钢便桥与钻孔平台施工专项施工规范Word文档格式.docx

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12、打桩船一艘。

四、工程概况

厦漳高速公路（段）扩建工程ZA4合同段为南港特大桥的一部分，位于龙海市紫泥镇、海澄镇。

工程起为K497+757，终点K499+672.5；

右幅桥长1915.5米，左幅桥长1939.5米。

根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查、结合桩基平台和钢吊箱施工需要我部架设的钢桥规模为：

桥梁全长约550米，（拟从118#—127#墩，其中120#墩—121#墩受通航影响断开120米。

便桥标准跨径为12米），桥面净宽均为6米;

桥位布置形式为：

便桥布置在新建桥梁上游，便桥边缘与平台墩位承台净距离2.7米。

钢桥结构特点如下：

1、基础结构为：

钢管桩基础

2、下部结构为：

工字钢横梁

3、上部结构为：

贝雷片纵梁

4、桥面结构为：

装配式公路钢桥用桥面板

5、防护结构为：

小钢管护栏

五、钢桥设计文字说明

1、基础及下部结构设计

本工程位于海中，河面宽约670米，主跨9（119#墩—120#墩、121#墩—122#墩）水深为7米～16米，边跨（118#墩—119#墩、122#墩—127#墩）水深为2米～7米，最低潮水位-2.6米、最高潮水位4.77米。

建成后的钢桥桥面标高按6.0米控制。

水下地质情况自上而下普遍为：

淤泥、砂层、粘土层、圆砾。

1.1边跨便桥钢管桩基础布置形式：

单墩布置3根钢管（桩径ф60cm，壁厚8mm），横向间距2.5m，桩顶布置2根36cm工字钢横梁，管桩与管桩之间用10cm槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。

考虑到主跨便桥位于新建桥梁中间，水位深且受涨退潮影响水流急，因此对基础进行加强。

1.2主跨便桥钢管桩基础布置形式：

单墩布置3根钢管（桩径ф80cm，壁厚8mm），

横向间距2.0m，桩顶布置2根36cm工字钢横梁，管桩与管桩之间用10cm槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。

为了增强便桥纵向稳定性，每隔3个墩位设置1处加强排架墩基础（即单墩布置6根钢管：

横向间距2.5米、排距2.5米）。

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（进入土层）深度必须大于5m，实际施工过程由于各个支墩地质情况复杂，管桩终孔高程应以DZ60桩锤激振５分钟仍无进尺为准。

④当个别钢管桩入土小于5m锤击不下，且用DZ60桩锤激振５分钟仍无进尺，必须现场分析地质状况，采取措施加强受力。

钢管桩的清除：

⑤按照当地河道管理要求，新桥建成后必须拔除钢管桩。

2、上部结构设计

桥梁纵梁各跨跨径均为12m。

根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层6片3组国产贝雷片（规格为150cm×

300cm），横向横向布置形式为：

90cm+120cm+90cm+120cm+90cm，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，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。

3、桥面结构设计

桥面采用装配式钢桥定型桥面板（设计规定最大荷载为挂车—80级，故受力不再做验算），单块规格为6m×

1.5m，桥面板结构组成为：

5.5mm厚印花钢板、12cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距65cm）。

制作好的桥面板安放在贝雷片纵梁上并用螺栓联结，为安装桥面栏杆需要每隔一片面板间安装1根12cm槽钢。

4、防护结构设计

桥面采用小钢管（直径4.8cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向4.5米1根立柱（与桥面槽钢焊接）、高度方向设置两道横杆。

六、桩基钻孔平台布置

1、桩基钻孔平台的受力要求

考虑到施工的安全，施工前必须要全面考虑施工荷载。

1.1（123、124、125）施工平台所受的荷载主要为材料、施工机械荷载：

即钻机200kN，履带吊机500kN，混凝土及导管600KN，钢筋笼300kN。

考虑实际施工作业可能出现的情况，必须按照最大荷载组合布载；

最大跨进行计算。

1.2（119、122、126）施工平台所受的荷载主要为材料、施工机械荷载：

钻机200kN，履带吊机500kN，混凝土及导管600KN，钢筋笼400kN。

1.3（120、121）施工平台所受的荷载主要为材料、施工机械荷载：

材料、施工机械荷载：

钻机200kN，龙门吊750kN，混凝土及导管600KN，钢筋笼500kN。

以上钻孔平台必须要考虑砼运输车能通行。

2、桩基钻孔平台的结构形式

根据以上受力要求，考虑施工中各种不利因素，钻孔平台采用管桩基础、工字钢横梁、工字钢（贝雷梁）分布梁、槽钢面板。

为保证下部桥梁施工能合理利用平台，每个钻孔平台布置如下：

边墩（123、124、125）桩基施工平台采用直径不得小于ф42cm的钢管跨径控制在5米以（以避开桩基护筒和吊箱施工为原则）、工字钢横梁为2I45a型、工字钢分布梁为双拼I25型（间距50cm）、面板为20cm槽钢（净距5cm）。

边墩（119、122、126）桩基施工平台采用直径不得小于ф60cm的钢管跨径控制在5米以（以避开桩基护筒和吊箱施工为原则）、工字钢横梁为2I45a型、工字钢分布梁为双拼I25型（间距50cm）、面板为20cm槽钢（净距5cm）。

