跨白竹河贝雷梁钢便桥施工方案.docx

中铁五局怀邵衡铁路项目

跨白竹河钢便桥
施工方案

编 制：
审 核：
审 批：
中铁五局怀邵衡铁路项目经理部二分部
2014年12月

一、工程概况
中铁五局怀邵衡铁路项目位于邵阳市隆回县辖区，沿途经过南岳庙乡、石门乡、桃洪镇、雨山镇、滩头镇、周旺镇共两乡四镇，正线起讫里程为DK114+900.00～DK157+209.00，线路长度42.309公里。
设计技术标准：本项目为客货共线Ⅰ级铁路，最高时速200km/h。
中铁五局怀邵衡铁路项目二分部施工段主要工程内容：
（1）正线：里程DK137+520.525～DK157+209.00，线路长19.688km；
（2） 隧道工程：管段4座隧道，共计2554m，占管段长度的12.97%，其中罗家隧道长1044m，为管段控制性工程。
（3）桥涵工程：管段桥梁18座，共计4.387km，占管段长度的22.28%,其中特大桥1座，大桥10座，中桥4座,框架小桥2座,公路跨铁路桥1座；涵洞39座，倒虹吸2座；
（4）路基工程：管段路基长12.748km，挖方总计153.9万m³，其中挖除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类土方 96.8万m³，挖除Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类土方57.1万m³；基床本体填筑88.2万m³，基床底层填筑AB组料24.6万m³，基床表层填筑级配碎石8.8万m³，过渡段水泥稳定级配碎石4.7万m³，过渡段级配碎石17.1万m³。
中铁五局怀邵衡铁路项目二分部白竹河特大桥、三田车中桥跨越白竹河，白竹河净宽22m~25m，平均水深2米，设置一孔全长27m的钢便桥，为三排单层上下加强型，便桥为上承式钢便桥，桥台基础为钢筋砼基础。钢便桥桥面系I10工字钢和10mm厚花纹钢板。本便桥工程计划工期：2014年12月10日开工,2015年1月20日完工，工期40日历天。
二、编制依据
1、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
 2、《公路桥涵地基与基础设计规范》 
3、《公路桥涵施工技术规范》 
4、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （JTJ025-86） 
5、《装配式公路钢桥》多用途使用手册
6、施工现场的实际情况。
三、主要工序施工方法
钢便桥施工放样采用全站仪，高程测量采用水准仪控制。便桥为上承式三排上下加强型，贝雷片纵向排列6片，由横梁、夹具、抗风拉杆连接成一体，在架设钢便桥时按场地、器材准备、拼装、吊装、座落的步骤进行。
1、钢便桥拼装场地的布置；
为方便架桥作业，根据架桥现场的地形、道路状况，在桥头堆放桥梁部件、工具的位置、建桥器材及车辆掉头的位置。
2、钢便桥的拼装；
（1）贝雷架采用三排单层加强型，主梁在空旷场地内拼装，下面垫枕木，用吊车将贝雷逐片吊起，用桁架销子相互连接接长。贝雷为三排，排距为0.45m，加强弦杆的桁架用弦杆螺栓将加强弦杆连接在贝雷弦杆上，用支撑架螺栓将竖向支撑架、水平上下支撑架和贝雷连成整体，每节贝雷接头位置安装各类支撑架各一片。为保证梁的刚度，贝雷、加强弦杆和水平支撑架之间采用接头错位连接，这样可减少由于桁架接头变形产生的主梁位移。连接桁架的所有螺栓螺帽必须拧紧，桁架销子穿到位后必须插好保险销。
（2）所有支座位置要求进行局部加强，防止弦杆局部受力过大产生变形。梁端部采用高剪力型桁架，上弦杆应较下弦杆长2mm，较长的为上弦杆，拼装好后可形成一定的预拱度，减小下挠，因此拼装时要注意区分上下弦杆，防止安装错误。
3、钢便桥的吊装；
加强型钢便桥拼装完成后，采用吊车进行吊装，在贝雷桁架就位后，安装连接支撑架，连接支撑架的螺栓必须在加强弦杆与贝雷片连接之前预先拧到加强弦杆上。
为确保上部贝雷桁架安装质量，拟组织有贝雷桁架桥安装经验的专业施工队伍进行架设。由于本施工便桥所跨河道施工期间水位较浅，采取就地拼装，整孔吊装法进行便桥架设。采用吊车吊起拼装好的每片贝雷桁架的三分之一吊点处，同时在贝雷桁架两端各绑扎好吊绳，起吊期间施工人员拉起四根吊绳站立于吊车作业半径之外的安全区域，辅助吊车控制好贝雷桁架位置。架设期间现场技术、安全人员对人员、设备进行全程监控，规范文明施工，确保安装架设工作安全顺利完成。
4、横梁安装；
横梁采用I28b工字钢，长5.0m，平均间距0.75m，安装桁架节点处，用支撑架螺栓将横梁与贝雷梁连接成一体，相互之间用角钢或标准拉杆打斜撑相连。横梁放置时，需保证主体格构柱处有横梁放置。贝雷架上弦杆安装横撑，横撑采用16A槽钢施工即可，间距2.5m。
5、桥面纵梁安装；
主横梁安装就位后、调整好线形和位置后安装纵梁。纵梁采用I10工字钢，并排竖放在横梁上，翼板与横梁接触交叉处采用角焊焊接。纵梁接头连接处尽量设在1/4跨位置，并要求错开布置，同一截面接头不得超过25%。先将工字钢焊接后再用钢板双面贴焊补强，包括腹板和翼缘板部位。
6、桥面板安装；
便桥宽3.7m，桥面板与纵梁焊接固定。桥面钢板选用优质深花纹防滑钢板，防止雨天行人滑倒或机动车打滑。主体格构柱处要打斜撑或设抗风拉杆将主梁与其固定，防止侧向移位或倾覆。
四、安全、质量保证措施
1、在施工作业期间，设置安全作业区和有关标志。
2、所有的连接销必须插入保险销，螺栓必须拧紧。
3、起吊重物时，钢丝绳连接可靠，不得滑脱，起重臂和重物下不得站人。
4、单片贝雷梁稳定性差，必须水平放置。
5、针对钢便桥施工特点，所有的连接销必须插入保险销，螺栓必须拧紧吊重物时，钢丝绳结实，连接可靠，不得滑脱，起重臂和重物下不得站人。单片贝雷梁稳定性差，必须固定可靠，防止倾倒伤人。
五、设计计算书
（一）、设计资料
1、标准跨径:1-27m；
2、桥面宽度:全宽3.7m；
3、设计荷载:750KN
4、桥梁纵坡：平坡
5、限速：5km/h
6、设计依据:
（1）《公路桥涵设计通用规范》 （JTG D60-2004）
（2）《公路桥涵地基与基础设计规范》 （JTG D63-2007）
（3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 （JTJ025-86）
（4）《公路桥涵施工技术规范》 （JTG /T F50-2011）
计算方法:极限状态法。
（二）、结构尺寸
桥梁横、纵断面布置如下图（单位mm）：
（三）、贝雷梁构件截面特性
贝雷梁构件截面特性
杆件名
材质
截面形式
截面
面积（cm2）
容许
承载力（kN）
弦杆
16Mn
双[10背靠背
2×12.74
560
竖杆
16Mn
单根I8
9.52
210
斜杆
16Mn
单根I8
9.52
171.5

