钢便桥和水上平台施工方案.docx

1、钢便桥和水上平台施工方案三江至柳州高速公路凤山龙江江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案一、编制依据1、交通部公路桥涵施工技术规范2、建筑地基基础设计手册 3、人民出版社路桥施工计算手册 4、公路施工手册 5、公路桥涵钢结构木结构设计规范 6、两阶段施工设计图二、钢便桥主要技术标准 1、设计荷载：载重750kN施工车辆 2、计算行车速度5Km/h 3、n5m连续钢栈桥 4、桥面布置：净宽6m三、主要施工机具 1、25吨吊车2台 2、DZ60振动沉桩机（锤）2台 3、 铁锚4 个 4、40电焊机8台 5、等离子切割机2台 6、手拉葫芦12个（5T）7、5T卷扬机2台 8、大货车2辆 9、50装载机1台

2、10、打桩船1艘四、工程概况三柳高速公路第13合同段柳城县龙江大桥跨越龙江河床，水面宽约260m。工程起点桩号为K154+705，终点桩号为K155+234，桥梁全长529m，位于缓和曲线及直线上。本桥上部结构采用13*40先见之后连续预应力箱梁，采用预制、导梁安装的施工方法，下部桥墩均采用柱式桥墩，基础采用钻孔灌注桩。施工时桥位处水面宽度约250米，水深最深处12米，水中桩采用加设钢栈桥及水上工作平台施工。根据施工图纸及现场地形地貌并结合荷载使用要求，现场勘查、结合桩基平台施工需要，我部拟定在大桥架设钢便桥一座, 钢便桥桥面标高为87.65m。钢便桥规模为：架设钢便桥276m，钢便桥标准跨径

3、为6m，桥面净宽为6米，架设6做工作平台钢桥结构特点如下：1、基础结构：钢管桩基础2、下部结构：工字钢横梁3、上部结构：25工字钢纵梁4、桥面结构：装配式公路钢桥用桥面板5、防护结构：小钢管护栏及铁丝网防护五、钢桥设计文字说明1、基础及下部结构设计本桥位于龙江中，水面宽约260米，水深约10米。建成后的钢桥桥面标高按水面以上6米控制。水下地质情况普遍为卵石。钢便桥钢管桩基础布置形式：单墩布置2根钢管（桩径63cm，壁厚8mm），横向间距4米，桩顶布置2根30cm工字钢横梁，钢管桩与钢管桩横向之间用20槽钢水平向和剪刀向焊接连接。钢便桥施工钢管桩技术要求：（1）严格按设计位置和标高打桩；（2）钢

4、管桩中轴线斜率430.5KN根据地质情况，a取值按3500KN/m2考虑，(a取值见建设筑地基基础设计手册）满足承载力要求。式中：Ra-单桩竖向承载力特征值 U-桩周长qs-桩侧土的侧阻力特征值 L-土层厚度a-桩底抵抗力影响系数 A-桩顶面积r-极限承载力3、钢管桩在水平力作用下弯曲应力验算钢管外径D=63.0，管壁厚8；最大水深12m，施工时钢管上水平撑和斜撑焊接到水面以下4.0m，则计算时只对10.0m水深范围内钢管桩的弯曲应力进行验算。考虑到风对钢管桩的冲击力远远小于水流的冲击力，所以只按水流冲击力对钢管桩进行验算。冲击力q=0.8A2/2g式中A为钢管桩阻水面积，A=2rh=0.63

5、10=6.3其中r为桩的半径，h为计算水深，取10米。为水的容重，=10KN/m3，q为流水对桩身的荷载，按均布荷载计算。为水流速度，水流平缓，试验推测=2.0m/s，有q=0.8A2/2g=0.86.310KN/m32.02m/s（29.81m/s2)=9.89KN63钢管桩的惯性矩I、截面抵抗矩W分别为：I= （D4-d4）/64=3.14(634-61.44)/64=75574cm4W=（D4-d4）/32D=3.14(634-61.44)/(3253)=2399.2cm3钢管桩入土后相当于一端固定,一端自由的简支梁,其承受的最大弯矩和挠度变形为:Mmax=9qL2/128=（96.85

