洪塘大桥汽车便桥

1、洪塘大桥维修加固工程钢便桥设计计算中国路桥工程有限责任公司洪塘大桥维修加固工程项目部2008年4月洪塘大桥汽车便桥施工方案一、设计说明洪塘大桥汽车便桥在3号墩至5号墩之间，全长99.82m，每孔跨径20m，5孔为一联。洪塘大桥汽车便桥为贝雷梁钢便桥，桥面宽度为4.0m。为方便水上钻孔桩施工，便桥桥面与钻孔桩平台平。便桥跨度采用20m，上部采用左右幅各2榀2片贝雷纵梁（非加强单层双排），2榀贝雷纵梁按间距布置，横向每3.02m间距采用10号槽钢加工支撑架连成整体；分配横梁采用25b型工字钢，间距为0.75m；桥面系采用22a型槽钢（卧放），横断面布置18根；基础采用219×8mm钢管桩

2、，为加强基础的整体性，每排桥墩的钢管均采用10号槽钢连接成整体，每排墩采用10根钢管桩；墩顶横梁采用28a型工字钢。便桥设计荷载单侧采用汽-20级车队和8m3混凝土搅拌运输车（满载）。汽车及混凝土搅拌运输车活载计算时采用荷载冲击系数1.15及偏载系数1.2。钢管桩按摩擦桩设计。根据现场调查及图纸资料，贝雷便桥段桩顶至河床面最深处约为3.50m，2'号墩2号墩之间有较厚淤泥层，3号墩5号墩河床第一层为中（粗）砂；第二层为中（细）砂；第三层为中砂夹淤泥。计算时，上述土层的摩擦力均按25kn/m2取值。二、贝雷纵梁验算便桥行车道总宽4m，计算跨径为20m。栈桥结构自下而上分别为：219

3、15;8mm钢管桩、28a型工字钢下横梁、贝雷梁、25b型工字钢分配横梁（间距0.75m）、22a型槽钢桥面。单片贝雷：I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3 M=788.2 kn·m, Q=245.2 kn则4EI=2004×106 kn·m2（一）荷载布置1、上部结构恒载（按4m宽计）（1）22a型槽钢：18×24.99×10/10004.50kn/m（2）25b型工字钢分配横梁：42.0×6×10/1000/0.753.36kn/m（3）贝雷梁：每片贝雷重287kg（含支撑架

4、、销子等）：287×4×10/3/10003.83kn/m（4）28a型工字钢下横梁：6×43.4×10/10002.60 kn/根2、活载（1）汽-20级（2）8m3混凝土搅拌运输车（满载）：车重20t，8m3混凝土19.2t（3）人群：不计考虑便桥实际情况，同方向车辆间距大于20m，即一跨内同方向半幅桥内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）一辆汽-20级重车（布置在跨中，按简支计算）对B点取矩，由Mb0，得RA（120×9.3+120×10.7+60×14.7）/20164.1 knM中16

5、4.1×10-120×0.7-60×4.71275 kn·m查建筑结构计算手册f1pal2（3-42）/（24EI）=120×1000×9.3×202（3-9.32/202）/（24EI）=1.98cmf2pa2b2/（3EIl）=60×1000×5.32×14.72/（3×2.0×1011×4×500994.4×10-8×20）1.51×10-3mR1R2pb/l=120×19.3/20115.8 knR345.9

6、 knR432.5knR534.5knRARAi344.5 kn（2）8m3混凝土搅拌运输车（满载）同向每跨只布置一辆，按简支计算。车重20t，8m3混凝土19.2t。对B点取矩，由Mb0，得RA（166×9.3+166×10.7+60×14.7）/20210.1 knM中210.1×10-166×0.7-60×4.71702.8 kn·mRmax2RA420.2 kn查建筑结构计算手册f1pal2（3-42）/（24EI）=2.74cmf2pa2b2/（3EIl）=0.15cmR1R2pb/l=160.2 knR345.9

7、 knRARAi366.3 kn（3）恒载按5等跨连续梁计算，查建筑结构计算手册（第二版）。q4.5+3.36+3.8311.69kn/m支点：Mmax4=-0.105ql2-0.105×11.69×202-490.98 kn·mR max4（0.606+0.526）ql264.66kn跨中：Mmax4=0.078ql2380.33kn·m（简支时：Mmax4=ql2/8584.5kn·m）fmax40.644ql4/（100EI）0.3cm（4）恒载+汽-20级荷载组合汽车荷载计入冲击系数级偏载系数。Mmax584.5+1.2×1.

