贝雷片施工便桥方案11.docx

钢便桥施工技术方案一、编制依据1二、工程概况1三、设计总体方案11、钢管桩承载力验算52、顶层分配梁计算73、桩顶横梁验算84、贝雷梁验算95、桥台基底承载力检算10五、 施工准备111、人员准备112、施工机械、仪器准备114、材料准备125、施工技术准备136、施工工期计划安排13六、钢便桥施工工艺131、钢便桥施工工艺流程：132、施工放样：143、钢管桩施工143、桩顶横梁安装154、桥台施工及支座安装155、贝雷梁安装166、顶层分配梁及桥面施工167、钢便桥使用及维护 、钢便桥的使用管理17七、钢便桥拆除17八、质量保证措施17九、文明施工的组织措施18十、安全保证措施191、落实安全责任，实施责任管理192、建立健全安全保证体系203、强化安全管理与训练20一、工程概况本项目南起开元大道（南四路），经交通路，跨沙颍河，文昌大道，北至周淮路，长15290米，红线宽度50米。包含跨越沙颍河、流沙河2座桥梁工程。在跨沙颍河架设施工钢便桥，钢便桥采用贝雷片梁桥型，总长度252m，桥面宽6m。考虑船只通航，在P7墩南侧设一处24m跨，其余均为6m/跨布置。三、设计总体方案根据钢便桥的设计标准和使用功能，结合桥梁施工需要，分为单跨6m及单跨24m两种跨径规格。1、单跨6m设计最大荷载为能通行总重70吨履带吊，打拔钢管桩最大负荷70吨，实际施工时考虑1.2倍的安全系数，设计荷载按168吨计算，结构形式如下： （1）、钢便桥采用321型贝雷梁钢结构，每跨跨度6m，桥面宽6米。 （2）、桥墩基础采用630mm钢管桩（=10mm），每墩3根，钢管桩中心间距2.7m，入土深度10m，桩间连接采用18槽钢，露出水面部分制作两层斜撑，打桩时严格控制桩身垂直度，确保钢管桩的施工质量。 （3）、钢管桩顶面采用900*900*10mm钢板封口，四个方向采用加劲板与钢管桩焊连。 （4）、钢板上布置双拼40b工字钢的横梁，长度为6m，桩顶横向设置限位钢板，横梁顶采用10槽钢设置U型卡，固定贝雷片。 （5）、横梁顶面布置5道贝雷梁，其中第2道、第4道为2片贝雷片并列，其余为单片贝雷片，每道贝雷片横向间距为1.4m，组装成连续贝雷梁，每隔3m在各贝雷片间横向用花架联结，下穿抗风拉杆；贝雷梁上设置20b工字钢横向分配梁，间距0.3m；分配梁两侧下方，采用18槽钢纵向焊接，使其成为整体；顶层分配梁上采用满铺6mm厚的花纹钢板；钢便桥两侧设置栏杆，护栏采用48*3.5钢管双层布置，高度1.2m。2、单跨24m设计最大荷载为能通行两辆重量分别为40吨砼罐车，总重为80吨，实际施工时考虑1.2倍的安全系数，设计荷载按96吨计算，结构形式如下： （1）、同样采用321型贝雷梁钢结构，跨度24m，桥面宽6米。 （2）、桥墩基础采用630mm钢管桩（=10mm），在两侧跨端位置，各插打2排钢管桩，纵向间距2m。每排3根，钢管桩横向间距2.7m，入土深度10m，桩间连接采用18槽钢，露出水面部分制作两层斜撑。 （3）、钢管桩顶面采用900*900*10mm钢板封口，四个方向采用加劲板与钢管桩焊连。 （4）、钢板上布置双拼40b工字钢的纵梁，长度为4m，在纵梁上方根据贝雷片端柱底座位置，横向布置双拼40b工字钢横梁，长度6m。横梁顶放置贝雷片端柱及底座，每片贝雷片对应一个端柱及底座。 （5）、横梁顶面布置8道贝雷梁，第2道和第3道、第5道和第6道为两片贝雷片并列，其余为单片贝雷片，每道贝雷片横向间距为82cm，组装成连续贝雷梁，每隔3m在各贝雷片间横向用花架联结，下穿对拉螺杆；贝雷梁上设置20b工字钢横向分配梁，间距0.3m；分配梁两侧下方，采用18槽钢纵向焊接，使其成为整体；顶层分配梁上采用满铺6mm厚的花纹钢板；钢便桥两侧设置栏杆，护栏采用48*3.5钢管双层布置，高度1.2m。