钳口水库钢栈桥平台建设方案.docx
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钳口水库钢栈桥平台建设方案
钳口水库钢栈桥平台建设方案
1、编制依据及编制说明
1.1编制依据
（1）《钳口水库大桥两阶段施工图设计》
（2）迎宾西路建设工程施工图设计工程地质勘查报告
（3）《公路桥涵施工技术规》（JTG/TF50-2011）
（4）《路桥施工计算手册》
（5）《钢结构计算手册》
（6）《结构力学》
（7）《公路工程安全技术规程》
1.2编制原则
（1）根据钳口水库桥址的地质、水文、气候、气象条件及工程规模、技术特点、工期要求、工程造价多方面的因素而编制；
（2）本方案钢栈桥在满足施工机械、人群荷载受力要求的前提下，力求经济合理；
（3）钢栈桥施工方案力求结合实际、安装方便、工期短，达到经济实用和安全可靠的目的；
（4）钢栈桥施工严格遵守各有关设计、施工规、技术规程和质量评定及验收标准，确保工程质量达到要求；
（5）钢栈桥在施工使用时，尽量减少对钳口水库水体的影响。
2、工程概况
钳口水库大桥横跨钳口水库，桥梁起止桩号：
K1+640～K1+796，桥跨组合型式3×30+2×30m预应力混凝土小箱梁，桥梁全长156m。
该桥1#～４#墩桩基全部位于水库中，下部结构采用桩柱式，基础采用钻孔灌注桩，测量常水位15m。
3、自然条件及施工环境
3.1自然条件
江门市属南亚热带海洋性季风气候，长年温和湿润，极端最低气温10℃，极端最高气温38.2℃。
多年平均降雨量1785mm，全年降雨量分配不均匀，春夏多雨、夏秋季节受台风影响频繁，多形成暴雨洪水4～9月份，多年平均降雨量1485mm，约占全年降水量的85%
3.2工程地质条件
据钻探情况揭示，该桥地质以素填土、水、淤泥质粘土、花岗混合岩残积土、全风化～微风化花岗混合岩。
素土主要由粉土、砾石和块石组成，稍湿，松散，仅局部见有；花岗混合岩残积土、全风化～强风化花岗混合岩遇水具有遇水软化、崩解性，受水影响其强度会迅速降低，稳定性较差。
具体物理力学指标见下表：
桥位岩土层分层综合表
层号
岩土
名称
揭露厚（m）
均厚
（m）
岩土层特征描述
〔fa0〕
（kPa）
①
填土
0.50～6.80
2.33
黄褐色，主要由粉质粘土、砂组成，稍湿。
①1
水
3.80～4.20
4.03
水上钻探，孔口距水底深度
②1
粉质粘土
0.60～9.50
3.78
灰色,灰白色，可塑，稍湿，含少量砂质,湿,属冲坡积土。
130
②2
淤泥质土
0.60～5.20
2.36
深灰色，软流塑，湿，含砂质。
55
②3
细中砂
1.40～5.40
3.39
灰、灰黄色，主要由石英质粉细砂组成，级配一般，饱和，稍密。
150
③1
粘性土
1.00～13.00
4.87
黄褐色，可塑，稍湿，主要由粉粒和粘粒组成，含砂粒，稍湿。
180
③2
砂（砾）质粘性土
1.60～20.80
5.97
黄褐色，硬塑，稍湿，主要由粉粒和粘粒组成，含砂粒，稍湿。
200
④1
全风化
花岗混合岩
1.10～29.30
9.65
黄褐色，风化强烈，已风化成土状，手捏易碎，遇水易软化。
300
④2
强风化
花岗混合岩
0.80～32.40
12.54
黄褐色，风化强烈，已风化成土状、半岩半土，手捏易碎，遇水易软化。
为极软岩，极破碎，基本质量等级为Ⅴ级。
350
④3
中风化
花岗混合岩
0.30～38.40
6.86
灰、灰白色，混合结构，块状构造，风化中等，裂隙较发育，岩芯呈碎块状、短柱状，质较硬，RQD=12%。
为较软岩，较破碎，基本质量等级为Ⅳ级。
1500
④4
微风化花岗混合岩
0.60～49.10
7.37
灰白色，主要由石英、长石组成，混合结构，块状构造，裂隙不发育，质硬脆。
为较硬岩，较完整，基本质量等级为Ⅲ级。
3000
4、钢栈桥及平台设计情况
4.1设计方案
为满足钳口水库大桥基础及下部结构施工，钳口水库大桥拟采用搭设钢栈桥及平台进行施工。
在桥梁左侧搭设钢便桥，每墩位处搭设钢平台以便桥梁施工及车辆通行。
结合现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查、桥梁1～4#墩位于水中特点拟使用钢管桩、贝雷片、工字钢、钢板等材料搭设钢栈桥便道及施工平台的施工方案进行钳口水库大桥基础及下部结构施工，计划从桥梁0#桥台处开始搭设。