8、15×12752369 kn·mM=3152.8 kn·mR max264.66+1.2×1.15×344.5740.1knQ=980.8knfmax0.3+1.2×1.15×（1.98+0.2）3.3cmL/250=8cm安全。（5）恒载+8m3混凝土搅拌运输车（满载）荷载组合荷载计入冲击系数级偏载系数。Mmax584.5+1702.8×1.2×1.152934.4 kn·mM=3152.8 kn·mR max264.66+420.2×1.2×1.15844.5

9、knQ= =980.8 knfmax1.2×1.15×（2.74+0.4）+0.34.6cmL/250=8cm安全。三、桥面板22a型槽钢验算按简支梁计算，计算跨径取L0.75m。车轮宽度按30cm计算,每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长），则轴重的一半荷载由3根槽钢承担。采用8m3混凝土搅拌运输车满载荷载进行验算。E=2.0×105Mpa，I=157.8cm4,Wmin=28.2 cm3 P=P0/2=83KN Q83/0.2415kn/mMmax=qlc（2-c/l）/80.125×415×0.2×0.

10、75×（2-0.2/0.75）13.49kn·m= Mmax/ Wmin=13.49×1000/（28.2×3）159.46 Mpa1.3=1.3×145188.5 Mpafqcl3（8-4c2 /l2+ c3 /l3）/（384EI）=0.7mmL/250=3mm安全。四、横向分配梁验算计算跨径取L4.16m，采用25b型工字钢。荷载如图。E=2.0×105Mpa，Ix=5284cm4,Wx=423 cm3，Sx=248.1 cm3,t10.2mmR=83KNM=83×0.8368.89kn·m= Mmax/ W

11、x=68.89×1000/423162.9 Mpa1.3=1.3×145188.5 MpaQ Sx/（Ixt）83×10-3×248×10-6/（5284×10-8×0.0102）38.2 Mpa=85 Mpa安全。fpal2（3-42）/（24EI）=83×1000×4.162×0.83（3-4×0.832/4.132）/（24×2.0×1011×5284×10-8）13mmL/250=17mm五、墩顶横梁计算计算跨径取L1.00m，采用28a

12、型工字钢。根据前面计算结果，每榀贝雷梁传至横梁上的荷载为P844.5/2=422.3kn。荷载如图，按简支计算。E=2.0×105Mpa，Ix=7114cm4,Wx=508 cm3，Sx=289.2 cm3,t8.5mmP=422.3KNR=422.3/2211.1 KNQ= R/2=105.6 KNM=422.3×1.0/4105.6kn·m= Mmax/ Wx=105.6×1000/（2×508）103.94Mpa1.3=1.3×145188.5 MpaQ Sx/（Ixt）105.6×10-3×289.2

13、15;10-6/（7114×10-8×0.0085）50.5Mpa=85 Mpa安全。f1pl3/（48EI）422.3×1000×13/（48×2×1011×7114×2×10-8）=0.3mm L/250=4mm六、钢管桩验算每墩钢管桩打两排5根钢管桩，顺桥向间距为1.0m，横向间距见下图。每个桥墩采用10根219×8mm钢管桩。土层摩擦力按25kn/m2计。钢管桩露出地面3.5米（按5号墩计）。钢管桩半幅横向间距见下图。 1、承载力检算单根钢管桩承载力:F844.5/10=84.45KN钢

14、管桩入土深度：h84.45/（0.219×3.1416×25）4.91m钢管桩总长：H=3.5+4.918.41m2、钢管桩稳定性检算钢管壁厚为8mm，考虑到所用钢管为旧钢管，壁厚按5mm计算。I3.14×0.2194（1-20.94/21.94）/64 1.924×10-5m4根据建筑桩基技术规范，单桩稳定长度：LP=1.0(I0+h)，I0为地面以上桩长，取最大值3.5m，h为地面以下桩长，为4.91m，所以LP=8.41m。钢管桩身抗弯刚度：EI=2.0×1011×1.924×10-5/10003848KN.m2单桩屈

