漳州台商投资区疏港大道三期工程钢便桥施工方案.docx
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漳州台商投资区疏港大道三期工程钢便桥施工方案
目录
1编制依据、原则、范围-1-
1.1编制依据-1-
1.2编制原则-1-
1.3编制范围-1-
2工程概况-2-
2.1项目简介-2-
2.2区间桥梁跨壶屿水闸概况-2-
3钢便桥设计总体方案-4-
3.1结构形式-4-
3.2钢便桥设计图-5-
4钢便桥结构计算-5-
4.1纵向分配梁计算-5-
4.2横向分配梁计算-11-
4.3贝雷梁计算-14-
4.4双拼I36a工字钢横梁计算-19-
4.5钢管桩承载力计算-25-
5施工工艺-26-
5.1施工工艺流程-26-
5.2施工放样-26-
5.3钢管桩施工-26-
5.4桩顶横梁安装-28-
5.5贝雷梁安装-28-
5.6横、纵分配梁安装-29-
5.7钢便桥拆除-29-
6钢便桥使用及维护-29-
7人、机、料投入-30-
1编制依据、原则、范围
1.1编制依据
本专项施工方案依据以下文件、规范、标准和现场实际情况进行编制。
1）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
2）《钢结构设计规范》（GB50017—2003）；
3）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社2001年10月第1版）；
4）《中华人民共和国防洪法》
5）漳州台商投资区疏港大道三期工程地质勘察资料和设计文件；
6）漳州台商投资区疏港大道三期工程现场勘察资料。
1.2编制原则
1）严格执行招标文件中的安全、质量、工期、环保、水土保持、文明施工等方面的规定，严格履行工程施工合同。
2）坚持“预防为主、安全第一、综合治理”的指导思想，结合本工程特点，建立安全保证体系，制定积极有效的安全、技术和组织措施，确保人身安全和工程安全。
3）坚持“百年大计、质量第一”的方针，建立质量保证组织体系，加强过程控制，从各个环节上保证工程施工质量。
1.3编制范围
本方案编制范围为漳州台商投资区疏港大道三期工程跨壶屿水闸钢便桥施工。
2工程概况
2.1项目简介
本项目位于漳州台商投资区龙海工业园，道路呈东西走向，西起同城大道（西边村）壶屿互通立交，道路自西向东沿线经规划壶屿泄洪区，沿壶屿水闸南侧跨过水闸外现状河道/横跨现状金山渠，东至疏港大道二期与宝生路交叉口，线路全长约4km，采用城市主干道标准建设，设计车速50km/h，道路红线宽40m，采用沥青路面，全线交叉道路5条，其中立体交叉1座，平面交叉4处（其中宝生路交叉口已在二期工程中建设）。
桥梁2座，箱涵2座。
图2-1项目实施位置示意图
2.2气候
龙海市地处福建省东南沿海，属南亚热带海洋性季风气候。
全区气候温暖湿润，雨量充沛，四季常青，多年平均气温22℃，其中一月平均气温4℃~13℃，七月平均气温28℃~30℃，极端最高气温为34.2℃，极端最低气温为3.1℃。
多年平均降水量1200~2200mm，全年有两个主要雨季，4～6月为梅雨季节主要以连绵阴雨为主；7～10月份为台风多发季节，台风期间常伴有大~暴雨。
夏季多东南风，冬季多北风，最大风力7~8级，常出现台风等灾害性气候。
2.3区间桥梁跨壶屿水闸概况
壶屿大桥跨越壶屿水闸及其蓄洪区水域，中心里程为K0+855，线路与河涌交角为90°；结构形式为（3×30+2×35+30）m跨预制预应力砼简支小箱梁;桥梁平面位于直线上；桥梁总宽40m。
图2-2线路跨壶屿水闸平面图
壶屿大桥建设在泄洪闸口外侧，泄洪时水流湍急，根据实际情况，壶屿大桥桩基在现状河道内应采用砂袋围堰及水中平台架设施工，详见下表：
序号
桥梁名称
桩位
设计水位（m）
桩顶标高（m）
河道标高（m）
施工方式
1
壶屿大桥
Z3
4.78
0.5
1.096
筑岛围堰
2
Z4
0.5
1.096
水中平台
3
Z5
2.5
4.224
筑岛围堰
