省道103钢便桥专项施工方案.docx

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省道103钢便桥专项施工方案

S103上派至庐城段工程项目03标杭埠钢栈桥专项施工方案

一、工程概况

本标段起讫桩号为K19+500-K28+000，桥梁总长1581m，为省道103上派至庐城段工程建设项目项目第03合同段。

主桥跨径组合为：

24×25+（80+140+80）+27×25，主桥上部结构主梁采用单箱单室预应力混领土连续梁，主要用于跨越杭埠河的南北岸，。

其中24号墩位于滩地，25号墩（主墩）、26号墩（主墩）位于水中。

二、主要设计参数

相关数据如下：

粉质粘土τ=45Kpa,粘土τ=45Kpa,，百年一遇水位13.00m，设计通航最高水位12.11m，实测水位7.174m。

24号墩滩地高程7.767m，25号墩河高床顶高程3.7m。

根据重现期十年的洪水位，北岸高程，确定北岸桥面设计标高为13.500m。

三、设计要点

杭埠河钢栈桥全长51m，在25号墩处设置起吊平台，为贝雷钢架梁连续梁结构为8孔一联，边跨计算跨径为10.95m和7.95m，中跨计算跨径均为12m和9m；桥面净宽为4.5m，桥面板采用顶面12mm厚Q235热轧钢板，下铺I12.6工字钢做纵向分配梁，横向分配量为I28a工字钢；设计荷载根据使用要求为汽车-超20级，挂车120。

桥台和桥墩均为直径63cm×δ10mm钢管桩，单个桥台桥墩钢管桩均为4根，桩帽为I36a双拼工字钢，纵梁选用贝雷梁6片，桥面板和主梁，及主梁和桩帽均采用C形卡扣焊接固定。

四、总体施工方案

钢管桩采用90型振动锤打入，起吊机械为50T履带吊，从一端桥台向另一端逐孔进行施工，施工顺序为：

桥台打桩→桥台桩帽拼装→桥墩打桩、桩帽拼装→吊装第一孔主梁→铺装第一孔桥面→履带吊上便桥桥面→下一桥墩打桩、桩帽拼装→吊装第二孔主梁→吊装第二孔桥面→同样工序至桥面施工结束→护栏及防护设施安装。

（一）、钢栈桥墩台施工

钢栈桥桥台桥墩均为钢管钢管桩础，单个桥台桥墩均为4根钢管桩，钢管桩采用履带吊起吊90型振动锤打入，入土深度设计为7.5m,实际以地质情况和振动贯入度进行控制，满足要求后停止振入。

钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标，直桩直接确定其桩中心坐标。

桥台桥墩桩帽施工，采用墩顶开口将32双拼工字型钢放入开槽内进行焊接固定，钢管桩顶与双拼工字钢交接处焊接加劲板。

钢管桩顶向下2m高设置∠75×8槽钢水平横向联接和斜向剪刀撑，所有焊接均采用双面满焊。

沉桩偏差：

±20cm；桩位平面位置：

±10cm；桩顶标高：

±10cm；桩身垂直度：

1%。

栈桥搭设示意图

（二）、主梁施工

钢栈桥主梁为贝雷钢架主梁，主梁采用岸上拼装成型，第一孔主梁由50T履带吊直接吊装，同时安装桥面板，第二孔安装采用50T履带吊上钢栈桥，将拼装成型主梁吊装接长至下一墩顶，吊装桥面板，桥面板安装固定完毕后，同样方法进行下一孔施工，直至桥面板施工结束。

（三）、桥面护栏施工

桥面护栏采用φ48mm钢管进行现场安装制作，高度为1.2m,立柱间距1米，横杆等间距设置三道，栏杆用红白两种颜色交错涂漆，北桥长度为96m，南桥长度为108m，同时在便桥两端设置防撞墩，防撞墩上黏贴警示反光标志。

