 52 850 1 13 为三根工字钢纵梁受力 则单根纵梁所受均布荷载为 再在此荷载基础上考虑 1 2 mkNgqq 5 363 14 0 9 3 833 1 1 履带吊偏载系数 则 mkNq 8 432 1 5 36 2 混凝土运输车荷载 混凝土运输车前轮着地宽 30cm 由一根纵梁承受 中后轮着地宽 60cm 由三 根纵梁承受 则单根纵梁在前轮作用下受集中力为 77 2 38 5KN 3 材料力学性能参数及指标 I12 6 工字钢 46 1088 4 mmI 35 10775 0 mmW 2 1810mmA 2646211 100248 1 1088 4 101 2NmmmNEI 4 力学计算 履带吊荷载作用下受力简化图示如下 混凝土运输车荷载下前轮受力简化图示如下 计算可得 在履带吊荷载作用下 I12 6 工字钢纵梁 14 kNm PL M 3 12 8 2 max kNQ8 32 max a 强度检算 合格 MPaMPa mm Nmm W M 203158 10775 0 10 3 12 35 6 max max 合格 MPaMPa mm N A Q 119 1 18 1810 108 32 2 3 max max b 刚度检算 按均布荷载简支梁计算 合格 mmmm EI ql f5 2 600 1500 45 2 384 5 4 max 在混凝土运输车荷载作用单根 I12 6 工字钢纵梁 kNm PL M54 14 4 max kNQ4 19 max a 强度检算 合格 MPaMPa mm Nmm W M 203 6 187 10775 0 1054 14 35 6 max max 合格 MPaMPa mm Nmm A Q 119 7 10 1810 10 4 19 2 3 max max b 刚度检算 合格 mmmm EI Pl f5 2 600 1500 01 2 384 8 3 max 6 I25a 工字梁横梁计算 横梁采用 I25a 工字钢 工字钢横梁安装在中心间距 2500mm 的单层双排贝雷梁 上 I25a 工字钢横梁荷载按 70t 履带吊 负载 15t 及混凝土运输车荷载分别验算 恒载为 I12 6 纵梁及桥面板自重 按均布荷载考虑 每根 I25a 横梁承受恒载 mkNg 6 96210 2 145 121785001 0 55 1 1 15 I25a 自重 mkNg 3 0 2 恒载为 mkNggg 9 113 06 92 12 1 21 1 50t 履带吊荷载 由于不同厂家的产品履带中心距不尽相同 故按最不利情况检算 即 履带作 用于跨中 履带间距按 4100mm 计 在履带吊运行时 履带间距是可变的 4100mm 为 其最大间距 长度按照 5100mm 则履带荷载至少由 4 根 I25a 工字钢横梁承受 单根 I25a 工字钢横梁跨中按集中力检算 kNP 1 1384 2 8503 1 2 混凝土运输车荷载 汽车后轮纵向间距 1 4m 按两后轮其中一侧轮作用在跨中考虑 集中力大小 kNP77701 1 3 材料力学性能参数及指标 I25a 工字钢 47 1002 5 mmI 35 1001 4 mmW 2 4850mmA 2645211 10 5 101002 5 101 2NmmmNEI 4 力学计算 履带吊荷载作用下单根横梁受力简化图示如下 混凝土运输车荷载下受力简化图示如下 16 计算可得 在履带吊荷载作用下 I25a 横梁 kNmM 3 71 max kNQ 7 224 max a 强度检算 合 MPaMPa mm Nmm W M 2038 177 1001 4 103 71 35 6 max max 格 合格 MPaMPa mm N A Q 119 