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 1
1、钢管桩承载力验算 5
2、顶层分配梁计算 7
3、桩顶横梁验算 8
4、贝雷梁验算 9
5、桥台基底承载力检算 10
五、 施工准备 11
1、人员准备 11
2、施工机械、仪器准备 11
4、材料准备 12
5、施工技术准备 13
6、施工工期计划安排 13
六、钢便桥施工工艺 13
1、钢便桥施工工艺流程： 13
2、施工放样： 14
3、钢管桩施工 14
3、桩顶横梁安装 15
4、桥台施工及支座安装 15
5、贝雷梁安装 16
6、顶层分配梁及桥面施工 16
7、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 19
1、落实安全责任，实施责任管理 19
2、建立健全安全保证体系 20
3、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φ630mm钢管桩（δ=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Ф48*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φ630mm钢管桩（δ=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Ф48*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： [σ]＝140Mpa，[τ]＝85Mpa，Eg＝2.1×105Mpa，
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=267.64KN
R2=138.54+572.36=710.9KN
R3=-277KN
R4=138.54+572.36=710.9KN
R5=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=229.76KN
R2=610.28KN
R3=0KN
R4=610.28KN
R5=229.76KN
单根I20工字钢受到的最大的力

查型钢表，Ι20：W=250×10-6 m3
A=39.5×10-4m2

抗剪合格。

抗弯合格。
所以，Ι20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，Ι40b：2W=2×1140×10-6 m3
2A=2×93.1×10-4m2

抗剪合格。

抗弯合格。
所以，2Ι40b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=0.63π=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，
I＝4.44×10-4m4，E=2.1×1011N/m2,长度系数μ=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=π2EI/（μL）2=3.142×2.1×1011×4.44×10-4×/（2×7）2=4.69×103KN>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： [σ]＝140Mpa，[τ]＝85Mpa，Eg＝2.1×105Mpa，
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200mm

2、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=-0.04KN
f2=0.76KN
f3=-1.78KN
f4=24.3 KN
f5=23.82 KN
f6=-0.85 KN
f7=-0.85 KN
f8=23.82 KN
f9=24.3 KN
f10=-1.78 KN
f11=0.76KN
f12=-0.04KN
20b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，Ι20：IZ = 2500×10-8 m3
A=39.5×10-4m2

抗剪合格。

抗弯合格。
所以，Ι20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480×31=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1.3×210=273 MPa；剪应力为1.3×160=208 Mpa,桁片允许弯矩Mo= 975 kN•m。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1.4×F1max=27.74Mpa<208Mpa
最大弯曲正应力：
M1max=(Ms*0.75)/Ig=130.58Mpa
安全系数取1.4 。所以1.4×M1max =182.82Mpa<273Mpa
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=8330×8×243384×2.1×1011×250500×10-8（8+83243-82×4242）
Wmax1 = 3.5cm
自重荷载挠度
Wmax2=5×1430×244384×2.1×1011×250500×10-8
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96×275+480×31=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： [σ]＝140Mpa，[τ]＝85Mpa，Eg＝2.1×105Mpa
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=872.76KN
6m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，Ι40b：2W=2×1140×10-6 m3
2A=2×93.1×10-4m2
1.4τmax=1.4×272.74×1032×93.1×10-4=20.5Mpa<85 Mpa
抗剪合格
1.4σmax=1.4×163.64×1032×1140×10-6=100.5Mpa＜140 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。
630×8mm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：

σ1=545.5×103156.25×10-4=34.91Mpa
34.91Mpa<140Mpa
单桩竖向极限承载力标准值可按下式计算：　
Quk ＝ Qsk + Qpk ＝ u ∑Qsik * L + Qpk * Ap
qsik ----------- 桩侧极限侧阻力标准值（kPa），这里取粉土30Kpa；　
qpk ----------- 桩端极限端阻力标准值（kPa），这里取0；
γs、γp ------ 分别为桩侧阻抗力分项系数、桩端阻抗力分项系数；　　
d ------------- 桩身直径（mm）；　
u、L ---------- 分别为桩身周长、桩身在不同土层中长度（m）；　
Ap ------------ 桩端面积（m2）；　
V ------------- 桩身体积（m3）；　
Gk ------------ 桩身自重标准值（kN）；　
Qsk、Qpk ------ 单桩总极限侧阻力标准值，在此为693 kN、总极限端阻力标准值，在此为0 kN；　
Quk -------- 单桩竖向极限承载力标准值、竖向承载力设计值（kN）；　
　 钢管桩 γs＝γp＝1.65　 d＝φ630mm　 u＝1.98m
钢管桩的摩擦承载力计算:只考虑侧摩阻力,不考虑端阻力

所以Quk=1.98×30×103×L>545.5×103
L＞9.2m
安全系数取1.4，所以1.4L＞12.8m，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=0.8A×γυ2/2g
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。
γ —— 水的容重，γ=10kN/m3。
q —— 流水对桩身的荷载，按均布荷载计算。
υ —— 水流速度，有设计资料得：υ=2.0m/s
则有 q=0.8A×γυ2/2g
q=0.8×3.78×10×4/（2×9.81） =6.17kN/m
Ф63cm钢管桩的惯性矩I、截面抵抗矩W分别为：
I=75612cm4
W=π×（R4-r4）/4R =3.14×（31.54-30.74）/(4×31.5) ==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 =（9×6.17×62）/128 =15.62KN*m
σ=Mmax/W =15.62×103/2399×10-6=6.5MPa ＜145Mpa满足要求
fmax=0.00542×qL4/EI =(0.00542×3.08kN/m×3004cm)/(2.1×105×75574cm4) =0.085 cm﹤[f]=（1/400）L=3cm 满足要求。 上式中E为钢材的弹性模量取E=2.1×105 MPa。
7、钢管桩稳定性验算
（1）长细比计算：λ=μL/i
其中：L —— 钢管桩的计算长度；
μ —— 根据一端固定，一端简支形式取μ=1；
i —— 钢管桩的回转半径。
A —— 钢管截面面积。
A =156.2cm2
i=IA=22.0cm
λ=μL/i=1.0×1200/22 =54.5
纵向弯曲系数
Φ=1.02-0.55(54.5+20100)2=0.72
（2）计算稳定性
σ=pΦA
=545500N/（0.72×0.01562） =48.5MPa﹤[σ]=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