便桥施工方案.docx

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便桥施工方案

安徽省蚌明高速公路02合同段

临时便桥施工方案

一、工程概述

根据设计图纸及实地测量，池河特大桥桥址处河宽210m，其中14#~20#墩位于水中，施工所用材料（钢筋、砼及其他材料等）均需采用便桥或货物运输船运至各墩位处，根据我部实际情况及总工期要求，我部决定采用搭设临时施工便桥来满足施工中材料运输需要。

东岸便桥起始位置为13#~14#墩之间（里程为K95+058.000）至16#墩（里程为K95+130.000），长度为72m,便桥位于桥梁前进方向的右侧；西岸便桥从20#~21#墩之间（里程为K95+268.000）至17#墩（里程K95+160.000），长度为108m，便桥位于桥梁前进方向的左侧。

二、编制依据

1、明光至蚌埠高速公路《两阶段施工图设计》

2、施工调查及测量

3、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

4、《水力学》

5、《静力学》

6、《材料力学》

7、《钢结构》

8、《土力学》

三、便桥结构型式

便桥桥面宽度为6m，基础形式为打入式钢管桩（壁厚为6mm）,桩径为350mm,沿便桥长度方向每12m布置一排，每排两根，间距为5.1m。

桩顶采用I56a工字钢作横梁，横梁上采用贝雷片组合成通长纵梁，共计四片，间距为1.7m，边纵梁位于钢管桩正顶部。

为均匀分布桥面荷载，在桁架梁上横向密排I25a工字钢分配梁，桥面系采用150㎜×150㎜方木及6mm厚压花钢板。

便桥结构布置见图BQ-1，BQ-2；主要工程数量见表1。

四、经我部现场测量，目前水面标高为13.56m，水深从1.84~5.0m不等。

从设计图纸及地方水利部门调查可知，池河五年一遇最大洪水位为16.661m，便桥处地层土质以亚粘土为主。

五、基桩型式及长度确定

（一）按水文及地质剖面图，根据我部施工经验，为保证基桩土层以外部分的强度及耐久性，在基桩外露部分采用沥青涂刷桩身，外包油毛毡作防腐层。

（二）钢管桩长度确定

1、荷载取值（按一根桩最不利的情况考虑）

⑴恒载

①工字钢横梁自重（I56a）

106.2kg/m×6m/2=318.6kg（合3.19KN）

②贝雷片桁架纵梁自重

2×（4片×270㎏/片）=2160㎏（合21.60KN）

③桥面分配梁（I25a）

1/2×（24根×6m/根）×38.1㎏/m=2743.2㎏（合27.43kN）

④桥面系

钢板：

1/2×6m×12m×39.25㎏/㎡=1413（合14.13KN）

方木：

1/2×6m×12m×0.15m×600㎏/m3=3240㎏（合32.40KN）

以上恒载合计：

G=3.19+21.60+27.43+14.13+32.40=98.75KN

⑵施工活载

考虑25T吊机在起吊工作时（起吊重量按8T考虑，自重按22T考虑），砼运输车（容量6m3）满载时（砼重按15T考虑，自重按8T考虑）与吊机错车，且错车位置为单排钢管桩正顶部，此两车重量由两根桩承受，受力示意图如下：

砼运输车：

P1+G1=8+15=23T

（合230KN）

25T吊机：

P2+G2=22+8=30T

（合300KN）

则每根桩承受活载重量为：

N=1/2×（230+300）KN=265KN

故一根桩所承受的恒活载合计为：

G+N=98.75+265=363.75KN,为安全起见，取安全系数为1.5,则单桩承载力为1.5×363.75=545.63KN.

2、钢管桩入土深度确定

根据单桩竖向极限承载力标准值计算公式：

Quk=Qsk+Qpk=UΣqsikLi

+qpkAp,其中Qsk为桩侧摩阻力，Qpk为桩端摩阻力，考虑钢管桩受力机理主要为桩侧摩阻力，故不考虑桩端阻力作用，则单桩承载力为Quk=UΣqsikLi，其中U为桩身周长，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力，Li为第i层土的厚度。