15、曲临界荷载：Pcr=2EI/Lp2=536.96KN由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。七、便桥施工说明1、便桥由岸边向河中延伸，采用边打桩边架梁的方法施工。2、施工前的准备工作(1) 便桥钢管桩入土深度按计算原则上不得少于4.91m。(2) 施工前，首先通过试验桩，以确定钢管桩贯入度，桩底标高和下沉量与承载力等的关系，并以此来确定打桩的依据。 3、钢管桩的插打(1) 打入钢管桩需结合桥梁的位置，对便桥钢管桩精确定位，桩心误差不得大于5cm。(2) 水中墩钢管桩用浮吊吊运钢管就位，并吊起4吨冲锤锤击下沉钢管桩，由一侧向另一侧插打。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。 (

16、3) 每个墩钢管桩插打完后，用型钢焊成剪刀架将其连接成整体，架设横向分配梁，准备架纵梁。 4、便桥桥面结构桩顶横梁采用28a型工字钢。用汽车吊直接吊装贝雷梁安装在墩顶横梁上并在横梁上焊角钢或槽钢限制纵梁左右位移，连接成连续梁，纵梁横向每3.02m用10号槽钢加工的支撑架连接成整体，便桥在贝雷纵梁顶面按0.75米间距布设25b型工字钢横向分配梁，横向分配梁采用16“U”型卡口与贝雷梁连接，然后在横向分配梁上铺设22a型槽钢（槽口朝下卧放）作为桥面行车道板，即安成一跨的架设，依此逐跨延伸完成便桥施工。5、载重试验每段便桥平台施工完成后，需做设计荷载试验，确认安全后方可向前推进。6、同向车辆间距不得

17、小于20m，车速不得超过8km/h。7、为保证便桥畅通，便桥上严禁堆放货物。九、其他1、施工工艺流程钢管桩加工测量放线锚锭系统布设 打桩定位 测量控制 冲锤锤击下沉钢管桩钢管桩桩间连接便桥下横梁安装贝雷梁安装横分配型钢安装 贝雷梁间斜撑、抗风拉杆安装桥面板铺装栏杆、防滑条、照明等附属结构安装2、便桥施工方案2.1 便桥起始墩施工起始墩台帽砼为C30，宽度100cm厚度45cm，浇砼时，固定贝雷梁的予埋件一定要埋设准确。2.2 钢管桩栈桥钢管桩为直径219×8mm。2.3 锤击下沉钢管桩水上便桥采用方驳上4吨冲锤直接锤击下沉到位。钢管桩以标高控制。钢管桩偏差：桩位平面位置：±

18、10cm 桩顶标高：±10cm桩身垂直度：小于1%2.4每排钢管桩下沉到位后，应进行桩之间的连接，增加桩的稳定性，连接材料采用10号槽钢，槽钢尺寸需根据现场尺寸下料。焊缝质量满足设计及规范要求。2.5下横梁I28a安装I28a安装：经测量放线后，直接嵌入钢管桩内3cm，露出桩顶25cm。2.6 贝雷梁及横向分配梁拼装贝雷梁予先在陆上或已搭设好的便桥上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，安装在I28a上。贝雷梁的位置需放线后确定，以保证便桥轴线不偏移，为减少贝雷梁的磨损，在I28a与贝雷梁之间垫一块3cm厚的硬杂木。贝雷梁安装到位后，横向、竖向均焊定位挡块及压板，并采用20“U”型螺拴将其固定在I28a上。贝雷梁拼装完毕，其上铺设I25b横向分配梁，间距75cm，I25b与贝雷梁间采用16“U”型螺拴固定，每个节点1套螺栓。2.7 桥面板铺装及附属结构施工然后在I25a上铺设22a槽钢桥面板（槽口朝下卧放），间距25cm，如遇与“U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整其间距。桥面板铺设定后，即在上面焊接12钢筋防滑条，间距60cm。栈桥栏杆高1m，采用48焊接钢管焊接，立柱间距1.51m，焊在栈桥I25a上。3、技术、安全保证措施3.1 便桥应严格按设计要求组织施工。钢管桩制作，必须符合设计及规范要求，并按规范进行抽检。钢管桩偏位控制在设计范围内，以保证结构受力可靠，以及