5 54 4850 10 7 224 2 3 max max b 刚度检算 合格 mm mm mmf2 4 600 2500 71 2 max 显然 履带吊荷载为控制设计荷载 故 I25a 横梁在混凝土运输车荷载作用下 也满足要求 需要说明的是 在钢管桩拆除过程时 拟采用 70t 履带吊进行拆除 在起吊钢 管桩时 由于吊机的着力点在履带前端 故在拆除钢管桩施工前 对履带着力点位 置 I25a 横梁进行加密 间距 75cm 从而保证拆除施工的顺利进行 7 贝雷主梁计算 主梁由六片双排单层贝雷梁组成 中心间距 2500mm 安装在 2 根 I32b 横梁上 主梁按单孔 1 台 70t 履带吊 负载 15t 及单孔单车道混凝土运输车荷载分别验算 履带吊荷载按简支梁进行检算 汽车荷载按照连续梁验算 主梁以上恒载为桥面板 I12 6 纵梁及 I25a 横梁自重 其荷载大小为 mkNg 4 135100 2 1412216 1 389785001 0612 2 1 则单排贝雷梁上恒载自重为 135 4 12 3 3 76KN m 17 1 70t 履带吊荷载 最不利状况下 履带正好作用载中间双排贝雷梁顶 故一侧履带的荷载全部由 双排单层贝雷承担 履带长度按 5100mm 计算 则均布荷载大小为 mkNq 3 1082 1 5 850 3 1 2 混凝土运输车荷载 最不利状态为一侧汽车轮作用于双排单层贝雷 3 材料力学性能参数及指标 六片双排单层贝雷梁 根据 装配式公路钢桥多用途使用手册 查表 3 得 双排单层不加强贝雷片 的容许弯矩 1576 4KN m 容许剪力为 490 5 KN 4 力学计算 履带吊荷载作用下受力简化图示如下 混凝土运输车荷载下受力简化图示如下 计算可得 在履带吊荷载作用下贝雷主梁 18 kNmM 5 1372 max kNQ 8 367 max 故 合格 m 4 1576 5 1372 max KNMkNmM 合格 KNQkNQ 5 490 8 367 max 计算可得 在混凝土运输车荷载作用下贝雷主梁 kNmM05 232 max kNQ 6 206 max 故 合格 m 4 157605 232 max KNMkNmM 合格 KNQkNQ 5 490 6 206 max 由上面计算可知 混凝土运输车荷载作用下 贝雷主梁受力较小 完全能够满 足桥梁上混凝土运输车会车的荷载要求 8 2 根 I32b 桩顶横梁计算 钢管桩顶分配梁采用 2 根 I32b 工字钢 工字钢横梁嵌于钢管桩内 240mm 并与 之焊接牢固 在最不利情况下 即履带吊在支点位置时 所有荷载 包括冲击系数 全部由 支点承受 经计算可得 栈桥单侧最大支反力为 1436 5KN 由于工字钢承受压力的位置正好是钢管桩支撑位置 故其弯矩会比较小 1 材料力学性能参数及指标 I32b 工字钢 48 1016 1 mmI 35 1026 7 mmW 2 7345mmA 27411 102 431016 1 101 2NmEI mKgg 60 2 承载力验算 kNmM 2 28 max kNQ 2 481 max a 强度检算 19 合格 MPaMPa mm Nmm W M 203 2 16 107 82 10 2 28 35 6 max max 合格 MPaMPa mm N A Q 119 8 35 67122 10 2 481 2 3 max max b 刚度检算 合格 mm mm mmf2 600 1200 05 0 max 9 钢管桩计算 1 钢管桩竖向承载力计算 本栈桥拟采用直径为 630mm 壁厚 10mm 的钢管作为栈桥基础 钢管间用 273 7 5mm 钢管连接形成排架 根据前面计算 保守取值栈桥的单桩承载力按 