主跨主墩考虑到施工时至少要上4台钻机，冲击荷载大，因此平台予以加强布置：

采用ф80cm的钢管跨径控制在6米以（以避开桩基护筒和吊箱施工为原则）、贝雷片为横梁、工字钢为纵梁。

工字钢为2I25型（间距50cm）、面板为20cm槽钢（净距5cm）。

详见“便桥及钻孔平台设计图”。

七、便桥钢管桩承载力及稳定性计算

1、钢管桩竖向荷载计算

每个钢管桩承受的竖向荷载有便桥上部结构自重、人群荷载及车辆荷载，分别计算如下：

单跨结构自重：

P1=mg

=（31130.6kg×

10N/kg）=311.3kN

人群荷载：

3.5kN/m2

车辆荷载：

按照一台75吨履带吊机行走计算。

P2=750KN÷

3+3.5kN/m2×

12×

6÷

6=292.0KN

每根桩承受的竖向荷载为：

P=1.25×

（P1/3+P2）

=1.25×

（103.8+292.0）

=494.75kN

上式中考虑安全系数1.25；

浮力对结构受力有利，故不予考虑。

2、钢管桩沉入深度计算

桩入土深度L=2[P]∕auτ

式中[P]桩容许承载力，钢管桩采用振动沉桩，a为振动桩对周围土层摩阻力影响系数，取a=1；

u为桩周长；

τ为桩周土的极限摩阻力，根据地质情况取τ=20kPa。

故L=（2×

494.75）/（1.0×

3.14×

0.6×

20）

=26.3m

实际沉入深度为不小于26.3m或者座于基岩上。

单桩竖向承载力验算

Ra=（UqsL+αAσr）/2

=（πDqsL+αAσr）/2

=（3.14×

20×

26.3+αAσr）/2

=（3.14×

26.3+1×

3500×

0.32×

3.14）/2（KN）

=990.0KN﹥494.75KN满足承载力要求。

Ra-单桩竖向承载力特征值

U-周长

qs-桩侧土的侧阻力特征值

L-土层厚度

α-桩底抵抗力影响系数

A-桩端面积

σr-极限承载力

3、钢管桩在水平力作用下弯曲应力检算

管桩外径D=60cm，管壁厚8mm；

由于最大水深16m，施工时钢管上斜撑和平撑焊到从桥面以下4.5m,则计算时只对11.5m水深围钢管桩的弯曲应力进行检算。

考虑到风对钢管桩的冲击力远远小于水流的冲击力，所以只按水流冲击力对钢管桩进行验算。

冲击力q为：

q=0.8A×

γυ2/2g

式中A为钢管桩阻水面积，A=2rh=0.60×

11.5=6.9m2。

其中r为桩的半径；

h为计算水深，取11.5m。

γ为水的容重，γ=10kN/m3。

q为流水对桩身的荷载，按均布荷载计算。

υ为水流速度，有设计资料得：

υ=3.2m/s则有

q=0.8×

6.9m2×

10kN/m2×

3.22m/s÷

（2×

9.81m/s2）

=28.81kN

Ф60cm钢管桩的惯性矩I、截面抵抗矩W分别为：

I=π×

（D4-d4）/64

=3.14×

（604-58.44）/64

=65158.9cm4

W=π×

（D4-d4）/32D

（604-58.44）/（32×

60）

=2171cm3

钢管桩入土后相当于一端固定，一端自由的简支梁，其承受的最大弯矩和挠度变形为：

Mmax=9qL2/128=（9×

28.81kN/m×

11.52m）/128

=267.91KN.m

σ=Mmax/W

=267.9KN.m×

103÷

2171×

10-6m3=123MPa

[σ]=145MPa

∵σ﹤[σ]

∴满足要求

fmax=0.00542×

qL4/EI

=（0.00542×

11504cm）/（2.1×

105×

65159cm4）

=1.9cm﹤[f]=（1/400）L=3cm满足要求。

上式中E为钢材的弹性模量取E=2.1×

105MPa。

4、钢管桩稳定性验算

（1）长细比计算：

λ=μL/i其中L为钢管桩的计算长度；

μ根据一端固定，一端简支形式取μ=1；

i为钢管桩的回转半径。

i=式中I为钢管桩截面惯性矩，A为钢管截面面积。

A=π（D2-d2）/4=3.14×

（0.602-0.58.42）/4

=148.7cm2

i=√（I/A）=20.9cm

λ=μL/i=1.0×

1150/20.9

=55.0

查实用土木手册2022《钢结构计算各有关数值表》知：

钢管稳定系数φ=0.871

（2）计算稳定性

σ=P/φA

=494750N/（0.871×

14870mm2）

=38.2MPa﹤[σ]=145MPa满足要求。

注：

上式中P为竖向荷载，A为钢管截面面积。

由于按照直径为60cm计算满足要求，对于主跨钢管直径采用直径为80cm钢管必将满足要求。

5、便桥顶最大位移计算

便桥横向钢管桩完成3根联结后，形成一个一端固定，一端自由的结构体系；

则钢管桩截面对于纵轴（便桥中心线）的总惯性矩为：

I总=I1+I2Ii=Ii+a2A式中a为每根桩到截面中心的距离；

A为每根桩的面积。

I总=I1+I2

=2（3I/2+a2A）=2（97738cm4+2502cm×

148.7cm2）

=1.8×

107cm4

水流对桩的水平力P=2qh式中h为水深；

q为流水对钢管桩的冲击力，则有：

P=2qh=2×

11.5m=662.63KN

便桥顶最大位移

△max=PL3/3EI

=662.6×

103×

11503/（3×

2.1×

1.8×

107）

=0.88cm﹤L/400=3cm符合要求。

6、纵、横梁承载力验算

（1）纵梁承载力验算

恒载

每米纵梁上承载P1=304.22/72=4.22kN/m