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桥梁工程临时结构设计探讨路桥公司XXX二○一六年XX一、概述桥梁工程施工设计桥梁施工是一项技术复杂而涉及面很广的工作，需要有周密的计划，完善合理的施工方法和精心的组织。合理组织施工往往是节约投资、缩短工期、提高综合效益的关键。桥梁施工应包括选择施工方法，进行必要的施工验算，选择或设计、制作施工机具设备，选购与运输建筑材料，安排水、电、动力、生活设施以及施工计划，组织与管理等方面的事务。设计制作施工过程中的临时性结构对保证桥梁工程的安全施工和良好质量具有重要的意义，也是施工过程中必须考虑的重要问题。一、概述桥梁工程施工临时结构物在桥梁施工过程中，选择或设计、制作施工机具设备是施工过程中一项重要的任务，这些施工设备因在施工过程中使用且使用过后大部分设备不能在下一次工程中运用，而被称为施工临时结构物。施工临时结构物包括很多类型：砼浇注时用到的支架、模板，施工时进场和水上施工用的便桥，预应力砼悬灌时用到的挂篮，用于材料运输的缆索吊，高墩施工时用到的滑动模板、爬模和翻模，深水基础施工时用到的围堰等。一、概述在进行不同类型的桥梁工程施工或一个桥梁的不同部分(位)时，要设计的临时结构是不相同的。在设计施工临时结构时，不仅要考虑结构的受力性能，而且要考虑结构的使用性能。结构的受力性能必须满足强度、刚度和稳定性，而使用性能则要考虑施工过程中的各项事项，如施工空间的要求、施工的易用性、结构在使用时的周转次数及施工过程中其它的特殊要求。二、桥梁工程临时结构物设计步骤基本步骤1、收集临时结构设计相关基本资料。如当设计围堰结构时，必须收集地质、水文、气象等方面的资料，具体包括水流流量、流速、水深、土层分布等情况，另外还必须参考基础的设计图纸以确定围堰的尺寸；设计一个挂篮时则必须收集风速资料、桥梁结构细节和施工荷载等方面的资料。二、桥梁工程临时结构物设计步骤2、确定结构的形式，并根据基本资料定出结构的具体尺寸。在收集基本资料的基础上，选择合理的临时结构的形式，如在设计围堰时要考虑采用何种类型的围堰，在设计挂篮时也有很多种结构类型可以选择，应根据工程实际情况选择合适的临时结构的类型，在结构形式确定后，根据基本资料初步确定结构的具体尺寸。二、桥梁工程临时结构物设计步骤3、进行结构计算图示简化，对结构受力进行分析。对具体结构进行简化得到正确的计算图示是进行结构力学分析的基础，只有在确定了正确的计算图示后才能进行计算。力学计算图示简化的难点在边界条件和连接。在进行受力计算时，计算方法先前多采用手算，目前有限元的原理和计算程序已被广大桥梁工作者掌握和应用，在临时结构计算时也趋向于采用有限元法进行计算，尤其在一些大型复杂临时结构设计时，用传统的手算方法将不经济且很复杂。但有限元计算也不是万能的，如何对计算结果进行评估是有限元计算的关键。二、桥梁工程临时结构物设计步骤4、进行结构细部设计计算。结构的细部设计主要是指结构的连接形式(栓接或焊接)、结构的细小部位如吊箱围堰的吊耳等进行设计。结构细部设计对保证结构的施工安全至关重要，在桥梁工程施工中因结构细部设计不合理而发生事故的例子也很常见，因此，必须引起足够的重视。二、桥梁工程临时结构物设计步骤5、对临时结构进行必要的试验或检测及施工过程的测控。临时结构的整体或部分构件加工完成后，进行检测或试验也是必须的步骤。如在围堰施工时，有时应进行气密性检验；在挂篮加工完成后应进行预压以求得结构的变形值，有些特殊结构也应进行试验以保证结构的安全。二、桥梁工程临时结构物设计步骤6、结合工程实际情况确定施工方案。合理施工方案的确定是保证结构安全施工的前提，必须结合工程的实际情况确定细致、周密、详尽的施工方案。如用挂篮进行预应力砼梁的悬臂灌注施工时，在结构设计正确的前提下，也应对施工方案作详尽的考虑，尤其是施工机具和建筑材料的堆放，这些细微之处也不能忽略，否则会引起施工事故。