钢便桥专项施工方案.doc
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G310西安过境公路项目
渭河特大桥
钢便桥专项施工方案
编制：
审核：
批准：
中电建路桥集团有限公司
国道310西安过境公路项目总承包部
2016.04
25
渭河特大桥钢便桥专项施工方案
为了满足施工需要，在大桥右侧修建一座施工钢便桥，钢便桥总长240m，设计12m一跨，20跨，计21个墩，每墩位用振动锤贯入630×8mm螺旋钢管桩3根，管桩长度按打入渭河河床满足承载力为准，暂按入土10m计，水深6.0m，桩总长20m。
每墩位螺旋钢管之间用［16槽钢作剪刀撑连接。
I45b工字钢横梁每墩位设2根，单根长6.0m。
与钢管之间的连接采用镶嵌焊接。
主梁采用321型装配式公路钢桥贝雷片拼装而成，共计7片主梁，间距0.9米，排与排间采用900型支撑架连接，支撑架成梅花型布置，主梁与连结梁间采用U型卡连接。
分配梁采用I25b工字钢，纵向布置间距0.30米，分配梁与贝雷片的连接采用U形卡连接。
桥面采用10mm钢板，上部间隔1.0m焊接防滑钢筋。
钢护栏采用16#槽钢，50钢管纵向布置，高度1.2m。
钢便桥结构及截面形式见下图。
1．钢便桥检算
1.1检算依据
（1）《公路工程技术标准》（JTJB01—2003）,中国建筑工业出版社
（2）《建筑施工计算手册》（第四板）,中国建筑工业出版社
（3）《桥梁施工工程师手册》，人民交通出版社
（4）《实用建筑五金手册》，机械工业出版社
（5）临潼渭河特大桥《详细工程地质勘察报告》
（6）《路桥施工计算手册》人民交通出版社
1.2主要材料的截面特性力学性能
查《实用建筑五金手册》得：
截面尺寸
抵抗矩WX（WY）
抗剪强度值fv
弹性模量E
惯性矩IX（IX）
截面积
I25b
4.23×105mm3
125MPa
2.1×105
5.28×107mm4
5.3541×103mm2
I45b
1.50×106mm3
125MPa
2.1×105
3.38×108mm4
1.11446×104mm2
1.3便桥结构计算模型的选择确定
根据《公路工程技术标准》规定，车道荷载为：
桥梁单跨跨度12米，内插得集中荷载标准值PK=298KN，均布荷载标准值为qk=10.5KN/M。
A、车辆荷载主要技术指标见下表：
车辆荷载主要技术指标
项目
单位
技术指标
车辆重力标准值
kN
550
前轴重力标准值
kN
30
中轴重力标准值
kN
2*120
后轴重力标准值
kN
2*140
轴距
m
3+1.4+7+1.4
轮距
m
1.8
前轮着地宽度及长度
m
0.3*0.2
中、后轮着地宽度及长度
m
0.6*0.2
车辆外形尺寸（长*宽）
m
15*2.5
B、车辆荷载布置详见下图：
（1）分配梁采用车辆荷载检算
（2）贝雷片主梁采用车道荷载检算
1.4便桥的检算
1.4.1分配梁检算
工字钢I25b分配梁按最不利荷载位置进行荷载布置，车辆荷载后轮集中力P=70KN，
间距1.8米,由槽钢将力传到分配梁上，计算简图（如图2）
图2
经力学求解器程序计算出内力图
剪力图
弯矩图
可得分配梁最大剪力Vmax=36.88KN
最大弯距Mmax=11.39KN*M
强度检算：
工字钢I25b的截面抵抗矩为W=423cm3,h=250mm,tw=10mm.
正应力σ＝Mmax/W=11.39×106/423×103=26.93MPa＜【σ】=145Mpa（钢材抗拉强
度设计值）
剪应力检算:
τmax=Vmax/htw=1.3×36.88×103÷（10×250）=19.18Mpa≤fv=85Mpa（钢材抗剪
强度设计值）式中临时结构的安全系数取1.3
结论：
满足规范及设计要求
1.4.2主梁检算
主梁结构形式：
便桥主梁采用贝雷片纵梁7排贝雷片组成，间距为0.9米。
桥梁单跨度12米。
（1）结构自重
①桥面板的自重：
q1=78.5*12*6*0.01＝56.52KN
②分配梁的自重：
q2=0.4203*6*41＝50.44KN
③贝雷片纵梁自重：
q3=3.1*28=86.8KN
则桥面系荷载自重集度：
qz=（q1+q2+q3）/12=16.15KN/M
（2）主梁强度计算
主梁共7排321型装配式公路钢桥贝雷片拼装而成。
计算简图1：
（工况一：
弯矩最不利情况）
采用车道荷载检算，PK=298KN，均布荷载标准值为qk=10.5KN/M
桥面系荷载自重集度qz=（q1+q2+q3）/15=16.15KN/M
则均布荷载集度q=qz+qk=26.65KN/M
强度检算：
最大弯矩：
Mmax=PK*L/4+qL2/8=298*12/4+26.65*122/8=1373.7KN*M<[M]=7*788.2KN*M=5517.4N*M，满足要求。
（3）主梁剪力计算，计算简图2：
（工况二：
剪力最不利情况）
由ΣM1=0支座反力R2=（298*12+26.65*12*6）/12=457.9KN
由ΣM2=0支座反力R1=26.65*12*6/12=159.9KN
根据《公路工程技术标准》（JTJB01—2003）P23页要求:
计算剪力效应时,荷载值应乘以1.2的系数。
最大剪力：
τmax=1.2×（PK+qL/2）=1.2×（298+26.65*12/2）=549.48KN<[τ]=7*245.2=1716.4KN，满足要求。
（3）主梁挠度计算
贝雷梁挠度由三方面组成：
f=f1+f2+f3
其中：
f1为梁自重引起的挠度（包含自重及均布荷载）
f2为外力引起的挠度
f3为销轴间隙引起的挠度
A、梁自重引起的挠度（包含自重及均布荷载）
f1=5ql4/384nEI=5*26.65*120004/（384*210000*7*2.505*109）=1.95mm
B、外力引起的挠度
f2=PL3/48nEI=298000*120003/（48*7*210000*2.505*109）=1.8mm
C、销轴间隙引起的挠度
f3=0.05n2=0.05*42==0.8cm=8mm
则f=f1+f2+f3=1.95+1.8+8=11.75mm
1.4.3连接梁检算
连接梁采用工字钢I45b的截面抵抗矩为Wx=1500cm3，h=450mm,tw=13.5mm.