（四）、荷载标准：
1、静载计算
（1）、桁架总重（3米贝雷梁重270kg）:
G1=270×9×6=14580kg=145.8KN
（2）、加强弦杆总重：
G2=80×9×6×2=8640kg=86.4KN
（3）、联结系总重（包括抗风拉杆、斜撑、支撑架）：
G3=33×20+11×20+22×30=1540kg=15.4KN
（4）、Ⅰ28b工字钢横梁总重(间距0.75米,38根)：
G4=47.9×5.00×38=9101kg=91.01KN
（5）、Ⅰ10工字钢纵梁总重(12根)：
G5=11.261×27×12=3649kg=36.5KN
（6）、桥面重（10mm钢板78.5kg/m2）：
G6=78.5×3.7×27=7842kg=78.4KN
2、活载计算
按75t汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值如图所示：

车轮宽0.6米，轮距如图示所示：

按城市桥梁设计规范，车道荷载应该按均布载加一个集中载计算，当跨径20m＜L＜150m时，可以简化为如图所示：

其中，当计算弯距时，q=qm=10.5kN/m；计算剪力时，q=qQ=15kN/m。
3、桁架设计计算
（1）、弯距计算
a、静载在跨中产生的总弯距
M1=1/8ql2=1/8×（G1+G2+G3+G4+G5+G6)/27×272=1530.6KN.m
b、静载在跨中对单片桁架产生的总弯距
M1'= M1/6=255.1KN.m
c、活载在跨中对单片桁架产生的弯距
M活= ql2/8+pl/4=(10.5×27×27)/8+(500×27)/4=4332KN.m
活载弯距按杠杆法分配到两边的桁架组上，最大偏心为0.3米，分配系数为：Kdf =(3.2/2+0.3)/3.2=0.59
对于每组桁架，再考虑1.2的桁架不均匀系数，车道荷载冲击系数20/(80+30)=0.18，则每排桁架分配的活载最大弯距为：
M2=1.2*（1+0.18）*（ M活*0.59）/3=1206.4KN.m
d、单排桁架承受的总弯矩
则Mmax= M1'+ M2=255.1+1206.4=1461.5KN.m
查《装配式公路钢桥》多用途使用手册，得：
单排加强桁架容许弯矩为[M]=1687.5KN.m>M=1461.5KN.m。
（2）、剪力计算
Qmax=Q静+（Q活+Kdf)/3*1.2*(1+冲击系数0.18)
a、静载在桁架端部产生的总剪力
Q1=1/2×（G1+G2+G3+G4+G5+G6)=226.8KN
b、静载对单排桁架在端部产生的剪力
Q1'=1/6×Q137.8KN
c、活载在桁架端部对单排桁架产生的剪力
横向分配系数、不均匀系数、冲击系数不变。
Q活=1/2×P+1/2*(qQ*l)=250+202.5=452.5 KN
Q2=( Q活* Kdf)/3*1.2*1.18=452.5*0.59/3*1.2*1.18=126.0 KN
d、单排桁架承受的总剪力
Q= Q1'+ Q2=37.8+126=163.8 KN
查《装配式公路钢桥》多用途使用手册，得：
单排加强桁架容许剪力为[Q]=245.2KN.M> Q=163.8 KN
经验算，桁架安全。
（4）、横梁设计计算
横梁采用I28b型钢梁，材料相关参数： Wx=534 ㎝3， tw=10.5㎜，Ix÷Sx=24.2，容许抗弯应力f=215 MPa，截面积61.0 ㎝ 2，自重47.9㎏/m。
将190kN的轴压力作用在单根横梁上为最不利荷载工况。
a、恒载：
横梁自重：q横=0.48KN/m，
桥面系及纵梁重：
q板=1.4*0.010*7.85=0.11t/m=1.1KN/m

