省道钢便桥专项施工方案.doc

S103上派至庐城段工程项目03标杭埠钢栈桥专项施工方案

一、工程概况
本标段起讫桩号为K19+500-K28+000，桥梁总长1581m，为省道103上派至庐城段工程建设项目项目第03协议段。主桥跨径组合为：24×25+（80+140+80）+27×25，主桥上部结构主梁采用单箱单室预应力混领土连续梁，重要用于跨越杭埠河的南北岸，。其中24号墩位于滩地，25号墩（主墩）、26号墩（主墩）位于水中。
二、重要设计参数
相关数据如下：粉质粘土τ=45Kpa, 粘土τ=45Kpa,，百年一遇水位13.00m，设计通航最高水位12.11m，实测水位7.174m。24号墩滩地高程7.767m， 25号墩河高床顶高程3.7m。根据重现期十年的洪水位，北岸高程，拟定北岸桥面设计标高为13.500m。
三、设计要点
杭埠河钢栈桥全长51m，在25号墩处设立起吊平台，为贝雷钢架梁连续梁结构为8孔一联，边跨计算跨径为10.95m和7.95m，中跨计算跨径均为12m和9m；桥面净宽为4.5m，桥面板采用顶面12mm厚Q235热轧钢板，下铺I12.6工字钢做纵向分派梁，横向分派量为I28a工字钢；设计荷载根据使用规定为汽车-超20级，挂车120。桥台和桥墩均为直径63cm×δ10mm钢管桩，单个桥台桥墩钢管桩均为4根，桩帽为I36a双拼工字钢，纵梁选用贝雷梁6片，桥面板和主梁，及主梁和桩帽均采用C形卡扣焊接固定。
四、总体施工方案
钢管桩采用90型振动锤打入，起吊机械为50T履带吊，从一端桥台向另一端逐孔进行施工，施工顺序为：桥台打桩→桥台桩帽拼装→桥墩打桩、桩帽拼装→吊装第一孔主梁→铺装第一孔桥面→履带吊上便桥桥面→下一桥墩打桩、桩帽拼装→吊装第二孔主梁→吊装第二孔桥面→同样工序至桥面施工结束→护栏及防护设施安装。
（一）、钢栈桥墩台施工
钢栈桥桥台桥墩均为钢管钢管桩础，单个桥台桥墩均为4根钢管桩，钢管桩采用履带吊起吊90型振动锤打入，入土深度设计为7.5m,实际以地质情况和振动贯入度进行控制，满足规定后停止振入。钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标，直桩直接拟定其桩中心坐标。桥台桥墩桩帽施工，采用墩顶开口将32双拼工字型钢放入开槽内进行焊接固定，钢管桩顶与双拼工字钢交接处焊接加劲板。钢管桩顶向下2m高设立∠75×8槽钢水平横向联接和斜向剪刀撑，所有焊接均采用双面满焊。沉桩偏差：±20cm；桩位平面位置：±10cm；桩顶标高：±10cm；桩身垂直度：1%。

栈桥搭设示意图
（二）、主梁施工
钢栈桥主梁为贝雷钢架主梁，主梁采用岸上拼装成型，第一孔主梁由50T履带吊直接吊装，同时安装桥面板，第二孔安装采用50T履带吊上钢栈桥，将拼装成型主梁吊装接长至下一墩顶，吊装桥面板，桥面板安装固定完毕后，同样方法进行下一孔施工，直至桥面板施工结束。
（三）、桥面护栏施工
桥面护栏采用φ48mm钢管进行现场安装制作，高度为1.2m,立柱间距1米，横杆等间距设立三道，栏杆用红白两种颜色交错涂漆，北桥长度为96m，南桥长度为108m，同时在便桥两端设立防撞墩，防撞墩上黏贴警示反光标志。在栈桥上隔一段距离设立车辆限速行驶警示牌，在栈桥入口设立岗亭和调度员，以及车辆限重标志牌。栈桥要安排专门的卫生打扫人员，保证栈桥的清洁。在栈桥的上下游安装航标指示灯，在栈桥上两边每隔15m交替布置路灯，供夜间照明。

五、重要设备
设备名称
规格型号
功率
单位
数量
交通船
50t

艘
1
履带吊
50t

台
1
振动锤
90
75kw
台
1
交流电焊机

30 kw
台
10
轮胎吊
25t

辆
1
载重汽车
10t

辆
1
装载机
ZL-50

辆
1

六、重要材料
材料名称
规格型号
单位
数量
钢管桩
φ630mm×δ10mm
m
1440.54
钢板
12mm
m2
949.5
工字钢
I36a
m
504
工字钢
I28a
m
685.5
工字钢
I12.6
m
3246
贝雷梁
1.5×3
片
342
角钢
∠75×8
t
9
钢筋
Φ16
t
8
钢筋
Φ12
t
8