为保证全线便道贯通，经现场实际调查和方案策划，在线路左侧搭设贝雷梁钢便桥，水中设钢管桩支墩，钢便桥宽度6m，总长54m，贯通连接壶屿水闸两岸堤坝，详见附件一:
跨壶屿水闸钢便桥平面图。
3钢便桥设计总体方案
根据钢便桥的设计标准和使用功能，结合壶屿大桥施工需要，确定设计最大荷载为能通行总重50吨的砼罐车。
3.1结构形式
1）钢便桥采用321型贝雷梁钢结构，钢便桥长度54米，桥跨布置为9+3×12+9m，桥面宽6m。
2）桥墩基础采用φ630mm钢管桩（壁厚10mm），每个墩位3根，桩长16m，钢管桩中心间距2.3m，入土深度大于11m。
水中桩迎水侧设置一根φ630mm钢管桩（壁厚10mm）阻水分流，距离相邻钢管柱中心间距2.0m。
选用DZ-60型振动锤，沉桩停锤标准以贯入度和桩底设计标高两个指标控制，以贯入度控制为主，标高控制为辅。
管桩之间采用[20槽钢焊接剪刀撑。
钢管桩顶端设置U型缺口，用于安装桩顶横梁。
3）桩顶横梁采用双拼I25a工字钢，长度为6.0m。
4）纵向主梁采用四组单层双排不加强贝雷片，组间净间距0.6m，单组两排贝雷梁通过90cm发窗连接，桩顶横梁设置限位固定贝雷梁。
5）贝雷梁上横向分配梁采用I16工字钢，间距0.3m，桥面板采用8mm钢板，钢便桥两侧设置高1.2m的Ф48×3.5钢管护栏。
6）桥台采用砼桥台。
3.2钢便桥设计图
详见附件二：
钢便桥设计图纸。
4钢便桥结构计算
4.1横向分配梁计算
总重50吨的砼罐车轴重分配如下图所示：
横向分配梁采用I16工字钢，当罐车后桥双轴中的一轴刚好落在横向分配梁上时，此时横向分配梁梁受力最大，可考虑其承受了罐车后桥单轴的全部荷载；考虑罐车一边车轮行驶在贝雷组的
中心线时，则计算模型如下图所示：
计算时仅取中段0.9m作单跨简支梁计算，利用AutoCAD计算插件“MSteel结构工具箱”中“连续梁计算”模块进行计算，以下结果由计算机出具：
一、总体信息
1、自动计算梁自重，梁自重放大系数1.20
2、材性：
Q235
弹性模量E=206000MPa
剪变模量G=79000MPa
质量密度ρ=7850kg/m3
线膨胀系数α=12x10-6/°c
泊松比ν=0.30
屈服强度fy=235MPa
抗拉、压、弯强度设计值f=215MPa
抗剪强度设计值fv=125MPa
3、截面参数：
普工16
截面上下对称
截面面积A=2610mm2
自重W=0.201kN/m
面积矩S=80126mm3
抗弯惯性矩I=11300000mm4
抗弯模量W=141250mm3
塑性发展系数γ=1.05
二、荷载信息
1、活荷载
（1）、集中力，109.40kN，荷载位置：
距左端0.45m
三、组合信息
1、内力组合、工况
（1）、活载工况
2、挠度组合、工况
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、1.0恒+1.0活
四、内力、挠度计算
1、弯矩图（kN.m）
（1）、活载工况
（2）、包络图
2、剪力图（kN）
（1）、活载工况
（2）、包络图
3、挠度
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、1.0恒+1.0活
4、支座反力（kN）
（1）、活载工况
（2）、包络图
五、单元验算
图中数值自上而下分别表示：
最大剪应力与设计强度比值
最大正应力与设计强度比值
最大稳定应力与设计比值
若有局稳字样，表示局部稳定不满足
（1）、内力范围、最大挠度
（a）、内力范围：
弯矩设计值-24.61～0.00kN.m
剪力设计值-54.70～54.70kN
（b）、最大挠度：
最大挠度0.72mm，最大挠跨比1/1259
（挠度允许值见《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A.1）
（2）、强度应力
最大剪应力τ=Vmax*S/I/tw
=54.70*80126/11300000/6.0*1000
=64.6MPa≤fv=125MPa满足!
