栈桥专项施工方案

-1-栈桥专项施工方案上海朱翔建设有限公司2013年12月23日-2-第一章栈桥施工计算说明一、编制依据1、金属材料力学性能手册2、公路贝雷桁片力学性能二、栈桥概况栈桥长度21米，宽度6米，由6米+9米+6米3跨组成。三、栈桥设计（一）基本要求1、要有足够的面积，满足工作操作，材料堆置和运输的需要。2、坚固、稳定，能满足施工中的各种荷载和气候条件作用下不变形、倾斜、摇晃。3、搭拆简单，搬移方便，能多次周转使用。根据实际情况和现有条件，尽量利用现有设备搭设。（二）栈桥主要技术标准1、栈桥用途：满足大桥主桥的施工需要，使用期为该工程结束。施工主要荷载如下：a．车货总重350KN的混凝土罐车能够满足错车要求b．施工人员的通行（但不单独设置人行道）c．施工物资运输车辆d．临时电力线路、水管e．其它临时荷载1、设计单跨标准跨径9m，桥面净宽5.5m。2、桥面标高：6m3、设计行车速度：10km/小时（三）栈桥构造其主要结构为：下部采用φ529*10钢管桩，横梁采用I40b双拼工字钢，纵梁采用3米×1.5米标准贝雷片，分配梁采用I20工字钢（间距30cm），桥面次用厚钢板满铺，栏杆采用φ50钢管，下部钢管桩之间水平撑采用20#槽钢。栈桥下部钢管桩起始及结束段为6米每跨，后续为9米每跨，钢管桩之间用20#槽钢互相连接，提高平台的稳定性。-3-栈桥面标高暂定为6米，钢管桩桩顶标高为3.85米，现水位标高为1米，钢管桩暂定长度为20米，入土深度不小于10米。（四）技术规范1、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）2、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）3、《装备式公路钢桥使用手册》(交通部战备办发布，1998年6月)4、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）5、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）6、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（五）主要材料1、“321”装配式钢桥及附件采用国产321”装配式钢桥及附件，其技术标准应符合交通部编制《装配式公路钢桥制造及检验、验收办法》的有关规定。贝雷桁架几何特性及桁架容许内力(1)桁架单元杆件性能杆件名称材料断面型式横断面积（cm2）理论容许承载力（KN）弦杆16Mn][102*12.7560竖杆16MnI89.52210斜杆16MnI89.52171.5(2)几何特性几何特性结构构造Wx(cm3)Ix(cm4)EI(KN.m2)单排单层不加强3578.5250497.2526044.12加强7699.1577434.41212612.24双排单层不加强7157.1500994.41052088.24加强15398.31154868.82425224.48三排单层不加强10735.6751491.61578132.36加强23097.41732303.23637836.72双排双层不加强14817.92148588.84512036.48-4-加强30641.74596255.29652135.92三排双层不加强22226.83222883.26768054.72加强45962.6689439014478219(3)桁架容许内力表桥型容许内力不加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩KN.m）788.21576.42246.43265.44653.2剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9桥型容许内力加强桥梁单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯矩KN.m）1687.533754809.467509618.8剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.92、钢材钢管桩采用Q235A钢板卷制，其技术标准应符合国家标准（GB699-65）的有关规定。