钢便桥专项施工方案
山东省临沂市陶然路沂河大桥新建工程导流明渠钢栈桥专项施工方案
中国铁建大桥工程局集团
临沂市陶然路沂河大桥项目部
二〇一四年六月
目录
一、工程简介 (1)
二、钢栈桥结构设计概述 (1)
三、贝雷钢栈桥结构设计说明 (3)
四、钢栈桥各部位受力验算 (6)
五、临时材料表 (15)
六、施工工艺 (15)
七、钢栈桥施工质量保证措施 (20)
八、劳动力计划 (21)
九、机械使用计划 (21)
导流明渠施工钢栈桥专项施工方案
一、工程简介
钢栈桥设置在线路前进方向左侧(北侧便道上),一期围堰时共设计3座钢栈桥:8#至13#墩之间1座(单个桥长120m)、18#至20#墩位之间2座(单个桥长60m),距离主线中心43、3米;二期围堰时共设计2座钢栈桥:13#至16#墩及24#至27#墩位之间各1座(单个桥长120m),距离主线中心43、3米;建成后主要用于混凝土罐车通行,钢筋、模板等材料运输,并兼备导流作用。
二、钢栈桥结构设计概述
钢栈桥设计长度60m/120m,采用多跨连续梁方案,单跨跨径为12m;跨径布置:5×12m/10×12m,栈桥桥面宽7m双车道设计;河水标高64、5m,钢栈桥顶标高设计为67、6m,比施工便道高出160cm,桥头考虑2%顺坡。
钢栈桥结构:桥面系由定型桥面板与“321”型贝雷梁组成,承重枕梁由双Ⅰ32a或Ⅰ40a工字钢组成,采用双墩钢管桩基础由6根325×8mm厚钢管桩组成,并设[10槽钢焊接水平联及剪刀撑增加双墩稳定性。
便桥全长范围内不设温度缝,仅桥面板安装时考虑16mm温度缝,防止温变时桥面板变形,影响行车质量。
钢栈桥纵断面布置图
钢栈桥横断面布置图
三、贝雷钢栈桥结构设计说明
1、设计参数及各项指标
(1)设计荷载
①、荷载取载重90吨履带吊施工车辆、60吨混凝土罐车。
②、荷载组合
组合一:履带吊车辆荷载Q1、车辆冲击荷载q1与钢栈桥均布恒载G同时考虑;
组合二:混凝土罐车荷载Q2、车辆冲击荷载q2与钢栈桥均布恒载G同时考虑;
组合一:S1=0、5*(1、4* (Q1+ q1)+1、2*G)
组合二:S2=0、5*(1、4* (Q2+ q2)+1、2*G)
取其最不利得组合进行验算:
S=｛S1、S2｝max= S1,即组合一最不利。
附注:人群,机具等临时荷载,由于栈桥属于单车道,汽车通行时桥面无法堆放材料设备,不予考虑。
(2)主要设计指标
钢栈桥主要技术标准
①、计算行车速度:8 km/h
②、设计荷载:90吨
③、桥跨布置:4×12+30+7×12=162m贝雷梁桥
钢材强度设计值
考虑钢栈桥属于临时结构,参照上述主要参考资料之规定,计算时,结构得内力计算(除钢管桩外)均控制在钢材得容许应力或1、3倍
容许应力以内(1、3为临时结构钢材得提高系数)。钢管桩因考虑湖水锈蚀作用影响及使用周期将近两年得实际情况,其内力计算控制在容许应力以内,不考虑1、3得临时结构钢材得提高系数。
2、结构设计
钢栈桥结构设计如下:
(1)基础及下部结构设计
本工程位于跨越沂河,河面宽约1600米,水下地质情况自上而下普遍为:中粗砂。
基础结构为:双墩6根Φ325×8mm钢管桩基础。
下部结构为:Ⅰ32a或Ⅰ40a双工字钢横梁
钢栈桥下部结构采用钢管桩,双墩布置6根钢管(桩径Φ325mm,壁厚8mm)。钢管桩横向间距3m,桩顶布置Ⅰ32a或Ⅰ40a双工字钢横梁,钢管桩与钢管桩之间用10槽钢作为管桩剪刀撑,并焊接牢固。REcsaHp。
打钢管桩技术要求:
①、严格按设计书要求得位置与标高打桩。
②、钢管桩中轴线斜率<1％L。
③、钢管桩入土深度必须大于10m。