6、KN/m8.72m)/12=36.5m=Mmax/W= 36.5KN.m1032399.210-6m3=15.2MPa=145MPa 满足要求。fmax=0.00542qL4/EI=(0.005426.85KN/m8004cm)/(2.110544672.8cm4)=1.6cm f=(L/400)=L=2cm 满足要求。式中E为钢材的弹性模量取E=2.1105MPa。4、钢管桩稳定性验算(1)长细比计算：=L/i 其中L为钢管桩的计算长度；根据一端固定，一端简支取=1；i为钢管桩的回转半径。I为钢管桩截面惯性矩，A为钢管桩截面面积。A=（D2d2）/4=3.14(0.632-0.6142)/4

7、= 15.6cm2i=(I/A)=18.5cm=L/i=1.0800/18.5=43.0查建筑力学 钢管稳定系数=0.914(2)计算稳定性=P/A=430500N/(0.91413110mm2)=35.93MPa=145MPa 满足要求。注：上式中P为竖向荷载，A为钢管截面面积。5、纵、横梁承载力验算(1)纵梁承载力验算恒载：每米纵梁上承载q1=124.6/36=3.46KN/m荷载:960KN查施工手册静力计算公式M1max=1/4PL=0.2509606=1440KN.mM2max=1/8qL2=0.1253.4662=15.57KN.mQ1max=(0.50.5)P=1960=960K

8、N.mQ2max=0.5qL=0.53.466=10.38KNMmax=144015.57=1455.57KN.mQmax=960+10.38=970.38KN.m允许弯矩MO=8片0.8(不均衡系数)788.2KN.m=5044.5KN.m纵梁单片允许弯矩:788.2KN.m纵梁截面模量WO=5044.58片=40355cm3强度验算=Mmax/WO=(1455.57106)/(40355103)=36.1MPa=210MPa纵梁单片容许最大剪力 R=245.2KN允许剪力Q=8片0.8(不均衡系数)245KN =1568KN即有Qmax=970.83KNQ=1568KN由此可知：MmaxM

9、O、QQ， 5米跨钢便桥纵梁用单层8片25工字钢架架设安全。挠度验算工字钢几何系数E=2.05105MPa , IO=250497cm4 WO=3578.5cm3(按工字钢几何特征表)fmax=PL3/（48EI）=(960KN63)/(482.05105MPa250497cm46)=14mm f=(12000/400)=30mm 满足使用要求。由上可知：钢桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。MmaxMO、QQ，5米跨钢便桥纵梁用单层8片25工字钢架设安全。（2）工字钢横梁计算模式分析：钢管立柱单排2根横向间距为4m，因此按二等跨连续梁验算,计算跨径L=4m,横梁承担8片纵梁传递来

10、的荷载。8个集中力按路桥施工计算手册进行验算，按照750KN车辆位于墩位时验算（考虑25%安全系数）+纵梁自重34KN+桥面横、纵梁自重98.5KNP1=P/8=1103/8=137.88KNMmax=0.333P1L=0.333137.882.5=114.78KN.mQ=(1.333+1.333)P1=490.09KN横梁采用2根30a工字钢Ix=7114.14cm4，Wx=503.15cm3，Ix:Sx=24.62cm3, Sx=288.96cm3, t=8.5mm横梁强度验算=Mmax/WO=153.04106/(1006.3103)=152.08MPa1.3=188MPa剪应力=QSx

11、/(Ixt)=490.09103288.96103/(14228.2810417.0)=58.55MPa=110MPa 符合要求。挠度f=1.466P13/（100EI）=1.466183.832.53/(1002.010527114.14)=1.4f=1.4mm2500/400=6 符合要求。八、钻孔平台受力计算1、为了满足水中墩台施工，在桥墩处搭设施工平台，平台高于水面2m，净宽6米，长30米，用6排63钢管桩排架，最大间距为5米，打入土中。横梁采用2根I30a工字钢，纵梁采用6根I25a工字钢，桥面板结构采用14工字钢。2、平台钢管桩承受竖向荷载及桩长计算(1) 钢管桩承受竖向荷载计算每

