钢栈桥施工方案(共25页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上新建武汉至孝感城际铁路HXSG-4标 野猪湖特大桥跨越县河 栈桥施工方案 中国建筑股份有限公司汉孝城际铁路四标项目经理部二零一零年三月十日野猪湖特大桥跨越县河栈桥施工方案审批单编制： 年 月 日审核： 年 月 日审批： 年 月 日中国建筑股份有限公司汉孝城际铁路四标项目经理部野猪湖特大桥跨越县河栈桥施工方案1概述1.1桥址概况及水文情况县河位于王母湖与府澴河之间，连接王母湖、滚子河和府澴河，是一条人工河流，桥址于DK 48+208.7DK48+279.6处跨越县河，河流与线路大里程 夹角34度，河向由右至左，受季节影响，河床宽约3045m。地下水位埋深310m，桥址区

2、地下水对混凝土无侵蚀性,基础结构为碳化环境，作用等级T2级；化学环境作用等级为H1级。地质情况：本桥址区位于江汉平原区，地表以下分别为粉质黏土，泥岩，砂岩，冬季为枯水期，汛期在春季和夏季。 1.2 设计说明根据当地具体地质情况、水文情况和气候情况，拟建栈桥长约78m，桥面宽5.2m。栈桥两侧设栏杆，下部结构采用钢管桩基础，上部结构采用贝雷和型钢的组合结构。栈桥的结构形式为横向5排单层贝雷桁架，桁架间距0.9m与1.2m相结合，标准跨径为12m；栈桥桥面系采用定型桥面板；面系分配横梁为I22a，间距为100cm；基础采用5297mm/6307mm钢管桩，为加强基础的整体稳定性，每排钢管桩间均采用

3、20号槽钢连接成整体。栈桥各墩基础布置结构形式如下图1。1.3 设计依据1）公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）2）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85）3）公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ025-86）4）公路桥涵施工技术规范 （JTJ0412000）5）海港水文规范 （JTJ213-98）6） 野猪湖特大桥跨越县河处设计地质资料7）装配式公路钢桥多用途使用手册8）钢结构计算手册1-1构造图2-2构造图图1、栈桥墩基础构造图（单位：cm）栈桥一般构造图1.4 技术标准1）桥面设计顶标高+24. m（拟定）。2）设计荷载：设计荷载：(1)9m3砼罐车，（2）旋

4、挖钻80t图2：9m3砼罐车2.1车辆横向及纵向布置图图3：80t旋挖钻机，履带接地长度为4675mm800mm3）验算荷载：10m3混凝土罐车：自重+砼重按60T计，对于各轴的承载力情况见图。80T履带旋挖钻：考虑偏载影响，验算履带荷载按照104T，履带接地尺寸4.675m0.8m，履带中心间距4.2m，具体布置情况见图。4）水位：目前水位高21.0米5）河床高程取（+18.5）（水深2.5米）。6）河床覆盖层：50cm淤泥。7）设计行车速度10km/h。2 荷载统计 1）栈桥面层：8mm厚钢板，单位面积重62.8kg，则3.27kN/m。2）面板加劲肋工12.6,单位重14.21kg/m，

5、则0.14kN/m，间距0.24m 。3）横向分配梁：I22a，0.33kN/m ，1.98kN/根，间距1.0m。4）纵向主梁：321型贝雷梁，5.55 KN/m。5）桩顶分配主梁：双肢I40型号工字钢。3 上部结构内力计算 3.1 桥面系由于本项目桥面系8mm面板与I12.6焊接成框架结构，其结构稳定可靠，在此不再对面板进行计算，仅对面板主加强肋I12.6进行验算，其荷载分析如下：1）自重均布荷载：0.266kN/m(面板单根I12.6承受的均布荷载)，电算模型自动附加在计算中，不另外进行添加。2）施工及人群荷载：不考虑与梁车同时作用。3）I12.6断面内间距为24cm，横向分配梁间距为1

6、.0m，其受力计算按照跨径为1.0m的连续梁进行验算。汽车轮压：车轮接地尺寸为0.5m0.2m,每组车轮压在3根I12.6上，则单根I12.6承受的荷载按照集中力计算为250 kN23=41.7kN；单侧履带压：履带宽0.8m，单侧履带压在4根I12.6梁上（间距0.243=0.72m0.8m），履带长4.675m，则单根I12.6受力按线性荷载计算为104kn/2/4.675m/4=27.8kN/m，此线性荷载在1.0m长的范围内换算成集中荷载的大小为27.8kN/m1.0=27.8kN41.7kN的汽车轮压，为此对于I12.6梁的验算选择罐车荷载进行控制验算。计算模型如下：则单边车轮布置在