由地质剖面图可查得钢管桩嵌入的土层如下：

第一层：

亚粘土qs1k=30kpa

第二层：

砾砂qs2k=70kpa

第三层：

圆砾土qs3k=130kpa

第四层：

全风化含砾粉砂岩qs4k=400kpa

根据以上公式及地质剖面图中标出的各土层的厚度，分别计算出各设计桩位处钢管桩的合计入土深度。

其各排钢管桩设计桩位处的河床标高、桩顶标高、入土深度及桩长计算见表2。

六、钢管桩施工工艺及施工要点

1、打桩机具的选择

根据便桥所处位置及基桩的类型，水中桩选择25T浮吊配合电动振动锤进行施工；靠近岸边处，浮吊无法停靠的桩位处采用16T吊机配合振动锤进行打入。

2、打桩前的准备工作

打桩前先在岸边修筑陆上吊机进场便道及浮吊定位桩，定位桩应牢固，不易拔起。

另外，还需在岸边设置打桩定位观测平台，以控制打桩过程中的垂直度及纵横向定位。

3、打桩施工顺序

钢管桩施工顺序为：

吊机就位→安装导向架→吊桩→插桩→锤击下沉→接桩→锤击至设计深度→内切钢管桩→精割→戴桩帽。

4、钢管桩的运输及吊装

陆地桩或岸边桩采用平板拖车运至岸边，用吊机按先后打入顺序卸于桩位一旁；水中桩采用铁驳船拖运至桩位旁，并抛锚定位。

钢管桩在驳船上的堆放应事先排序，以保证先打桩放置于上面。

5、打桩方法

打桩时，先用两台经伟仪架设在桩的正面和侧面，校正导向架及桩的垂直度，当桩位距离岸边较远，另一台经伟仪无法架设时，采用运桩铁驳船暂作观测平台，以配合钢管桩的定位。

桩校正时保证振动锤、桩帽与桩身在同一轴线上，起动振动锤锤击1～2m后，再次校正垂直度后正式打桩。

当锤击至桩顶高出水面60～80㎝时，停止锤击，进行接桩（如果需要），再用同样步骤直至达到设计深度为止。

若开始阶段发现桩位不正或倾斜，应调正或将桩拔出重新插打。

6、贯入深度控制

当桩打入深度为1/3～1/2桩身长度时，涌入桩管内的土体即将桩管闭塞封死，相当于闭口桩的作用，此时可采用贯入度与入土深度双控，即当桩的打入深度已满足，而贯入度（以最后1min的贯入度≤10㎜为控制标准）仍不能满足要求时，需继续锤击，直至满足要求为止；当贯入度满足要求，而打入深度与设计入土深度相差较大时，需继续锤击，直至与设计入土深度相差不大（一般为≤2m）时为止。

按设计桩顶标高精割桩头，并加盖桩帽。

在水面以上外露长度范围内采用[10槽钢交叉焊接作为桩间连接。

七、工字钢横梁及贝雷片桁架纵梁施工

桩顶采用I56a工字钢作为横梁，横梁长度为6m，并点焊于桩帽之上，安放工字钢时应注意位置摆放要精确，以保证顺桥向间距为12m，不至于产生过大误差（间距误差应控制在10㎝以内），若工字钢横梁间距误差较大，需在桩端焊加牛腿结构预以校正。

桁架纵梁采用单片贝雷片组装而成，将每单节贝雷片（长度为3m）通过销钉连接在一起，形成通长单梁。

纵梁共计四片，间距为1.7m，边梁位于钢管桩正顶部。

安装时，先在工字钢横梁上放出桁架纵梁位置线，采用吊机分段起吊并组装成形，另外，在桁架纵梁下弦杆每隔6m设置一道横向连结采用I25a工字钢栓接于桁架纵梁之上，以保证桁架纵梁的整体稳定性。

八、分配梁及桥面系施工

桁架纵梁施工完成之后，在桁架梁上弦杆上放置I25a工字钢分配梁，分配梁间距为0.5m,采用[10槽钢在两端将所有分配梁连成一体。

为保证桁架纵梁与分配梁形成整体,每隔3m将一根分配梁与桁纵梁采用螺栓连结在一起.