4.2栈桥及平台使用功能
栈桥满足25t汽车吊在桥面行走及起吊10t重物、混凝土罐车满载13m3混凝土（设为45t）单向通行、人员通行要求；每个施工平台满足1台XR360旋挖钻机（取100t）和2台冲击钻机（每台带锤取10t）、一台25t汽车吊、一辆满载13m3混凝土的水泥罐车同时在平台上施工的要求。
4.3栈桥及平台材料
钢管桩、工字钢、槽钢及桥面钢板等钢材采用A3钢，容许轴向应力[σ]=140（Mpa），容许弯曲应力[σ]=145（Mpa），容许剪应力[τ]=85Mpa，容许端部承压力[σ]=210（Mpa）。
贝雷梁及贝雷梁支撑架钢材采用16Mn钢，容许轴向应力[σ]=200（Mpa），容许弯曲应力[σ]=210（Mpa），容许剪应力[τ]=120Mpa。
4.4人员、机具、机械准备
管理人员一览表
序号
职务
职责
备注
1
常务副经理
超
全面负责施工进度、质量、安全管理工作
2
副经理
王坤
负责施工生产及协调工作
3
副经理
邱永胜
负责施工组织及技术方案的规划
4
现场经理
吴金虎
负责施工现场生产、协调工作
5
技术部主任
梁砚涛
负责具体技术及质量管理工作
6
质安部主任
郭云丰
负责施工安全管理工作
7
见习主任
钱永青
桥梁技术、质量、进度管理
9
技术主管
广赞
现场技术主管
10
技术员
缪金平
现场技术员
11
测量队长
继红
负责施工中测量工作
12
试验室主任
雷
负责施工中试验检测工作
13
钢栈桥负责
池仙春
负责桥梁施工现场具体管理工作
施工人员数量表
序号
工种
数量
职责
备注
1
电焊工
10
全面钢栈桥施工金属构件和焊接
2
起重工
4
负责钢栈桥施工起重吊装
3
测量工
3
负责基础位置的放样及测设定位
4
电工
2
负责施工钢栈桥临时用电安全
5
安全员
2
负责钢栈桥施工安全检查监督工作
6
钢构架工
6
负责钢栈桥结构件的安装
7
合计
27
施工机械数量表
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
制造年份
备注
1
履带吊
50t
1
2013
2
运输车
陕汽重卡
2
2012
3
振动沉桩机
DZ-90
1
2013
4
发电机组
200KW
1
2012
5
电焊机
BX1-500
4
2014
6
切割机
T3G－400
1
2014
4.5钢栈桥及平台设计
4.5.1钢栈桥设计
本次钢栈桥设计拟建位于钳口水库左侧，长度160m。
栈桥基础全部采用Φ630mm螺旋钢管桩，壁厚为16mm，纵梁采用321贝雷片，墩顶采用双拼I45a工字钢横向做垫梁，纵梁采用321贝雷片，横向分配梁采用I25a工字钢，桥面板采用10mm厚防滑钢板。
桥台：
桥台基础长7m,宽2.5m，高1.5采用C25的钢筋混凝土浇筑；台身长7m,宽1m，高1.5m采用C30钢筋混凝土浇筑，在浇筑台身时预埋一根20a的槽钢，作为桥梁的支座，台帽两端挡块采用工字钢与预埋槽钢焊接，防止横向滑移。
（2）钢管桩基础：
每墩采用4根螺旋钢管桩，栈桥桥面宽6m，跨径9m，每墩均采用双排桩，排距2m，每排横向布置2根钢管桩，长度16m，桩顶及桩尖均设置30cm长加强箍。
钢管桩之间纵横向用［22a槽钢单层联结，并设置双向剪刀撑，剪刀撑高度为I45a工字钢下端开始至控制水平面。
垫梁、分配梁：
每墩墩顶设置6m长双拼I45a工字钢垫梁、贝雷片上铺I25a工字钢分配梁间距30cm。
主梁：
采用8组321贝雷梁，间距75cm。
桥面：
桥面采用10mm厚防滑钢板作为桥面并焊接连接牢固。
桥梁护栏：
采用Φ48×3.5mm钢管，立杆纵向间距2m，横杆设置3层，底层距桥面0.2m，其余两层间距0.5m，并设置踢脚板，栏杆采用红白油漆均匀涂抹，外侧挂密目网。
钢栈桥施工数量表见下表
钢栈桥材料数量表
编号
名称
规格型号（cm）
根（件）长（m/㎡）
根（件）数
单位重
数量（m）
总重（kg）
单位
数量
N1
钢管桩
D63×d16
16
56
kg/m
152.8
896
112717
N2
桩帽加强板
三角块15×15×d1
0.023
320
kg/m
78.5
7.36
577.76
N3
桩帽板
100×100×d1
1
80
kg/m2
78.5
80
6280
N4
下横梁
双工I45a
6
56
kg/m
65.6
336
22042
N5
贝雷桁架
321型
3．115
1248
kg/m