7、跨中时弯距最大计算模型如下3.1.1 受力模型3.1.2 弯矩图剪力图(Mmax=7.44kN.m，Qmax20.983kN)选用I12.6a，则 Wx=77cm3 ；=M/W=7.44kN.m /77 cm3=96.6Mpa =188.5 Mpa；满足强度要求。=QS/Ib=20.983/10.5/0.5=39.97Mpa=851.3=110Mpa（根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第1.2.10条有：对于临时结构有1.3 1451.3188.5Mpa）,=851.3=110Mpa计算中忽略了8mm厚面板及钢框架整体分配作用，为此上述计算中是偏安全的，该桥梁面系结构设计满足临时钢结构强度刚度

8、规范要求。3.1.2刚度验算该结构的容许挠度为不大于结构总长的1/400。根据建筑结构静力计算手册挠度：fmax=qcl3（8-42+3）/384EI=c/l=0.2m/1.0m=0.2fmax =41.7KN0.2*13（8-40.22+0.23）/（3842.1105MPa158cm4）=0.5110-3m1m/400=2.510-3m3.2 I22a横向分配梁内力计算 单边车轮作用在跨中时，横向分配梁的弯矩最大，轮压力为简化计算可作为集中力。 荷载分析：1）均布荷载：1.3*6m桥面板重量为14.7KN/个，分配梁均布荷载：14.7kN/m/6/1.3*11.225kN/m 2）施工及人

9、群荷载：不考虑与汽车同时作用3）汽车轮压：60T罐车当后车轮布置在跨中时，计算模型如下：3.2.3受力模型3.2.4弯矩、剪力图(Mmax=17.71kN.m ，Qmax92.295kN)60T罐车当后车轮单个车轮布置在跨中时弯矩最大，计算模型如下：3.2.5弯矩、剪力图(Mmax=26.187kN.m ，Qmax63.92kN)荷载分析：80t履带旋挖钻轮压：履带吊接地长度为4.675m，I22a布置间距为1m，则履带吊同时作用在6根I22a上，单根I22a的履带轮压为10406173.3 kN小于60T罐车单轴250kN同时作用在单根I22a上，不予计算。选用I22a 则 A= 42.1c

10、m2 , W=310cm3，I/S=18.9cm(I=3400 cm4，S=174.9 cm3)，b=0.75cm=M/W=26.18/0.31=84.45MPa188.2 MPa=QS/Ib=92.3/18.9/0.75=65.11Mpa=851.3=110Mpa（2）刚度计算 挠度：wmax=0.0003m1m/400=0.0025m结构刚度与强度均满足要求。3.3 321型贝雷梁内力验算 分析本栈桥结构形式，计算中选取312m进行结构的强度、刚度及杆件稳定性的验算。将312m联栈桥简化成一连续梁模型进行建模分析，分析施工荷载作用情形，现对结构物的两种工况进行分析：工况一：当旋挖钻位于12

11、m跨中是贝类梁承受最大弯矩。工况二：当旋挖转位于钢管桩顶区域时，贝类梁承受最大剪力。具体的荷载布置情况见本计算书开篇的“荷载分析布置图”，下面分别对工况一、工况二下纵梁内力情况进行建模分析。贝雷梁及上均布荷载1.98+5.55+6.37=13.9kn/m罐车荷载仅60吨，与旋挖钻相比，小的多，故不进行验算。工况一：当旋挖钻位于12m跨中图8、5.2m12m型栈桥贝雷纵梁简化计算受力模型图10、内力电算结果(Qmax=603.4kN，Mmax=1673.99kN.m)墩顶最大荷载反力777.51KN工况二：旋挖钻位于桩顶区域图11、5.2m12m型栈桥贝雷纵梁简化计算受力模型图13、内力电算结果

12、(Qmax=610.091kN，Mmax=688kN.m)图14、墩顶最大荷载反力1201KN经过上述分析知，履带吊施工过程中贝雷梁最大剪力Qmax2=610.09kN，最大弯矩Mmax2=1674kN.m。本栈桥贝雷梁内力情况为：KQ=【245.2 kN5片】/610.09kN=2(安全)；KM=【788.2 kN.m5片】/1674kN.m=2.35(安全)；因此，整体结构强度满足临时钢结构施工设计规范要求。结合上述计算，单排贝雷梁内力为：Qmax=610.09kN/5=122kN，Mmax=1674kN.m/5=334.8kN.m根据装配式公路钢桥多用途使用手册第22页贝类梁结构分析简图