500KN 控制设计 桥址区域内的土层主要分布为淤泥 中粗砂 全风化花岗岩 强分化花岗岩 中分化花岗岩 微风化花岗岩 各土层的分布情况 分布位置及物理特性如下表所 示 本栈桥桩基摩擦桩设计 根据 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ D63 2007 之公式 5 3 3 3 q A q l rk pr ik i n i i uR 1 2 1 a 由于桩基为开口截面 因此不考虑其桩端处土对桩基的承载力 保守仅考虑土 体对桩基外侧壁的摩擦力 本桥位处为九龙江的入海口 河床冲刷现象严重 因此 在计算钢管桩承载力过程中需考虑冲刷影响 根据 公路工程水文勘测设计规范 JTG C30 2002 之 7 3 7 4 公式计算栈桥建成对河床的影响 根据计算 钢管 桩打入后总的冲刷深度按照 6m 计 钢管桩的竖向承载力考虑活载 履带吊 直接加载在钢管支点位置 根据前面 其活载为 85 1 3 110 5t 桥梁单跨自重荷载为 已乘 1 2 冲击系数 13545 3 4896 830 8 19 3t 20 则单排钢管桩 3 根 承受荷载为 110 5t 19 3t 2 120 2t 单根钢管桩自 重 按 30 米考虑 为 152 9 30 4587Kg 4 6t 则地基需要提供的竖向承载力为 120 2 3 4 6 44 7t 故本设计按照 50t 控制 计算仅考虑桩外侧土对钢管的摩阻 力 并扣除冲刷段土对桩基的摩阻力 根据地质资料计算如下 设达到 500KN 承载 力时桩尖进入岩层 h 米 q A q l rk pr ik i n i i uR 1 2 1 a 桩身周长 u 3 14 0 63 1 978m i 为振动沉桩各土层对桩侧摩阻力的影响系数 需要说明的是 对于大里程墩计算可得其入土深度较大 施工时拟采用闭口桩 故可参考港口桩基规范相关内容 考虑桩底的支承力 根据以上计算 本栈桥施工时 630mm 钢管桩的入土深度 从河床底计算 按 15 0m 控制 2 钢管桩弯曲应力复核 钢管桩入土后 其泥中部分作为固定端 水中部分为悬臂端 受潮流 风力 波浪等水平力的影响 在泥水交接面处钢管桩产生最大弯矩 因此需验算其应力是 否符合要求 a 潮流作用 根据 港口荷载规范 采用如下公式计算潮流对钢管桩的作用力 AF VCW 2 2 w 式中 Fw 为水流力 Cw 为水流力系数 p 为密度 v 为流速 A 为遮流面积 潮流对钢管桩的作用力大小如下表 作用点最不利情况下的力值备注 F103 2KN F92 71 KN F82 46 KN F72 01 KN F61 81 KN F51 44 KN 21 潮流对钢管桩的作用图示 b 风力作用 本次设计结构为临时结构 风力考虑 1 20 标准足已满足要求 经调查相关部 门桥位处无 1 20 实测资料 故根据 1 20 频率值与据 1 100 频率值之间的经验关系 取 1 20 频率值为 1 100 频率值的 0 88 计算可得 1 20 频率值为 836 pa 大于 公路桥涵设计通用规范 附表 A 中规定的 1 50 年风力值 故根据 公路桥涵设 计通用规范 附表 A 本次计算取桥位处 50 年一遇风速为 36 4m s 对应风压值为 800pa 12 级风对应风速为 32 6m s 根据 公路桥涵设计通用规范 采用如下公式计算风力对栈桥的作用力 k0 为重现期换算系数 本栈桥按半永久桥梁取 k1 为风载阻力系数 由构件形 状及间距决定 本栈桥中 贝雷梁按桁架取 考虑遮挡效应 桥面系按实腹梁取 K3 为地形 地理系数 Awh 为构件的遮风面积 Wd 为设计风压 F41 1 KN F30 70 