钢栈桥施工方案优选.docx
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钢栈桥施工方案优选
八号便道麻子涌钢栈桥施工方案
1、工程概况
1.1、工程简介
中山四标麻斗高架桥横跨麻子涌，为了施工方便项目部决定修建一座钢栈桥横跨麻子涌。
麻子涌为IX级航道。
线位处河道在曲线内，河宽29.3m，污染严重，罕有船通过。
拟采用直径为630*8mm的钢管桩，采用8*2m+7*2m。
横梁和纵梁拟采用工字钢。
1.2、水文条件
中山市处于北回归线以南，属南亚热带湿润季风气候区，光照充足，热量丰富，气候温暖。
据中山市气象站多年观测资料，最高气温36.5℃，最低气温1.1℃，平均气温22.6℃。
年均降水量1740mm，4-9月为汛期，占全年降水量的79%-82%，大的降水主要集中在6-8月，台风侵袭时，一次性降水量最高可达100-200mm；年均蒸发量1432.2mm；年均相对湿度82%。
枯、丰水期流量相差悬殊，枯水期水量较小，丰水期暴涨暴落。
麻子涌历史最高水位2.19米。
1.3、地质情况
根据钻孔资料及地调资料，麻斗高架桥基地层主要由第四系人工填土层（Qml）、冲击层（Qal）、坡残积层（Qel+dl）和寒武系（ε）组成，局部基岩为加里东运动侵入岩（mr）。
2、施工栈桥设计
为方便施工，提高作业效率，结合施工现场的实际情况，考虑桩基施工砼灌注采用砼运输车（田螺车）直卸与泵送工艺，以及上部结构施工时砼输送泵放置在主墩平台上，田螺车可达各主墩，因此，需在设计一座五米宽的刚栈桥，桥长30.63米。
施工栈桥最大荷载按通过一辆50t汽车吊和10m3的混凝土罐车同时作用在桥上考虑，栈桥面宽5.0m，基础采用单排（3根）Φ630×8mm钢管桩，管桩一般纵向间距为8*2m+7*2m,局部略作调整，横向间距为4.0m，水流方向同排钢管桩间焊[16a槽钢斜撑，I56b工字钢做纵梁（3排单层），工字钢纵梁上依次铺I25a@60cm作为横梁,在横梁上铺[16a槽钢@30cm,最后在槽钢上铺上8mm厚抗滑钢板。
栈桥面标高确定：
根据水文资料，结合施工进度计划安排，钢栈桥需经过汛期，为保证钢栈桥在汛期的安全和正常使用,净空不低于2.19m（2.19m为麻子涌出现历史最高洪水位）结合现场实际，拟以#0号墩为起点，设1.5%的纵坡，以利于桥面排水要求。
3、施工顺序
施工工艺流程图
4、施工方法
4.1钢栈桥搭设顺序
钢管桩施打―→在钢管桩顶布置10mm钢板，并与钢管桩底部焊接固定。
―→安装工字钢I56b纵梁，纵梁搭设在钢板上，并与钢板焊接固定。
纵梁两侧采用角钢与钢板焊接固定。
每隔两米在工字钢纵梁底部和顶部用钢板焊接固定―→在工字钢纵梁上横铺I25a@60工字钢―→在I25a上纵铺[16a@30槽钢―→在槽钢上铺设8mm抗滑钢板―→栈桥两加设栏杆。
4.2钢管桩制作加工、运输、堆放
按要求委托专业厂家加工Ф630mm钢管桩，根据现场施工进度组织分批运送至工地，焊接及堆放场地拟定在0#墩入口便道旁边，对加工场地进行铺石碴整平后投入使用。
钢管桩运输过程堆放按沉桩顺序可采用多层叠放，各层垫木位于同一垂直面上。
钢管桩起吊、运输和堆存过程中须避免因碰撞等原因而造成管身变形的损伤。
注意在钢管桩沉放前再次检查管节焊缝。
4.3钢管桩沉放
沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在两岸大堤上针对各墩分别布置一条基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程；然后计算出每个墩中每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测沉桩使用。
沉放时在正面设置一台全站仪观测定位，侧面设置二台经纬仪校核。
钢管桩沉放使用60KW振动锤，可以满足本工程的要求。
起吊设备采用50t起重机。
起重机定位位后，再利用浮吊吊上振动沉桩机夹住钢管桩，开动振动沉桩机振动下沉钢管桩到位。
钢管桩逐排沉放，一排钢管桩沉放完成后再移至另一侧。
