钢便桥专项施工方案.docx
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钢便桥专项施工方案
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
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、25t吊车1台、90KW振动锤各1台、电焊机3台、75KW发电机1台、自卸车2辆、装载机1辆。
2.3材料
主要材料如下表：
材料名称
规格
单根长（m）
根数
总重（kg）
贝雷梁
321
3
560
173600
工字钢
I45b
6
42
17829.6
工字钢
I25b
6
801
138239.4
钢管
Ф630×10
20（暂定，以实际发生为准）
63
192780
槽钢
[16b
2.2
84
1448.16
钢板
10mm
1130400
3.施工方法
钢便桥施工流程见图3-1《钢便桥施工流程图》。
图3-1钢便桥施工流程图
钢便桥施工主要由基础钢管桩振打、贝雷主桁架设、桥面系施工、便桥引道施工五部分组成，施工采用钓鱼法施工，见图3-2。
图3-2钓鱼法施工
3.1施工准备
材料提前进场，作好施工前准备。
3.2钢管桩的定位
钢管桩采用全站定位，在便桥附近架设全站仪，从钢管桩吊装是开始观测，在确定符合设计位置后方可振动打入。
插打中若发现钢管偏移或偏位时，应及时调正后方可继续插打。
3.3基础钢管桩施工
钢便桥基础施工采用履带吊配合打桩锤施打钢管桩，由于水深在6米，而钢管桩总长在20米左右，吊车就位后一次插打完毕。
钢管桩插打深度根据现场实际情况和水下地质而定，钢便桥基础施工采用桩尖标高控制为主，贯入度控制为辅（连续持荷10min，进尺小于1cm时，停止持荷），如桩尖标高距设计桩尖标高过高时，应通过重新验算后方能使用。
施工中桩的入土深度不等。
3.4焊接连接梁施工
桩基础施工完成后，焊接下连接及剪支撑，连接梁采用2根45b工字钢对焊放在钢管桩顶焊接（钢管切槽），焊接焊缝必需饱满，形成连接梁，剪刀撑采用16#槽钢与钢管桩焊接，焊接焊缝必需饱满。
3.5贝雷桁架制作、安装
贝雷梁桁架由7片321军用装配式贝雷片在后方场地内拼装分组桁架，贝雷片间采用900型支撑架固定，将分组桁架运至现场利用履带吊车组拼成整体，主梁桁架与连接梁间采用U型卡连接固。
3.6分配梁及桥面系
分配梁采用人工配合履带吊车安装，并用U型卡在分配梁两端将分配梁与主梁桁架固定连接；
桥面施工采用在后方将桥面分块加工成标准化模块，由汽车运输到位后利用履带吊吊装架设，桥面板与分配梁之间焊接，焊缝饱满且不小于8mm。
桥面施工后立即安装防护栏杆及防滑钢筋，防滑钢筋间距1米，与桥面板之间焊接固定，焊缝长度不小于100mm，焊缝饱满且不小于8mm。
依次逐跨施工。
3.7引道施工及防护工程施工
钢便桥施工完成后，通过修整边坡及路床达到设计标高后进行硬化。
为了防止河流冲刷桥台，在桥台位置做好挡墙防护，挡墙采用M7.5浆砌片石防护。
4钢便桥维护、保养
4.1制定《钢便桥交通管理办法》,从人员、车辆、荷载、标志、通行、用电、环保、处罚等方面加以规定，将因施工机械违章对钢便桥造成的损坏减小到最低程度，从而起到对钢便桥的日常维护保养的作用。
4.2在钢便桥进口竖立标明载重等级、限制车速等重要通行规则的标志牌，严防超载、超速运行，确保交通运营安全。
4.3钢便桥使用寿命24个月，必要的维护是保证钢便桥使用期正常运营的有力保障，定期对钢便桥进行全方位的检查和保养，以确保钢便桥的使用安全。
4.4长期观测钢便桥基础钢管桩的冲刷情况，对于冲刷过大超过钢便桥设计参数警戒的位置采用抛砂袋、片石的办法进行维护；同时在潮水流速较大的区域设立沉降观测点对基础钢管桩进行观测,若发现基础有不均匀沉降,立即加以处理。
4.5定期检查贝雷桁架纵梁连接处的销子、螺栓的松动脱落情况。
在销子周围涂油脂,以防雨水进入销孔内。
4.6定期测量桥梁的跨中挠度，是否有所增加。