KN F20 38 KN F10 02 KN 22 结合本栈桥的结构特性 取 k0 0 8 风载阻力系数 k1 分别取值 0 8 钢管桩 1 9 桁架 和 1 3 桥面系 地形 地理系数 K3 1 08 构件的遮风面积分钢管 桩 桁架主梁和桥面系分别进行计算 将以上参数代入公式进行计算 取 12m 单跨 桥梁进行计算 可得 Fwh 钢管桩 0 8 0 8 1 08 0 8kpa 0 63 5 1 74KN 单排桩 Fwh 桁架 0 8 0 8 1 08 0 8kpa 11 67 6 45KN 单跨 Fwh 桥面系 0 8 0 8 1 08 0 8kpa 1 9 1 05 KN 单跨 c 波浪作用 河浪是水动力诸要素中的一个重要组成部分 尤其是对河上建筑物的影响至关 重要 因此认识波浪的机理 对栈桥的设计与施工有着重要的意义 与其他振动系统一样 海浪具有扰动力 恢复力 周期等特性 实际存在的海 浪可认为是若干个简单波的叠加 其中 周期 55 至 155 之间的海浪的能量最大 这一范围的海浪 其主要的恢复力为重力 称为重力波 重力波又可分为风浪和涌 浪 或称余波 前者在波浪产生区直接以风为扰动力的波浪 后者为已传出产生区 并不受风影响的波浪 风浪或涌浪在向岸边传播时受海底摩擦 水深变浅的影响以 及最大波陡的限制 将开始破碎 形成所谓的近岸破浪 根据 海港水文规范 JTJ213 98 之 8 3 1 规定 桩基全断面上与波向平行的 正应力由速度分力和惯性分力组成 其计算公式见 8 3 1 1 8 3 1 5 略 根据 以上公式可得桩基全断面上所受的速度分力和惯性分力 其大小占总水平力的 20 波浪对钢管桩的作用力大小如下表 作用点最不利情况下的力值备注 F10 1 2 KN F9 1 01 KN F8 0 92 KN F7 0 71 KN F6 0 61 KN F5 0 49 KN F4 0 35 KN 23 波浪对桩的作用力简化图如下 d 桩基水平承载力 假定钢管桩打设按前述入土 15m 已考虑 6m 冲刷深度 以主墩 25 为例 则 钢管桩悬臂长度为 23 15 6 2 41 高潮水位 16 4m 钢管桩受力简化图如下 F3 0 24 KN F2 0 18 KN F1 0 13 KN 24 根据以上数据 计算冲刷后泥面处钢管桩的受力情况 可得桩的最大应力为 182Mpa 以上计算为单根钢管桩在打入土中后抵抗潮流 风力 波浪力的能力 在 成桥之后 由于钢管桩间以及和上部结构之间形成框架 其抵抗水平力的能力会大 大加强 故本次计算的工况为钢管桩的最不利状态能满足使用要求 则由此得出结 论钢管桩承载力满足施工和使用要求 10 18m 跨径栈桥结构计算 15m 跨径栈桥采用与 12m 栈桥同样的桥面结构 仅增加一排贝雷梁 布置见下 图 故由于前面的计算 此处不再重复计算其桥面板 I12 6 工字钢 I25a 工字 钢 仅计算贝雷主梁 下横梁和钢管桩 25 250250 250250 贝雷梁 牛腿 泵管水管 电缆 1 贝雷主梁计算 主梁由 4 组单层双排贝雷梁组成 中心间距 1667mm 安装在 2 根 I32b 分配梁 上 根据前面计算 本设计履带吊荷载大于混凝土运输车荷载 故本计算仅按单孔 1 台 70t 履带吊 负载 15t 按简支梁进行验算 自重荷载 考虑 1 2 自重系数 桥面板 18 6 0 01 7850 8478Kg 8 5t I12 6 工字钢 21 18 14 22 5375 2Kg 5 4t I25a 工字钢 13 6 38 1 2971 8Kg 3 0t 贝雷 48 270 13t 总重 1 2 8 5 5 4 3 0 13 36t 履带车荷载 考虑 1 3 系数 荷载集度为 