七、 北岸钢栈桥计算书
本桥净宽4.5m，跨径为10.95m＋12m＋9×2+7.95m，全长涉及桥台共48m；平面、立面、断面图如下：

桥台、桥墩均为φ63cm钢管桩，单个桥台桥墩共4根钢管桩，横桥向2桩间距3.6m,顺桥向2m,钢管桩顶横桥向设I36a双拼工字钢横担；桥墩横担工字钢与贝雷钢架主梁竖杆应相应安装，横担上设骑马卡将贝雷钢架固定。
（一）荷载布置
1、上部结构恒重（4.5米宽计算）
①δ12钢板：4.5×1×0.012×7.85×10=4.24KN/m
②I12.6纵向分派梁:14.21*16*10/1000=2.27KN/m
③I28a横向分派梁:43.47*4.5*8/12=1.30KN/m
④贝雷梁：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等）：
287×6×10/3/1000＝5.74KN/m
⑤I36a下横梁:0.6KN/m

2、活荷载
①30t砼车
②履带吊65t:自重60t+吊重20t
③施工荷载及人群荷载：5KN/m2
考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于24米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车。
（二）、上部结构内力计算
1、贝雷梁内力计算
<1>、栈桥12m跨
计算跨径为L计=12m(按简支计算)。
弯矩M:
① 300KN砼车（一辆）（按汽车－20级重车）布置在跨中时：

Mmax1=0.25×120×12+4.6/12×120×12/2+2/12×60×12/2
=696kN.m
② 履带-65布置在跨中时

履带-65履带接触地面长度为5.3m，近似按集中荷载计算，P=600KN
Mmax2=1/4×600×12=1800.0kN.m
③ 恒载

M=0.125×13.55×122=243.9kN.m
对支点剪力Q:
① 30t砼车行驶临近支点时：

Qmax1=120+120×(10.6÷12)+60×(6.6÷12)=259kN
② 履带-65前方临近支点时:

Qmax2=9.35/12×600=467.5kN
③ 恒载内力：

Qmax4=0.5×13.55×12=81.3KN
荷载组合：
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合：栈桥上不考虑履带吊的吊重及桥面施工荷载和人群荷载。
Mmax=1.3×(1800+243.9)=2657.07kN.m
＜[M]=788.2×6kN.m=4729.2KN.m
Qmax=1.3×(467.5+81.3)=713.44kN＜[Q]=245.2×6=1471.2kN
满足。选用6片,单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
<2>、工作平台15m跨
计算跨径为L计=15m(按简支计算)。
弯矩M:
① 30t砼车（一辆）布置在跨中时：
Mmax1=0.25×120×15+6.1/15×120×15/2+3.5/15×60×15/2
=921kN.m
② 履带-65吊重200KN布置在跨中时
Mmax2=1/4×(600+200)×15=3000kN.m
③ 施工荷载及人群荷载
Mmax4=0.125×5×6×152=864kN.m
④ 恒载M=0.125×13.55×152=381.1kN.m
对支点剪力Q:
① 30t砼车行驶临近支点时：
Qmax1=120+120×13.6÷15+60×9.6÷15=267.2KN
② 履带-65前方临近支点时:
Qmax2=800×12.35/15=658.7kN
③ 施工荷载及人群荷载：
Qmax3=0.5×5×6×15=225KN
④ 恒载内力：
Qmax4=13.55×15/2=101.6kN
荷载组合：
贝雷梁上最大内力为65t履带吊与恒载组合：履带吊在吊重200KN的情况下不考虑桥面施工荷载和人群荷载。贝雷架按间距1m计算。
Mmax=1.3×(3000+381.1)/6=732.6kN.m
＜[M]=788.2kN.m
Qmax=1.3×(658.7+101.6+225)/6=164.7kN＜[Q]=245.2kN
满足。选用贝雷梁间距1m，单排。
具体结构尺寸见设计图纸。
2、I28a横向分派梁内力计算
<1>、栈桥
① 30t砼车时

砼罐车半边车轮布置在I28a横向分派梁的跨中情况为最不利，不考虑I12.6的分布作用。
Mmax1=1/4×120/2×0.8=12kN.m
砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：
Qmax1=60kN
② 履带-65