钢管桩沉放应注意：
振动锤重心和桩中心轴应尽量保持在同一直线上；每一根桩的下沉应连续，不可中途停顿过久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难；沉放过程加强观测，钢管桩偏位不得大于10cm，垂直度不大于1%；钢管桩每天施打完毕后，马上用［16（［12）焊接钢管桩纵、横向剪联系，以防水流冲击倾斜，保证平台的抗扭能力。
5、主要机械设备
50t吊车吊1台，发电机组，60KWW振动锤1套。
6、主要材料
见图1的“材料用量表”。
7、质量保证措施
7.1、施工测量
1、测量工作必须坚持三级复核制，通过复核机制协同完成施工全过程的测量任务。
2、对所有施工用的测量仪器，要按计量要求定期到指定单位进行校定，施工过程中，如发现仪器受到破坏或是误差过大，立即送去维修，并重新校定，精度满足要求后方可使用。
3、对设计单位提交的测量资料进行检查、核对，校核所有的测量控制点，并加强做好保护。
7.2、钢结构施工
1、钢管桩、型钢等运到现场后，应先对其质量进行检查，检查内容包括：
尺寸、接口焊缝、顺直度等。
2、严格控制管桩的入土深度及垂直度。
管桩的入土深度由最后贯入度确定，一般控制在相应的振动锤无法振入为止，垂直度不大于1%。
3、工字钢纵梁就位固定前必须将其线形调直。
4、所有焊缝高度必须满足设计要求，且无气泡、裂缝等缺陷。
各连接部位严格按照大样图施工
5、连接钢管桩之间的剪刀撑焊接牢固。
6、焊工须持证上岗。
8、安全保证措施
8.1、施工现场
1、按施工平面布置图规定位置安放施工机械和堆放材料。
2、施工区域与高压电线等的距离要符合安全距离要求。
3、各危险部位、项目的警告标志齐全。
4、安全守则、安全管理规定、安全生产责任及文明施工宣传标语、张贴、张挂于显眼或人员集中处。
5、设置齐全的安全宣传标语牌、操作规程牌。
8.2、用电安全
1、严格遵守建设部《施工现场临时用电安全技术规范》（JTJ47--88）的规定，搞好本合同段工程的用电安全工作。
2、工地供电采用TN--S系统三相五线制系统。
用电线路采用高架或埋地铺设，原则上不准明铺。
场内架设电线应绝缘良好，悬挂高度及线间距应符合电业部门的安全规定。
3、各种电器设备，符合一机一箱、一闸一保的用电要求。
4、现场接灯照明时，凡危险场所及潮湿环境应使用安全电压；灯安装在工作时触碰不着的地方；保持一灯一开关且有防雨装置。
5、各种电气设备的检查维修，一般应停电维修，并挂上警示牌。
严禁在施工现场使用金属体代替保险丝。
6、移动式电气机具设备应用橡胶电缆供电。
7、电工人员应持证上岗。
8.3、高空作业
1、对从事高空作业人员进行体检，凡发现有不宜登高作业的病症的人员，不得参加高空作业。
2、高空作业人员应衣着灵便，穿软底防滑鞋。
杜绝穿拖鞋硬底鞋和带钉易滑的鞋。
严禁酒后登高作业。
作业时系好安全带。
3、高空作业材料要事先准备好，工具应放在工具袋内，传递工具不得抛掷或将工具放在平台和木料上，更不得插在腰上。
4、高处作业，要搭设好操作平台和挂好安全网。
5、用于上下攀登设施的脚手架，应将脚手架上的存留材料、杂物等清理干净，按自上而下，先装后拆、后装先拆顺序进行。
8.4、起重吊装作业
1、起重安装作业前须严格检查起重设备各部件的可靠性和安全性，并进行试运行；钢丝绳的安全系数应符合规定。
2、起吊作业时指派专人统一指挥，参加起重安全的起重工要掌握作业的安全要求，其余人员应分工明确。
3、汽车吊作业地面应坚实平整，支脚支垫牢靠。
作业时严禁回转半径范围内的吊臂下站人，严禁起吊的重物自由下落。
9、文明施工及环保措施
1、施工废水、生活污水不得直接排入农田、耕地、灌溉渠和水库，不得污染饮用水源。
2、施工机械应经常检查维修防止漏油，禁止机械将在运转中产生的油污水未经处理就直接排放或维修施工机械时油污水直接排放。
3、各种临时设施和场地，如堆料场、加工场等距居民区不宜小于300m，而且应设于居民区主要风向的下风处。
4、施工机械设备的工艺操作，要尽量减少噪声、废气等的污染；建筑施工场地的噪声应符合《建筑施工场界噪声限值》（GB12523—1990）的规定，并应遵守当地有关部门对夜间施工的规定。