在栈桥上隔一段距离设置车辆限速行驶警示牌，在栈桥入口设置岗亭和调度员，以及车辆限重标志牌。

栈桥要安排专门的卫生打扫人员，保证栈桥的清洁。

在栈桥的上下游安装航标指示灯，在栈桥上两边每隔15m交替布置路灯，供夜间照明。

五、主要设备

设备名称

规格型号

功率

单位

数量

交通船

50t

艘

1

履带吊

50t

台

1

振动锤

90

75kw

台

1

交流电焊机

30kw

台

10

轮胎吊

25t

辆

1

载重汽车

10t

辆

1

装载机

ZL-50

辆

1

六、主要材料

材料名称

规格型号

单位

数量

钢管桩

φ630mm×δ10mm

m

1440.54

钢板

12mm

m2

949.5

工字钢

I36a

m

504

工字钢

I28a

m

685.5

工字钢

I12.6

m

3246

贝雷梁

1.5×3

片

342

角钢

∠75×8

t

9

钢筋

Φ16

t

8

钢筋

Φ12

t

8

七、 北岸钢栈桥计算书

本桥净宽4.5m，跨径为10.95m＋12m＋9×2+7.95m，全长包括桥台共48m；平面、立面、断面图如下：

桥台、桥墩均为φ63cm钢管桩，单个桥台桥墩共4根钢管桩，横桥向2桩间距3.6m,顺桥向2m,钢管桩顶横桥向设I36a双拼工字钢横担；桥墩横担工字钢与贝雷钢架主梁竖杆应对应安装，横担上设骑马卡将贝雷钢架固定。

（一）荷载布置

1、上部结构恒重（4.5米宽计算）

①δ12钢板：

4.5×1×0.012×7.85×10=4.24KN/m

②I12.6纵向分配梁:

14.21*16*10/1000=2.27KN/m

③I28a横向分配梁:

43.47*4.5*8/12=1.30KN/m

④贝雷梁：

每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等）：

287×6×10/3/1000＝5.74KN/m

⑤I36a下横梁:

0.6KN/m

2、活荷载

①30t砼车

②履带吊65t:

自重60t+吊重20t

③施工荷载及人群荷载：

5KN/m2

考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于24米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车。

（二）、上部结构内力计算

1、贝雷梁内力计算

<1>、栈桥12m跨

计算跨径为L计=12m（按简支计算）。

弯矩M:

1300KN砼车（一辆）（按汽车－20级重车）布置在跨中时：

Mmax1=0.25×120×12+4.6/12×120×12/2+2/12×60×12/2

=696kN.m

2履带-65布置在跨中时

履带-65履带接触地面长度为5.3m，近似按集中荷载计算，P=600KN

Mmax2=1/4×600×12=1800.0kN.m

3恒载

M=0.125×13.55×122=243.9kN.m

对支点剪力Q:

130t砼车行驶临近支点时：

Qmax1=120+120×（10.6÷12）+60×（6.6÷12）=259kN

2履带-65前方临近支点时:

Qmax2=9.35/12×600=467.5kN

3恒载内力：

Qmax4=0.5×13.55×12=81.3KN

荷载组合：

贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合：

栈桥上不考虑履带吊的吊重及桥面施工荷载和人群荷载。

Mmax=1.3×（1800+243.9）=2657.07kN.m

＜[M]=788.2×6kN.m=4729.2KN.m

Qmax=1.3×（467.5+81.3）=713.44kN＜[Q]=245.2×6=1471.2kN

满足。

选用6片,单排。

具体结构尺寸见设计图纸。

<2>、工作平台15m跨

计算跨径为L计=15m（按简支计算）。

弯矩M:

①30t砼车（一辆）布置在跨中时：

Mmax1=0.25×120×15+6.1/15×120×15/2+3.5/15×60×15/2

=921kN.m

②履带-65吊重200KN布置在跨中时

Mmax2=1/4×（600+200）×15=3000kN.m

③施工荷载及人群荷载

Mmax4=0.125×5×6×152=864kN.m

④恒载M=0.125×13.55×152=381.1kN.m

对支点剪力Q:

①30t砼车行驶临近支点时：

Qmax1=120+120×13.6÷15+60×9.6÷15=267.2KN

②履带-65前方临近支点时:

Qmax2=800×12.35/15=658.7kN

③施工荷载及人群荷载：

Qmax3=0.5×5×6×15=225KN

④恒载内力：

Qmax4=13.55×15/2=101.6kN

荷载组合：

贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合：

履带吊在吊重200KN的情况下不考虑桥面施工荷载和人群荷载。

贝雷架按间距1m计算。

Mmax=1.3×（3000+381.1）/6=732.6kN.m

＜[M]=788.2kN.m

Qmax=1.3×（658.7+101.6+225）/6=164.7kN＜[Q]=245.2kN

满足。

选用贝雷梁间距1m，单排。

具体结构尺寸见设计图纸。

2、I28a横向分配梁内力计算

<1>、栈桥

①30t砼车时

砼罐车半边车轮布置在I28a横向分配梁的跨中情况为最不利，不考虑I12.6的分布作用。

Mmax1=1/4×120/2×0.8=12kN.m

砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：

Qmax1=60kN

②履带-65

履带－65的履带接地宽度0.7m，如上图布置，履带吊布置在I28a跨中时有四根I28a横向分配梁承受；布置在临近支点时考虑四根I28a横向分配梁承受。

履带－65的自重600KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载，即300KN。

每根I28a受力如下：

Mmax2=1/4×300×0.8/4=15kN.m

Qmax2=300/4×0.45/0.8=42.19kN

③恒载

q=（4.24+2.27）/4.5×1.5=2.17KN/m

M=1/8×2.17×0.82=0.17KN.m

Q=2.17×1/2=1.085KN

荷载组合：

贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合：

履带吊在其上方时情况为最不利。

I28aWx=508cm3A=2×18.1=55.4cm2

则σ=M/W=（15+0.17）×103/508.2

=29.86MPa<[σ]=205Mpa（见路桥施工技算手册，下同）

Qmax/A=（42.19+1.085）/55.4×10=7.81MPa<[τ]=115Mpa（见路桥施工技算手册，下同）

<2>、工作平台

①30t砼车时

砼罐车半边车轮布置在I28a横向分配梁的跨中情况为最不利，不考虑I12.6的分布作用。

Mmax1=1/4×120/2×1=15kN.m

砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：

Qmax1=60kN

错车时轮压在主纵梁上或附近处，不是最不利情况，不计算。

②履带-65

履带－65的履带接地宽度700mm，如上图布置，履带吊布置在I28a跨中时有四根I28a横向分配梁承受；布置在临近支点时考虑四根I28a横向分配梁承受。

履带－65的自重600KN和吊重200KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载，即400KN。

每根I28a受力如下：

Mmax2=1/4×400×1/4=25kN.m

Qmax2=400/4×0.65/1=65kN

③恒载

q=（4.24+2.27）/4.5×1.5=2.17KN/m

M=1/8×2.17×12=0.27KN.m

Q=2.17×1/2=1.085KN

④施工荷载和人群荷载

q=5×1.5=7.5KN/m

M=1/8×7.5×12=0.94KN.m

Q=7.5×1/2=3.75KN

荷载组合：

贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合：

履带吊在其上方时情况为最不利。

I28aWx=508.2cm3A=2×18.1=55.4cm2

则σ=M/W=（25+0.27+0.94）×103/508.2

=51.57MPa<[σ]=205Mpa

Qmax/A=（65+1.085+3.75）/55.4×10=12.61MPa<[τ]=115Mpa

3、I12.6纵向分配梁内力

<1>、30t砼车

计算跨度为1.5m。

单边车轮布置在跨中时弯距最大

Mmax1=1/4×60×1.5=22.5KN.m

单边车轮布置在临近支点时剪力最大

Qmax1=60KN

<2>、履带-65

Mmax2=1/8×75.5×1.52=21.2KN.m

Qmax2=1/2×75.5×1.5KN.m=56.6KN

恒载:

4.24/4.5×0.3=0.28KN/m

Mmax2=0.28×1/8×1.52=0.08KN.m

Q=0.28×1.5/2=0.21KN

施工荷载和人群荷载:

q=5×0.3=1.5KN/m

M=1/8×1.5×1.52=0.42KN.m

Q=1.5×1.5/2=1.13KN

无论履带吊还是砼罐车作用在I12.6上按两根计算:

I12.6Wx=77.529×2＝155.1cm3A=2×18.1=36.2cm2

则σ=Mmax/Wx=（21.2+0.08+0.42）/155.1×104=139.91MPa<[σ]=200Mpa

Qmax/A=（56.6+0.21+1.13）/36.2×10=16.01MPa<[τ]=115Mpa

满足。

I12.6布置为间距300mm。

4、桥面钢板内力

取1米宽板条,按单向板计算,当荷载为30t砼车时为最不利。

跨中弯矩MOP=0.125×（40+60）×（0.3-0.074）2=0.64Kpa

有效分布宽度a=0.3m

最大弯矩为M=MOP/a=0.64/0.3=2.1kPa

W=bh2/6=1×0.012/6=1.67×10‐5m3

σ=M/W=2.1×103/1.67×10-5=125.7MPa<[σ]=205Mpa满足要求。

5、I36a下横梁内力

<1>、栈桥

履带－65作用在下横梁正上方时，下横梁受力最大，此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上，再传递给下横梁及钢管桩上。

Pmax=300kN

Mmax=0.25×300×3.6=270kN.m

Wx=875*2cm3A=76.3×2=152.6cm2

σ=Mmax/Wx=270×103/875/2=154.3MPa<[σ]=205Mpa

Qmax/A=300/152.6×10=17.7MPa<[τ]=115Mpa

满足要求。

<2>、工作平台

履带－65作用在下横梁正上方时，下横梁受力最大，此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上，再传递给下横梁及钢管桩上。

