3--钢栈桥施工方案

成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第1页共46页第一章编制说明1.1编制依据（1）、成都二绕城高速西段B2合同工程施工合同及招标文件（2）、成都二绕城高速西段B2合同工程二阶段施工图设计文件（3）、公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）；（4）、公路桥涵地基与基础设计规范（JTJD63-2007）；（5）、公路桥涵钢结构设计规范（GB50017-2003）；（6）、公路工程水文勘测设计规范（JTGC30-2002）；（7）、港口荷载规范（JTJ215-98）；（8）、装配式公路钢桥多用途使用手册(广州军区工程科研所)；（9）、公路桥涵施工技术规范（JTJ041－2000）；（10）、公路工程质量评定标准（JTGF80/1-2004）；（11）、港口工程设计手册。（12）、本公司在大海、长江、黄河项目施工中的栈桥设计与制安经验1.2工程概况1.2.1项目环境基本情况成都二绕城高速西段B2合同工程府河特大桥工程，主桥为三跨连续箱梁桥，跨越府河。府河为季节性河流，河水较浅，常规深度约4～5米；水流湍急，估计2m/s左右；河中丁坝和溢流坝较多，多横跨府河；河滩较宽较平缓；河床淤积层估计约2～3米，其下为较厚的稍密实砂卵石层，卵石粒径2～40cm。工程所在地外围交通较发达，需建设顺路线方向施工便道进入各个施工点。1.2.2项目总体构造府河特大桥主桥采用72+120+72m变截面连续箱梁。本栈桥为主桥施工和对岸引桥施工服务。本栈桥考虑河床覆盖层浅、砂卵石层厚的特点，将栈桥桥跨布置为4×9+3+12+3+4×9m=90m布置。中间2个3米跨的钢管桩，各自4根连接成单元整体桥墩，以抵抗栈桥受水流冲击、河流漂浮物阻力、钢管桩埋置河床深度不足的影响。1.2.3工程地质成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第2页共46页第二章栈桥设计2.1设计说明2.1.1栈桥功能栈桥的主要作用和功能为：⑴施工两岸的砼运输；⑵施工机械设备与材料进场或转场；⑶水电通道、人员交通。2.1.2栈桥设计遵循原则本栈桥主要遵循的是“安全”和“经济”的原则。“安全”原则，要求栈桥具有足够的承载能力，因此，设计标准不可偏小，结构的强度、延性都应留有足够的富余度。“经济”原则，要求栈桥的设计应该通过各方面的优化尽量降低造价。从“经济”原则出发，栈桥的使用期为2年，作为临建工程，取重现期5年一遇的自然灾害和环境条件进行设计，因此，栈桥设计标准的确定，在本质上是在“安全”与“经济”之间寻求最优平衡。2.1.3栈桥设计方案比选（一）单车道和双车道之间进行比较选择栈桥长度小，单车道能满足常规交通运输要求。通视良好，易于掌握栈桥路况，如有车辆双向行驶时，欲上桥的车辆可以在陆地停车场等候通行。（二）混凝土桥面板和钢板桥面板进行比较选择方案方案说明优点缺点备注Ⅰ混凝土桥面板1、省却I14分配梁和花纹钢板桥面板，节省费用1、预制工期长，不利施工。2、维修费用高使用寿命短。3、材料可回收性较差。Ⅱ钢板桥面板1、维修费用较低2、材料可回收。1、造价相对较高拟选方案（三）主纵梁采用贝雷梁或H型钢之间进行比较栈桥主梁进行贝雷梁及H型钢梁比较，拟采用贝雷梁组拼，它具有自重轻，跨越能力高，拼装方便，扰度小等优点，栈桥上部结构安装时采用70t履带吊逐孔“钓鱼法”架设。成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第3页共46页2.2栈桥主要技术标准及设计说明2.2.1主要技术标准及设计参数项目设计标准备注设计荷载汽超-20挂-120砼搅拌运输车总重100t抗洪水漂流物阻力、冲击力按经验值取2t。栈桥上行车速度限制不大于20公里/小时栈桥设计使用期限2年设计水位（m）5年一遇设计水流速度（m/s)2波浪忽略设计单桩抗冲击力（KN）栈桥高程（m）桥跨布置4×9m+3m+12m+3m+4×9m＝90m栈桥宽度（m）62.2.2设计说明（1）通行能力及承载能力：栈桥设计荷载主要考虑结构自重和100t集中荷载以及公路—Ⅰ级汽车荷载。