履带－65的履带接地宽度0.7m，如上图布置，履带吊布置在I28a 跨中时有四根I28a横向分派梁承受；布置在临近支点时考虑四根I28a横向分派梁承受。
履带－65的自重600KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载，即300KN。每根I28a受力如下：
Mmax2=1/4×300×0.8/4=15kN.m
Qmax2=300/4×0.45/0.8=42.19kN
③ 恒载
q=(4.24+2.27)/4.5×1.5=2.17KN/m
M=1/8×2.17×0.82=0.17KN.m
Q=2.17×1/2=1.085KN
荷载组合：
贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合：
履带吊在其上方时情况为最不利。
I28a Wx=508cm3 A=2×18.1=55.4cm2
则σ=M/W=(15+0.17)×103/508.2
=29.86MPa<[σ]=205Mpa（见路桥施工技算手册，下同）
Qmax/A=(42.19+1.085)/55.4×10=7.81MPa<[τ]=115Mpa （见路桥施工技算手册，下同）
<2>、工作平台
① 30t砼车时

砼罐车半边车轮布置在I28a横向分派梁的跨中情况为最不利，不考虑I12.6的分布作用。
Mmax1=1/4×120/2×1=15kN.m
砼罐车半边车轮布置在靠近支点时剪力最大：
Qmax1=60kN
错车时轮压在主纵梁上或附近处，不是最不利情况，不计算。
② 履带-65

履带－65的履带接地宽度700mm，如上图布置，履带吊布置在I28a跨中时有四根I28a横向分派梁承受；布置在临近支点时考虑四根I28a横向分派梁承受。
履带－65的自重600KN和吊重200KN作用时考虑每个履带支点承受1/2荷载，即400KN。每根I28a受力如下：
Mmax2=1/4×400×1/4=25kN.m
Qmax2=400/4×0.65/1=65kN
③ 恒载
q=(4.24+2.27)/4.5×1.5=2.17KN/m
M=1/8×2.17×12=0.27KN.m
Q=2.17×1/2=1.085KN
④ 施工荷载和人群荷载
q=5×1.5=7.5KN/m
M=1/8×7.5×12=0.94KN.m
Q=7.5×1/2=3.75KN
荷载组合：
贝雷梁上最大内力为履带吊与恒载组合：
履带吊在其上方时情况为最不利。
I28a Wx=508.2cm3 A=2×18.1=55.4cm2
则σ=M/W=(25+0.27+0.94)×103/508.2
=51.57MPa<[σ]=205Mpa
Qmax/A=(65+1.085+3.75)/55.4×10=12.61MPa<[τ]=115Mpa
3、I12.6纵向分派梁内力
<1>、30t砼车
计算跨度为1.5m。

单边车轮布置在跨中时弯距最大
Mmax1=1/4×60×1.5=22.5KN.m
单边车轮布置在临近支点时剪力最大
Qmax1=60KN
<2>、履带-65

Mmax2=1/8×75.5×1.52=21.2KN.m
Qmax2=1/2×75.5×1.5KN.m=56.6KN
恒载:
4.24/4.5×0.3=0.28 KN/m
Mmax2=0.28×1/8×1.52=0.08 KN.m
Q=0.28×1.5/2=0.21KN

施工荷载和人群荷载:
q=5×0.3=1.5KN/m
M=1/8×1.5×1.52=0.42KN.m
Q=1.5×1.5/2=1.13KN

无论履带吊还是砼罐车作用在I12.6上按两根计算:
I12.6 Wx=77.529×2＝155.1cm3 A=2×18.1=36.2 cm2
则 σ=Mmax/Wx=(21.2+0.08+0.42)/155.1×104=139.91MPa<[σ]=200Mpa
Qmax/A=(56.6+0.21+1.13)/36.2×10=16.01MPa<[τ]=115Mpa
满足。I12.6布置为间距300mm。

4、桥面钢板内力
取1米宽板条,按单向板计算,当荷载为30t砼车时为最不利。
跨中弯矩 MOP=0.125×(40+60)×(0.3-0.074)2=0.64Kpa
有效分布宽度a=0.3m
最大弯矩为M=MOP/a=0.64/0.3=2.1kPa
W=bh2/6=1×0.012/6=1.67×10‐5m3
σ=M/W=2.1×103/1.67×10-5=125.7MPa<[σ]=205Mpa 满足规定。
5、I36a下横梁内力
<1>、栈桥

履带－65作用在下横梁正上方时，下横梁受力最大，此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上，再传递给下横梁及钢管桩上。
Pmax=300kN
Mmax=0.25×300×3.6=270kN.m
Wx=875*2cm3 A=76.3×2=152.6cm2
σ=Mmax/Wx=270×103/875/2=154.3MPa<[σ]=205Mpa
Qmax/A=300/152.6×10=17.7MPa<[τ]=115Mpa
满足规定。
<2>、工作平台