12、个钢管桩承受竖向荷载有自重、人群、材料荷载及施工机械荷载，分别计算如下：结构自重P1=mg=3000010N/=300KN人群荷载：3.5KN/m材料、施工机械荷载：钻机200KN、混凝土及导管300KN，钢筋笼400KN。考虑实际施工作业，按照最大荷载组合布载，对最大跨进行计算。P2=(200+300+400)KN6+3.5 KN/m25=167.5KN每根桩承受的竖向荷载为：P=1.25（P1/28+P2）=1.25（300/20+167.5）=228.1KN上式中安全系数1.25，浮力对结构受力影响不大,不予考虑。(2) 钢管桩沉入深度计算桩入土深度L=2P/au式中P桩容许承载力，钢管

13、桩采用振动沉桩，a为振动桩对周围土层摩阻力影响系数，取a=1，u为桩周长，为桩周围土的极限摩阻力，根据地质情况取=50kPa.故L=（2228.1）/（1.03.140.6350）=4.6m实际沉入深度为不小于4.6米或座于基岩上。3、平台钢管桩承载力稳定性检算钢管外径D=63，管壁厚8；在该平台处最大水深10米，施工时钢管上斜撑和平撑焊到从台面以下8.0米，则计算时只对10米水深范围内钢管桩的弯曲应力进行计算。风对钢管桩的冲击力远远小于水流的冲击力，不做验算,只按水流冲击力对钢管桩进行验算。冲击力q=0.8A2/2g式中A为钢管桩阻水面积，A=2rh=0.6310=6.3其中r为桩的半径，h

14、为计算水深，取10米。为水的容重，=10KN/m3，q为流水对桩身的荷载，均按布荷载计算。为水流速度，试验推测得，=2.0m/s，则有q=0.8A2/2g=0.86.310KN/m32.02m/s（29.81m/s2)=10.28KN63钢管桩的惯性矩I、截面抵抗矩W分别为：I= （D4-d4）/64=3.14(634-61.44)/64= 75574cm4W=（D4-d4）/32D=3.14(304-28.44)/(3230)=2399.2cm3钢管桩入土后相当于一端固定,一端自由的简支梁,其承受的最大弯矩和挠度变形为:Mmax=9qL2/128=（95.28KN/m6.02m)/128=1

15、3.37KN.m=Mmax/W=13.37KN.m103521.610-6m3=25.6MPa=145MPa ， 满足要求fmax=0.00542qL4/EI=(0.005425.28KN/m6004cm)/(2.11057823.6cm4)=2.0cm f=(L/400)=3.0cm 满足要求。上式中E为钢材的弹性模量取E=2.1105MPa。4、钢管桩稳定性验算(1)长细比计算：=L/i 其中L为钢管桩的计算长度；根据一端固定，一端简支取=1；i为钢管桩的回转半径。i=式中I为钢管桩截面惯性矩，A为钢管桩截面面积。A=（D2d2）/4=3.14(63261.42)/4= 156cm2i=(

16、I/A)=22cm=L/i=1.0600/22=27查建筑力学钢管稳定系数=0.849(2)计算稳定性=P/A=298760N/(0.8497340mm2)=47.94MPa=145MPa 满足要求。式中 P:竖向荷载 A: 钢管截面面积。5、纵横梁承载力验算 (1)纵梁承载力验算模式分析：钢筋笼、灌车、钻机分别为四点受力，单个支点P=250KN。前支腿加强为6根I25型钢，取钻机前支腿进行受力验算。由于自重相对于荷载较小，忽略不计，跨径取最大跨径3.8米计算。在集中荷载作用下:Mmax=0.278PL=0.2782503.8=264.1KN.mQlmax=（1.167+0.167）P=（1.