13、可知，贝雷梁的内力可分为受纯弯和纯剪叠加而成。一）受纯弯时弦杆内力Sx=M/h=334.8/1.4=239.1kn，弦杆截面积25.48cm2，因此弦杆应力：Q=Sx/A=239.1/(2*25.48)cm2=46.92Mpa1.3*210=273MPa，满足强度要求。弦杆的稳定性：ng=Qa/Q=273/46.92=5.8nw，稳定性足够；二）受纯剪时查装配式公路钢桥多用途使用手册第59页“桁架容许内力表”可知不加强的单排单层贝雷的容许剪力为245.2kN；斜杆内力：Sf=Q/2sin5=*122=86.26kn端竖杆内力：Sz=122/2=61KN，斜杆、竖杆采用I8，截面积为9.53cm

14、2因此，斜杆、竖杆应力=Sx/A=61/9.53=64Mpa1.3*210=273MPa弦杆的稳定性：ng=Qa/Q=273/64=4.3nw，稳定性足够；三）挠度验算1）桥梁总惯性矩I查装配式公路钢桥多用途使用手册第59页表3-5可知，单排单层桁架J=.2cm4,纵向的桥面层的Ix=77.4cm4,6.5米宽桥沿桥梁方向共有5片桁架和23根I12.6桥面纵向梁。因此，其总惯性矩为I=5J+23Ix= cm4=0.0126 m4。2）非弹性挠度按照装配式公路钢桥多用途使用手册第39页贝雷桁架挠度计算经验公式，当桁架节数为偶数时，简支梁其跨中最大挠度为：fmax=dn2/8其中：n为桁架节数，d

15、为常数；单层桁架d=0.3556cm,双层桁架d=0.1717cm；对于一联桥型跨径组合为5.212m,为简化计算，验算中12m单跨径进行验算，跨内共有4节桁架，且为单层桁架。将上述数据代入公式得fmax=0.3556cm42/8=0.71cm，而对于连续梁，其非弹性挠度一般为简支梁的2/3，所以其fmax=0.711cm2/3=0.474cm。3）弹性挠度查路桥施工计算手册第764页附表2-9中的计算系数可知，均布荷载产生的挠度为：fq=0.677ql4/(100EI),其中EI=2.1105Mpa0.0126 m4=0.2651010N.m2.因此，fq=0.677ql4/(100EI)=

16、 0.677222.46124（1000.2651010）=1.1810-5m=1.210-3cm=0.0012cm。4）总挠度由以上计算可得到桁架在自重及履带吊SSL工况下产生的最大挠度为：f总=f非+f弹=0.474cm+0.0012cm=0.486 cm。按照公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86第1.1.5条“对于临时或特殊结构，其竖向挠度容许值可与有关部门协商确定”以及参考装配式公路钢桥多用途使用手册第49页计算示例，其竖向挠度容许值需满足f/L=1/250,即本桥12m跨的挠度容许值为f容=1200cm/250=4.8cm。因此，上述计算得到的f总= 0.486cmf容=

17、4.8cm，满足要求。4、下横梁内力计算对于下横梁受力最不利工况为：（1）罐车的边侧行驶到桩顶时；（2）旋挖钻行驶到桩顶时。综合对比，工况（2）比工况（1）受力严重，为简化计算，将旋挖钻荷载以均布力的形式对下横梁的内力进行分析。（1）旋挖钻沿栈桥的边侧行驶到桩顶时1）自重均布荷载： q1 =13.912/6+1.35=29.15kN/m 2）施工及人群荷载: 不考虑与履带吊同时作用。3）履带轮压：Q1=1201kN/5=240.25KN/m。第一步：利用SAP2000建模，当行驶到墩顶时，求解钢管桩支点反力。（两桩间距按3.8米布置）支点反力(Rmax=604.57N)弯矩、剪力图(Mmax=

18、350kN.m，Qmax=363kN)根据上面的计算分析，取Mmax=410.4kNm，Qmax=363kN进行下横梁的截面设计。Wx= Mmax/=350kNm /140 Mpa=2500cm3A= Qmax/=363kN/85 Mpa=42.7cm2选用2I40a, W=21090cm3=2180 cm3,A=286.1=172.2cm2,I/S=34.1(I=21720cm4，S=631.2cm3)，b=1.4222.84cm。=M/W=350 kNm /2180 cm3=160.6MPa1.31.3挠度：wmax=0.0104m3.8m/400=9.510-3m满足强度及刚度要求。5一