连接梁在工况二时受力最大，集中力P=549.48KN由4根45b型工字钢分担，则作用在单片主梁贝雷片上的集中力P=549.48÷4=137.37KN，其计算简图如图3。
经力学求解器程序计算出内力图：
弯距图
剪力图
可得连接梁最大剪力Qmax=153.57KN
最大弯距Mmax=95.46KN*M
强度检算：
弯矩产生的应力σ＝Mmax/W=95.46×106/1.5×106=63.46MPa＜【σ=145Mpa（钢材抗拉强度设计值）
结论：
满足规范及设计要求
剪应力检算：
τ=V/htw=1.3×153.57×103÷（13.5×450）=32.86Mpa≤fv=120Mpa（钢材抗剪强度设计值）式中临时结构的安全系数取1.3
结论：
满足规范及设计要求
1.4.4钢管桩检算
（1）荷载计算
对钢管桩考虑最不利荷载情况,即1.4.2.（3）条计算的支座反力R2=457.9KN，则在钢管桩处的荷载为457.9KN
桥面板的自重：
q1=78.5*12*6*0.01＝56.52KN
分配梁的自重：
q2=0.4203*6*41＝50.44KN
贝雷片纵梁自重：
q3=3.1*28=86.8KN
连接梁的自重：
q4=0.87458*6*2＝10.5KN
钢管桩自重：
q5=1.22*18*3＝65.88KN
N=457.9+（56.5+50.44+86.8）/2+10.5+65.88=631.15KN
（2）钢管桩单桩极限容许承载力计算
渭河特大桥便桥基础采用3根直径630×8mm的螺旋钢管桩,便桥设计位置位于临潼渭河特大桥《详细工程地质勘察报告》ZK15上，取ZK15揭示的地层进行钢管桩极限承栽力检算，暂定钢管桩进入有效持力层10.0米。
ZK15地质：
细砂（加粉土）5.9米fa0=110kpaqik=35kpa
中砂（加圆砾）8.1米fa0=180kpaqik=45kpa
由公式Ra=QSK+QPK=ΣλSUqskI+λpqpkAp
（当hb/ds＜5时，λp=0.16hb/dsλS;当hb/ds≥5时，λp=0.8λS，
式中：
qsk、qpk——桩的极限侧阻力和桩端极限阻力标准值（参照《工程地质勘察报告》）此处分别取值如上:
U——桩身周长I——土层深度Ap——桩端面积
λp——桩端闭口效应系数，对闭口桩λp＝1，对敞口桩取上述计算值
hb——桩端进入持力层厚度，取10米
ds——钢管桩外径，取630mm
λS——侧阻挤土系数，闭口桩取λs＝1，敞口桩ds=630mm的情况下，
取λs＝0.98
因此，由上述计算公式得出Ra=0.93×（3.14×0.63×（5.9×35+4.1×45））+0.8*180*3.14*0.3152
=758+44.87=802.88KN
考虑摩擦桩的安全系数K=2及钢管桩的安全系数K’=0.7，则单桩极限承载力为：
F=0.7×802.88KN/2=281KN
因此3根钢管桩的极限摩阻力为843KN
∵N＜Ra
∴钢管桩达到承载力要求，即钢管桩进入土体10米，满足要求
（3）钢管桩整体稳定性检算
钢管桩外露长度10米，水深6米。
钢管截面积A=19468mm2，
W=0.0982（D4-d4）/D=0.0982（6304-6104）/630=3x106mm3
惯性矩I=0.0491（D4-d4）=0.0491（6304-6104）=9.364x108mm4
汽车行驶过程产生的冲击力P=Ga*f=550*0.015=8.25KN
式中Ga——汽车重力,取550KN
f——滚动摩擦系数，查《道路勘查设计》取0.015
钢管桩计算简图:
图中N=678.93/3=226.31KNP=8.25KN
由图得最大弯距Mmax=8.25×10=82.5KN*M
A计算轴心受压构件的纵向弯曲系数ф1
i=（I/A）1/2=219.31mm
λ=l/i=0.7×（6＋4）×103/219.31=31.92
查《建筑施工计算手册》得稳定系数ф1=0.929
B计算弯距增大系数μ,由N/A=678930/（3×19468）=11.63＜【σ】=0.15×145×0.929=20.21Mpa,取μ=1
C计算受弯构件的纵向弯曲系数ф2，由于是圆形构件，钢管为焊管，取λe=1.8λ=1.8×31.92=57.45
查《路桥施工计算手册》得稳定系数ф2=0.772
σ=N/A+（ф1/μф2）×（Mmax/W）=226.31×103/（3×19468）+0.929/（1×0.772）×（82.5×1000000）/3x106=20.92Mpa＜【σ】=145Mpa
整体稳定性满足要求！
2资源投入
2.1人员
指挥人员2名、现场技术人员2名、安全质量监督人员1名、现场施工人员。
2.2主要机械设备
50t履带吊车1台、2
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