型钢应符合国家标准（GB2101-80）的有关规定。钢材容许应力及弹性模量按JTJ025-86标准A3钢(Q235)：弯曲应力[σw]=145MPa剪应力[τ]=85MPa轴向应力[σ]=140MPa弹性模量E=2.1*105MPa16Mn钢：弯曲应力[σw]=210MPa剪应力[τ]=120MPa轴向应力[σ]=200MPa弹性模量E=2.1*105MPa四、使用注意事项1、严禁车辆超载、超速工作和行驶，不得在桥面上随意堆放材料及重物，严禁超过2辆施工车辆同时上桥及在桥上排列和行驶。2、大于8级风时栈桥停止使用，洪水涨至贝雷桁片下翼缘0.3〜0.5m时停止使用。-5-过后必须对栈桥作全面检查后方可恢复工作。3、栈桥使用期必须经常检查栈桥状况，如有异常情况，必须查明原因，经处理后方可继续使用。4、经常清理栈桥上游侧的漂浮物(特别是在洪水期)，防止堵水，危及栈桥和工作平台安全。5、栈桥均应设立防护栏杆，并需安装牢固。第二章栈桥结构计算书便桥检算资料一、设计依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041-2004）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《装配式公路钢桥多用途使用手册》二、地质概况根据本项目的地质勘探报告，假设便桥址处的地质条件主要参数见下表：层号层厚地质情况τ(kPa)1X米淤泥质土30三、设计标准设计临时荷载标准：便桥荷载标准为60吨。便桥宽：净宽6米；限行速度：10km/h；-6-便桥使用期限：12个月。恒载分项系数取：1.2活载分项系数取：1.4四、平台总体布置1、平台上部结构便桥上部结构：便桥主梁采用6排上承式贝雷结构，贝雷上弦20#b工字钢横梁每隔0.3米布置一根。横梁上满铺10mm厚钢板，横梁下部考虑通过20#槽钢将其焊接连成一个整体，横梁与桥面钢板采用焊接的方式进行连接。2、平台下部结构该平台下部采用直径529*10mm的钢管桩基础，平台最大跨径为9米。便桥管桩桩顶采用两根40#b工字钢并焊作盖梁每墩中的钢管桩横向用20#槽钢做水平连接，增加车辆上桥时便桥的整体稳定性。具体便桥结构形式详见便桥设计图纸。五、平台结构计算1、平台弯矩、剪力、绕度的验算根据方案对上承式便桥主桥最大跨径9米进行内力分析根据荷载分布和实际情况，按主跨简支梁控制计算。(1)、每米恒载①.贝雷片重量2700×6×1.15/3=6210N/m式中1.15为连接件扩大系数，下同。②.横梁重量1864×11×1.15/3=7860N/m③.桥面钢板（10mm厚）785×6×1.15=5416.5N/m-7-合计q1=19486.5N/m为安全计，按L=9m简支梁计算：M跨中、恒=1/8q1L1²n=1/8×19.5×9²×1.2=236.7KN.mQ恒=1/6q1Ln=19.5×9×1.2/6=35.1KN（考虑多跨连续梁梁中间支点）注：q1------每米恒载重量（KN/m）L------钢便桥跨径（m）n------恒载分项系数(2)、每米活载在分析单跨贝雷梁受活载工况下，考虑最不利受力状况，将100吨荷载视为一个集中荷载，并且作用力在单跨的最中心处进行受力分析如下：M跨中、活=1/4PLn=1/4×1000×1.4×9=3150KN.mQ活=1/6qn=1000×1.4/6/3=77.7KN（汽车对桥面的剪力分析时，考虑一般工程车至少是三轴的，所以计算剪力时考虑三个点同时作用分析）注：q------每米活载重量（KN/m）n------活载分项系数L------钢便桥跨径（m）(3)、弯矩、剪力验算Mmax=M跨中、恒+M跨中、活=236.7+3150=3386.7KN.mQmax=Q跨中、恒+QM跨中、活=35.1+77.7=112.8KN在安全系数=1.5条件下，单排桁片容许弯矩和剪力分别为-8-M＝788KN•m，Q=245KN，（见装配式公路钢桥使用手册59页）考虑到贝雷销间隙和偏载影响，贝雷片折减系数采用0.8[M]=788×6×0.8=3782.4KN.m﹥Mmax=3386.7KN.m[Q]=245×0.8=196KN﹥112.8KN（4）、绕度验算：Fmax=f1+f2f1：自重P引起的绕度。