挠度增加的速度应与销子或销孔磨损度成正比，其增量应该是很小的。
如挠度增加过快，表明销子或销孔或桁架上下弦杆有了损坏，应立即进行详细检查，并采取有效措施解决。
4.7钢便桥位于特殊的河环境中，钢结构构件更容易锈蚀，一旦钢便桥锈蚀，必然会降低钢便桥的承载能力和使用寿命，所以按期除锈、刷漆保养是保证便桥寿命的重要环节。
4.8定期认真检查贝雷片、横撑、斜撑等构件的各个部位有无损伤、变形、油漆脱落、锈蚀等情况。
对锈蚀的部位，必须先将灰尘、油污、锈斑以及各种脏物清理干净，然后再喷油漆。
4.9油漆表面有大面积吐锈，需将吐锈处的面漆、锈斑、氧化皮等彻底清除干净，并露出光洁的金属表面，重涂面漆。
4.10杆件与杆件、杆件与节点板连接时，通常不可能周边都焊满，因此，互相搭接处的缝隙不能密封。
缝内钢料表面与大气相通，积水后容易锈蚀，亦不便维修。
施工中发现有锈蚀现象,则在缝隙内塞上腻子，表面再涂油漆，将缝隙密封起来，使缝内钢板表面与大气隔离，以达到防止锈蚀的目的。
5.保证工程质量措施
5.1质量目标
各类原材料符合设计要求，各类试件检测资料齐备，一次评审合格率100%。
5.2质量管理组织机构
5.2.1质量管理组织机构
成立以项目经理为组长的质量管理领导小组，项目经理为质量管理的第一责任人，项目技术负责人为质量管理的主要责任人，质量安全部为质量管理的主要责任部门，以质量管理部门为核心主抓施工质量，相关部门积极协助配合，从思想、组织、人员、技术、制度、措施、施工等涉及质量因素的方方面面抓起，制定出详细的质量保证措施和质量控制办法。
5.2.2质量管理机构人员组成
项目经理部实行三级质量管理机制。
成立专门质量负责小组，另外项目各施工作业队设专职质检员，每个班组设现场跟班质检员。
质检工程师直接对项目经理和技术负责人负责，行使监督权、检查权和质量否决权。
5.3质量管理制度
5.3.1建立健全质量保证体系
图5-1质量保证体系
质量是企业的生命，为了确保工程质量，建立纵向到底、横向到边的质量管理体系，层层签订质量、目标责任状，层层实行保优经济责任制，明确各级责任，并将质量目标细化到每道工序，分解到分项工程和作业班组，奖惩兑现到个人，按工序、工种、专业实行严格控制，切实把涉及质量的方方面面纳入有序可控的每一工序当中，营造出全员、全过程、多层次、全方位的质量控制格局。
5.3.2建立质量责任制
（1）质检工程师直接对项目经理负责，具有质量一票否决权，对工程质量的全过程控制负有监督检查的责任，对因工作失误、不坚持原则造成的质量问题或质量事故承担直接责任。
（2）质检员是现场工区的质量负责人，对每个分项和分部工程如实填写分项和分部工程质量评定表，并经项目质检工程师和监理人员认可后，评定质量等级，质检员是施工现场分项和分部工程质量的第一责任人。
（3）试验室对各种试验数据负责，包括现场取样方法、测试频率、试验方法、
数据记录整理等，对整个工程施工全过程按检验评定标准通过检验、试验和检验控制等手段实施监督检查，对检验结果负责。
（4）测量部门对控制桩、控制测量、施工测量放样及竣工测量工作负责，对因测量放样造成的工程质量事故负责。
（5）材料部门对所有进场材料质量负责，材料有出厂合格证书。
主动配合试验人员进行抽检，建立严格的原材料、成品、半成品的采购进场检验及管理制度，因不合格的材料造成工程质量事故负有不可推卸的责任。
（6）施工质检技术部门是贯彻有关施工技术标准、质量标准、规范和规程的执行部门，负责将质量标准落实到每道工序，每位质检人员必须如实填写原始记录和工程日志，对工程质量负有直接管理的责任。
（7）机械设备部门负责施工机械的日常管理和设备调度，对机械的技术状况进行监督检查，定期向质检工程师提供有关机械完好性、技术条件的报告，对所进机械设备的质量负责。
（8）施工作业部门必须严格按照施工图纸、施工规范规程、施工组织设计、技术交底书和施工技术措施等进行施工，因不按要求违章操作、蛮干造成的工程质量问题或质量事故承担直接责任，并追究部门领导的责任。
5.3.3建立质量自检体系