216 6KN m 将 18m 跨径梁简化为 一个简支结构 其受力简图为 计算可得 在履带吊荷载作用下贝雷主梁 26 kNmM 7 4347 max kNQ 8 730 max 本栈桥实际为 4 组单层排贝雷梁 计算时考虑荷载的偏载效应 容许应力 仅按 3 组单层排贝雷梁计算 则 合格 m 2 47293 7 4347 max KNMkNmM 合格 KNQkNQ 5 14713 8 730 max 因此本设计贝雷满足使用要求 2 下横梁计算 与 12m 跨栈桥相同 钢管桩顶分配梁采用 2 根 I32b 工字钢 对于上部结构传递下来的剪力 同样按 3 组单层排贝雷梁计算 故 kNQ 6 2433 8 730 max 根据以上可知最大应力为 150Mpa 最大位移为 1 4mm 均小于其容许值 203Mpa 和 2mm 故下横梁满足要求 3 钢管桩计算 由上面计算可知 钢管桩反力最大出现在中间钢管上 最大值为 412KN 故原 设计按照 50t 考虑满足使用要求 七 七 主要施工机械设备及栈桥工程数量表 主要施工机械设备及栈桥工程数量表 主要施工机械设备配置 1 起重设备的配置 考虑到栈桥的数量 以及工程所处海域的特点 栈桥施工拟配置两台 70t 履带 吊 进行栈桥搭设 2 振动锤的配置 一般情况下 选择振动锤需满足两个条件 一是振动锤的激振力 FR 应大于土的动摩阻力 Fu 二是振动锤的激振力 FR 应大于振动系统结构重量 W 的 1 20 1 40 倍 选用 DZ 90a 振动液压打桩锤两台 并配备一台 DZ120 振动液压锤备用 可满 足钢管桩及振动锤的施沉要求 DZ 液 压 桩 锤 性 能 一 览 表 27 3 发电机配置 每个栈桥搭设时考虑 5 台焊机同时作业 每台焊机 20KW 夜间照明考虑 10 盏 碘钨灯 故一侧栈桥一台 630KAV 的配电柜能够满足施工用电要求 并配备一台 250KW 的发电机备用 需配备的主要施工机械设备 主要施工机械设备表 序号机械名称规格型号数量 台 备注 1 交通船20 人 65KW 1 2 履带吊 50t1 3 平板运输车 EQ3092 10t2 材料进场及倒 运 4 振动锤 DZ 452 5 发电机组 250KW2 备用 8 电焊机 BX1 4008 4 主要工程数量表 本栈桥起始里程 起止里程 K8 600 K9 400 K9 682 K9 820 栈桥全长 400m 该长度为暂定量 最终量应以现场施工的实体量为准 五 临时施工设施的五 临时施工设施的安全措施安全措施 一一 栈桥 承台 钢吊箱 栈桥 承台 钢吊箱 28 天宝特大桥水中墩施工的主要临时设施为水上施工栈桥 钻孔桩平台 钢吊箱 围堰 栈桥是水上施工连接陆上的生命线 又是施工时吊机及混凝土输送泵管的行 走通道 钻孔桩平台是水上施工的工作面 是水上钻孔桩施工的必配的大临设施 是进行水上钻孔桩施工的安全保障 而钢吊箱围堰在施工过程中的安全是保证水中 墩承台基础施工顺利进行的关键 因此保证栈桥 钻孔桩平台 钢吊箱围堰在施工 期间的安全非常重要 1 构成栈桥 钻孔桩施工平台及钢吊箱围堰的钢结构强度和稳定性必须经过 计算 确保能够抵抗强台风和洪水冲击 在设计时 栈桥 钻孔桩平台顶面要高于 最大洪水水位 以减小洪水或强台风来袭时潮水对栈桥 平台结构的冲击力 2 栈桥 平台在施工中应严格按照设计图纸 施工规范和有关技术操作规程 进行 栈桥与平台的钢管桩斜率控制在 1 以内 3 位置偏差宜控制在 300mm 以内 桥栈与平台面必须平整 4 栈桥与钻孔桩平台要连接起来 以增强整体性 栈桥与平台之间设上下梯 5 栈桥 平台的防护栏杆要进行经常性的检查 发现有松动现象应及时进行 加固处理 6 栈桥与平台的 