19、般墩（529/630*7mm）的验算5.1 钢管桩入土深度根据港口工程桩基规范（JTJ254-98）第4.2.4条：式中：Qd单桩垂直极限承载力设计值（kN）；单桩垂直承载力分项系数，取1.45；U桩身截面周长（m），本处为1.661m；单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）； 桩身穿过第i层土的长度（m）； 单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；A 桩身截面面积，5298mm钢管桩A=130.88cm2；地质资料统计样表:该区域土层磨阻力如表4.2：土层摩阻力统计序号土层名称承载力（kPa）桩周摩阻力（kPa）顶面（m）底面高程（m）层厚（m）2-1粉质粘土（1）10030-50（取40）1

20、84.9913.012-2粉质粘土（2）16050-80（取65）4.99-2.517.55-1-2.51=1/1.451.661(40Lx+1000.013)=604.57kNLx=13m综上，栈桥施工中，单根桩基最大用材为17.5m，各桩基具体入土深度根据现场地质及施工设备进行双控。5.5 打桩设备的选择 本工程钢管桩基础设计中主要为6308mm两种，钢管桩直径均适中，结合过去工程中打桩经验，对于本类型钢管桩选择DZJ-45振动锤施打。DZJ-45振动锤性能参数见下表。表4.2 DZJ-45振动锤性能表电机功率(kW)偏心力矩Nm振动频率激振力kN机重kg允许拔桩力KN4502061200

21、3384100180根据装配式公路钢桥多用途使用手册中关于振动沉桩承载力的计算，按电动机消耗的能量求桩基的极限承载力公式： 式中： 沉桩将达规定标高前，下沉速度为0-5 cm/min时，所需的有效功率（kW）； 沉桩机无负荷时的功率（kW）； 沉桩最后一阵速度（cm/min），正常要求取1 cm/min； Q 振动体系的重量（t），DZ45R锤重4.5t； 土质系数，取2.0 桩基入土速度系数，取0.15 根据现场施工记录，终打前电动机输入电流为170A，电压为390V，无负荷时电动机输入电流为100A，电压为380V，则： 通过上述计算，采用45震动锤打桩，当掼入度为1 cm/min，终打电

22、流为390V时，单桩承载力为71.53t。大于单桩最大承载力345.3KN，满足使用要求。5.1 钢管桩强度验算拟定钢管桩顶至冲刷线间管长为7m。利用SAP2000建立有限元模型： 计算模型、 轴向力（Nmax=618.63kN） 弯矩图（Mmax=-201.88kN.m）经上述建模分析知，钢管桩在冲刷后泥面处最大弯矩M=201.88kN.m，最大轴力为618.63kN。5298mm钢管桩Wx=1680.55cm3，A=130.88cm2。根据上述计算，钢管桩在压弯共同作用下，最大应力为：，强度满足要求；钢管的稳定性：=0.987，稳定性足够；5.3 使用阶段钢管桩间剪刀撑和平撑强度验算钢管桩

23、间平撑均设计为20a，经上述建模分析知，20a各杆件中最不利杆件的最大弯矩M=2.42kN.m，最大剪力为1.58kN，最大轴力为39.7kN。20a的截面参数为：W=178.04cm3,A=28.83cm2,I/S=13.47(I=1753.3cm4，S=130.12cm3)，b=0.7cm。=M/W=2.42kN.m /178.04cm3=13.6MPa1.3；1.3；，满足强度要求。6 计算结论经分析计算，栈桥各主要受力构件强度和刚度均满足临时钢结构施工设计规范要求。7构造物施工7.1钢管桩施工1钢管桩的下沉所有钢管桩钢管桩制备直接在现场由卷板机卷制而成。下沉采用DZJ-45液压振动锤振

24、动下沉，在振动钢管桩前，先由测量放出的桩位预挖一个80cm的直径圆孔，约50cm深，用以定位钢管桩。沉桩过程中，利用全站仪在相互垂直的纵横栈桥方向观测其垂直度，及时纠正钢管桩下沉中的偏移，直至钢管桩沉至设计标高。同时，在桩周附近地面浇一定数量砼，封闭桩头处与钢管桩壁结合的缝隙，并在桩周挖掘排水沟，减少由于地表水下渗使得桩壁摩阻力减小造成钢管桩的承载力降低。沉桩完成后，逐一测出各桩头标高，并根据各支架钢管桩顶标高计算出所需钢管桩的精确长度，直接在地面焊接接长足够长度，利用长臂吊车一次吊装焊接。减少钢管桩接长的高空作业，既保证了施工安全与质量，加快了施工进度。2.振动沉桩的要点1）沉桩前先准确定出