（1）强化以第一管理者为首的质量自检、自控体系，完善内部检查制度，实行施工技术部门管理、质量检查部门监控的管理、监督分离体制，立足自检、自控，责任落实到人，严格考核奖罚。
（2）自检体系由项目部、施工队、施工班组三级组成，项目部为自检核心。
项目部技术质量部为实施单位，工地试验室配合，施工队设专职质检员。
（3）自检体系依据有关法规、标准规范、设计文件、工程合同和施工工艺要求，细化分解质量目标，采取有效措施，对重点部位、重要工序、关键环节指定专人负责，进行施工质量控制。
自检人员必须监控各个施工环节的施工质量，随时进行放线测量、材质试验、工序与工艺检查、质量检测等工作，保证质量检查控制的及时性、准确性。
（4）自检体系以建设单位质量奖罚管理机制为基础，制定和完善岗位质量规范、质量责任及考核办法，促使和激励企业强化质量管理，使企业内部经济效益与质量挂钩。
实行项目挂牌、试件验收、测量复核、质量检查、奖金挂钩、质量否决等制度，明确岗位质量职责，层层落实质量责任。
（5）自检制度
a、施工过程中落实自检、互检、交接检制度，并定期不定期地组织质量大检查，严格奖罚制度，确保创优目标的实现。
b、严格执行施工队周检、项目部月检的日常抽检制度。
每次检查都与优质工程标准进行对照。
c、每一分项工程完工后，都要进行质量检测验收，检测在项目部内部分两级进行，先由施工队进行全面检测，并认真作好记录，确认质量合格后交项目部审查，并由项目部进行“复检”或“抽检”，确认合格后报监理工程师“复检”审批。
d、在施工过程自上而下严格按照“跟踪检查”、“复检”、“抽检”三个检测等级分别实施检测任务。
5.3.4建立质量检查验收制度
（1）自检验收制度
每位施工人员对施工的分项工程随时进行自检，发现不合格的及时返修，不留质量隐患，每道工序施工完成后必须要进行自检，合格后方可进行下道工序的施工并将自检实测数据填写在自检记录上，交质检人员复查核定。
（2）互检验收制度
施工班组对施工的分项工程互相进行检查，发现不合格处及时相互通报，加以纠正。
技术负责人、质检工程师要及时组织班组、质检人员、施工人员互相检查，督促上道工序，搞好本道工序，服务下道工序。
（3）交接检验收制度
工序交接检查在双方自检的基础上进行抽检认定后方能办理工序交接检手续，凡不符合质量要求的不准办理交接手续，工序交接由班组长或兼职质检员负责，班组交接由项目负责人或质检工程师组织，在交接检查过程中要树立为下道工序服务的思想。
（4）隐蔽工程检查验收制度
严格按程序检查，以防质量隐患，在班组自检、互检和交接检合格的基础上报质检工程师进行隐蔽检查，最后交监理工程师检查签认后方可隐蔽，隐蔽工程必须按规定填写隐蔽工程检查证并填写施工日志。
（5）测量换手复核检查验收制度
测量资料须经换手复核；控制测量交技术负责人审核后报监理工程师批准，现场测量基线、水准点及有关标志均须进行定期复测检验。
（6）实行严格的“跟踪检测”制度
检测工作将根据施工过程按跟踪检查、复检和抽检三种方式进行，绝不放过任何质量隐患。
（7）原材料及成品或半成品检验制度
对采购进场的原材料及成品或半成品由中心试验室组织有关人员进行验收检查，内容包括：
a、进场原材料的品种、规格、数量是否符合采购计划；
b、供应厂家的产品合格证或检验报告是否齐全；
c、产品现场质量检查验收记录；
d、取样进行试验并填写试验报告。
对检验合格的产品分类、分批堆放并设立标志卡，坚持按用途对口保管、发放、不得混杂，对易受潮的物品做好防雨和防潮工作；对检验不合格的产品立即清除出场。
（8）机械仪器设备定期检验标定制度
测试仪器设备按照施工技术规范进行定期或不定期的检定；新购置的测试仪器设备使用前进行标定，取得标定合格证书后方可使用，由专人负责检查、监督并设立帐卡档案，记录好每次标定的时间和标定的结论，定期进行回访。
6.安全生产保证措施
6.1安全目标
本工程安全目标：
一般工伤事故频率不超过3‰，杜绝重大伤亡事故和重大机械设备事故的发生。
不发生火灾事故，不发生负主要责任
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