钢栈桥桥设计方案

钢栈桥桥设计方案沈海公路复线柘荣至福安段A9标跨交溪便桥设计方案中国中铁设计复核审核审批中铁一局沈海A9标项目部二O—三年一月沈海公路复线便桥设计方案一、沈海公路便桥设计概况沈海公路跨交溪便桥，位于坂中乡水质检测站上游100m位置，主要用途是满足工程车辆通行，设计最大载重量80t。沈海公路跨交溪便桥设计采用多跨贝雷梁钢便桥跨越交溪，便桥总长210米，梁跨为14X15米，便桥设计纵向与交溪垂直，桥面宽度为6・5m。基础采用直径1.0m钻孔桩基础，嵌入河床面以下微风化1米。上部采用4榀8片贝雷纵梁，2榀贝雷纵梁按70cm间距布置，横向每3m间距采用支撑架（900mmX1180mm）连成整体；桥面板采用20cm厚钢筋混凝土预制板，桥面系设总宽6・5米。防护护栏严格按照防护栏杆安全要求设置；便桥基础采用重力式桥台，详见沈海公路跨交溪便桥设计图。便桥设置高度参照交溪常水位通航要求进行设置。二、 水文地质情况便桥位置位于剥蚀丘陵间冲洪积河谷地貌，交溪实测（2012年12月4日测）水面标高21・5米，河水深度2-7米，水面宽度210米，水流流速较快。河床底面为全裸岩石，表面坚硬，且成斜面。根据现场调查，沈海公路跨交溪便桥有通航要求，故便桥净空高出常水位4・5米设置。三、 便桥施工方案根据图纸地质资料说明及现场实地考察，首先量测出两岸间距为210m，中央水深最深为7m,河滩最浅为1m,由于水深影响导致水上设备（浮吊、浮箱）不能到位，其次河床底覆盖层浅，洪水期水流冲击便桥横向稳定性差,所以无法用钢管桩直接插打锚固,结合以上原因,经多方研究采用以下方案施工。中国中铁便桥基础采用混凝土灌注桩，墩身采用直径630mmX10mm钢管桩。水中基础施工采用水中围堰施工，用砂卵石填筑至水面上1.5米高，打设钢护筒，采用冲击钻成孔，浇注底部混凝土并埋设预埋件，最后将预埋件与钢管桩焊接牢固。施工顺序：第一步1、施工准备。填筑前选好土方来源，暂定土方利用便道挖方，为防止河水冲刷，填筑速度必须加快，填筑标高一次性到位，填筑高度高出现水位1.5m。2、河道总宽约为210m，分两次填筑，第一次填筑顺线路起点方向，长度为90m,填筑顶面宽度为8m,填筑坡度为1:1・5・3、河道填筑完成后为防止河水冲刷土方流失，在填筑过程中迎水面方向堆码砂袋,防止水流冲刷。第二步1、首先由测量组进行桩基放样，桩基布设原则为每15m垂直于线路方向打设3根卩1・0m钻孔桩，桩间距为5m,桩顶标高为22m（由现场实际水位确定）,桩基础进入微风化岩1m。2、桩基钢筋笼主筋采用16根❾16螺纹钢，箍筋采用❾8圆盘条,上部4m箍筋间距为10cm,下部为20cm,钢筋笼长度根据现场实际钻孔深度确定。3、 桩身采用C30砼灌注,灌注顶标高与填土便道顶面平齐,封孔标高现场技术员必须按照设计标高执行。4、 灌注完成后在桩顶预埋20mm厚钢板，尺寸为70*70*2cm（长*宽*厚），钢板底部设置❾20牛腿钢筋（具体见图）。第三步1、钻孔桩施工完成后在桩身顶部与已准备好的W63cm钢管桩采用电弧焊焊接,焊接必须牢固,防止松动。2、 钢管桩长度为3m,顶面标高高出常水位4.5m。3、 对接完成后后在钢管桩顶部依次安装两排横向I550mm工字钢。第四步1、 桩基完成后由测量人员放样出J匝道墩位位置，利用便道挖土方填筑J匝道桩基工作平台。2、 J匝道桩基施工平台填筑尺寸顺线路长为8m,宽为14m,周边填筑坡度为1:1.5。第五步1、 上部贝雷梁采用4榀8片贝雷纵梁,2榀贝雷梁按70cm间距布设,横向每3m间距采用支撑架连成整体，桥面系设计宽度为6・5m。2、 桥面板采用钢筋砼预制盖板，盖板尺寸为6・5*1・5*0・2m（长*宽*厚）,盖板摆放时必须稳固牢靠,并用U行卡连接。3、 安全防护栏杆根据安全防护栏杆要求进行防护,为保证栏杆稳固性，每8m垂直于梁面安装一根200mm工钢，防护栏杆部位涂刷红白油漆（可粘贴反光带,保证夜间行车安全）便桥两端头、中部各设置安全警示标牌。第六步在以填筑完成的J匝道桩基平台上打设钢板桩围堰,围堰尺寸为4*11m，围堰施工完成后进行下步工序施工。第七步1、 拆除便桥及水中桩基,拆除前审批拆除专项方案,确保安全。2、 采用以上步骤对靠近G104国道侧进行同类施工，施工步骤同上。四、安全保证措施1、抓好安全教育,建立安全检查制度及防护措施2、以建设安全标准工地为载体,强化施工现场作业控制,在施工现场要布设安全警示牌、警告牌和宣传牌等。