q纵=11.261*12*1.4/4.2=45.0kg/m=0.45KN/m
则恒载q= q横+ q纵+q板=1.94 KN/m
则静载在跨中产生的总弯距：M=1/8ql2=0.125*1.94*4.2*4.2=4.28 KN.m
b、活载：
将轴载分为两个集中载，轮间距1.8m，考虑车道荷载冲击系数，则
P1=P2=P/2*(1+0.18)=95*1.18=112.1KN
横梁的跨径为3.7m，按如下布置为最不利荷载工况：

可求得最大弯距
Mmax=4.28*3.7*3.7/8+（（112.1*0.95*2.75*2.75）*（1+0.95/275））/（3.7*3.7） 86.5KN.m
横梁的截面抵抗矩：W=534cm3，
σmax=Mmax/ W=162MPa<[σ]=215 MPa满足要求！
（5）、纵梁设计计算
纵梁采用I10型钢梁，材料相关参数： Wx=49 ㎝3， tw=4.5㎜，Ix÷Sx=8.59，容许抗弯应力f=215 MPa，截面积14.34㎝ 2，自重11.261㎏/m。
a、恒载：
纵梁自重11.261㎏/m，
则：q纵=0.113KN/m
桥板：q板=78.5×3.7*/12=0.242KN/m
则纵梁承受的恒载为：q= q纵+ q板=0.355KN/m
则静载在跨中产生的总弯距：M=1/8ql2=0.125*0.355*1.4*1.4=0.09 KN.M
b、活载：
190kN轴载作用在单跨纵梁上，为最不利荷载工况。单个车轮重P=95KN,车轮宽0.6m，考虑桥板的分配作用，则按单个车轮压4根工字钢，则每根工字钢纵梁承受的荷载：
P1=P*（1+0.18）/4=95*1.18/4=28KN
纵梁间距可简化为以横梁间距跨径的简支梁，平均跨径为0.75米，最大跨径为0.95米。
可以求得最大弯距：
Mmax=28*0.95/4+0.88*0.95*0.95/8=5.31KN.M
纵梁的截面的抵抗矩W=49cm3则：
σmax=Mmax/ W=139.6MPa<[σ]=215 MPa
满足要求！
由以上的计算可以看出，计算得出的内力满足桁架的内力要求，结构处于安全状态。
（6）、地基承载力要求
钢便桥基础采用C20钢筋混凝土结构，基础底面尺寸长4.7m*宽3m，截面积4.78㎡，钢便桥重G=（G1+G2+G3+G4+G5+G6)=453.5KN，设计荷载750KN。
则基础最大承重F=453.5/2+750+2.65*3*4.7*10=1350.4KN。
地基承载力要求大于1350.4KN/（4.7*3）㎡=95.8KN/㎡。
钢便桥基础结构尺寸如下：

六、钢便桥材料统计
跨白竹河钢便桥材料统计表（一座）
序号
材料名称
型号
单位
数量
重量
（kg）
备注
1
桁架
长3米*高1.5米
片
54
14580

2
加强弦杆
长3米
根
108
8640
同桁架弦杆
3
销子
直径49.5mm，长20cm
个
228

材料30CrMnSi
4
横梁
长5m，I28b工字钢
根
38
9101
I28b工字钢
5
横梁夹具

个
120

6
纵梁
I10工字钢
m
324
3648

7
阳头端柱

个
6

8
阴头端柱

个
6

9
斜撑

根
22
1540

10
支撑架

个
20

11
连板

块
22

12
抗风拉杆

根
20

13
桥座

个
8

14
座板

块
4

15
弦杆螺栓
M36*180
个
192

16
斜撑螺栓

个
44

17
撑架螺栓

个
80

18
钢花板
10mm
㎡
99.9
7842

20
基础砼+搭板
C30
m³
53.4

21
基础钢筋
∮12
kg
1455