四、 6m跨钢便桥结构计算 1、设计指标根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86），钢材的设计指标如下：A3钢： 140Mpa，85Mpa，Eg2.1105Mpa， 安全系数取1.4 荷载系数取值：静载系数Vg=1.2 动载系数Vd=1.4使用QUY70履带吊对钢管桩进行打拔，自重70吨，所能承受拔桩极限为该车的自重，拔桩时最大负荷可达70吨。便桥设计荷载按140吨计算。静荷载系数1.2。QUY70履带吊，拔桩时履带轨距4000mm，接地长度5040mm，履带板宽度700mm。2、I20b工字钢分配梁受力计算 由力学求解器求的I20b工字钢受力数据结果如图：根据求得的支座弯矩，按照单跨梁求得各跨的弯矩和剪力图以及各点的支座反力。R1=267.64KNR2=138.54+572.36=710.9KNR3=-277KNR4=138.54+572.36=710.9KNR5=267.64KN实际情况没有固结，贝雷梁不可能对I20工字钢产生拉力，所以，取消计算中的支座拉力，并反向按比例分配到其他截面。实际情况中因为钢板的分配作用，使各梁受力均匀，所以，仅反向分配是偏安全的。分配后受力为R1=229.76KNR2=610.28KNR3=0KNR4=610.28KNR5=229.76KN单根I20工字钢受到的最大的力 查型钢表，20：W=25010-6 m3A=39.510-4m2 抗剪合格。 抗弯合格。所以，20横梁合格。3、贝雷梁验算：当吊车处于跨度中间位置起吊的时候，贝雷梁处于最不利弯矩荷载位置。其中第二排和第四排，受力相同，为最大的受力。以简支梁计算，计算数据图示。 挠度计算应该由垂度加弹性挠度。 挠度合格。贝雷梁容许抗弯788.2KNm弯矩合格，容许抗剪245.2KN，第二排和第四排贝雷片为双排。所以，抗剪、抗弯均符合设计要求。4、双拼I40b 横梁验算：吊车处于支点处起拔的时候，横梁受力最不利，计算结果如图：此时，贝雷片受力：第二、四排贝雷片均为双排，故抗剪抗弯均符合设计要求工字钢受力图：查型钢表，40b：2W=2114010-6 m32A=293.110-4m2 抗剪合格。 抗弯合格。所以，240b横梁合格。5、入土深度计算 当吊车处于支点处起拔的时候，支点处单根钢管桩受力最大，为735.48KN。所以，以最大受力简单计算：钢管桩单桩竖向极限承载力可以按照以下公式计算:U：桩周长：U=0.63=1.98m;:第i层土对桩壁的极限摩阻力(kPa);: 桩在第i层土层中的深度(m);作为摩擦桩,桩顶极限荷载绝大部分由桩侧阻力承担,桩端阻力较小.工程又需要偏安全设计,所以,忽略桩底端闭塞效应系数的影响及桩端阻力.桩基的竖向极限承载力应大于等于竖向荷载力。所以，当考虑4米冲刷后，采用630mm钢管桩，入土深度16米时，结构安全的。河床底标高为37.5m,钢管桩顶标高为50m,入土深度(16m)+冲刷深度(4m)=20m,钢管桩单根长:50-(37.5-20)=32.5m.（5） 钢管桩稳定性验算按“压杆稳定性计算原理”验算，I4.4410-4m4，E=2.11011N/m2,长度系数=2，河床面以上钢管桩长度取L=7m计算，单根钢管桩屈曲临界荷载：Pcr=2EI/（L）2=3.1422.110114.4410-4/（27）2=4.69103KN单根钢管桩承受荷载735.48KN由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。 五、 24m跨钢便桥结构计算 1、设计指标根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86），钢材的设计指标如下：A3钢： 140Mpa，85Mpa，Eg2.1105Mpa， 安全系数取1.4 荷载系数取值：静载系数Vg=1.2 动载系数Vd=1.4设计为可以通行1辆8方（40吨）混凝土罐车，共重40。