临时便桥施工方案样本.doc

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临时便桥施工方案
一、 时便桥标高的设定
根据《施工设计图》第一册资料, 长江在世业洲段属感潮河段, 水位变化明显, 年内水位变幅较大, 历年最大变幅6.25m, 最小变幅4.54m, 近几年最高潮位均超过6m。
根据《地质勘测报告》, ”据查访, 该地段长江水位标高, 丰水期一般为6m左右, 枯水期一般为2m左右, 潮差一般为1.5m左右。”
现场实际测量资料显示, 当前长江水位标高为4.5m, 39号墩处水深1.3m, 40号墩处水深4.5m。
根据以上资料的综合,39#、 40#墩处的施工便桥将在枯水期施工, 桥面标高定于7.0m。
二、 地质情况
工程地质钻孔柱状图( Y44、 Y45) 揭示, 除39#墩处河床上部有一淤泥堆积层外, 其层次分别为: 淤泥质亚粘土、 亚粘土夹粉砂、 粉细砂、 细砂、 中粗砂及岩层。
三、 便桥结构形式
为配合39#、 40#承台套箱的施工, 便桥设于桥梁中心线左侧( 路线前进方向) , 便桥边缘线距承台边缘线2m。便桥结构形式从下至上依次为: Ф60cm钢管桩基础、 I56a工字钢横梁、 贝雷片组合纵梁、 I25工字钢分配梁、 10mm钢板桥面及护栏等附属设施。
桥面总宽7.0m, 钢管桩横桥向每排三根, 中到中间距3.5m, 纵向中到中间距12m;
顺桥向每跨共I56a工字钢置于钢管桩顶部, 长7.5m。
每道贝雷片梁由四个贝雷片组成, 每个贝雷片单长3m。共6道, 中到中间距离1.16m。其中每两道为一组,共为三个组合式纵梁。
I25工字钢做为桥面系支撑及荷载分配梁, 沿桥横向布置。中到中间距为50cm。
桥面铺装使用10mm厚钢板, 宽7.0m。钢板面焊Ф10圆钢, 间距20cm, 做为防滑措施, 钢板与I25工字钢之间使用电焊固接。
桥面两侧护栏使用Ф3.5cm圆钢管, 高1.2m, 与桥面焊接, 间距1.5m, 中间挂安全网保护行人安全。
( 便桥结构基本形式见附图一)
四、 便桥结构使用材料的力学验算
1、 钢管桩长度
荷载取值( 每跨)
恒载:
桥面铺装钢板( 钢管扶手略)
7m×12m×0.01m×7850kg/m3=6594kg
I25工字钢分配梁
(30根×7.5m/根)×38.08kg/m=8568kg
贝雷片纵梁
6道×4片×270kg/片=6480kg
I56a工字钢横梁
2×7.5m×106.27kg/m=1594kg
恒载总重: 6594kg+8568kg+6480kg+1594kg=23236kg 即232.4KN
单桩承重荷载为: 232.4KN÷3=77.5KN
活载
施工期间最大活载为50t履带吊机, 其次为7m3容量的混凝土运输车( 自重12t, 混凝土重17.5t, 按30t取值) 。取最不利位置荷载做验算: 即履带吊机与混凝土运输车的会车位置位于钢管桩的顶部。按照集中荷载验算, 则
最大活载总重为: 30+50=80t, 即800KN;
由于工字钢的作用, 单桩承受最大活载为: 800KN/3=266.7KN;
则每根桩的最大荷载取值为:
77.5K+266.7KN=344.2KN
根据赵明华主编《桥梁桩基计算与检测》提供的1.65安全系数, 考虑到车辆冲击动载, 水流冲击及施工偏差, 取钢管桩安全保证系数为2.0, 则单桩最小承载力应为:
N=344.2×2=688.4KN
钢管桩承载部分( 入土长度) 计算
根据地质资料, Y44( 39#墩) 、 Y45( 40#墩) 孔位地质构造层理如下:

Y44( 39#墩)