④、当个别钢管桩入土小于10m锤击不下,且用DZ60桩锤激振2分钟仍无进尺,必须现场分析地质状况,采取双排桩或其它加强措施,以提高钢管整体稳定性。
(2)、上部结构设计
上部结构为:标准跨300×150cm贝雷片8组纵梁,间距90cm。
321型贝雷片
根据行车荷载及桥面宽度要求,桥面采用面板厚度为10mm得正交异性桥面板。栈桥纵梁采用规格为150cm×300cm 国产贝雷片,12米跨纵梁每跨布置单层8片贝雷片。贝雷片纵向用贝雷销联结,横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性,贝雷片下采用双排32a或40a工字钢横梁。
(3)、防护结构设计
栏杆:桥面采用小钢管(直径48mm)做成得栏杆进行防护,栏杆高度1、0米,栏杆纵向1.5米1根立柱(与桥面预留孔连接)、高度方向设置3道横杆。
栏杆纵向布置图
护轮带:并在栏杆底脚桥面内侧设置护轮带,护轮带用50cm长φ20钢筋每1、5米设置一道,牢固焊接在桥面班上,限制车辆贴边行走,保证行车安全。
护轮带平面布置图
四、钢栈桥各部位受力验算
1、荷载
(1)动荷载:90t(荷载平面图)
(2)冲击荷载:10t
(3)每跨12米8组贝雷片自重:9、6t
(4)两根7.5m I25a工字钢自重:0、6t
2、钢栈桥各部位内力计算
(1)、桥面板结构检算:
桥面宽7米,分节接长而成,厂家直接加工7×1、26得单元片运到现场,面板厚10mm,板下衬10mm×10mm×10mm得与面板等厚得U型肋梁,中心间距26cm。
对面层进行校核:
沿顺桥向取60cm宽面板跨越顺桥向一块桥面板得长度为研究对象,简化成跨度为26cm得四跨连续梁建模如下:
计算模型:
旋挖钻单侧履带尺寸约5m×0、6m,
q=(900×1、4+100×1、2)/2/5=138KN/m,L=0、26m
依据《路桥施工计算手册》765页附表2-10得,
最大弯矩:M=0、107× ql2=0、107×138×0、26×0、26=1KN?M 截面模量W=(1/6)60×1×1=10cm3
σ=M/W=1×1000/10×1000
=0、1MPa＜ [σw]= 215MPa
最大剪力:Q=0、607× ql=0、607×138×0、26=21、8KN
τ=Q/S=21、8×1000/(10×600)=3、7 MPa< [τw]= 125MPa
ω=0、632ql4/(100EI)
=0、632×138×260×260×260×260/(100×2×100000×1/12×600×10×10×10)=0、4mm 变形满足要求。 对肋梁进行结构检算: 取旋挖钻施压范围内得肋梁为研究对象,履带宽60cm,肋梁得跨度为贝雷片横向间距,为90cm,取一跨简支建立计算模型: 肋梁上方面板自重:G=0、9×0、26×0、01×7850×10/1000=0、18KN 肋梁自重:G’=0、3×0、9×1×0、01×7、85×10=0、21KN 均布荷载q=(0、18+0、21+230×0、26×0、9)/0、9=60、2KN/m 依据《路桥施工计算手册》740页附表2-3得, 最大弯矩:M=0、125× ql2=0、125×60、2×0、9×0、9=6、1KNm 根据平行移轴公式计算U型肋梁得截面惯性矩: I=2/12×0、01×0、1×0、1×0、1+ 2×0、01×0、1×0、05×0、05+ 1/12×0、1×0、01×0、01×0、01=6675000mm4 截面抵抗矩W=I/(150/3)=/(1/3×150)=133500mm3 σ=M/W=6、1×1000000/133500 =45、7MPa＜ [σw]= 215MPa 最大剪力:Q=0、5ql=0、5×60、2×0、9=27、1KN τ=Q/S=27、1×1000/(2×10×100)=13、6MPa<τw]= 125MPa 最大挠度:ω=0、677ql4/(100EI) =5×60、2×900×900×900×900/(384×2×100000×) =0、4mm 挠度满足要求。 