5、环境保护及绿化防护是本合同段工程施工中的重点注意事项，在整个工程实施的过程中始终贯彻落实，对全体人员要进行广泛、深入、具体的环保教育和考核，并落实到岗位责任制的内容中去。
10、钢栈桥结构验算
钢栈桥结构验算的内容包括：
a、钢栈桥【16a槽钢强度、刚度验算。
b、钢栈桥I25a工字钢强度、刚度验算；c、钢栈桥工字钢纵梁I56b强度、刚度验算；d、钢栈桥Φ630钢管桩的单桩承载力验算；e、钢栈桥整体稳定性验算。
10.1、钢栈桥验算
1）、荷载计算
动载：
钢栈桥设计荷载一辆50t汽车吊和10m3混凝土罐车通行，50t汽车吊荷载参数（如图）：
一辆50t汽车吊总重：
前轴重力：
后轴重力：
轴距：
5.25m
轮距：
1.8m
（查资料所得）
混凝土罐车荷载参数（如图）一辆10m3混凝土罐车满载后总重39.8t
总重=自重+10m3=14.8+10*2.5=39.8t=39800*9.8=390.04KN
前轴重：
F1=2*48.755=97.51KN后轴重：
F2=4*73.13=292.52KN
轴距：
4.22m
轮距：
1.8m
1）【16a槽钢强度刚度验算（只考虑汽车吊为外荷载，槽钢单根长6米，铺在I25@60cm工字钢上）汽车吊轮胎压在两根槽钢上面，因此每根槽钢所受力为汽车吊重的1/4=122.5KN,考虑汽车作用为活荷载系数为1.4，因此汽车吊重为171.5KN
通过力学求解器算得弯矩和剪力图如下
求正应σmax=Mmax/Wx=6.524*106/108*103=60.396N/mm2=60.396MPa<145MPa（根据弯矩图最大弯矩为6.542KN/m,Wx查表所得，查表所得槽钢允许最大弯曲应力为145MPa）
求剪应力：
τmax=QSx/Ixd=19.46*103*63.9/8660*6.5=22.09N/mm2=22.09MPa<85MPa（根据剪力图最大剪力为10.388+9.072=19.46KN,Sx=63.9cm3,Ix=8660cm3）
根据剪力分布图最大剪力为Fmax=10.388+9.702=19.46KN，查表所得槽钢允许最大剪应力85MPa）
所以【16a槽钢满足要求。
2）I25a横梁受弯最不利状况受力如下图所示：
（自重0.0381KN/m）
I25a所受的荷载时通过【16a槽钢传递下来的，根据
（1）所计算单根槽钢所受最大压力为19.46KN。
车轮作用在两根槽钢上面，所以I25a所受最大压力位19.46*2=38.92KN
自重太小相对外力来说可以不计
求正应力：
σmax=Mmax/Wx=15.148*106/402*103=37.68N/mm2=37.68MPa
<[σ]=145MPa（Wx为截面系数查表所得,I25a工字钢允许最大弯曲应力为145MPa）
I25a抗弯满足要求
3）I25a受剪最不利状况受力如下图所示：
当车轮离钢管桩最近的距离时，横梁所受剪力最大，考虑轮中心与钢管桩最近距离为0.15m,剪力最大。
τmax=QSx/Ixd=（4.48+38.962）*103/8*216=25.14N/mm2=25.14MPa
<[τ]=105N/mm2（S,I,t均为查表所得）。
横梁所受最大支撑反力在2号墩Fmax=4.48+38.962=44.442KN，F1=0.0322KN，F3=34.398KN。
F1+F2+F3=78.86KN（符合上面38.92*2=78.84KN）
横梁抗剪满足要求
4）、钢栈桥纵梁I56b工字钢（单层3排）最不利状况受力如下图所示（考虑汽车吊和混凝土罐车同时布在桥上）：
根据上述荷载计算，汽车荷载属于动荷载应乘以动载系数1.4
钢栈桥纵梁最大弯矩图：
单位KN/m
σmax=Mmax/Wx=329.07*106/1940*103=169.62N/mm2=169.62MPa（最大弯矩为329.07KN/m）设计为三根I56b工字钢，分配到每根工字钢上面为56.54MPa<145MPa（145MPa为查表所得）
钢栈桥最不利位置剪力分布图
钢栈桥纵梁剪力图：