500mm 钢管桩进入设计河床冲刷线以下足够深度 在施工 期间要经常测量河床 低于设计冲刷线时即时抛石防护 7 在冲刷较深的桥位 适当增加桩长 并加强桩间连接 以策安全 要及时 清理栈桥与平台上的漂流物 8 栈桥 平台上应配套夜间照明灯 并配布安全标牌 安全标牌采用反光膜 制作 夜间辅以泛光灯照明 以增强夜效果 9 栈桥 平台上下游侧设置禁航标志 栈桥 平台上下游侧应设置防撞桩 10 水中墩承台钢吊箱围堰顶面标高均应高于最强台风带来的高潮位 钢吊箱 围堰临时墩布置方向与水流方向要基本一致 并设置纵横向联系 钢管桩内可填充 混凝土或河砂 以保证临时墩具有足够的强度 刚度和稳定性 设置防撞桩并采取 航管措施 防止施工船只或漂流物撞击钢吊箱围堰 11 进行钢吊围堰施工作业时 应指派专人统一指挥 参加吊装的起重机工要 掌握作业的安全要求 其他人员要分工明确 12 钢吊箱围堰进行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 29 性和安全性 并进行试吊 各种起重机具不得超负荷使用 13 钢吊围堰进行吊装作业时 必须有备用电源 以防停电或其它特殊情况 14 为抵抗洪水或强台风来袭时潮水对钢吊箱堰的冲击力 钢吊箱围堰各构件 在安装过程中焊接 拼装 涂装等工序的施工质量应符合桥涵施工规范的有关规定 保证钢吊箱围堰的稳定性 钢吊箱围堰在施工过程中 要做好工艺技术参数和指标 的严格监测和控制 符合安全规定要求 15 钢吊箱围堰水上施工安全管理 1 吊箱侧面设置上 下扶梯 顶面设置人行走道和防护栏杆 拉设密目网 并配齐救生用品 上下围堰的梯子应有可靠的结构 顶部与底部应固定 非通道区 严格隔离 2 施工期间应对河床标高 吊箱位移及水流速度 浪高进行定期观测及事先 预测 以便采取必要的安全措施 3 水上施工必须穿好救生衣和软底防滑鞋 保持个人清洁和饮食卫生 做好 防署防滑等自身保护工作 4 水上施工作业点四周悬挂高压钠灯 施工脚手架外侧栏杆上悬挂照明灯 使水上夜间施工有良好的照明条件 5 认真执行氧气 乙炔防爆安全规定 并进行严格管理 6 依据相关规定在吊箱顶部设置障碍物夜间警示灯 防止船舶碰撞 二 二 模板工程及架子工施工作业安全 模板工程及架子工施工作业安全相关措施相关措施 1 模板工程安全施工措施 天宝特大桥水中墩墩身采用整体模板一次性现浇施工 模板施工的安全注意事 项如下 根据模板单块重量选择合适的吊机进行安装 模板安装按照由下向上的顺序进行 安装模板时需要在两端缆风绳固定于承台上 以控制模板在空中的摆幅 4 墩身模板拼接后 必须待螺栓安装拧紧后方可摘钩 第一节模板安装完及 时将拉杆连接上 并拧紧拉杆螺栓 5 支撑钢管脚手架必须拼装牢固 水平支撑紧凑 6 墩身模板拼装好后 根据需要设置合适的缆风绳 缆风绳的下端固定在承 台 基础预埋件或者其它地锚上 以抵御风荷载 30 7 墩身混凝土施工完后 强度达到拆模条件后方可拆模 8 模板 支架拆除必须遵循自上而下 逐层拆除的原则进行 模板拆除时 同样设置缆风绳防止自由摆动 9 模板须摆放有序 稳固 防止倾倒 必要时加设支撑 2 架子工施工作业安全相关措施 1 高空施工作业架子工必须经专业安全技术培训 持证上岗作业 架子工必 须经过体检合格方可从事相应的施工作业 2 正确使用个人安全防护用品 必须着装灵便 在高处施工作业时必须佩带 安全带 与已搭好的立 横杆挂牢 穿防滑鞋 施工作业时要精神集中 团结协作 互相呼应 统一指挥 不得 走过档 和跳跃架子 严禁打闹玩笑 酒后上班 3 架子工接受施工作业任务后 需认真领会脚手架专项安全施工组织设计和 安全技术措施交底 研讨搭设方法 明确分工 并派 1 