层厚( m)
桩周极限靡阻力( Kpa)
淤泥
2.1
—
淤泥质亚粘土
8.9
20
亚粘土夹粉砂
7.5
24
粉细砂
14.75
45

Y45( 40#墩)
地质结构
层厚( m)
桩周极限靡阻力( Kpa)
亚粘土夹粉砂
1.7
25
亚粘土与粉砂互层
7.9
20
粉细砂
9.0
24
细砂
10.4
58
根据钢管桩竖向承载力公式:
Pi=λsUΣτiLi+λpAσR
则39#墩处钢管桩入土深度L为:
P=π×0.6×(20×L1+24×L2+45×L3)
688.4KN=π×0.6×(20×8.9+24×7.5+45×L3)
L3=0.16m
钢管桩入土深度为:
L=8.9+7.5+0.16=16.56m
40#墩处钢管桩入土深度L为:
P=π×0.6×(25×L1+20×L2+24×L3)
688.4KN=π×0.6×(25×1.7+20×7.9+24×L3)
L3=6.86m
L=L1+L2+L3=1.7+7.9+6.86=16.46m
钢管桩入土深度取最大值17m。
非承载部分( 即入土面以上部分) 长度:
由于水面标高为4.5m, 钢管桩顶面标高5.0m, 水深4.5m, 非承载部分长度暂定为5m。实际施工中应按实测水深、 最高潮位及承载力标准进行调整。
钢管桩总长度暂定为:
L=17+5=22m
钢管桩承载加自重的验算
以上验算没有加入钢管桩的自身重量, 将其包括在安全系数范围内, 为了安全起见, 需对其承载能力作加上自重后的核算。
按标准钢管桩( 直径609.6mm,壁厚12mm,每米单位重为177公斤。) 计算, 其自重应为: 22×177=3894kg, 即38.94KN
则单桩承载为:
344.2+38.94=383.14KN<688.4KN( 验算荷载)
则此钢管桩长度能够满足承载要求。
钢管桩顶部I56a工字钢横梁的验算
按照前面计算结果, I56a工字钢所承受的恒载应为216.4KN, 最不利
P1 P2 P3 P4 P5 P6 荷载位置位于横梁顶面, 大小为
800KN, 则横梁所受最大荷载应
1.16
1.16
1.16
1.16
1.16
为P=216.4+800=1016.4KN, 取安
全系数为2, 则横梁所受验算总荷载应为: P=1016.4×2=2032.8KN。各分荷载P1=P2=P3=P4=P5=P6, 均为2032.8÷6=338.8KN。如图所示。因P1、 P6直接作用在钢管桩的顶部, 对横梁不产生弯距和剪力( 点接触) , 根据汪正荣主编《建筑施工计算手册》, 按照二等跨连续梁受力图可得横梁所受最大剪力为:
Vmax=1.333×P=1.333×338.8=451.6KN;
横梁所受最大弯距为:
Mmax=0.333×P×L=0.333×338.8×3.5=394.9KN·m;
I56a工字钢截面面积A为135.38㎝2, 截面抵抗距W为2342.0㎝3, 则横梁所受最大压应力为:
σmax=Mmax/Wx=394.9KN·m÷2342.0㎝3=168.6Mpa<[σ]=145×1.3=188Mpa
横梁所受最大剪应力为:
τmax=Vmax/A=451.6KN÷135㎝2=33.4Mpa<[τ]=85×1.3=110.5Mpa
经检验, 横梁刚度满足受力要求。
贝雷片桁架纵梁刚度的验算
取单跨中单个贝雷片做为受力单元。根据力的二次分配作用, 可将桥面的传递荷载认为是均布荷载P, 贝雷片桁架纵梁作为整体受力。
纵梁所受恒载( 包括自重) 为216.4KN;
活载为800KN;
总荷载N=( 216.4+800) ×2=2032.8KN。
P=N/L=2032.8KN÷7m×1.16m÷12m =28.1KN/m;
则单排纵梁受力简图如图所示。其反力及剪力最大值在A、 E两节点处。
Pa=Pe=PL/2=28.1×12÷2=168.5KN
p=28.1KN/m