非施工人员不得进入施工现场，施工人员进入现场必须配戴安全帽等；3、加强现场用电管理，生产、生活用电按照有关规定架设线路。临时用电符合供电安全运行规程，并定期检查和防护，电工、电焊工等持证上岗，规范作业。4、定期检查机械设备的安全保护装置和安全指示装置，以确保以上两种装置的齐全、灵敏、可靠。5、施工过程中坚持以“安全生产”为中心，实行全员安全管理定职、定责，使施工安全始终处于受控状态，确保施工安全。6、为保证便桥航道和行人夜间行走安全,汛期时在每跨的跨中下面悬挂红色警示灯,在桥面顶设置路灯。7、便桥上不得堆放材料。8、靠近G104国道便桥端设置看守室，运输车辆上桥后，由专人指挥前进、后退，其他人员应立即避让。9、平台上的救生衣、救生9、平台上的救生衣、救生，作为应急物资，不得随意挪动。在桥头设明显的限速限载标志。11、便桥开始使用后，每周派专人对便桥的u型卡、桥面砼板、销子及所有焊接部位进行检查，一旦发现问题，应立即进行加固和补焊，同时按要求做好便桥检查记录12、每天派专人在桥面进行巡视检查，桥面检查人员应谢绝无关的人员和车辆上桥，杜绝车辆超速，如发现异常情况应及时处理或向主管安全领导汇报。13、汛期时加强对上游漂浮物的观察，对有可能危及便桥安全的不明漂浮物，要及时清除或向海事处拔打求助电话，以便快速清理、疏通。14、通过便桥运送材料时，必须查清材料和运输车辆的重量，对难以计算的材料，装车后应先在电子磅称重检查，检查合格后方可通行，特殊情况下超载，须由主管领导签字。15、对桥台和路基相接处要经常检查，路基沉陷时要及时修复，防止发生桥头跳车影响便桥安全。16、每天做好便桥上电线、电路的检查，以保证用电安全。17、泵送混凝土时,注意观察便桥的扰动情况。五、水环保证措施施工及生活废水的排放遵循清污分流、雨污分流的原则，各种施工废油、废液集中储积，集中处理，严禁乱流乱淌，防止污染水源，破坏环境。施工作业产生的污水必须经过沉淀池沉淀，并经净化处理，符合要求后排放。废弃物中不得含有有毒有害物质，避免雨水冲刷后对地表、地下水造成污染。填筑前采集河道水样送水质监测站检测，检测结果留档；填筑过程中设专人进行水质送样检测，每2天采集筑岛下游水样送水质监测站进行水质检测，检测结果记录留档，若水质污染超标影响地方用水及生活，应立即停止填筑。施工中产生的泥浆应先经过沉淀后，排入指定地点，不得直接排入河流。临时运输道路经常洒水湿润，减少道路扬尘。对产生尘埃运输车辆和石灰等挥发性材料堆场加以覆盖，减少对空气污染，生产及生活垃圾定期处理，严禁焚烧有毒废料。中铁一局沈海公路A9标项目部2012年12月20日中国中铁沈海高速公路A9标段交溪特大桥便桥）便桥计算书中国中铁沈海高速公路A9标段交溪特大桥便桥）便桥计算书计算： 复核： 审核： 二0一二年十二月栈桥总宽6・5m,计算跨径为15m。栈桥结构自下而上分别为：5X2.5X6・5m重力式桥台、直径1000mm钻孔桩，直径630mm钢管桩、工550mm工字钢横担、“321”军用贝雷梁、20cm厚钢筋混凝土桥面板。单片贝雷：I=250500cm4,E=2.1XIOsMpa,W=3570cm3[M]=1687.5kn・m,[Q]=245.2kn则EI=526.05X106kn・im(一)、荷载布置1、上部结构恒载(按6・5m宽计)20cm厚桥面板：q1=6.5X0.20X25(容重)=32.5KN/m“321”军用贝雷梁：每片贝雷重443・5kg(含支撑架、销子等):q2=443.5/3X8X10/1000=11.8KN/m护栏:q3=1KN/m上部恒载线荷载q=q1+q2+q3=45・3KN/m2、活载汽-20级8m3混凝土搅拌运输车(满载)：车重201,8m3混凝土20t人群：不计G2=(20+20)X10=400KN活载布置图1(两辆车会车，考虑混凝土罐车，单车重40t)中国中铁二）支座最大反力计算：车队载荷纵向分布图：匚=二I' F-=F3=3001Ir=.ji.图1R1=R2=ql/2+400=739.75KN（三）贝雷纵梁内力验算由于便桥是临时性建筑，主要载重车辆是混凝土车，并且满载时只允许单车通过，验算时荷载组合只考虑恒载+一辆汽-20级重车（布置在跨中，按简支计算）。