桥面系结构采用在分配梁上密排150㎜×150㎜方木,上铺6㎜厚压花钢板。

木板放置于分配梁连接槽钢之间，在压花钢板上用电钻打孔，采用钢钉与木板固结在一起。

为保证行车安全，在分配梁两端焊制防撞栏杆，立柱间距为2m，高度为1m，栏杆采用Ф外=50㎜的钢管。

九、便桥与岸边便道路基的连接施工

便桥与岸边便道路基的连接处仍采用钢管桩基础，但需修建挡墙，以防路基填土被河水冲刷。

砌筑挡墙的材料采用石块，砌筑宽度为8m，按1：

1.25进行放坡。

连接处的路基填土认真进行夯实，并作成2%的单向横坡。

十、各结构构件受力检算

（一）钢管桩强度及稳定性检算

1、钢管桩强度检算

钢管桩属垂直受压构件，其最大应力为压应力。

σmax=σ压=N/A=545.63×103/π（3502-3382）/4=84.15Mpa＜[σ]=140Mpa

故钢管桩强度满足设计要求。

2、钢管桩稳定性检算

由力学原理可知，在同样荷载的作用下，杆件的长细比越大就越不稳定。

因此取河床面以上最长的钢管桩作为研究对象。

L=14.20-8.942=5.258m按6m计算。

回转半径i=1/4√（D2+d2）=1/4√（3502+3382）=121.46㎜

杆件长细比λ=l0/i=ul/i=2×6/0.12164=98.7＜[λ]=350

其中u为长度计算系数，一端固定，一端自由时取u=2。

故钢管桩稳定性满足设计要求。

（二）桩顶横梁强度及刚度检算

1、强度检算

取一根横梁（I56a工字钢）作为研究对象，取最不利荷载作为计算荷载，即桥跨方向12m范围内全部恒载及最不利活载（即砼运输车满载状态与25T吊机工作时发生错车），其值为：

P=P恒+P活=2×98.75+（80

+220+150+80）=727.50KN

力学简化模式如下图:

由力学简化模式图可知,P1=P2=P3=P4=P/4=181.88KN

弯矩图及剪力图如下:

从图中可以看出：

Mmax=309.20kN.m,Qmax=181.88kN；又查得I56a工字钢A=135.25cm2,Iz=65585.6cm4,E=2.1×1011N/㎡,ymax=28cm,则有

σmax=（Mmax/Iz）.ymax=（309.20×103/65585.6×10-8）×28×10-2=132004586Pa≈132Mpa<[σ]=215Mpa

τmax=Qmax/A=181.88×103/135.25×10-4=13447689Pa

≈13.45Mpa<[τ]=125Mpa

故横梁强度满足设计要求。

2、横梁刚度检算

采用叠加法计算横梁挠度。

由P2产生的最大挠度为：

ymax=P2b（L2-b2）3/2/（9×31/2L.EI）

=181.88×103×1.7×（5.12-1.72）3/2/（9×31/2×5.1×2.1×1011×65585.6×10-8）

=0.0032m=3.2㎜

X=（L2-b2）1/2/3=（5.12-1.72）1/2/3=1.60m

即由P2产生的最大挠度发生在距支点A1.6m处,同理可求得,P3产生的最大挠度发生在距支点B1.6m处,最大挠度亦为3.2㎜,叠加后最大挠度ymax=2×3.2=6.4㎜<[L/400]=12.75㎜

故横梁刚度满足设计要求.

（三）贝雷片桁架纵梁强度检算

取顺桥向两排基桩间（跨度为12m）单片桁架纵梁作为研究对象,由于分配梁的荷载均分作用,故将便桥活载视为均布荷载,其值为：

q=（P恒+P活）/4/12m=[2×（27.43+14.14+32.40）+530]/4/12m=14.12kN/m,则单排桁架纵梁力学简化模式如下图:

取节点A、B

则有：

YA=YB=qL/2=14.12×12/2=84.72KN

1、弦杆强度检算

立杆截面积：

A=100×5×2+90×

10=1900㎜2

σAC=NA/A=YA/A=84.72×103/1900

=44.59Mpa<[σ]=215Mpa

2、钢销钉抗剪强度检算

因O3结点为钢销结点，故取O3B段作为研究对象，其剪力为Q=YB=84.72KN，又知钢销钉截面积：

A=πD2/4=π252/4=497.87mm2。

每个销钉所承受的剪力为：

Q′=Q/2=84.72/2=42.36KN,其剪应为力：

τmax=Q′/A=42.36×103/490.87

=86.30<[τ]=125Mpa

故贝雷片桁架纵梁强度满足设计要求.