最大正应力σ=Mmax/γ/W
=24.61/1.05/141250*1e6
=166.0MPa≤f=215MPa满足!
（3）、稳定应力
受压翼缘自由长度l1=900mm
面外回转半径i=18.9mm
面外长细比λ=900/18.9=47.7
按GB50017--2003第127页公式（B.5-1）计算：
整体稳定系数φb=1.07-λ2/44000*235/fy
=1.07-47.72/44000*235/235
=1.02>1.0取1.0
最大压应力σ=Mmax/φb/W
=24.61/1.00/141250*1e6
=174.3MPa≤f=215MPa满足!
（4）、验算结论：
满足!
4.2贝雷梁计算
罐车单边车轮全部行驶在一组贝雷梁中心线上时，贝雷梁承受的荷载最大，此时的力学模型如右图所示：
考虑承受上部自重荷载，算的均布荷载为2kN/m，利用AutoCAD计算插件“MSteel结构工具箱”中“连续梁计算”模块进行计算，以下结果由计算机出具：
一、总体信息
1、自动计算梁自重，梁自重放大系数1.20
2、材性：
Q235
弹性模量E=206000MPa
剪变模量G=79000MPa
质量密度ρ=7850kg/m3
线膨胀系数α=12x10-6/°c
泊松比ν=0.30
屈服强度fy=235MPa
抗拉、压、弯强度设计值f=190MPa
抗剪强度设计值fv=110MPa
3、截面参数：
双排单层不加强型贝雷梁
截面上下对称
截面面积A=30674mm2
自重W=2.360kN/m
面积矩S=5367950mm3
抗弯惯性矩I=5010086667mm4
抗弯模量W=7157267mm3
塑性发展系数γ=1.20
二、荷载信息
1、恒荷载
（1）、均布荷载，2.00kN/m，荷载分布：
满布
2、活荷载
（1）、集中力，109.40kN，荷载位置：
距左端6.00m
（2）、集中力，31.30kN，荷载位置：
距左端2.20m
（3）、集中力，109.40kN，荷载位置：
距左端7.35m
三、组合信息
1、内力组合、工况
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
2、挠度组合、工况
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、1.0恒+1.0活
四、内力、挠度计算
1、弯矩图（kN.m）
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、包络图
2、剪力图（kN）
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、包络图
3、挠度
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、1.0恒+1.0活
4、支座反力（kN）
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、包络图
五、单元验算
表4.2-1贝雷梁桁架容许内力表
桥型
容许内力
不加强桥梁
单排单层
双排单层
三排单层
双排双层
三排双层
弯矩（kN.m）
788.2
1576.4
2246.4
3265.4
4653.2
剪力（kN）
245.2
490.5
698.9
490.5
698.9
桥型
容许内力
加强桥梁
单排单层
双排单层
三排单层
双排双层
三排双层
弯矩（kN.m）
1687.5
3375
4809.4
6750
9618.8
剪力（kN）
245.2
490.5
698.9
490.5
698.9
（1）、挠度
fmax=7.9mm＜[f允许]=12000/400=30mm满足要求
安全系数K=30/7.9=3.8
（2）、弯矩
Mmax=617.0kN•m<[M]=1576.4kN•m满足要求
安全系数K=1576.4/617.0=2.6
（3）、剪力
Qmax=127.4kN<[Q]=490.5kN满足要求
安全系数K=490.5/127.4=3.9
（4）、验算结论：
满足!