86.68
2530
219300.4
N6
横向分配梁
I25a
10
2388
kg/m
27.41
3276
65455.08
N7
桥面钢板
δ10
936
1
kg/m2
196.25
936
183690
N8
钢管桩纵向水平撑
槽22a
10.5
56
kg/m
24.99
588
14694.12
N9
钢管桩纵向剪力撑
槽22a
9.8
56
kg/m
24.99
548.8
13714.51
N10
钢管桩横向水平撑
槽22a
5
56
kg/m
24.99
280
4824.4
N11
钢管桩横向剪力撑
槽22a
4.86
56
kg/m
24.99
272.16
4689．3
N12
护栏立柱
φ48*3.5钢管
1.2
156
kg/m
3.85
187．2
720.72
N13
护栏横柱
φ48*3.5钢管
4
702
kg/m
3.85
702
2702.7
桥台基础混凝土
C25
2
M3
26.25
桥台台身混凝土
C30
2
M3
10.5
4.5.1钢平台设计
（1）钻孔平台设置1～4#墩，宽度10m，长度54m，钻孔平台在右侧连接已搭设的钢栈桥，在桩顶处预留钻孔护筒位置，顶面设计标高同钢栈桥桥面标高。
钢管桩基础：
每个钻孔平台均采用吊车插打Φ630×16mm螺旋钢管桩。
每排钢管桩按照横桥向中心间距4.5m，顺桥向最大间距4.5m布置。
每个平台布3排钢管桩，每排13根共39根,长度及剪刀撑同栈桥钢管桩。
（3）垫梁、分配梁：
每墩墩顶设置6m长双拼I45a工字钢垫梁、贝雷片上铺I25a工字钢分配梁间距30cm。
（4）主梁：
采用321贝雷梁，间距为75cm，共14排。
（5）桥面板：
桥面：
桥面采用10mm厚防滑钢板作为桥面并焊接连接牢固。
（6）护栏：
采用Φ48×3.5mm钢管，立杆纵向间距2m，横杆设置3层，底层距桥面0.2m，其余两层间距0.5m，并设置踢脚板，栏杆采用红白油漆均匀涂抹，外侧挂密目网。
钢平台材料数量表
编号
名称
规格型号（cm）
根（件）长（m/㎡）
根（件）数
单位重
数量（m）
总重（kg）
单位
数量
N1
钢管桩
D63×d16
16
210
kg/m
152.8
3360
513408
N2
桩帽加强板
三角块15×15×d1
0.023
840
kg/m
78.5
19.32
1516.62
N3
桩帽板
100×100×d1
1
210
kg/m2
78.5
210
16485
N4
下横梁
双工I45a
10
210
kg/m
65.6
1260
82656
N5
贝雷桁架
321型
3.115
1008
kg/m
86.68
3139．9
272168.23
N6
横向分配梁
I25a
10
816
kg/m
27.41
8160
118564.8
N7
桥面钢板
δ10
2445
1
kg/m2
196.25
2445
479831.25
N8
钢管桩纵向水平撑
槽22a
3.37
390
kg/m
24.99
1314.3
22645.389
N9
钢管桩纵向剪力撑
槽22a
4.86
390
kg/m
24.99
1895.4
32657.742
N10
钢管桩横向水平撑
槽22a
3.37
195
kg/m
24.99
657.15
11322.6945
N11
钢管桩横向剪力撑
槽22a
4.86
195
kg/m
24.99
947.7
16328.871
N12
护栏立柱
φ48*3.5钢管
1.2
246
kg/m
3.85
283.2
1090.32
N13
护栏横柱
φ48*3.5钢管
472
1
kg/m
3.85
472
1047.2
合计
1569722.12
4.6钢栈桥及钢平台布置图
栈桥纵断面图
栈桥横断面图
钢栈桥桥台
钢平台平面图
4.7钢栈桥及钢平台结构验算
4.7.1钢栈桥计算
（一）荷载布置
1、上部结构恒载（按9m跨度计）
（1）厚度10mm钢板：
q1=10×78.5×6×10/1000＝4.71kn/m
（2）25型工字钢分配横梁：
q2=27.41×6/0.30×10/1000＝5.48kn/m
（3）贝雷架钢构纵梁：
q3=86.68×9×10/1000＝7.8kn/m
（4）双拼45a型工字钢下横梁：
q4=6×65.69×2×10/1000＝7.88kn/根
2、活载
（1）汽车荷载W=80吨（按汽车-超20级加重车设计）