履带－65作用在下横梁正上方时，下横梁受力最大，此时恒载考虑作用在最边上的两组桁架上，再传递给下横梁及钢管桩上。
Pmax=400kN
Mmax=0.25×400×3.2=320kN.m
Wx=875*2cm3 A=76.3×2=152.6cm2
σ=Mmax/Wx=320×103/875/2=182.86MPa<[σ]=205MPa
Qmax/A=400/152.6×10=26.2MPa<[τ]=115Mpa
满足规定。
6、钢管桩承载力计算
<1>、计算设计钢管桩承载力
钢管桩按摩擦桩设计,土质为粉质粘土、粘土，从路桥计算手册查取相关数据按内外侧双面摩擦进行计算，Ф63钢管桩入土深度为7.5m，单根钢管桩的允许承载力为：
[P]=1/2(U∑αiliτi+αAσR)=1/2×(1.88×2.2×1×45+1.88×4.3×1×45+2200×0.32×3.14=606.96 KN
U 桩的周长,m；
l 桩在土层中的长度，m；
τ 与l相相应的各土层桩侧极限摩阻力，Kpa.
<2>、栈桥处单桩实际最大需承力,考虑1.3的安全系数
P=1.3×(9.35/12×600+13.55×12/2+0.6*4.5×2)/2
=360.23kN＜[P]= 606.96 KN 满足规定。
<3>、工作平台处单桩最大需承力,考虑1.3的安全系数
P=1.3×(12.35/15×800+13.55×15/2+0.6*2.8×2+0.5×5×15×2.8)/2
=564.62kN＜[P]= 606.96 KN 满足规定。
<4>、钢管桩稳定性验算
① 钢管桩自由长度
河床底标高为：3.7 m，桩顶标高为：11.858m,自由长度=11.858-3.7-2=6.158（扣除桩顶向下2.0m剪刀撑高度）
② 直径63cm钢管桩截面特性

③强度计算
立柱抗压截面A=19477.9mm2。
σmax=F/An=564620N/19477.9=28.99(N/ mm2 )<f=205(N/ mm2 )
即强度符合规定。
④稳定性计算
由特性图可知回转半径i=21.923㎝，自由长度6.158m
λ=6.158×100/21.923=28.089
根据λ值查表可知轴心受压构件的稳定系数ψ=0.924
σmax=564.62×1000/19477.9=28.99
N/(ψA)= σmax /ψ=28.99/0.924=31.374(N/ mm2)<f=205(N /mm2 )
即稳定性符合规定。
⑤抗弯剪验算
假设在桩顶施加100kN的水平力
则σ=M/W=100*6.158*103/5943.843
=107.941MPa<[σ]=205Mpa
Qmax/A=100/194.779×10=5.13MPa<[τ]=115Mpa
均满足规定。
八、质量保证体系
1、 质量保证体系，如图

2、制定严格的工程质量检测制度
（1）建立健全以项目经理为首的质量管理体系，项目部各部门明确质量管理范围、责任、技术科各部门分级贯彻责任制。
（2）建立并健全两级管理制度，所有工序需经作业队自检合格后方可上报项目经理部，项目经理部需对作业队所报材料认真进行审查，并通过进一步测量复核，在确认合格后经理部再将资料报送总监办、建设办，以保证测量结果的准确率。
（3）现场工程技术人员做到认真、细心负责，推行复核检查制度。
（4）认真检查各型材的进场质保书；对全桥组装件的拼装质量进行检查；全桥焊接严格按照相关操作规程进行，保证焊接的质量。
（5）推行计划管理各施工组，各组根据总计划指标规定制定本组、本施工点的计划。
3、安全保证体系框图，如图：

4、 制定严格的安全生产管理制度
（1）构件吊装和安装须遵守《公路工程施工安全技术规程》、《起重机械安全操作规程》以及其他相关安全操作技术规程，并要对每一个相关操作人员进行现场安全交底，保证施工安全。
（2）施工过程中，施工人员和技术人员必须带好安全帽，高空作业时要系好安全带。
（3）吊装过程中，无关人员应退至安全范围之外，吊车臂架下和工作半径范围内不得站人。
（4）吊装或拖拉过程中必须派专人指挥和协调运作，发现不安全因素和任何违规操作立即制止，纠正后方可继续吊装或拖拉。
（5）现场注意用电、用火安全，天天施工完毕应收好电线、气瓶，做到工完场清，并及时关闭电闸。
（6）全桥需24小时专人看护，桥两侧采用挡板阻隔封闭。
5、观测体系
因该便桥须使用两年，必须对全桥加强观测、记录，具体措施如下：
（1）前期每周一次对全桥进行测量观测，对全桥的沉降、偏位进行记录，待稳定后每月测量一次。
（2）保证每月对全桥拼装点、焊点焊缝及各型材检查一次，如发现关键焊点焊缝生锈老化、关键型材明显形变，应立即告知项目部，临时封闭交通，采用补强措施。