二、桥梁工程临时结构物设计步骤小结在进行施工临时结构设计时时，必须全面考虑各种因素，进行认真细致的计算分析并注意各种细小部位的设计，同时，也要做出符合工程实际的施工方案，并在施工过程中进行必要的试验和监控，确保结构施工的安全和质量。三、设计要点1、荷载确定在设计临时结构前均应对结构所承受的荷载进行分析,确定荷载合理分配至结构。结构计算完后，应对所加荷载进行校核，校核荷载是否与设计值相同，有无增大或减少，这是一个非常重要的环节。2、工况确定结构设计应考虑到不同的工况,分析出最不利的工况,按最不利的工况进行计算.3、结构约束对设计多跨承重结构时,若承重结构纵梁为连续梁应考虑对纵梁布置约束应合理。三、设计要点4、结构细节设计通常我们在做结构设计时，对主要构件应力取值是比较安全的，但成功的设计还取决于细节。比如:①材料选取,一般设计误区是选用优质材料,因为优质材料应力高,但应注意优质材料提供的应力值均是在热处理状态，而所购材料一般均没有进行热处理。有的材料受温度影响，有的材料受加工状态影响，对重要结构件应考虑这些。三、设计要点②螺栓选取，也不是高强螺栓在何处都比普通螺栓好，因为这两者使用条件不同，效果就不同。③结构的稳定性，大型临时承重结构,应充分考虑结构的整体稳定性。5、规范选用在临时结构设计中对荷载的组合、安全系数规定、结构处理一般应符合相关的规范要求。四、计算书参考标准1、总体要求根据具体的施工方案对临时结构进行工况分析，分别计算结构在各工况下的强度、刚度及稳定性情况，保证结构满足现行规范或规定的要求。对复杂的结构分析建议采用MIDAS2006有限元软件，对简单的结构建议直接手算并附计算公式及简图。计算模型随同计算资料。四、计算书参考标准2、计算原则⑴荷载：临时结构按照承载能力极限状态法设计，采用基本组合即静荷载作用的设计值效应和动荷载作用的设计值效应相组合，其效应组合表达式为：四、计算书参考标准临时结构施工荷载：按时间考虑分为永久荷载，可变荷载和偶然荷载。施工期可变荷载一般可以分为基本可变荷载和其它可变荷载两类。施工期基本可变荷载一般包括施工机械、人群荷载等；施工期其它可变荷载基本是由环境荷载(泛指自然环境变化引起对结构的作用，重要的环境荷载有风荷载、波浪荷载、水流荷载等)引起的。环境荷载在结构施工期的随机性很大，结构设计或安全度评估时通常采用其最大值。临时结构恒载临时结构自重施工期可变荷载基本可变荷载施工人群荷载施工机械荷载施工材料堆积荷载捣实砼的振动荷载其它可变荷载风载水流荷载波浪荷载施工期偶然荷载地震力船只或漂流物的撞击力四、计算书参考标准⑵材料设计强度：钢材强度设计值采用现行《钢结构设计规范》上规定；砼强度设计值采用现行《砼结构设计规范》上规定；木结构强度设计值采用现行《木结构设计规范》上规定；其他材料强度设计值采用相应现行规范规定值。四、计算书参考标准3、计算书内容⑴基本要素：①计算依据：a.设计资料，b.规范及行业标准，c.其它资料。②工程概况：a.文字描述，b.主要结构布置图。③方案综述：a.文字描述，b.工艺流程图。④设计参数：a.材料规格型号参数表，b.材料强度设计值表，c.荷载分项系数表。⑤整体工况分析：a.文字描述分工况情况，b.各工况分别计算分析。⑥局部分析：a.文字描述，b.结构计算分析。四、计算书参考标准⑵工况计算分析内容(整体及局部)：①本工况描述。②结构计算模型：a.结构计算模型图，b.结构单元类型及数量；边界条件；荷载类型及取值情况。③变形分析结果：a.根据分析目的取舍分析结果，b.与允许值比较得出结论(允许值待定)。④内力分析结果：a.根据分析目的取舍分析结果，b.与允许值比较得出结论。四、计算书参考标准⑤应力分析结果：a.分别提取弯曲应力和剪切应力，b.与允许值比较得出结论(允许值待定)。⑥反力分析结果：a.根据分析目的取舍分析结果，b.与允许值比较得出结论。⑦屈曲分析结果：a.取第一阶结果，b.与允许值比较得出结论(允许值待定)。以上计算结果不是必备内容，根据实际情况取舍。