1、贝雷纵梁强度验算（荷载按照刚度分配，将作用力平均分配到每片纵梁上）：M=坐=45.3®=1274.1kn•m恒8 8当车辆荷载布置对称在跨中时产生最大弯矩；支座反力R1=R2=400KN则有M=400X15/2—100X4.7-300X0.7=2320KN-m活活载冲击系数按1.2及偏载系数1.5考虑，安全系数取1.2。M=2320X1.2X1・5=4176kn・m即M=(M+M)XI.2=(1274.1+4176)XI.2=6540.12kn•mmax恒活大截面最大应力6=M/Wx=6540.12X103/(3570X8X10-6)=229MPaV[6]=245MPamax＜通过＞2、贝雷纵梁挠度验算恒载：fmaxi=5ql4=5X45.3X154/(348X526.05X106)=0.0626mm348EI活载：(按跨中集中荷载计算)fmax2=卫=400X153/(48X526.05X106)=0.0535mm48EI挠度叠加：f=(fmax2+1.5xl.2xfmaxl)xl.2=(0.0535+1・5X1.2X0.0626)X1.2=0.2mm＜L/250=6mm＜通过＞3、 抗剪力验算贝雷梁单片抗剪力为24.5t,根据以上计算可知支座最大反力为车辆正好通过支座时：Rmax=(400X1.2X1.5+45.3X15/2)X1.2=1271.7KN允许抗剪力为：8X245=1960KN＞Rmax(抗剪通过)4、 横担梁计算横担梁采用双工550a工字钢，与墩顶连接，车辆位于墩顶位置时为最不利布置。可得支座反力为R恒=45・3X15/2=339.75KN;每作用点受力84.94KN）最不利荷载布置400l-（n400kn8494命门84.94^EknR活=400KN最不利荷载布置400l-（n400kn8494命门84.94^Ekn荷载简化为惯性矩Ix=655760000mm4；截面模量Wx=2342000mm3；单位重量:106.273Kg/m；查表路桥施工计算手册可得，最大弯矩系数为0.188，最大剪力系数0.688支座反力系数分别为0.312、0.688、0.312故：支座反力分别为R1恒二R3恒=84.94X2X0・312=53KNR2恒=84.94X2X0.688X2=233・6KNR1活二R3活=400X0.312=124.8KNR2活=400X0.688X2=550・4KN恒载弯矩：M恒=84.94X2X2.5X0.188=79・8KN•m活载弯矩：M活=400X2.5X0.188=188KN•m荷载组合：Mmax=（M恒+M活X1.2）X1.2=366・48KN•m

6二M/W=366.48X106/(2X2342000)=78.3MPa<[6]横担梁满足要求。三、桥台结构验算沈海公路跨交溪便桥下部结构采用重力式挡土墙，墙高6.5m，基础采用4.5X2・5XlmC20片石砼，墙身为M7.5浆砌片石，挡土墙墙顶向下2・53m为C30砼，挡墙面坡比1：0.3。(一)桥台挡墙计算说明：假定墙背垂直、光滑、填土表面为单一平面，采用朗金理论主动土压力计算，结果偏于安全。该挡墙墙身为C25砼，容重Yk=25kn，墙身长度8米，基础为C20片石混凝土，基础高度2.5米。挡墙按照重力式设计计算墙高总高4.5米，填土为粉质粘土，容重Y=18KN/m3；摩阻角3=21。。挡墙面坡比1：0・3基底内摩擦f=0.35,基底承载0.2MPa。挡墙汽车荷载换算假定搭板为刚性，如图换算度h亠=800=1.26米Axy5x7x18朗金主动土压力系数：=tg2(450一2)=tg2(45o-21—)=0.47222Ea=-YH2k-2丹五+王=-x18x5.762x0.472-2x5.76^0.472=133KN2 a Y2