后轴荷载2×40吨，轴距1.4米，轮距2米；
（2）人群、机具、堆方荷载：
q5=1.5kn/m2×6=9kn/m。
（二）上部结构力计算
1、贝雷架钢构纵梁力计算
荷载组合：
q=q1+q2+q3+q5=34.87kn/m（如下图）
q=34.87KN/m
9m
贝雷架钢纵梁均布荷载受力分布图
30t30t
9m
最大弯矩布载
30t30t
9m
最大剪力布载
由于栈桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故车辆荷载考虑1.2的安全系数，结构安全系数取1.3，通过验收结果如下：
跨中自重弯矩:
M0max=ql2/8=34.87×92/8=352.7kn·m
自重剪力：
Q0max=ql/2=34.87×9/2=156.78kn
汽车荷载最大弯矩：
M1max=30×10×（4-1.4）/2=390kn·m
汽车荷载最大剪力：
Q1max=30×10+30×10×（4-1.4）/4=495kn
荷载组合情况：
Mmax=1.3（M0max+1.2M1max）=1.3×（352.7+1.2×390）=1066.9kn·m
Qmax=1.3（Q0max+1.2Q1max）=1.3×（156.78+1.2×495）=976.01kn
贝雷架钢构力学性能参数：
Ix=17600cm4Wx=698.02cm3
E=2.0×105MpaIx/Sx=27.1cm
弯拉强度σ=Mmax/Wx=668.3×1000/（668.02×6×10-6）=166.7Mpa
＜[σ]=273Mpa
满足要求
剪切强度τ=Qmax×Sx/（Ix×d）=976.01×1000/（698.02×10-2×12×10-3×6）
=116.52Mpa＜[τ]=208Mpa
满足要求
挠度计算f=5×q×l4/（384×E×I）+F×a×（3×l2-9×a2）/（24×E×l）
=5×34.87×104/（384×2×108×17600×10-8×6）+300×1.3×
（3×92-9×1.32）/（24×2×108×17600×10-8×6）
=3.9mm
＜[f]=4/600=6.7mm
满足要求
2、I25a工字钢分配梁验算
按简支梁计算，计算跨径取L＝1.00m。
车轮宽度按30cm计算，每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长），则轴重的一半荷载由2根工字钢承担，每个轮下有2个工字钢承担。
I16工字钢力学性能参数：
Ix=1130cm4，Wx=141cm3，Ix/Sx=13.8cm
P=P0/4=75KN（注:
P0双后轴车的单轴重为300KN）
q＝75/0.6＝125kn/m
Mmax=1.3×1.2×qlb（2－b/l）/8
＝1.3×1.2×125×0.6×1.00×（2－0.6/1.00）/8
＝20.47kn•m
弯曲强度σ=Mmax/Wx=20.47×1000/（141×10-6）
＝145.2Mpa＜[σ]=210Mpa满足要求
剪切强度τ=Qmax×Sx/（Ix×d）=75×1000/（13.8×10-2×6×10-3）
=90.6Mpa＜[τ]=120Mpa满足要求
3、桩顶横梁双拼I45a工字钢
计算跨径取L＝5m，采用2×I45a型工字钢。
为简化计算，考虑集中荷载作用在横梁上，按1跨集中荷载计算。
单根工字钢荷载P=976.01/9=108.45Kn
Mmax=PL/4=108.45×5/4=135.56kn·m
Qmax=P/2=135.56/2=67.78Kn
弯拉强度σ=Mmax/Wx=291.3×1000/（919×10-6）
=316Mpa
＜[σ]=420Mpa满足要求
剪切强度τ=Qmax×Sx/（Ix×d）=316×1000/（30.3×10-2×12×10-3）
=86.9Mpa＜[τ]=120Mpa满足要求
4、钢管桩验算
每墩钢管桩打4根钢管桩，顺桥向间距为9m，横桥向并排2根为5m。
覆盖层为淤泥及卵石层，摩擦力按35kn/m2计。
承载力检算单根钢管桩承载力:
F＝832.1/4=208.025KN
钢管桩入土深度：
h＝208.025/（0.630×3.14×35）＝3m
钢管桩总长平均长度：
H=2+4.2+8.5+3＝17.7m
钢管桩的最终入土深度采用桩底设计标高和最终贯入度双控的办法来确定并保证钢管桩埋置深度不小于3m。