Pmax=400kN

Mmax=0.25×400×3.2=320kN.m

Wx=875*2cm3A=76.3×2=152.6cm2

σ=Mmax/Wx=320×103/875/2=182.86MPa<[σ]=205MPa

Qmax/A=400/152.6×10=26.2MPa<[τ]=115Mpa

满足要求。

6、钢管桩承载力计算

<1>、计算设计钢管桩承载力

钢管桩按摩擦桩设计,土质为粉质粘土、粘土，从路桥计算手册查取相关数据按内外侧双面摩擦进行计算，Ф63钢管桩入土深度为7.5m，单根钢管桩的容许承载力为：

[P]=1/2（U∑αiliτi+αAσR）=1/2×（1.88×2.2×1×45+1.88×4.3×1×45+2200×0.32×3.14=606.96KN

U桩的周长,m；

l桩在土层中的长度，m；

τ与l相对应的各土层桩侧极限摩阻力，Kpa.

<2>、栈桥处单桩实际最大需承力,考虑1.3的安全系数

P=1.3×（9.35/12×600+13.55×12/2+0.6*4.5×2）/2

=360.23kN＜[P]=606.96KN满足要求。

<3>、工作平台处单桩最大需承力,考虑1.3的安全系数

P=1.3×（12.35/15×800+13.55×15/2+0.6*2.8×2+0.5×5×15×2.8）/2

=564.62kN＜[P]=606.96KN满足要求。

<4>、钢管桩稳定性验算

①钢管桩自由长度

河床底标高为：

3.7m，桩顶标高为：

11.858m,自由长度=11.858-3.7-2=6.158（扣除桩顶向下2.0m剪刀撑高度）

②直径63cm钢管桩截面特性

③强度计算

立柱抗压截面A=19477.9mm2。

σmax=F/An=564620N/19477.9=28.99（N/mm2）

即强度符合要求。

④稳定性计算

由特性图可知回转半径i=21.923㎝，自由长度6.158m

λ=6.158×100/21.923=28.089

根据λ值查表可知轴心受压构件的稳定系数ψ=0.924

σmax=564.62×1000/19477.9=28.99

N/（ψA）=σmax/ψ=28.99/0.924=31.374（N/mm2）

即稳定性符合要求。

⑤抗弯剪验算

假设在桩顶施加100kN的水平力

则σ=M/W=100*6.158*103/5943.843

=107.941MPa<[σ]=205Mpa

Qmax/A=100/194.779×10=5.13MPa<[τ]=115Mpa

均满足要求。

八、质量保证体系

1、质量保证体系，如图

2、制定严格的工程质量检测制度

（1）建立健全以项目经理为首的质量管理体系，项目部各部门明确质量管理范围、责任、技术科各部门分级落实责任制。

（2）建立并健全两级管理制度，所有工序需经作业队自检合格后方可上报项目经理部，项目经理部需对作业队所报材料认真进行审查，并通过进一步测量复核，在确认合格后经理部再将资料报送总监办、建设办，以确保测量结果的准确率。

（3）现场工程技术人员做到认真、细心负责，推行复核检验制度。

（4）认真检查各型材的进场质保书；对全桥组装件的拼装质量进行检查；全桥焊接严格按照相关操作规程进行，保证焊接的质量。

（5）推行计划管理各施工组，各组根据总计划指标要求制定本组、本施工点的计划。

3、安全保证体系框图，如图：

4、制定严格的安全生产管理制度

（1）构件吊装和安装须遵守《公路工程施工安全技术规程》、《起重机械安全操作规程》以及其他相关安全操作技术规程，并要对每一个相关操作人员进行现场安全交底，确保施工安全。

（2）施工过程中，施工人员和技术人员必须带好安全帽，高空作业时要系好安全带。

（3）吊装过程中，无关人员应退至安全范围之外，吊车臂架下和工作半径范围内不得站人。

（4）吊装或拖拉过程中必须派专人指挥和协调运作，发现不安全因素和任何违规操作立即制止，纠正后方可继续吊装或拖拉。

（5）现场注意用电、用火安全，每天施工完毕应收好电线、气瓶，做到工完场清，并及时关闭电闸。

（6）全桥需24小时专人看护，桥两侧采用挡板阻隔封闭。

5、观测体系

因该便桥须使用两年，必须对全桥加强观测、记录，具体措施如下：

（1）前期每周一次对全桥进行测量观察，对全桥的沉降、偏位进行记录，待稳定后每月测量一次。

（2）保证每月对全桥拼装点、焊点焊缝及各型材检查一次，如发现关键焊点焊缝生锈老化、关键型材明显形变，应立即通知项目部，临时封闭交通，采取补强措施。