便桥设计荷载按40吨计算。动荷载系数1.4。 8方混凝土罐车，左右轮距1940mm，前后轮距3650+1350mm，轮宽200mm2、I20b工字钢分配梁受力计算分析每辆罐车由6根20b工字钢承担，按1.4的安全系数考虑，每根承重92000N。以第四和第八阶段为承力段，节段内按均布受力计算，均布力f=154KN 由力学求解器求的I20b工字钢受力数据结果如图：单根20b工字钢剪力图单根20b工字钢弯矩图根据求得的支座弯矩，按照单跨梁求得各跨的弯矩和剪力图以及各点的支座反力。工字钢受最大剪力Fmax=23.24KN各支点受力分别为：f1=-0.04KNf2=0.76KNf3=-1.78KNf4=24.3 KNf5=23.82 KNf6=-0.85 KNf7=-0.85 KNf8=23.82 KNf9=24.3 KNf10=-1.78 KNf11=0.76KNf12=-0.04KN20b工字钢作用在贝雷片上，作用点为自由端，不能提供向下的作用力，所以将向下的反作用力平均分配到其他作用点上，得出支点最大反作用力为：fmax=25.2KN单根I20b工字钢受到的最大的弯矩：Mmax=1.23KN。M查型钢表，20：IZ = 250010-8 m3A=39.510-4m2 抗剪合格。 抗弯合格。所以，20横梁合格。3、贝雷梁验算：当两辆罐车（共80T，分布力8m范围）同时处于跨度中间位置的时候，贝雷梁处于最不利弯矩荷载位置。贝雷片同时受力，受力相同。分布20b工字钢自重48031=41280Kg。贝雷片单片受均布力1.43KN/m，单片贝雷片中间8m为均布受力，均布力8.33KN/m，贝雷片拉应力、压应力及弯应力为1.3210=273 MPa；剪应力为1.3160=208 Mpa,桁片允许弯矩Mo= 975 kNm。以简支梁计算，计算数据图示。 贝雷片受力分部图 贝雷片剪力分布图贝雷片弯矩分布图由上图可以看出，贝雷片剪力最大为Fs=50.48KN 贝雷片弯矩最大Ms=436.16KN*m 贝雷片截面面积S=25.48cm2 贝雷片惯矩Ig= 250500cm4截面最大剪切应力：F1max=Fs/s=19.8Mpa安全系数取1.4 。所以1.4F1max=27.74Mpa208Mpa最大弯曲正应力：M1max=(Ms*0.75)/Ig=130.58Mpa安全系数取1.4 。所以1.4M1max =182.82Mpa273Mpa贝雷片弯矩最大Ms=436.16KN*m 975 kN*m 挠度验算：外部荷载挠度 Wmax1=833082433842.1101125050010-8（8+83243-824242） Wmax1 = 3.5cm自重荷载挠度 Wmax2=514302443842.1101125050010-8 Wmax2=1.2cm贝雷片总挠度在中跨最大为1.2+3.5=4.7cm挠度满足要求4、双拼I40b 横梁验算：贝雷片每片自重275Kg。20b工字钢每米自重31Kg。所以在中跨24m段，刚便桥自重为96275+48031=41280Kg。便桥自重为均布力分布于40b工字钢上面34.4KN/m。以两辆8方罐车为模型，最不利情况为罐车分布于一端长度8m的贝雷片上。A3钢： 140Mpa，85Mpa，Eg2.1105Mpa 安全系数取1.4罐车处于支点处起拔的时候，横梁受力最不利，计算结果如图：此时，由罐车荷载作用下贝雷片受力：贝雷片荷载分布图4.1贝雷片剪力分布图4.2最大剪力为F2max=210.33KN此时支点最大反力为55.53KN，40b工字钢承受12片贝雷片传递过来的动荷载力，按均布荷载力计算。