4.3双拼I25a工字钢横梁计算
当罐车后桥位于钢便桥墩顶（即横梁正上方）时，横梁承受最大荷载，8排贝雷梁按8个集中力作用在横梁上，单个集中力大小为罐车后桥双轴总重的1/8，即54.7kN，另外还承受上部钢结构自重荷载，算的自重单个集中力为11.87kN，力学模型如右图所示：
利用AutoCAD计算插件“MSteel结构工具箱”中“连续梁计算”模块进行计算，以下结果由计算机出具：
一、总体信息
1、自动计算梁自重，梁自重放大系数1.20
2、材性：
Q235
弹性模量E=206000MPa
剪变模量G=79000MPa
质量密度ρ=7850kg/m3
线膨胀系数α=12x10-6/°c
泊松比ν=0.30
屈服强度fy=235MPa
抗拉、压、弯强度设计值f=215MPa
抗剪强度设计值fv=125MPa
3、截面参数：
双拼25a工字钢
截面上下不对称
截面面积A=9574mm2
自重W=0.737kN/m
面积矩S=454390mm3
抗弯惯性矩I=98799000mm4
抗弯模量W=790390（上边缘）/790390（下边缘）mm3
塑性发展系数γ=1.05（上边缘）/1.05（下边缘）
二、荷载信息
1、恒荷载
（1）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端0.30m
（2）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端1.20m
（3）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端1.80m
（4）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端2.70m
（5）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端5.60m
（6）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端4.80m
（7）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端4.20m
（8）、集中力，11.87kN，荷载位置：
距左端3.30m
2、活荷载
（1）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端0.30m
（2）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端1.20m
（3）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端1.80m
（4）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端2.70m
（5）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端5.70m
（6）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端4.80m
（7）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端4.20m
（8）、集中力，54.70kN，荷载位置：
距左端3.30m
三、组合信息
1、内力组合、工况
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
2、挠度组合、工况
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、1.0恒+1.0活
四、内力、挠度计算
1、弯矩图（kN.m）
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、包络图
2、剪力图（kN）
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、包络图
3、挠度
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、1.0恒+1.0活
4、支座反力（kN）
（1）、恒载工况
（2）、活载工况
（3）、包络图
五、单元验算
图中数值自上而下分别表示：
最大剪应力与设计强度比值
最大正应力与设计强度比值
最大稳定应力与设计比值
若有局稳字样，表示局部稳定不满足
第1跨：
（1）、内力范围、最大挠度
（a）、内力范围：
弯矩设计值0.00～21.88kN.m
剪力设计值-54.70～0.00kN
（b）、最大挠度：
最大挠度0.17mm，最大挠跨比1/8484
（挠度允许值见《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A.1）
（2）、强度应力
最大剪应力τ=Vmax*S/I/tw
=54.70*454390/98799000/16.0*1000
=15.7MPa≤fv=125MPa满足!
上边缘最大正应力σ上=Mmax/γ上/W上
=21.88/1.05/790390*1e6
=26.4MPa≤f=215MPa满足!
下边缘最大正应力σ下=Mmax/γ下/W下
=21.88/1.05/790390*1e6
=26.4MPa≤f=215MPa满足!
（3）、稳定应力
整体稳定系数φb=0.80
最大压应力σ=Mmax/φb/W
=21.88/0.80/790390*1e6
=34.6MPa≤f=215MPa满足!
（4）、该跨验算结论：
满足!
第2跨：
（1）、内力范围、最大挠度
（a）、内力范围：
弯矩设计值-23.62～38.63kN.m
剪力设计值-92.90～71.20kN
（b）、最大挠度：
最大挠度0.46mm，最大挠跨比1/4989
（挠度允许值见《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A.1）
（2）、强度应力
最大剪应力τ=Vmax*S/I/tw
=92.90*454390/98799000/16.0*1000
=26.7MPa≤fv=125MPa满足!
