26标壶口黄河特大桥1#墩安全防护方案.doc

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临吉高速公路工程

壶口黄河特大桥

跨G309国道防护棚架施工方案

中铁十二局集团临吉高速公路S26合同段项目经理部

二00九年十一月十八日

一、工程概况

壶口黄河特大桥为全线重点控制性工程，桥跨布置为120+3×175+96m，桥长741m。

上部结构为预应力混凝土刚构+连续组合体系桥，桥墩采用钢筋混凝土空心墩，灌注桩基础。

1#墩距离国道最近处仅为1m，桩基为挖孔桩，采用控制爆破和取芯钻孔工艺，左右幅各9根，桩径为φ2m，每根桩长12m，共计桩长216m。

承台尺寸12m×12m×4m。

桥墩为等截面矩形空心墩，截面尺寸8m×7m，墩高59m。

墩身施工采用爬模法施工，空心高墩材料垂直运输采用塔吊，墩旁设电梯供施工人员上下使用，梁体采用挂篮法悬灌施工。

二、安全防护方案

1、场地防护

1#墩靠近G309处采用红砖砌筑，与道路隔离。

墩位左右50m处各设置2条减速带，以限制过往车辆速度，保证施工及交通安全。

施工场地左右100m、200m处分别设置安全警示标志，提醒车辆减速慢行。

挖孔出渣临时堆放在场地右侧，每隔2天挖掘机配合自卸车弃运至指定弃渣场，不得穿越国道弃碴。

2、梁部施工防护

梁部施工时需跨越G309国道，为了确保安全，防止梁部跨越G309施工时坠落物直接落至国道上，计划在国道上部搭设防护棚架，高速公路左右幅各宽12.25m，左右线间距5.0m，门架两侧宽出线路外侧各4.5m，计划门架长度38m（沿国道方向），净高4.5m，净宽9.0m。

门架基础采用C20混凝土，φ426*7.5mm钢管作为立柱，每排立柱上放置2根I20b工字钢横梁，工字钢纵梁间距3m布置，工字钢上间距61cm铺30*40mm方钢，顶部满铺12mm厚竹胶板，在门架基础两侧各放置砂桶2个，起到防撞作用，门架两端分别安装限高标志牌并涂反光漆。

详见防护棚架示意图。

1#墩处防护棚架平面图

在设计钢管立柱处挖直径80cm，深1.5m基坑，钢管吊装至基坑中临时固定并浇筑混凝土，混凝土由2#拌合站拌合，罐车运至现场，插入式振捣棒捣固密实。

混凝土凝固后，焊接顶部顺公路方向的工字钢，焊接全部满焊，以上三道工序施工时需专人指挥车辆通行。

将垂直于公路方向的工字钢吊装焊接在顺公路方向的工字钢上，安装竹胶板，竹胶板固定在工字钢上，连接牢固。

门架搭设和拆除时，需对309国道进行交通管制，项目部成立以安全总监孙玉虎为组长的安全组织机构，副组长为副经理张金锁、安全部长孙广海，组员有刘力铭、赵子龙、刘振虎等。

门架材料计划表

序号

名称

型号

单位

数量

到货地点

备注

1

混凝土

C20

m3

10.55

1#墩

基础

2

钢板

10mm

m2

10.08

1#墩

3

钢管

φ400mm

m

84

1#墩

立柱

4

工字钢

I20b

m

331

1#墩

纵梁、横梁

5

方钢

30*40mm

m

646

1#墩

间隔撑

6

竹胶板

10mm

m2

456

1#墩

7

钢筋

Φ20

Kg

135

1#墩

8

砂桶

个

4

1#墩

9

密目安全网

m2

556

1#墩

全封闭

三、棚架计算

1、荷载分析

竹胶板总重:

456×0.012×666.7kg=3648kg

方钢总重:

646×3.55kg=2293.3kg

工字钢总重:

331×31.1kg=10294.1kg

钢管总重:

84×77.41kg=6502.4kg

钢板总重:

10.08×0.01×7850kg=791.3kg

混凝土总重:

10.55×2500kg=26376kg

施工荷载、雪载按3000kg考虑。

2、地基承载力计算

基础承受总荷载为：

P1=（3648+2293.3+10294.1+6502.4+791.3+26376+3000）×10

=529051N

共14个立柱基础，面积为：

A1=14×3.14×0.4×0.4=7.0336m2

所需地基承载力：

σ1=P1/A1=75217.7Pa=75.2KPa

现场要求开挖1.5m深，实际地基承载力大于200KPa，满足要求。

3、钢管立柱受力计算

匝道两侧采用钢管立柱作为支墩，每侧采用7根φ426mm×7.5mm卷焊钢管，截面特性为：

截面积

（mm2）

惯性矩

（mm4）

抵抗矩

（mm3）

回转半径

（mm）

延米自重

（N）

9.86×103

2.16×108

1.01×106

148

774

钢管轴向压力为：

N=（P1-263760）/14=18.95kN

钢管按两端铰接的受压构件计算，计算长度l=4500mm，长细比λ=l/i=4500/148=30.4。

查《路桥施工计算手册》附录3得轴心受压钢构件纵向弯曲系数φ=0.9，又钢材强度极限值[σ]=215MPa，所以立杆容许荷载

[N]=φA[σ]=0.9×9860×215N=1907.9kN

由N<[N]/1.5,满足要求。

4、工字钢受力计算

钢管立柱上放置2根工字钢横梁，支点间距为6m；两排立柱间间距3m布置13根工字钢纵梁，支点间距为9m；I20b工字钢截面特性为：

截面积（mm2）

惯性矩（mm4）

抵抗矩（mm3）

回转半径（mm）

延米自重（N）

3.96×103

2.5×107

0.25×106

79.4

311

单根工字钢梁容许弯矩[M]=0.25×145=36.25kN.m；

容许剪力[Q]=3.96×85=336.6kN。

出于安全考虑，各种连续梁均按简支梁计算。

工字钢纵梁均布荷载总计q1=19235.4/9=2137.3kg/m

工字钢横梁跨中集中荷载为p=19235.4/2/13=739.8kg

4.1、工字钢横梁计算

支点间距6m，无均布荷载,只计算集中荷载,计算如下:

a、跨中弯矩Mmax=ql2/8+pl/4=739.8×6/4kg.m=1109.7kg.m

b、单榀承受弯矩Ms=Mmax/N=1109.7/2kg.m=5.55kN.m

Ms<[M]=36.25kN.m,满足要求

c、最大正应力σmax=Ms/W=555*100/250=222kg/cm2

σmax<[σ]=1450kg/cm2,满足要求。

d、单榀最大剪力Qmax=Q/2N=739.8/2/2=185kg=1.85kN

Qmax<[Q]=336.6kN,满足要求。

e、跨中挠度f=5*q*l4/E/I/N/384+p*l3/E/I/N/48

=（0+7398*83/48）/E/0.00025/2*100

=0.08cm

容许挠度[f]=L/500=600/500cm=1.2cm

由f<[f],满足要求。

4.2、工字钢纵梁计算

支点间距9m，不考虑集中荷载,只计算均布荷载,计算如下:

a、跨中弯矩Mmax=q*l2/8+p*l/4=2137.3*9*9/8kg.m=216.4kN.m

b、单榀承受弯矩Ms=Mmax/N=216.4/13kg.m=16.65kN.m

Ms<[M]=36.25kN.m,满足要求

c、最大正应力σmax=Ms/W=1665*100/250=666kg/cm2

σmax<[σ]=1450kg/cm2,满足要求。

d、单榀最大剪力Qmax=Q/2N=2137.3*9/2/13=739.8kg=7.4kN

Qmax<[Q]=336.6kN,满足要求。

e、跨中挠度f=5*q*l4/E/I/N/384+p*l3/E/I/N/48

=（5*21373*94/384+0）/E/0.00025/13*100

=0.27cm

容许挠度[f]=l/500=900/500cm=1.4cm

由f<[f],满足要求。

5、方钢受力计算

工字钢纵梁上间隔61cm布置17根30×40mm方钢作为分配梁；方钢截面特性为：

截面积（mm2）

惯性矩（mm4）

抵抗矩（mm3）

回转半径（mm）

延米自重（N）

3.52×102

5.98×104

3.988×103

11.5

35.5

单根方钢容许弯矩[M]=3.988×145/1000=0.58kN.m；

容许剪力[Q]=0.352×85=29.92kN。

出于安全考虑，按简支梁计算。

方钢分配梁均布荷载总计q=8941.3/38=235.3kg/m

支点间距为3m，只计算均布荷载，计算如下：

a、跨中弯矩Mmax=q*l2/8+p*l/4=235.3*3*3/8kg.m=2.647kN.m

b、单榀承受弯矩Ms=Mmax/N=264.7/17kg.m=0.156kN.m

Ms<[M]=0.58kN.m,满足要求

c、最大正应力σmax=Ms/W=15.6*100/3.988=391.2kg/cm2

σmax<[σ]=1450kg/cm2,满足要求。

d、单榀最大剪力Qmax=Q/2N=235.3*3/2/17=20.8kg=0.21kN

Qmax<[Q]=29.92kN,满足要求。

e、跨中挠度f=5*q*l4/E/I/N/384+p*l3/E/I/N/48

=（5*2353*34/384+0）/E/0.0000004/17*100

=0.3cm

容许挠度[f]=l/500=300/500cm=0.6cm

由f[f],满足要求。

6、胶合板受力计算

胶合板弯曲设计强度FD=15N/m2；

弹性模量E=5000N/m2，[ω]—容许挠度值 ，不大于L/250,一般取2mm。

胶合板支点间距为0.6m，假设为宽1000mm，高12mm的方木，则单根方木上均布荷载q=（3648+3000）/9/38kg/m=194.4N/m。

弯矩M=q*l2/8=194.4*0.6*0.6/8N.m=8748N.mm

抵抗矩W=1000*122/6=24000mm3

截面最大应力σmax=M/W=0.365N/m2

跨中挠度f=5*q*l4/E/I/384=0.46mm<2mm,满足要求。

四、注意事项

1、钢管立柱吊装时确保稳固，不得倾倒。

2、注意保护G309国道边沟排水畅通。

3、方钢与工字钢、胶合板之间必须连接牢固，防止强风危害。

4、对施工人员进行经常性的安全教育，普及安全及爆破知识，提高参建人员素质。

5、梁部施工时注意各种材料、器具尽量放置在安全地段，防止掉落。

6、项目部安质部不定期进行安全检查，发现问题安排专人跟踪整改，直至符合要求。

中铁十二局集团有限公司

2009年12月12日