所以在最大荷载作用下,面板得承载能力与变形都符合要求。 (2)、主梁贝雷梁结构检算 主梁标准跨: 单跨12m(净跨9m)由8片贝雷片通过花架拼装而成,间距0、9米,以履带压住2片贝雷梁,车辆停放在跨中位置为最不利位置,按单跨简支梁建模,建立模型如下: 图中:q1=1、4×(900+100)/2/(5×0、6)×0、6/2=70kN/m q2=1、2×10/12=1kN/m L1=5m, L2=12m 依据《装配式公路钢栈桥多用途使用手册》59页得, 单排单层贝雷片得参数如下: 截面模量W=3578cm3,截面惯性矩J=250497 cm4 单排单层截面承受得最大弯矩M=788 kNm 单排单层截面承受得最大剪力Q=245kN 最大弯矩出现在跨中位置,用荷载分解叠加得方式求解。 依据《路桥施工计算手册》740页及742页附表2-3及得, M1=70×5×｛3、5×6/12-(6-3、5)2/2/5｝=394kNm M2=0、125 ql2=0、125×1×12×12=18 kN?m M= M1+ M2=412kN?m<788 kN?m 最大剪力 Q1= 70×3、5×5/12=102kN Q2=0、5ql=0、5×1×12=6 kN Q= Q1+ Q2=108kN<245kN 跨中最大挠度变形: ω1=70×3、5×5×((4×12-4×3、5×3、5/12-5×5/12)×6-4×6×6/12+(6-3、5)4/(5×3、5))/(24×EI) =23mm ω2= 5×1×2、4×2、4×2、4×2、4/(384×EI) =0、5mm 单销间隙引起得非弹性挠度: ω3=d∑sin( (n-1)/2)α)=16mm ω=23、3+0、5+16=39、8mm 所以8片贝雷片90cm布置满足承载能力与变形要求。 (3)、主横梁结构检算 主横梁为2I32a或2I40a横贯四根桩基顶部,长8m,支撑贝雷梁,简化为单跨简支梁,以一根双工字钢建立模型如下: 图中均布荷载 q=((90+10)×10×1、4+(45+10)×10×1、2/2)/6=288、33KN/m L=2、7m,I32a工字钢属性如下: I=11080cm4,w=692cm3,S=400cm3,腰厚t=9、5mm 最大弯矩出现在跨中, 依据《路桥施工计算手册》740页页附表2-3及得, M=0、125×ql2 =0、125×288、33×2、7×2、7=263KNm σ=M/W=263×1000/(1、05×2×692) =181MPa＜ [σw]= 215MPa 抗弯强度满足要求。 支座处剪力Q=0、5ql=0、5×288、33×2 =288、33KN 截面抗剪强度 τ=QS/It =288、33/2×1000×400/1000000/(11080/100000000×0、0095×1000000)=54、8MPa< [τw]=125MPa 抗剪强度满足要求。 跨中挠度最大, ω=5ql4/(384EI) =5×288、33×1000×2、7×2、7×2、7×2、7/(384×2、06×11080×2)=4、4mm 变形量满足使用要求 所以,双I32a主横梁配置满足要求。 (4)、钢管桩承载力检算: 钢管桩入土深度按14米计算,根据《环巢湖旅游大道详细工程地质勘察报告》提供得数据,按最差地质考虑,τ=70KPa 单根钢管桩下部地基反力 N=τ×2πr×h+πr2×fa =60×3、14×0、325×10+100×3、14×0、325*0、325/4 =621kN 单根桩基承受荷载 f=(90×10×1、4+(45+10)/2×1、2×10)/3 =531kN f=531kN＜N=621kN,所以桩基承载能力满足要求。 长细比λ=10/0、325=31＜150,竖向压杆稳定性可靠。 综上,栈桥各部位结构都能够满足承载力与稳定性要求。 五、临时材料表 六、施工工艺 1、管桩运输 调运钢管桩至现场指定位置整齐堆码待用。杜绝严重锈蚀,变形等管桩进入施工现场。 2、施工准备 (1)、分别从西岸向东岸推进,在围堰内根据栈桥桥址放样施工桩墩。 (2)、由测量人员准确放样,定出栈桥钢管桩施工平面位置。 (3)、钢管桩得加工与制作 每根栈桥钢管桩按需要加工制作接长,接桩在现场平整得场地进行,每个接头先将整个管子断面用气割修正平齐,两根对接得钢管桩放水平,使焊口缝隙均匀一致,施焊时环形焊缝采用满焊接头,环形焊缝施工完毕后,在焊缝外侧采用3块200mm×200mm×8mm钢板帮焊加强,焊缝饱满无沙眼裂纹,接好得钢管桩实际桩长不得少于设计值。 3、管桩施工 钢管桩施工,钢管通过铲车托运至吊车后方,用吊车将钢管吊起,启动DZ60振动锤,锤头下端夹具插入钢管桩顶端,通过锚杆穿过事先割好得孔洞与夹具起吊钢管,将钢管提升离开地面后,水平吊至设计桩位处,缓缓下放,利用锤头与钢管得自重下沉到稳定后,启动振动锤,这期间要保证桩身垂直度不超过1%,振动下沉得过程中要不断地调整吊绳长度与吊车大臂得角度,保证桩得垂直度。当沉桩得速度渐渐缓慢且在30秒内下沉量不足10cm时,即可停止打桩,拔下锚杆,进行下一根钢管桩得施工。 打桩施工工艺流程框图 (1)管桩入土深度经现场技术员计算确定,控制管桩入土底标高; (2)管桩入土深度达到设计值时,下沉速度仍较快时,分析原因,必要时增加管桩施工长度,下沉速率控制为2min内无明显进尺; (3)当个别钢管桩入土小于10m锤击不下,且用60锤激振2分钟仍无进尺,必须现场分析地质状况,采取双排桩或其它加强措施,以提高钢管整体稳定性。 (4)用直尺测量,管桩平面误差±10cm (5)用测锤量取垂直度,误差＜1%L且不大于2cm(L:管桩高度) 4、钢管桩间剪刀撑、平联、桩顶分配梁施工 栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后,立即进行该墩钢管桩间剪刀撑、平联、桩顶2根32a或40a型工字钢横梁施工。 (1)、每个桥墩管桩施工完成后,横桥向在顶口开槽,并在槽底加设带肋分配钢板。然后整体吊装双排32a或40a型工字钢横梁。 (2)、在钢管桩上进行平联得测 量放样。技术人员实测桩间平联长度 后精确下料,同步进行焊接及剪刀 撑、桩顶2根32a或40a型工字钢 横梁得加工。 (3)、用吊车悬吊平联、剪刀撑,到位后电焊工焊接平联、剪刀撑。现场技术人员及时检查焊缝质量,合格后进行横梁得架设 5、栈桥上部结构安装 栈桥上部结构得安装:采用铲车运输配合履带吊吊装进行施工。 (1)、贝雷梁纵梁得拼装 纵梁得位置需放线后确定,以保证栈桥轴线不偏移。 贝雷梁安装顺序: 同一孔内遵循先中间后两侧对称吊装得原则施工。 将拼装好待安装得300cm×150cm贝雷片组运至已装好得完成桥跨后面,便于吊车起吊安装。纵梁安装过程中,应准确安装在由现场技