名技术好 有经验的人员负 责搭设技术指导和监护 4 遇风力六级以上 含六级 强风和高温 大雨 大雾等恶劣天气 应停止高 空露天施工作业 风 雨过后要进行检查 发现倾斜 下沉 松扣 崩扣要及时修 复 合格后方可使用 三三 高空施工作业安全 高空施工作业安全措施措施 1 高空施工作业安全规定 天宝特大桥水中墩及主跨连续 T 梁为高空施工作业 安全施工作业极为重要 高空施工作业应符合如下安全方案规定 1 所有进入施工现场的人员必须戴好安全帽 并按规定配戴劳动保护用品 或安全带等安全防护用品 2 施工作业人员不得穿拖鞋 高跟鞋 硬底易滑鞋和裙子进入施工现场 从 事高空施工作业人员 必须定期进行体格检查 凡是不适宜从事高空作业人员 不 得从事此项工作 3 在距边缘 1 2 1 5m 处应设置护栏或架设护网 且不低于 1 2m 并要稳固 31 可靠 4 进行高空高处施工作业时 根据具体情况使用符合要求的脚手架 脚手板 吊架 梯子 跳板 安全带等 临空处设置栏杆或安全网等安全设施 5 施工作业搭设的扶梯 工作台 脚手架 防护栏 安全网等必须牢固可靠 并经验收合格后方可使用 6 施工作业人员通行要由斜道 扶梯或爬梯上下 不准攀登模板 脚手架或 绳索上下及经起重机作为梯子上下 雨天设防滑设施 7 施工作业用的料具应放置稳妥 小型工具应随时放入工具袋 上下传递工 具时 严禁抛掷 8 进行两层或多层上下交叉作业时 上下层之间设置密孔阻燃型防护网罩加 以保护 9 高空作业人员必须戴安全带 穿防滑鞋 安全带应拴挂在施工作业人员上 方的牢固处 流动作业时 应随摘随挂 安全带应采购经国家有关部门质量鉴定合 格的安全网和安全带 10 高空施工作业前应检查施工平台 通道 安全网等安全设施 确认正常并 符合安全规定后方可开始施工作业 施工平台必须满铺脚手板且应固定 脚手板应 是 5cm 厚的坚固原木板 施工平台上应经常清除杂物 保持整洁 11 严禁酒后从事高空的施工作业活动 施工作业人员不得在未固定的构架上 工作 也不得在未稳定的结构上行走 12 脚手架拆除时 应经技术部门和安全检查同意后方可拆除 并按自上而下 逐步下降进行 严禁将架杆 扣件 模板等向下抛掷 13 施工平台应挂醒目的安全警示牌 夜间高空的施工作业必须有充足的灯火 照明 夜间施工照明不足时 应暂停高空 高处的施工作业 14 在六级以上大风 大雾 暴雨等恶劣气候条件下 应停止高空施工作业 15 高空施工作业附近有高压电线时 应先采取停电 拆除 迁移或隔离等防 护措施 16 高空施工作业的安全网应符合如下安全规定 1 高空的施工作业必须按规定悬挂安全网 安全网的搭设应搭接严密 牢固 外观整齐 网内不得存留杂物 2 安全网绳不得损坏和腐朽 搭设好的水平安全网在承受 100Kg 重 表面积 32 2 8Kg 平方厘米的砂袋假人从 10 米高处冲击后 安全网网绳 系绳 边绳不断 搭设安全网支撑杆间距不得大于 4 米 3 安全网下方不得堆放物品 水平安全网的外边沿要明显高于内边沿 50 60cm 4 扣件式钢管外脚手架必须挂密目安全网沿外架子内侧进行封闭 安全网之间 必须连接牢固 并与架体固定 5 工具式脚手架必须立挂密目安全网沿外排架子内侧进行封闭 并按标准搭设 水平安全网防护 6 高空施工作业超过 20 米的安全网一律用组合钢管角架挑支 用钢丝绳绷拉 其外沿要高于内口 并尽量绷直 内口要与构筑物锁牢 7 高空施工作业时 无法搭设水不安全网的 必须逐层立挂密目安全网全封闭 搭设的水平安全网 直至没有高空施工作业时方可拆除 2 水中墩高空施工作业安全保证措施 1 水中墩施工作业必须严格执行现行 建筑施工高处作业安全技术规范 及 相关国家及部颁安全法规 规范 2 对于水上高墩及连续 