17、167+0.167）250=333.5KNI25力学特征：Ix=5023.544,Wx=401.883,Sx=232.793,t=13.0纵梁强度验算：=Mmax/Wo=264.1106/(2411.28103)=109.5Mpa1.3=188Mpa剪应力r=QSx/(Ixt)=333.51031396.74103/(3014110478)=19.81Mpar=110Mpa钻孔平台前支腿采用6根I25型钢受力满足要求。(2)桩顶横梁受力验算桩顶由2根I30a工字钢支撑最大跨径为5米，承受钻机、混凝土铁斗及钢筋笼叠加的力，钻机、钢筋笼和混凝土受力为： 200KN+300KN+400KN=900K

18、N（由左右侧桩顶横梁支撑），简化为相同支座承担的均布荷载，q=900/8=112.5KN/m，Mmax=0.125qL2=0.125112.514.4=202.5KN.mQlmax=(0.5+0.5)qL=1112.53.8=427.5KN I25a力学特征：Ix=5023.544,Wx=401.883,Sx=232.793,t=13.0横梁强度验算：=Mmax/Wo=202.5106/(1607.5103)=125.9Mpa1.3=188.5Mpa剪应力r=QSx/(Ixt)=427.5103931.16103/(2009410452)=38.1Mpar=110Mpa桩顶横梁采用2I30a工

19、字钢受力满足要求。十、便桥和钻孔平台的施工方法和步骤1、施工工艺流程2、施工方法和步骤(1)钢管桩的制作及吊装堆放钢管桩采用购置设计规格的钢管，利用驳船和汽车运至工地，再根据每一跟钢管桩水中位置及水深来确定第一节的长度，不宜大于15米，并应考虑施工条件及地质情况。焊接和制作按公路桥涵施工技术规范的有关规定执行。管与管之间的连接采用槽钢水平向和剪刀向连接。钢管桩的吊运和堆放：吊装采用两吊点，两个吊点距离桩顶的距离分别为桩长的1/5。陆地运送时采用拖板车，水上运送时采用驳船。连接好的钢管桩应堆放在岸边，便于吊装运输。不同类型和不同尺寸的桩，考虑使用前后顺序分别堆放。当桩需要长时间堆放时，可采用多点

20、支垫。钢管桩的堆放层数不得超过3层。(2)插打钢管桩吊车就位后，在全站仪引导下进行定位，利用60KN振动锤夹具夹好钢便桥和钻孔平台施工工艺流程图管桩，起吊后放入导向架内，开启振动锤进行插打钢管桩，浮吊保持钢管桩处于垂直状态，在振锤的击振力作用下振动下沉。当桩灌入量小于5/min时，持荷5分钟，钢管桩无明显下沉时方可停止振动。当第一节在场地上预制好的钢管桩长度不够时，采用边打边接桩的方法使钢管桩的长度满足要求。钢管桩焊接时先在底节钢管上焊槽钢水平向和剪刀向连接，使钢管桩对接时比较容易。由于采用竖焊，所以一定要严格控制焊接质量，焊完后要检查焊接质量是否满足要求，对焊接不好、不牢固的情况要求重新焊接

21、。(3)桩顶处理每完成一根钢管沉桩后，按设计要求确定桩顶标高，将钢管桩找平，对超出标高部分用氧焊割除，低于标高的桩按实际长度接长至桩顶标高。钢管桩顶找平后，在桩顶采用氧焊切割开槽工艺，开槽尺寸为：高度28cm，宽度25cm，必须与周边满焊，并保证安装横梁水平。(4)焊接平撑及斜撑按便桥及钻孔平台布置图所示在钢管桩身焊接平撑及斜撑，钢管斜撑每隔一跨变换一下方向，使得每孔之间形成剪刀撑形式。(5)安装横梁桩顶采用氧焊切割开槽后，将工字钢横梁用吊车吊放至钢管桩桩顶，横梁根据设计平台采用工字钢放在桩顶的中心位置调整水平，检查后与桩顶槽口焊接。(6)安装纵梁（25工字钢）横梁安装完毕后安装纵梁，纵横梁相