四、栈桥1、概述施工便桥是一种为满足工程施工和运输需要而修建的临时性桥梁。在山区跨越深沟山谷，或桥位处两岸的陆运与水运均不能满足施工和运输要求时，需修建施工便桥。四、栈桥作为跨越水域施工的常见辅助施工结构，通常和码头结合使用，有着交通、起重、转运等功能，一般要求具备结构简单、造价低的特点，但应安全、牢固。四、栈桥2、主要组成由下往上组成构件一般包括：钢管桩(或其他)排架(岸侧设桥台过度)及联结系横向主梁：型钢纵向主梁：贝雷梁、军用梁、大型钢等分配梁：小型钢桥面板：钢板(防滑设施)栏杆、路灯等附属设施四、栈桥3、主要设计依据⑴《钢结构设计规范》(GB50017-2003)；⑵《砼结构设计规范》(GB50010-2002)；⑶《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)；⑷《碳素结构钢》(GB700-2006)；⑸《铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定》(铁建设[2008]189号)；四、栈桥⑹《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)；⑺《港口工程桩基规范》(JTS167-4-2012)；⑻《公路工程技术标准》(JTJB01-2003)；⑼《装配式公路钢桥多用途使用手册》、《六四军用梁手册》等。四、栈桥4、栈桥设计要求钢栈桥设计一般应符合以下要求：①钢栈桥顶面应高出施工期间最高水位0.5～1.5m；②跨越通航河流时，栈桥下应满足相应通航净空要求；③桥面宽度满足各种施工车辆及设施的使用要求；④通航河流栈桥排架设计应考虑防撞措施；⑤长栈桥应考虑设置会车平台。四、栈桥5、设计过程简介⑴研究比较，明确功能设计图纸、施工调查地质、气象、水文资料栈桥的功能通过栈桥的各种机械设备通过栈桥的最大和最重构件四、栈桥跨度、标高(水位选择)的确定，应从安全、经济、施工方便、满足通航和泄洪要求等方面综合考虑。⑵设计要素平面位置栈桥跨径栈桥标高设计车速四、栈桥栈桥平面位置确定：结合主体工程施工方法进行全面分析，考虑的主要因素有以下几点：钻孔平台钻孔平台•①施工机械靠近现场，方便作业；•④栈桥布置不得影响水上通航，如需船舶配合作业，栈桥优先布置在下游侧。•②尽量保证栈桥轴线与主桥轴线平行；•③尽量与钻孔平台相结合；四、栈桥栈桥跨径通航因素主梁材料施工方式受履带吊机起吊能力制约，采用钓鱼法施工时一般9～12m。打桩船打桩，整跨或整片安装上部结构的施工，跨度可大些。四、栈桥栈桥标高•先保证桥下净空，根据计算水位或最高流(冰)水位加安全高度确定，并保证不会形成流(冰)水、漂浮物阻塞。•同时要考虑大堤、施工便道及施工平台标高，并尽量与其保持一致，尽量避免设计纵坡。0.5—1.5m四、栈桥⑶栈桥结构确定基础承重梁桥面板•扩大基础•钢管桩基础•钻孔桩基础•型钢•军用梁•贝雷梁•钢桥面板(标准件)•砼桥面板四、栈桥⑷设计荷载•结构自重永久荷载•车辆满载自重、制动力(速度可限制)、风荷载、水流力、冰荷载(产生的上浮力、温度膨胀力等)、人群荷载可变荷载•船舶荷载(系缆力、挤靠力、撞击力等)、漂浮物撞击力偶然荷载四、栈桥⑸基础设计•基底承载力满足设计要求；•抗倾覆稳定性≥1.5；•抗滑移稳定性≥1.3。重力式桥台(常用)•多采用钢管桩，沉桩施工；•特殊地质采用钻孔桩基础、石笼墩等。墩位处基础四、栈桥⑹上部结构设计主梁：一般采用贝雷梁、军用梁桥面板：砼桥面板(自重大，造价低)钢桥面板(自重轻，造价高)四、栈桥⑹上部结构设计大型钢作纵向主梁：跨度较小贝雷梁作纵向主梁：跨度较大小型刚与贝雷梁之间采用U型扣进行可靠连接桥面板防滑：焊设小直径螺纹钢筋四、栈桥6、设计时的关键点及注意事项⑴根据使用条件确定设计类型①当河窄，水浅时可选用墩架梁桥；②当河宽且具备贝雷桁架部件时，可选用贝雷桥；③由于任务紧急，临时桥梁的修建不能短期完成时，或河水很深，河床泥土松软，桩基承载力不够且施工困难时，或