T 梁施工 进行专项安全施工组织设计 3 水上高墩及连续箱 T 梁施工前 对作业人员进行安全培训 安全检查 组 织安全技术交底 4 水上高墩施工时设置墩身施工支架 支架铺设爬梯和脚手板 支架四周及 作业面底部用安全网封闭 5 设置墩身支架与墩身之间的安全通道 人行通道要满铺行走道板 并绑扎 牢固 登高作业要走扶梯 严禁攀爬 6 施工平台挂配醒目的安全警示牌 夜间施工必须有充足的灯光照明 7 高空作业人员要佩带安全帽 系好安全带 严禁上下抛物 8 对水上墩进行模板施工时 高度超过 2m 的要由架子工去完成 9 进行上下层交叉作业时 上下层之间应设置密孔阻燃型防护网罩加以保护 10 已架设 T 梁梁体两侧应设置临时栏杆 在梁体中线处设人员及设备通道 四四 施工机械设备安全 施工机械设备安全相关措施相关措施 1 投入施工的机械应按其性能的要求正确使用 不得使用缺少安全装置或安 33 全装置已失效的机械设备 2 严禁拆除施工机械设备上的自动控制机构 力矩限位器等安全装置及监测 指示 仪表 警报器等自动报警 信号 施工机械设备的调试和故障的排除应由专 业人员负责进行 3 机械设备应按时进行保养 当发现有漏保 失修或超载带病运转等情况 应立即停止使用 严禁对处在运行的和动转中的机械进行维修 保养或调整等作业 4 施工机械设备的操作人员必须健康 并经专业培训考试合格 在取得有关 部门颁发的操作证 特殊工种操作证后 方可独立操作施工机械设备 5 施工机械设备操作人员和配合作业人员 必须按规定穿戴劳动保护用品 长发不得外露 严禁从施工机械设备上向下投掷物件 6 施工机械作业时 操作人员不得擅自离开工作岗位或将机械设备交给非本 机操作人员操作 严禁无关人员进入作业区和操作 工作时 思想要集中 严禁酒 后操作各种施工机械设备 7 施工机械操作人员有权拒绝执行违反安全操作规程的命令 8 进行日作业两班以上的机械设备均须实行交接班制度 操作人员要认真填 写交接班记录 9 机械设备进入作业地点后 施工技术人员应向机械操作人员进行施工任务 及安全技术措施交底 施工机械设备操作人员应熟悉作业环境和施工条件 听从指 挥 遵守现场安全规则 10 施工现场应为各种机械设备提供必须的施作业条件 并消除对机械作业有 妨碍或不安全的因素 夜间施工作业必须设置充足的照明 11 当施工机械设备与施工安全发生矛盾时 必须服从安全的要求 12 当施工机械设备发生事故或未遂恶性事故时 必须及时抢救 保护现场 并立即报告领导和有关部门 对事故应按 三不放过 的原则进行处理 五五 水上施工作业人员安全 水上施工作业人员安全措施措施 1 发生施工人员落水时 现场人员应抛递救生圈或绳子同时大声呼救 并利 用有效联络方法向就近动力船报告落水人员方位 组织施救 2 现场负责人应产即向本单位应急领导小组报告 报告内容必需说明出事地 点 时间 落水人员数量 34 3 各施工船舶应按照船舶证书中规定配齐救生圈 各施工平台上配置 4 10 个救生圈 救生抛绳 在施工中 现场必须留有一艘交通船值班 在人员落水救助 后 能及时把伤员送往岸上 4 各平台人员落水应急救助由当班的安全人员负责指挥 各船舶由船长负责 指挥救助 5 得到人落水信息后 迅速抛救生圈 组织人员 调动船舶赶赴出事现场 以各作业点自救为主 进行施救 积极救人 必要时调集其它作业点船舶 人员增 加救援力量 在救助的同时 应迅速报告项目部领导或值班人员 6 项目部值班人员接到报告后 应迅速向领导报告 安排车辆和医务人员到 事故现场 组织交通接送 以便及时把伤员送往医院 同时拨打 120 急救电话 通 知救护车进行救护 7 当发生人员落水时 各船舶 作业平台人员无条件服从调度 及时赶赴出 事现场