上边缘最大正应力σ上=Mmax/γ上/W上
=38.63/1.05/790390*1e6
=46.5MPa≤f=215MPa满足!
下边缘最大正应力σ下=Mmax/γ下/W下
=38.63/1.05/790390*1e6
=46.5MPa≤f=215MPa满足!
（3）、稳定应力
整体稳定系数φb=0.80
最大压应力σ=Mmax/φb/W
=38.63/0.80/790390*1e6
=61.1MPa≤f=215MPa满足!
（4）、该跨验算结论：
满足!
第3跨：
（1）、内力范围、最大挠度
（a）、内力范围：
弯矩设计值-23.62～38.63kN.m
剪力设计值-71.20～92.90kN
（b）、最大挠度：
最大挠度0.48mm，最大挠跨比1/4792
（挠度允许值见《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A.1）
（2）、强度应力
最大剪应力τ=Vmax*S/I/tw
=92.90*454390/98799000/16.0*1000
=26.7MPa≤fv=125MPa满足!
上边缘最大正应力σ上=Mmax/γ上/W上
=38.63/1.05/790390*1e6
=46.5MPa≤f=215MPa满足!
下边缘最大正应力σ下=Mmax/γ下/W下
=38.63/1.05/790390*1e6
=46.5MPa≤f=215MPa满足!
（3）、稳定应力
整体稳定系数φb=0.80
最大压应力σ=Mmax/φb/W
=38.63/0.80/790390*1e6
=61.1MPa≤f=215MPa满足!
（4）、该跨验算结论：
满足!
第4跨：
（1）、内力范围、最大挠度
（a）、内力范围：
弯矩设计值-0.00～21.88kN.m
剪力设计值0.00～54.70kN
（b）、最大挠度：
最大挠度0.21mm，最大挠跨比1/6764
（挠度允许值见《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A.1）
（2）、强度应力
最大剪应力τ=Vmax*S/I/tw
=54.70*454390/98799000/16.0*1000
=15.7MPa≤fv=125MPa满足!
上边缘最大正应力σ上=Mmax/γ上/W上
=21.88/1.05/790390*1e6
=26.4MPa≤f=215MPa满足!
下边缘最大正应力σ下=Mmax/γ下/W下
=21.88/1.05/790390*1e6
=26.4MPa≤f=215MPa满足!
（3）、稳定应力
整体稳定系数φb=0.80
最大压应力σ=Mmax/φb/W
=21.88/0.80/790390*1e6
=34.6MPa≤f=215MPa满足!
（4）、该跨验算结论：
满足!
连续梁验算结论：
满足!
4.4钢管桩承载力计算
罐车单边车轮全部行驶在一组贝雷梁上且位于钢便桥墩顶时，其下方的钢管桩承受最大荷载，根据“4.3双拼I25a工字钢横梁计算”结果知，单根钢管桩承受的最大荷载为：
N=2×0.8×185.8KN（活载）+2×0.8×43.4KN（恒载）=366.72KN
选用DZ-60型振动锤，激振力最大为492KN
K=492/366.72=1.34满足要求
取河道中心处钢管桩进行计算，依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5.3.7条目，按全摩擦桩计算（不计端承力），有：
Quk=u∑qsikli
其中：
u—钢管桩截面周长，取1.98m；
li—钢管桩在各地层中的长度；
qsik—各地层摩阻力。
根据地质勘测报告及桥跨布置，选取钻孔编号Q1ZK12桩位进行计算，初拟钢管桩入土深度为11m，则其入土段从上至下在各地层中的长度为：
淤泥3.1m，qsik=10kPa；
粉质粘土6.7m，qsik=27.3kPa；
残积砂质粘性土1.2m，qsik=26.0kPa，则计算得：
Quk=1.98×（3.
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