最不利情况下40b工字钢受力总和：666.36KN+206.4KN=872.76KN6m双拼40b工字钢均布受力大小145.46KN/m双拼40b工字钢受力图4.3双拼40b工字钢剪力图4.4双拼40b工字钢弯矩图4.5工字钢受最大剪力Fmax3=272.74KN工字钢受最大弯矩Mmax3=163.64KN*m查型钢表，40b：2W=2114010-6 m32A=293.110-4m21.4max=1.4272.74103293.110-4=20.5Mpa85 Mpa 抗剪合格1.4max=1.4163.641032114010-6=100.5Mpa140 Mpa所以用双拼40b工字钢抗弯合格。5、入土深度计算 当吊车处于支点处起拔的时候，支点处单根钢管桩受力最大，由以上剪力图4.4可以看出，此时中间钢管桩受最大荷载为P=545.5KN。6308mm钢管桩Wx=2401.01cm3，A=156.25cm2所以，以最大受力简单计算：钢管桩压弯共同作用下，最大应力为：1=545.5103156.2510-4=34.91Mpa34.91Mpa545.5103L9.2m安全系数取1.4，所以1.4L12.8m，取13m满足要求。6、钢管桩在水平力作用下弯曲应力检算 管桩外径D=63cm，管壁厚8mm；由于最大水深6m，采用6米对钢管桩的弯曲应力进行检算。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为： q=0.8A2/2g 式中： A 钢管桩阻水面积，A=2rh=0.63*6=3.78m2。其中r为桩的半径；h为计算水深，取6.0m。 水的容重，=10kN/m3。 q 流水对桩身的荷载，按均布荷载计算。 水流速度，有设计资料得：=2.0m/s 则有 q=0.8A2/2gq=0.83.78104/（29.81） =6.17kN/m 63cm钢管桩的惯性矩I、截面抵抗矩W分别为： I=75612cm4 W=（R4-r4）/4R =3.14（31.54-30.74）/(431.5) =2399cm3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 =（96.1762）/128 =15.62KN*m =Mmax/W =15.62103/239910-6=6.5MPa 145Mpa满足要求 fmax=0.00542qL4/EI =(0.005423.08kN/m3004cm)/(2.110575574cm4) =0.085 cmf=（1/400）L=3cm 满足要求。 上式中E为钢材的弹性模量取E=2.1105 MPa。7、钢管桩稳定性验算 （1）长细比计算：=L/i 其中：L 钢管桩的计算长度； 根据一端固定，一端简支形式取=1；i 钢管桩的回转半径。 A 钢管截面面积。 A =156.2cm2 i=IA=22.0cm =L/i=1.01200/22 =54.5纵向弯曲系数=1.02-0.55(54.5+20100)2=0.72（2）计算稳定性 =pA=545500N/（0.720.01562） =48.5MPa=145MPa 满足要求。 注：上式中P为竖向荷载，A 为钢管截面面积。 其余桥面板及纵梁、横梁都按标准配置，在此不做稳定性计算。六、钢便桥施工工艺1、钢便桥施工工艺流程：2、施工放样根据施工图位置，首先用全站仪确定两桥台钢管桩位置，然后再用直接量距方法放出第二排以及以后的钢管桩位置，保证中间关键跨24m的长度，便桥主桥两侧桥台设在河堤之上，然后用全站仪确定方向，即可开始插打钢桩。3、钢管桩施工使用QUY70履带吊对钢管桩进行打拔3、桩顶横梁安装4、桥台施工5、贝雷梁安装6、顶层分配梁及桥面施工7 关键跨（24m跨）位置确认和施工方法 8、钢便桥使用及维护 、钢便桥的使用管理 七、钢便桥拆除八、质量保证措施九、文明施工的组织措施十、安全保证措施1、落实安全责任，实施责任管理2、建立健全安全保证体系3、强化安全管理与训练