f1=5ql4/384Ein=5×19.5×9^4×1.2/384/2100/250497/6=0.63mmf2;外部荷载Q引起的绕度。f2=Q×L3/48EIn=1000×9^3×1.4/48/2100/250497/6=6.74mmFmax=f1+f2=0.63+6.74=7.37mm[f]=L/400=9000/400=22.5mmFmax[f],计算通过。因此便桥采用6排贝雷结构是安全的。2、I20b横向分配梁内力分析对贝雷上部20#b工字钢横梁受力分析时，考虑桥面钢板不能完全均匀将工程车的荷载分配给工字钢，故考虑最不利工况即汽车单处车轮的荷载直接传递到20#b工字钢上进行分析如下：单处车轮作用在单根20#b工字钢时受力图如下图：-9-车轮宽度按30cm计算,每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长），载荷分析（计算宽度取贝雷组最大间距1.2米）①自重均布荷载;忽略不计②施工及人群荷载：不考虑与工程车同时作用③100t工程车单处车轮轮压为：150KNq=150×1.4/0.6=350KN/mMmax=qcl/8(2-r)=0.125×350×1.2×0.6（2-0.5）=47.25KN.mI20bA=39.55cm2W=250.2cm3σ=Mmax/W=47.25/0.250=189Mpa[σ]=210Mpa计算通过3、I40b下盖梁内力分析-10-载荷分析：①自重均布荷载：P恒=19.5×9/6=29.25KN（考虑多跨连续梁，中间跨盖梁受力情况）②工及人群荷载：不考虑与工程车同时作用③考虑100t总载荷由6排贝雷均匀给盖梁施加压力：P活=83KN（考虑多跨连续梁，中间跨盖梁受力情况）P=P恒+P活=29.25×1.2+83×1.4=151.3KNM1=151.3×0.9×1.5/2.4=85.1KN.mM2=151.3×0.6×1.9/2.4=71.9KN.mMmax=85.1+71.9=157KN.m选用2根I40b则A=111.446cm2W=1140cm3σ=Mmax/W=157/1.14/2=68.6MPa[σ]=170Mpa计算通过。4、钢管桩承载力计算-11-(1)、单桩承载力受力分析：①以单排桩为例，3根管桩共同承担左右两跨各一半的恒载及活载；②管桩自重不计；P桥墩=恒载+活载=（19.5×18×1.2+1000×1.4）/2=910.6KNP单桩=910.6KN/3=303.5KN所以实际打桩所选用的DZ90振动锤进行打桩，该打桩设备振击力至少可达到546KN，打桩时钢管桩贯入度控制不得大于10cm/min。(2)、钢管桩入土长度计算由地质资料可知，设打入土层下X米，则Puk＝u∑qsik=0.529×3.14×（30×X）546解得X10.9m900——考虑90锤正常施工振击力；Puk——单桩的竖向承载力标准值；u——桩身周边长度；qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值。经过验算，得到钢管桩的设计入土深度应大于10.9m，再加上钢管桩土面以上的高度，初定平均每根钢管桩的长度为21米。（3）、钢管桩强度、稳定性验算钢管桩是用10mm厚Q235热轧钢板卷制而成，其直径为Φ529mm，则钢管截面积为0.0163m²通过地质报告及设计钢管桩标高可推知钢管桩土层（不考虑淤泥层）外长度最大值假设为8米，荷载为p=249.78KN，由《路桥施工计算手册》进行-12-强度、稳定性验算如下：受力截面几何特性截面积：A=163cm²截面惯性矩：Ix=Iy=π（D^4-d^4）/64=3.14(52.9^4-50.9^4）/64=54891cm^4回转半径：ix=iy=√Ix/A=√54891/163=18.35cm杆件长细比：λ=l/r=8/0.18=44.4≤150查表，构件对x轴y轴屈曲均属a类截面，因此由λmaxλx，λy=44.4，查附表得φ=0.929，1.2N/φA=（1.2×2