单位KN
最大支撑反力在2#桩，自重I56b=81.44KN（跨按8m算）I25a=24.82KN（跨按8m算）I16a[=22.47KN（跨按8m算）分配到每个桩的压力=21.455KN
自重I56b=71.26KN（跨按7m算）I25a=21.718KN（跨按7m算）I16a[=19.66KN（跨按7m算）分配到每个桩的压力=18.77KN
所以2#所受的自重为F自重=18.77+21.455=40.225KN
最大支承反力：
Rmax=202.07KN+40.225KN=242.292KN.出现在2#桩。
τmax=QSx/Ixd=242.292*103/14.5*472=42.81N/mm2=35.4MPa<85MPa（最大剪力处为2#，202.07KN）
10.2、钢管承载力验算
钢管桩拟打入土深度8~12m，进入中密中砂层或粘土层2m，根据初步地质资料，穿过的土层如下图（参考地质钻孔ZK37）。
根据试桩结果，用60KW施打管桩，入土深度为8.2m。
（1）钢管桩承载力计算
开口钢管桩的极限承载力为：
P=UΣl
+A
R
U为桩周长1.978m
为桩侧摩阻力（KPa），见上图
A为桩底有效面积=3.14*0.63*0.01=0.01978m2
代入公式（暂不考虑桩底承载）
P=1.978*（20*6.2+60*2）=482.63kN=49.25t
本工程最大单桩所受最大外荷载为242.39KN即24.73t（根据上述计算所得）考虑，符合要求。
（2）钢管桩的稳定性
钢管桩采用A3钢E=200GPa（材料的弹性模量）
截面惯性矩J=（π/64）*（D4-d4）=3.85-4
Pcr=π2EJ/（µl）2=3139.08KN（一端固定一端绞支µ取0.7,l取2号墩。
桩长为15.729m）
σcr=Pcr/A=6.278*105KN
=1.962*10-2
>100.所以n=Pcr/p=3139.8/187.66=15.06>6.0（稳定安全系数，查表所得）
10.3、栈桥整体稳定性验算
栈桥整体稳定性主要考虑在水平力作用下的稳定性，水平力主要包括纵、横向两种，分别为汽车制动力、水流力，下面分别计算。
1）汽车制动力作用下的稳定性
依《公路桥涵通用设计规范》，取汽车制动力为10%汽车荷载，即：
F=0.1×490=49KNF的作用点在桥面以上1.2m处，
视钢管桩为一端固结于河床，则对水深最大处钢管桩的倾覆力矩为（作用于2根桩）：
M倾=F⨯H=49⨯（15.29+1.2）=808.01KN.m
满足要求。
2）水流力作用下的稳定性
1、水流力的计算
取一跨（10m）栈桥计算，考虑最高水位为+2.19作用下栈桥的稳定性验算。
依有关规范，水流力可由下式确定：
F=K*γ*V2*A/2*g
式中：
F----水流力（KN）
γ---水的重度（γ=10KN/m3）
V----计算流速（m/s），此处取2.1m/s。
g----重力加速度（取10m/s2）
A----计算构件在与流向垂直的平面上的投影面积（m2）
A=2.19⨯0.63=1.38m2（设计最高水位为2.19m）
K----桥墩形状系数取0.8
故：
F=0.8⨯10⨯2.12⨯1.38/2⨯9.8*10-3=2.484KN
3）风荷载的影响
考虑此桥地势低，墩柱最高处为3.109m，受到风载的影响比较小。
所以暂不考虑风荷载对钢栈桥的影响。
中山四标八号便道刚栈桥主要材料用表
材料名称
规格
数量（m））
总量（kg）
护栏竖向钢筋
Φ16
74.4
117.52
护栏纵向钢筋
Φ12
183.78
163.28
钢板
8mm
153.15m2
9617.82
钢管桩
Φ630×8mm
213.36
26182
工字钢
I56b
275.67
31702.05
工字钢
I25a
255．25
9725．025
槽钢
【16a
549.678
9454.46
槽钢（待定）
【16a
20
358.62
钢管桩（待定）
Φ630×8mm
10
1529.02
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