25、每根钢管桩的位置，并在沉桩过程中随时检查。2）在钢管桩上做好沉入深度标记，以便控制桩的入土深度。3）沉桩前应处理地面上、下障碍物。4）在沉桩过程中，保持振动锤的中心线与桩中心线一致。5）每根桩的沉桩作业须一次完成，不可中途停锤太久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难。6）沉桩过程中，出现桩的偏移、倾斜等不正常情况，应暂停锤振，并查明原因，采取措施后方可继续沉桩。7.2纵、横梁施工当钢管桩沉放完毕，就开始吊装，铺设纵、横梁工字钢及贝雷梁，具体操作如下：1.在钢管桩顶部，垂直栈桥方向，中心位置开槽口，用=12mm钢板加强钢管桩壁，安装双支I40横梁工字钢，并嵌固在槽口中，调整位置准确后，与钢管桩开口

26、壁焊接，焊接时先将槽钢与钢管桩壁间满焊，再在槽钢与钢管桩间加焊三角形劲板加强。2.按照栈桥结构图依次安装纵向贝雷梁、I22横梁、=8mm面板。3.纵横梁吊装要求：1）备专业吊车操作员和吊车指挥员，保证整个吊装过程符合安全操作规程。2）吊装时必须有专职安全员在现场值班。3）贝雷梁吊装时采用一跨单片整体吊装。4.焊接要求：1）施焊前必须清除焊接区的有害物。2）施焊时母材的非焊接部位严禁焊接引弧。3）多层焊接宜连续施焊，应注意控制层间温度，每一层焊缝焊完后及时清理检查，清除药皮、熔渣、溢流和其他缺陷后，再焊下一层。8安全技术措施1、水上高空作业人员必须配戴安全带和配戴救生衣等救生设备，作业人员要正确

27、使用。2、设置安全监察室，各架子队设专职安全员。3、 架子队的负责人应教育、督促施工人员学习和贯彻安全规则。4、在施工现场应有安全标志，危险地区必须悬挂“危险”或“禁止通行”等标志，夜间设红灯示警。5、施工用电线路和电气设备，应按TN-S规定架设和安装，所有电气设备的绝缘状况必须良好，各项绝缘指标应达到规定值，凡有裸露带电部位的电气设备和易发生电击危险的区域，都应有符合要求的防护，如围栏、护网、箱、匣等屏护设施。6、严禁将输电线路搭靠或固定在机械、栏杆、钢筋、管子、扒钉等金属上。7、单位工程施工负责人应对工程的水上作业安全技术负责并建立相应的责任制。施工前，应逐级进行安全技术教育及交底，落实所

28、有安全技术措施和人身防护用品，未经落实时不得进行施工。8、水上作业中的安全标志、工具、仪表、电气设施和各种设备，必须在施工前加以检查，确认其完好，方能投入使用。9、攀登和悬空水上高处作业人员以及搭设水上高处作业安全设施的人员，必须经过专业技术培训及专业考试合格，持证上岗，并必须定期进行体格检查。10、施工中对水上高处作业的安全技术设施，发现有缺陷和隐患时，必须及时解决；危险人身安全的，必须停止作业，未配戴安全带和悬挂安全网不得进行高处作业施工。11、施工作业场所所有可能坠落的物件，应一律先行撤除或加以固定。水上高处作业中所用的物料，均应堆放平稳，不妨碍通行和装卸。工具应随手放入工具袋；作业中的走道、通道板和登高用具，应随时清扫干净；拆卸下的物件及余料和废料均应及时清理运走，不得随意乱置或向下丢弃。传递物件禁止抛掷。12、雨天和雪天进行水上高处作业时，必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。凡水、冰、霜均应及时清除。遇有6级以上大风、浓雾等恶劣气候，不得进行露天攀登与悬空水上高处作业，暴风雪及台风暴雨后，应对高处作业安全设施逐一加以检查，发现有松动、变形、损坏或脱落等现象，应立即修理完善。13、因水上作业必需，临时拆除或变动安全防护设施时，必须经施工负责人同意，并采取相应的可靠措施，作业后应立即恢复专心-专注-专业