栈桥两端与砼桥台连接，桥台后方为加宽的填筑路基，路基设置满足车辆的转向、变向及会车等需求。栈桥上行走车辆主要为集中力100t荷载，根据计算，栈桥设计公路I级汽车荷载可满足需求。（2）结构型式：钢栈桥设计为2Φ720mm×8mm钢管桩基础（中心距450cm）＋2I32b工字钢横向托梁（跨中加I32a八字斜撑）＋3组单层双排贝雷梁主纵梁＋I25a工字钢横向分配梁（间距150cm）＋I14工字钢纵向分配梁（间距24～48cm不等）＋8mm厚花纹钢板桥面板(2组宽120cm的走道板)+2道宽150cm以及1道宽60cm的5cm厚木板结构。3米跨度的钢管桩四周设置斜撑，使其成群桩桥墩，以抵抗钢管桩崁固深度不足的缺陷，同时，也是抵抗水流和洪水期漂浮物的阻力的措施。因为考虑钢管桩崁固深度不足，其余跨之间，以I32a工字钢在贝雷梁下2.5m～3m处纵向连接，以增加安装时单排钢管桩桥墩排架的稳定性。钢管桩排架墩由于崁固深度不足，横向设置2层I32a工字钢连接，以增加其横向刚度。成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第4页共46页桥面板设计，考虑桥梁是单向行车，仅考虑在砼搅拌运输车的轮距，设置2组宽120cm的行车走道钢板。其余空缺处，设置3组木板走道（木板厚5cm）。考虑工字钢的后期适用性，横向连接的工字钢，均设计6m长。（3）桥长：桥跨布置4×9m+3m+12m+3m+4×9m＝90m。（4）桥宽：栈桥桥面宽6米（钢管桩横向间距450cm），行车道宽4.5m。（5）桥位：栈桥修建在河床覆盖层（泥砂）厚度大于3米的府河（覆盖层下为稍密实的砂卵石）。（5）调头平台：在桥台两端路基处。（6）高程：考虑到最高潮水位为+447.66m，因此栈桥桥面标高定为+450.61m，在高潮时，海平面距桥面垂直距离在2m左右，普通风浪对栈桥上部结构不会产生较大影响。（7）平纵线：栈桥除了桥台设置桥头引道，其余不设纵坡。（8）安全装置：栈桥两侧设置60cm高的I28a工字钢行车防撞护栏，其顶部设置50cm高的人行钢管护栏，并用安全网满铺。（9）航道：栈桥范围不设置通航道。（10）防腐蚀:河床以下5米至贝雷梁底的钢管桩，涂刷乳化沥青防大气和水的腐蚀。2.2.3平面位置祥见设计图。2.2.4结构设计425.39450.61φ720mm钢管桩440.319440.319河床线I36aI36aI36aI36aI36aI36aI36aI36aI25aI25aI14I14I25aI25aI25aI25a425.39425.39425.39栈桥中心线成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第5页共46页2.2.5基础（1）桥台海岸陆地设U型桥台，桥台基础底面尺寸为7740×6500mm，采用片石混凝土基础。桥台搭板为C25素混凝土，台背采用M10浆砌MU30块片石结构，台帽为C30Φ12钢筋的钢筋砼结构。（2）钢管桩基础基础采用Φ720×8mm钢管桩，每排2根，中心间距4.5m。钢管桩间采用I32a工字钢做联系梁，桩顶设250mm凹槽，2根I32a工字钢横梁嵌入钢管桩中。钢管桩桩顶高程+448.392m，钢管桩长度9.0m，钢管桩伸入河床底以下应大于4m。成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第6页共46页栈桥钢管桩布置示意图2.2.6桩顶2I32b托梁钢管桩顶部设置2根I32b工字钢托梁，2根I32a合扣成箱型，采用间断焊接。托梁嵌入钢管桩内250mm，以保证托梁的横向稳定性，主梁与托梁通过限位器固定。桥台支座处贝雷梁上下弦之间用2根【10槽钢进行竖杆加强。钢管桩顶托梁布置示意图2.2.7贝雷主纵梁栈桥采用6片3组贝雷梁作为主梁，贝雷梁组之间间距为4.5m，一组贝雷梁片与片中心间距0.90m。主梁与I32a托梁通过限位器固定。2.2.8I25a工字钢横向分配梁（横梁）贝雷梁顶面，设置纵向中心间距1500mm的I25a工字钢横梁，横桥向布置，I25a横梁通过U型卡与贝雷片连接。