A B C D E
4m 4m 4m 4m
纵梁受力分析示意图
弦杆处强度验算
贝雷片立杆荷载受力处为两根I8工字钢, 其单根受力应为
Pa( Pe) /2=168.5÷2=84.2KN。
I8工字钢截面面积为:
A=50×5×2+70×5=850㎜2
所受应力为:
σ=84.2÷850=99.1Mpa<[σ]=215×1.3=279Mpa
故弦杆强度满足要求。
销钉受剪验算
销钉所受剪力为:
V销=168.5KN÷2=84.2KN
销钉面积为:
A销=πd2/4=π×52÷4=19.6㎝2
销钉所受剪应力为:
τ销= V销/ A销=84.2÷19.6=42.9Mpa<[τ]=279Mpa
故销钉强度满足受剪要求。
I25工字钢分配梁受力验算
强度验算
取一根工字钢做受力分析单元, 其所受恒载为桥面系钢板重量, 所受最不利活载为50t履带吊车与混凝土运输车交会处。根据荷载受力模式图可知, 履带吊车作用在9根分配梁上。混凝土运输车后轴按照压在单根梁上计算, 则单根单跨( 跨径1.16m) 分配梁的受力荷载为:
q1 钢板恒载: 65.94KN÷(12×7)×(1.16×0.5)÷1.16=0.393KN/m
q2 50t履带吊荷载: 56KN/m
q3 混凝土运输车荷载: 81.9 KN/m(按照15t车标准单轴)
为计算简化并保证钢梁受力强度, 可取三项荷载叠加值为总荷载, 即:
q=q1+q2+q3=0.393+56+81.9=138.3KN/m
则钢梁所受剪力为:
V=ql/2=138.3 KN/m×1.16 m×2÷2=160.4KN
最大弯距为:
Mmax= ql2/8=138.3 KN/m×2×1.16 m 2÷8=46.6 KN·m
查表得知, I25工字钢截面面积A为48.51㎝2, 截面抵抗距W为401.4㎝3, 则:
分配梁所受剪应力为:
τ分=V/A=160.4KN÷48.51㎝2=33.1Mpa<[τ]=110.5Mpa
分配梁所受拉应力为:
σ= Mmax /W=46.6KN·m ÷401.4㎝3=116Mpa<[σ]=188Mpa
故分配梁刚度满足受力要求。
便桥施工部分
钢管桩的施工
钢管桩的制作 根据计算, 钢管桩单根长度为22m, 入土最小深度15m。计算中没有加入江底冲刷深度、 实际最大水深、 钢管桩偏位及其实际承载力等其它相关因素。施工中, 按照22m加工钢桩, 不做连接, 按照桩位处实际情况调整桩长, 当有必要加长时, 可在施工现场就地接桩。
施工机具的选择 根据钢管桩的承载力需要, 可选用振动力为500KN振动锤沉桩, 用25t吊机及浮船配合作业。
沉桩顺序 运桩——放桩位——吊机就位——浮船就位——安装导向架——吊桩——插桩——安放振动锤——沉桩——( 接桩) ——设计标高——切割至设计值——焊接工字钢托架——安装贝雷片纵梁及其它结构——下一循环
测量 在旱地施工时, 先定出桩基中心线, 再在边排桩位以外适当距离钉立木桩, 设置定位板, 施工时按桩位拉线, 确定桩位。在水中施工时, 采用导向架控制桩位, 木制桩架的空间比桩径大2至3cm, 铁制桩架可大10至15cm, 用木夹箍调整。放样时用经纬仪交会出上游一排迎水桩, 再以迎水桩为基准, 测定其它桩位。施工桩位与设计桩位的偏差, 纵行和横行的轴线不应超过2cm, 单桩轴线不应超过1cm。
桩的接长或切割 钢管桩的接长用电焊方法完成, 接长时要使两节钢管桩中轴线相重合, 接口处要贴合。现场接桩时用长木靠尺检验钢管的顺直。焊接要牢固、 不漏水, 焊缝宽不小于钢管壁的厚度, 接缝焊好后在管壁上焊加强筋, 增强连接。钢管的切割采用气割, 无特殊要求。
振动下沉及控制方法:
1、 沉桩开始时, 可仅由桩自重及振动锤压重下沉。
2、 吊装振动锤和桩帽与桩顶盘牢固连接, 将桩沉至设计标高。且最后下沉速度不大于试桩的最后下沉速度, 振幅符合规定, 即认为合格。
3、 每根桩的下沉应一气呵成, 不可中途停顿或较长间歇, 接桩振动的间歇时间应力求缩短。
4、 振动的持续时间, 根据不同机械和不同土质经过试桩确定, 一般不超过10min~15min。
I56a工字钢横梁及贝雷片纵梁的安装
每排钢管桩施工完毕, 进行桩顶的切割及切割处的加焊。切割口的位置在钢管桩的中部, 并在横桥向成一直线, 以保证工字钢的安放。I56a工字钢放入槽口内后进行点焊连接, 作临时固定。安放完的横梁在其顶部贝雷片纵梁位置焊接固定卡口, 将贝雷片连接后放入卡口中, 每根贝雷片用四根L5角钢临时固定, 并在安装贝雷片的横纵向联系后拆除。
分配梁及桥面钢板铺装
贝雷片横纵连杆安装完毕后, 在贝雷梁上间距50cm对称划线排布I25工字钢分配梁。分配梁之间用φ16钢筋焊接固定间距, 并每隔三根用U型螺栓与贝雷片栓接, 保证位置相对稳定。安装完的分配梁上铺1cm厚钢板。钢板板缝尽可能错台在工字钢顶面位置, 宽度5mm, 与工字钢间隔焊接。钢板上间距30cm焊接φ10光圆钢筋防滑, 铺完的钢板两侧边缘焊接φ35㎜圆钢管扶手, 并在左右两侧焊接25cm长度电缆线托架。至此, 整个单跨度便桥结构施工完毕。
其它方面
1、 钢管桩的防腐 根据经验推荐, 在海水区, 钢管桩的腐蚀速度一般为0.02～0.03cm/年, 在浸水区为0.01～0.02cm/年。因此, 不必考虑钢管桩的防腐问题。
2、 施工中的切割应力求准确, 同排桩基应在三根桩位完成后拉线找齐后对称进行施工。
3、 钢结构中的接触部位, 固定时应留有4㎜左右空隙活动量, 不应卡的太死, 以避免刚性折断。
4、 架立贝雷片时应有临时固结措施, 待纵梁安装完毕后折除。
5、 现场施工人员应密切注意每根桩的打入情况, 对不合要求的桩基应采取适当的补救措施, 必要时应增加桩长或进行补桩。
每跨材料数量
钢管桩: 66m;
I56a工字钢: 7.5m;
贝雷片: 72m( 配套) ;
贝雷片连接( L8或L10) : 176m, 贝雷片自带桁架除外;
I25工字钢: 24根; 长7.5m;
10mm钢板: 84m2;
φ35钢管: 29m;