22、交部分采用钢筋制作成U型将纵梁在横梁上，为保证纵梁稳定性，每隔3米用槽钢焊成齿形将一跨上纵固定，在钻孔平台位置，靠近钢护筒侧纵梁严格按设计的位置安放，防止占据钢护筒净空。(7)铺装面板纵横梁安装完后，在纵梁上直接铺设事先设置好的桥横梁面板安装平整，中间不得有错台。便桥两侧及钻孔平台四周立焊120高的48钢管，每隔40高用48mm钢管围护起来，与钢管节点点焊。并在便桥和钻孔平台上设置夜间反光纸，引导和提示船只行进，保证施工安全。11、钢便桥和钻孔平台施工防污染措施1、施工前项目部组建环境保护小组，设专职负责人。2、对所有参建人员进行教育，提高环境意识，把学习和教育宣传至施工始终，使所有员工明白环

23、境保护的重要性。3、做好便桥搭设及使用过程中的杂物、垃圾的处理措施，集中将杂物、垃圾堆运至两岸，确保杂物、垃圾不抛入航道中。4、项目部定期派专人清理便桥上的杂物、垃圾。5、项目部环境保护小组定期开展环保检查，及时处理破坏环境的行为。十二、钢便桥和钻孔平台施工质量保证措施钢桥建成后承担施工车辆的运输任务，为保证钢桥质量、保量和安全及时的完成，制定如下保证措施：1、认真编制专项施工组织设计方案，对班组进行全面的施工技术交底，保证严格按设计及施工技术规范要求施工。2、该桥由技术主管组织工程人员认真计算、校核，并报上级部门审批保证各项验算满足通行使用要求。3、钢桥的施工严格按设计计算书指导支架施工，如

24、现场地质状况无法按设计位置施工，技术人员先现场分析、讨论，再将讨论结果上报驻地监理办及相关部门，以决定可行的施工方案。十三、钢桥施工安全保证措施1、根据水文地质情况编制切实可行的施工措施。每道施工工序要求必须征得监理和业主的同意方能进行下道工序。2、钢管桩制作必须符合规范及设计要求，并按照规范进行抽检。钢管桩沉桩偏位控制在设计范围内，以保证结构受力可靠，每排钢管桩施打完毕，应立即进行桩间连接，钢支撑焊接质量可靠，才能加载。3、所有工程用电要有良好的接地装置，并加装漏电保护器。对所有参与施工的人员，根据具体情况进行技术交底，技术交底时强调各项安全措施，使参与施工的人员做到“心中有数”。4、工地所

25、有施工人员均要接受技术交底，电焊焊接部位均要满足设计要求。5、安装过程必须配备经验丰富的吊车司机，吊车吨位必须满足安装过程使用要求；安装钢管桩及冲孔时，必须定期认真检查钢丝绳、吊钩，如有损坏应立即更换；现场施工人员必须戴安全帽，船上施工人员必须穿救生衣，严禁穿拖鞋上班。十四、钢便桥完成后的保护措施1、定期对钢便桥和钻孔平台各个焊接点进行检查，对出现脱焊、焊缝情况异常的应及时进行处理。2、在使用过程中，不定期进行沉降观测，以防发生不均匀沉降而影响车辆通行的安全。3、在便桥上设置软管灯，保证晚间能持续发光，提示船只安全通航；同时在两侧的平台上设置引导通航灯，提前告知船只通航航道。4、工作人员24小时值班，严禁非施工车辆驶入，对超载车辆进行控制，同时观测过往船只的动向，确保船只在与施工便桥发生碰撞时能及时有效的进行处理。5、钻孔平台四周应设置立柱、安全网。6、一旦遇到洪水、台风时，严禁人员和机械停滞在便桥上，同时减轻便桥上的荷载。派人及时清除便桥、钻孔平台上游带来的各种阻水杂物，减小便桥和钻孔平台的水流冲力。7、在进入钢便桥明显位置设置限速、超重标志，严禁超载、超速车辆通行。8、在通航处设置航行标志，保证航船安全。 山东通达路桥工程有限公司 三柳高速公路第七合同段项目经理部 2013年9月2日