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

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，钢栈桥顶标高设计为，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和“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=** (Q1+ q1)+*G)

组合二：S2=** (Q2+ q2)+*G)

取其最不利的组合进行验算：

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，结构的内力计算（除钢管桩外）均控制在钢材的容许应力或倍容

许应力以内（为临时结构钢材的提高系数）。钢管桩因考虑湖水锈蚀作用影响及使用周期将近两年的实际情况，其内力计算控制在容许应力以内，不考虑的临时结构钢材的提高系数。

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。

打钢管桩技术要求：

①、严格按设计书要求的位置和标高打桩。

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的正交异性桥面板。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）做成的栏杆进行防护，栏杆高度米，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：

（4）两根7.5m I25a工字钢自重：

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×的单元片运到现场，面板厚10mm，板下衬10mm×10mm×10mm的与面板等厚的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的长度为研究对

象，简化成跨度为26cm的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×+100×）/2/5=138KN/m，L=

依据《路桥施工计算手册》765页附表2-10得，

最大弯矩：M=×ql2=×138××=1KN?M

截面模量W=（1/6）60×1×1=10cm3

σ=M/W=1×1000/10×1000

=＜[σw]= 215MPa

最大剪力：Q=×ql=×138×=

τ=Q/S=×1000/(10×600)= MPa< [τw]= 125MPa

ω=(100EI)

=×138×260×260×260×260/(100×2×100000×1/12×600×10×10×10)=

变形满足要求。

对肋梁进行结构检算：

取旋挖钻施压范围内的肋梁为研究对象，履带宽60cm，肋梁的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=×××7850×10/1000=

肋梁自重：G’=××1×××10=

均布荷载q=（++230××）/=m

依据《路桥施工计算手册》740页附表2-3得，

最大弯矩：M=×ql2=×××=

根据平行移轴公式计算U型肋梁的截面惯性矩：

I=2/12××××+

2××××+

1/12××××=6675000mm4

截面抵抗矩W=I/（150/3）=6675000/(1/3×150)=133500mm3σ=M/W=×1000000/133500

=＜[σw]= 215MPa

最大剪力：Q==××=

τ=Q/S=×1000/(2×10×100)=<τw]= 125MPa

最大挠度：ω=(100EI)

=5××900×900×900×900/（384×2×100000×6675000）=

挠度满足要求。

所以在最大荷载作用下，面板的承载能力和变形都符合要求。

（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=×(900+100)/2/(5××2=70kN/m

q2=×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，

单排单层贝雷片的参数如下：

截面模量W=3578cm3,截面惯性矩J=250497 cm4

单排单层截面承受的最大弯矩M=788 kNm

单排单层截面承受的最大剪力Q=245kN

最大弯矩出现在跨中位置，用荷载分解叠加的方式求解。

依据《路桥施工计算手册》740页及742页附表2-3及得，

M1=70×5×｛×6/12-2/2/5｝=394kNm

M2= ql2=×1×12×12=18 kN?m

M= M1+ M2=412kN?m<788 kN?m

最大剪力

Q1= 70××5/12=102kN

Q2==×1×12=6 kN

Q= Q1+ Q2=108kN<245kN

跨中最大挠度变形：

ω1=70××5×((4×12-4××12-5×5/12）×6-4×6×6/12+4/(5×)/(24×EI) =23mm

ω2= 5×1××××(384×EI)

=

单销间隙引起的非弹性挠度：

ω3=d∑sin( (n-1)/2)α)=16mm

ω=++16=

所以8片贝雷片@90cm布置满足承载能力和变形要求。

（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×+（45+10）×10×2）/6=m

L=,I32a工字钢属性如下：

I=11080cm4,w=692cm3,S=400cm3,腰厚t=

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=×ql2

=×××=263KNm

σ=M/W=263×1000/×2×692)

=181MPa＜[σw]= 215MPa

抗弯强度满足要求。

支座处剪力Q==××2

=

截面抗剪强度

τ=QS/It

=2×1000×400/1000000/（11080/0××1000000）=< [τw]=125MPa

抗剪强度满足要求。

跨中挠度最大，

ω=5ql4/(384EI)

=5××1000××××(384××11080×2)=

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》提供的数据，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×××10+100××*4

=621kN

单根桩基承受荷载

f=（90×10×+（45+10）/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/=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和稳定性要求。

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）、钢管桩的加工与制作

每根栈桥钢管桩按需要加工制作接长,接桩在现场平整的场地进行，每个接头先将整个管子断面用气割修正平齐，两根对接的钢管桩放水平，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，接好的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的孔洞和夹具起吊钢管，将钢管提升离开地面后，水平吊至设计桩位处，缓缓下放，利用锤头和钢管的自重下沉到稳定后，启动振动锤，这期间要保证桩身垂直度不超过1%，振动下沉的过程中要不断地调整吊绳长度和吊车大臂的角度，保证桩的垂直度。当沉桩的速度渐渐缓慢且在30秒内下沉量不足10cm时，即可停止打桩，拔下锚杆，进行下一根钢管桩的施工。

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的测

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

横梁的加工。

（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，合格后进行横梁的架设

5、栈桥上部结构安装

栈桥上部结构的安装：采用铲车运输配合履带吊吊装进行施工。

（1）、贝雷梁纵梁的拼装

纵梁的位置需放线后确定，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的原则施工。