挡墙稳定性验算1、挡墙自重G=423KN2、挡墙重心由图知X=0.89，Y=2.39（CAD软件查询）；11cu如图：对x轴起矩可得：Y心cu3、挡墙滑移稳定性验算参考《查路桥施工计算手册》取f=0.35由重力式挡土墙滑动稳定性公式：Kc=（+Ey）Xf=1037X0.35/206.2=1・76>1・3EX＜可＞即挡土墙不发生墙身沿基底的滑动破坏。4、挡土墙倾覆稳定性验算对挡墙趾点起矩：抗倾覆力矩：m=GXX=1037X0・89=923kn•m11倾覆力矩：m=EaXY=206.2X2.39=493kn•m21抗倾覆力矩>倾覆力矩，挡墙稳定性满足要求。四、便桥桩基础及墩身验算由横担梁计算中可得最大支座反力（三根立柱）：支座反力分别为R1恒二R3恒=84.94X2X0.312=53KNR2恒=84.94X2X0・688X2=233.6KNR1活=R3活=400X0.312=124.8KNR2活=400X0.688X2=550.4KN横担梁自重：106・27X2X6X10=12752N=13KN查表可得均布荷载支座反力分别为R1=R3=13/2X0.375=2・4KNR2=13/2X0.625X2=8・2KN钢管桩最大受力组合(安全系数取2)=(8.2+233.6+550.4X1.2)X2=1804KN墩身及基础按7米计，采用直径630mm，壁厚10mm的钢管桩，内夯填砂子，顶部浇注50cm混凝土。单根柱重量G=16.8KNF■二1R04KN立柱钢管的特性：D=630mm;d=610mm;A=24806mm0.01946I二2_（d4_d4）=0・9X109mm4=9・3X10-4m464r=\L=0.22；长细比二L/r=31.8；3=1.02-0.55仆+20]2=0.872/A （100丿强度验算：6=N/A=92・7MPa<210MPa稳定性验算：6=N/wA=106・3MPa<210MPa强度和稳定性满足要求，同时钢管桩内灌注砂子并浇注混凝土，强度和稳定性将进一步提高。中国中铁桩基础计算：便桥基础圆形轴心受压构件，直径1000mm，受轴力1804kN,计算长度7000mm。构件采用C30混凝土。配置①16II级钢筋。钢筋至边距50mmo按最小配筋率As'=3141.6mm2钢筋根数为16实际As'=3217mm2五、桥面板计算桥面板采用C30混凝土，单块板尺寸为：1500mmX6500mmX200mm；车辆单轴单侧承载200KN，车轮宽度60cm，均布荷载q1=333KN/m;混凝土桥面板均布荷载：q2=0.5X0.2X25=2・5KN•m。1、荷载计算荷载布置按照隔跨布置为最不利荷载，将一个轴布置在最大跨中，由于桥面板在中部分开，故可简化为单跨简支梁（偏安全），布载如图：车辆荷载产生最大弯矩：M1=33・7KN•m；恒载产生弯矩为：M2=0.25KN•m

考虑荷载冲击系数1.2，安全系数1.2，可得跨中最大弯矩：M=(M1X1.2+M2)X1.2=48・8KN•m支座处最大剪力为：V=213.5KN.2、配筋计算采用C30混凝土。主筋采用直径16mm二级钢筋，上下两层，间距200mm，距200mm，净保护层3cm,构造钢筋(箍)采用直径10mm一级钢筋,间距200mm。(1)求受压区高度x钢筋重心距离截面下缘的距离有效高度h=h-a0sh=200-38=162mm0计算截面受压区高度fA=fbxsdscdfA 310x1607.68x=-^sds= =22.15mmfb15x1500cdx=22.15mmvgh=0.55x162=89.1mmb0满足要求。(2)正截面承载能力验算从荷载组合表知，最不利截面M二48.8KN-m，而构件抗弯承载能力为M=fbx(h-x/2)ucd0M=15xl500x22.15x(162-22.15/2)u二75.3KN-m＞丫M二1.2x48.8二58.56KN-m0

p二0.45丄=0.45x丄5二0.21%>0.2%f 310yp=0.21%min又p=-^=1607.68=0.66%>p=0.21%,bXh 1500X162 min0故截面复核满足要求，设计安全。3)斜截面抗剪验算①验算截面尺寸是否符合要求b=1500mm，h=162mm， f为C30（混凝土强度等级），0 cu,kh/b=162/1500<4,代入下式得：w=0.250fbhcccu,k0=0.25x1x15x1500x162=911.25KN>V=1.2x213.5=256.2KNc0d满足要求。②验算是否配箍筋根据《混凝土结构设计原理》，可知0.7fbh=0.7x1.5x1500x162=255.15KN<218.5x1.2=262.2KNt0需要配置箍筋。竖向箍筋采用2个直径为①二10mm的R235的普通钢筋，箍内各设一根吊钩，箍筋间距S=200mm，则:vsv4x78.5+2sv4x78.5+2x28.261500x200=1.24%>pmin=1.2%满足最小配筋率要求。③斜截面验算nAV=0.7fbh+1.25f—hcs