在钢管桩尚未达到桩底设计标高，但最终贯入度达到每分钟3～5cm时，可停止打桩。
4.7.2平台计算
（一）荷载布置
1、上部结构恒载（按9m跨度计）
（1）厚度10mm钢板：
q1=10×78.5×6×10/1000＝4.71kn/m
（2）25型工字钢分配横梁：
q2=27.41×6/0.30×10/1000＝5.48kn/m
（3）贝雷架钢构纵梁：
q3=86.68×9×10/1000＝7.8kn/m
（4）双拼45a型工字钢下横梁：
q4=6×65.69×2×10/1000＝7.88kn/根
2、活载
（1）
（1）汽车荷载W=80吨（按汽车-超20级加重车设计）
后轴荷载2×40吨，轴距1.4米，轮距2米；
（2）人群、机具、堆方荷载：
q5=1.5kn/m2×6=9kn/m。
（二）上部结构力计算
1、贝雷架钢构纵梁力计算
荷载组合：
q=q1+q2+q3+q5=34.87kn/m（如下图）
q=34.87KN/m
4.5m
贝雷架钢纵梁均布荷载受力分布图
30t30t
4.5m
最大弯矩布载
30t30t
4.5m
最大剪力布载
由于栈桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故车辆荷载考虑1.2的安全系数，结构安全系数取1.3，通过验收结果如下：
跨中自重弯矩:
M0max=ql2/8=34.87×4.52/8=88.26kn·m
自重剪力：
Q0max=ql/2=34.87×4/2=69.74kn
汽车荷载最大弯矩：
M1max=30×10×（4.5-4.2）/2=90kn·m
汽车荷载最大剪力：
Q1max=30×10+100×10×（4.5-4.2）/4=600kn
荷载组合情况：
Mmax=1.3（M0max+1.2M1max）=1.3×（88.26+1.2×90）=225.12kn·m
Qmax=1.3（Q0max+1.2Q1max）=1.3×（69.74+1.2×600）=1028.66kn
贝雷架钢构力学性能参数：
Ix=17600cm4Wx=698.02cm3
E=2.0×105MpaIx/Sx=27.1cm
弯拉强度σ=Mmax/Wx=225.12×1000/（668.02×10×10-6）=36.7Mpa
＜[σ]=273Mpa
满足要求
剪切强度τ=Qmax×Sx/（Ix×d）=1028.66×1000/（698.02×10-2×12×10-3×10）
=122.8Mpa＜[τ]=208Mpa
满足要求
挠度计算f=5×q×l4/（384×E×I）+F×a×（3×l2-4×a2）/（24×E×l）
=5×23.01×104/（384×2×108×17600×10-8×6）+300×1.3×
（3×42-4×1.32）/（24×2×108×17600×10-8×6）
=4.2mm
＜[f]=4/600=6.7mm
满足要求
2、I25a工字钢分配梁验算
按简支梁计算，计算跨径取L＝1.00m。
车轮宽度按30cm计算，每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长），则轴重的一半荷载由2根工字钢承担，每个轮下有2个工字钢承担。
I25a工字钢力学性能参数：
Ix=1130cm4，Wx=141cm3，Ix/Sx=13.8cm
P=P0/4=75KN（注:
P0双后轴车的单轴重为300KN）
q＝75/0.6＝125kn/m
Mmax=1.3×1.2×qlb（2－b/l）/8
＝1.3×1.2×125×0.6×1.00×（2－0.6/1.00）/8
＝20.47kn•m
弯曲强度σ=Mmax/Wx=20.47×1000/（141×10-6）
＝145.2Mpa＜[σ]=210Mpa满足要求
剪切强度τ=Qmax×Sx/（Ix×d）=75×1000/（13.8×10-2×6×10-3）
=90.6Mpa＜[τ]=120Mpa满足要求
3、桩顶横梁双拼I45a工字钢
计算跨径取L＝2.5m，采用2×I36型工字钢。
为简化计算，考虑集中荷载作用在横梁上，按2跨集中荷载计算。
单根工字钢荷载P=832.1/4=233.02Kn
Mmax=PL/4=233.02×5/4=291.3kn·m
Qmax=P/2=233.02/2=116.5
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