2.2.9I14工字钢纵向分配梁（纵梁）I28a顶面设置I14工字钢纵向分配梁，横向中心间距300mm，顺桥向布置。I14纵梁与桥面板及横梁均焊接牢固。成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第7页共46页2.2.10桥面板（δ=8mm防滑花纹钢板）栈桥车行道桥面板，为防滑花纹A3钢板，钢板厚度为8mm，钢板焊接在中心间距240mm的I14工字钢纵梁上，其余走道为5cm厚木板2.2.11附属结构栈桥栏杆，由行车防撞栏杆和行人防坠栏杆组成。行车栏杆立柱采用I28a工字钢，间距1500mm，水平栏杆采用I14工字钢；行人栏杆立柱采用Φ60×4mm钢管焊接在I28a立柱上，间距1500mm，立柱间采用Φ40×4mm钢管连接。栈桥两侧每隔12m设置一道警示灯，以便夜间起到警示作用，防止船舶撞击栈桥。栈桥桥面板及栏杆布置示意图2.3、防腐蚀设计2.3.1钢管桩防腐蚀设计因钢栈桥基础上部长期暴露在空气中，下部浸泡在河水中，河水和潮湿的空气对钢管的腐蚀性较大，且栈桥使用周期长，因此，钢管施打前，采取粉刷乳化沥青进行防腐处理，处理范围为海床底以下5米至钢管桩顶，约13米。成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第8页共46页2.3.2托梁、贝雷梁、桥面系等防腐蚀设计采取喷涂防锈油漆处理。先喷二道红丹防锈漆，再喷一道外漆。2.4栈桥防撞设施设置为了保证栈桥施工及使用过程的安全，施工前应首先在流域上下游设置临时助航标志，以避免过往船只碰撞栈桥。同时应在航道周边设置防撞设施，以减低船舶和栈桥的伤害程度，并避免灾害扩大的方法。成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第9页共46页第三章钢栈桥受力计算3.1概述根据本栈桥施工荷载要求，参照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）及《港口工程荷载规范》(JTJ254一98)，将栈桥设计取3种状态:“工作状态”、“非工作状态”和“灾难状态”。“工作状态”是指在自然条件中不发生影响施工的风、雨、潮、浪等情况，栈桥可以正常使用时的状态。此时栈桥上存在着大量的施工人员、施工车辆和机械。栈桥承受的荷载为自重、施工荷载以及对应的风浪流荷载。其中，风、浪、潮等自然荷载的重现期取5年。“非工作状态”是指自然条件中发生较大的风、雨、潮、浪等，栈桥上不允许通行车辆的状态。由于风荷载大时往往浪、潮也较大，且风对于施工安全的威胁最大，因而以风的强度为指标划分“工作状态”和“非工作状态”。经研究，认为达到8级风时栈桥进入非工作状态。此时，栈桥仅承担自重和风、浪、流荷载。此时风、浪、潮等自然荷载的重现期取10年。由于该区域所处环境恶劣，为了保证结构的安全，在设计时，对应加强设计，除了考虑“工作状态”与“非工作状态”以外，还考虑“灾难状态”。所谓“灾难状态”，是指栈桥可能经受的最不利极端状态，为台风与天文大潮的组合。此时风、浪、潮等自然荷载的重现期取20年。以上3种状态具体化为6种工况。表4.1、栈桥的设计状态与最不利工况设计状态工况荷载恒载基本可变荷载其他可变荷载工作状态Ⅰ结构自重砼罐车荷载对应工作状态标准的风、波浪浪和潮流作用非工作状态Ⅲ结构自重对应工作状态标准的风、波浪浪和潮流作用灾难状态Ⅳ结构自重对应工作状态标准的风、波浪浪和潮流作用注:工况Ⅱ为栈桥在自身施工期间可能出现的最不利施工荷载组合，经反复计算，以单跨栈桥通行履带吊施工荷载及履带吊在前端打桩时控制设计。3.2计算范围计算范围为栈桥的基础及上部结构承载能力，主要包括：桥面板→I14→I25a→贝雷梁→横桥向I32a工字钢→钢管桩。3.3主要计算荷载恒载：结构自重；成都二绕城高速西段B2合同分部府河栈桥工程设计与施工方案第10页共46页活载：9立方混凝土罐车荷载；水流压力、波浪荷载、风荷载。冲击系数：汽车（1.1）。荷载组合：1、恒载＋汽车荷载＋水流压力+波浪力＋风力；2、恒载＋履带吊车＋水流压力＋波浪力+风力。3.4栈桥主要控制计算