（四）分配梁强度及刚度检算

1、强度检算

取一根分配梁（I25a）作为研究对象，考虑25T吊机工作时及砼运输车（6m3）满载时，考虑桥面系方木的荷载均布作用，假设两车后轮作用于四根分配梁上，此时荷载为最不利荷载，其力学简化模式如下图所示：

即将分配梁看作多跨连续超静定梁，其中：

P1为砼运输车满载时1/8后轴重，P2为砼运输车1/8后轴重与25T吊机工作时1/8后轴重之和，P3为25T吊机工作时1/8后轴重。

且P1、P2、P3分别作用于AB、BC、CD的跨中位置,其值分别为:

P1=（80+150）/8=28.75KN,P2=（80+150）/8+

（150+150）/8=66.25KN,P3=（150+150）/8=37.5KN。

将B、C支点作为多余约束,采用变形比较法求解RA、RB、RC、RD。

由变形条件可知:

YB=0,YC=0

对于B点：

YB=YP1+YP2+YP3+YRB+YRC=0

又YP1=28.75×103×[4.25×（5.12-4.252-1.72）×1.7/（6×5.1）

+（1.7-0.85）3/6]10549.43×103=0.004m

YP2=66.75×103×1.7×（3×5.12-4×1.72）/（48×10549.43×

103）=0.015m

YP3=37.5×103×0.85×1.7×（5.12-0.852-1.72）×1.7/（6×5.1×

10549.43×103）=0.007m

YRB=RB×3.4×1.7×（5.12-3.42-1.72）×1.7/（6×5.1×10549.43×103）

=3.52×10-7RB

YRC=RC×1.7×1.7×（5.12-1.72-1.72）×1.7/（6×5.1×10549.43×103）

=3.08×10-7RC

则有：

0.026+3.52×10-7RB+3.08×10-7RC=0①

同理对于C点有：

0.034+7.04×10-7RC+1.81×10-7RB=0②

由①、②联立求得：

RB=37KN，RC=38KN，由∑Y=0,∑M=0求得RA=31.5KN,RD=26KN,从而得分配梁弯矩图及剪力图如左图所示：

由剪力图及弯矩图可知：

Mmax=67.15KN.m,Qmax=39.75KN

又查得I25a工字钢E=2.1×1011N/m2,

Iz=5023.54cm4,

ymax=25cm/2=12.5cmA=48.5cm2,则有：

σmax=（Mmax/Iz）ymax=（67.15×103/5023.54×10-8）×12.5×10-2=

167.1Mpa＜[σ]=215Mpa。

τmax=Qmax/A=39.75×103/48.5×10-4=8.2Mpa＜[τ]=125Mpa。

故分配梁强度满足设计要求。

2、分配梁刚度检算

由弯矩图可知：

最大挠度发生在BC跨中，即P2作用点上，将BC段看成简支梁，其最大挠度为：

ymax=pl3/48EIz=（66.25×103×1.73）/（48×2.1×1011×5023.54×10-8）

=0.64㎜＜[L/400]=1700/400=4.25㎜。

又因P1、P3的作用对BC段弯矩具有抵抗作用，故有BC段最大挠度ymax«L/400=4.25㎜,故满足设计要求。

（五）桥面系方木强度及刚度检算

1、强度检算

分配梁每50㎝设置一道，考虑方木最不利受力情况为：

25T吊机工作时，支腿对桥面系的作用。

因方木上铺有6㎜厚压花钢板，故综合考虑受力机理及受力单元，取长度为50㎝、宽度为50㎝的方木受力单元作为研究对象，并将支腿的压力作用看成是均布荷载，其荷载集度为：

q=（300KN/4）/0.5m=150KN/m,力学简化模式及弯矩、剪力图如上所示：

由弯矩图、剪力图可知：

Mmax=4.69KN.m,Qmax=37.5KN

又知木板单元截面

A=0.5m×0.15m=0.075m2

Iz=bh3/12=0.5×0.153/12=1.41×10-4m4,则有：

σmax=（Mmax/Iz）ymax=4.69×103×0.075/1.41×10-4=2.49Mpa＜[σ]

=10Mpa。

τmax=Qmax/A=37.5×103/0.075=0.5Mpa＜[τ]=4Mpa。

故桥面系强度满足设计要求。

2、刚度检算

ymax=5ql4/384EIz=5×150×103×0.54/384×1.8×1011×1.41×10-4

=0.48㎜＜[L/400]=500/400=1.25㎜。

故桥面系刚度满足设计要求。