钢便桥和水上平台施工方案

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1、三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 1 页 共 25 页三江至柳州高速公路融安融江大桥三江至柳州高速公路融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案钢便桥及钻孔平台施工方案一、编制依据一、编制依据1、交通部公路桥涵施工技术规范2、 建筑地基基础设计手册3、人民出版社路桥施工计算手册4、公路施工手册5、公路桥涵钢结构木结构设计规范6、两阶段施工设计图二、钢便桥主要技术标准二、钢便桥主要技术标准1、设计荷载：载重 750kN 施工车辆 2、计算行车速度 5Km/h 3、n6m 连续贝雷梁桥 4、桥面布置：净宽 6m三、主要施工机具三、主要施工机具1、25 吨吊车 2

2、 台 2、DZ60 振动沉桩机（锤）2台3、 铁锚 4 个 4、40 电焊机 8 台5、等离子切割机 2 台 6、手拉葫芦 12 个（5T）7、5T 卷扬机 2 台 8、大货车 2 辆 9、50 装载机 1 台 10、打桩船 1 艘四、工程概况四、工程概况融安融江大桥主桥跨越融江河床，水面宽约 520m。工程起点桩号为LK1+276，终点桩号为 LK1+950，桥梁全长 674m，位于缓和曲线及直线上。主墩采用双柱多边形墩，过渡墩及引桥桥墩均采用圆柱式墩，桥台采三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 2 页 共 25 页用肋板式桥台，墩台均采用钻孔灌注桩基础

3、。根据施工图纸及现场地形地貌并结合荷载使用要求，现场勘查、结合桩基平台施工需要，我部拟定在大桥两岸各架设钢便桥一座，钢便桥桥面标高为 119.00m。钢便桥规模为：三柳高速岸架设钢便桥 252m，融江岸架设钢便桥 168m，钢便桥全长约420m，跨中 125m 为融江通航通道。钢便桥标准跨径为 6m，桥面净宽为6 米，桥位布置形式为：钢便桥布置在新建桥梁下游，便桥中心与主墩平台中心墩净距离 15 米。钢桥结构特点如下：1、基础结构：钢管桩基础2、下部结构：工字钢横梁3、上部结构：贝雷架纵梁4、桥面结构：装配式公路钢桥用桥面板5、防护结构：小钢管护栏及铁丝网防护五、钢便桥设计文字说明五、钢便桥设

4、计文字说明1、基础及下部结构设计本桥位于融江中，水面宽约 520 米，主跨 3#墩和 4#墩水深约 12 米，边跨水深约 8 米。建成后的钢桥桥面标高按水面以上 6 米控制。水下地质情况普遍为卵石、粘土。钢便桥钢管桩基础布置形式：单墩布置 3 根钢管（桩径 53cm，壁厚 8mm） ，横向间距 2.5 米，桩顶布置 2 根 28cm 工字钢横梁，钢管桩与钢管桩横向之间用20 槽钢水平向和剪刀向焊接连接。为了增强便桥纵向稳定性，每间隔 2 个墩位设置 1 处加强排架墩基础（即单墩布置 6 根钢管桩，纵横向间距 2.5 米） 。两岸桥台采用 U 型桥台。钢便桥施工钢管桩技术要求：三江至柳州高速公路

5、 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 3 页 共 25 页（1）严格按设计位置和标高打桩；（2）钢管桩中轴线斜率430.5KN根据地质情况，a 取值按 3500KN/m2考虑，(a 取值见建设筑地基基础三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 6 页 共 25 页设计手册）满足承载力要求。式中：Ra-单桩竖向承载力特征值 U-桩周长qs-桩侧土的侧阻力特征值 L-土层厚度a-桩底抵抗力影响系数 A-桩顶面积r-极限承载力3、钢管桩在水平力作用下弯曲应力验算钢管外径 D=53.0，管壁厚 8；最大水深 12m，施工时钢管上水平撑和斜撑焊接到水

6、面以下 4.0m，则计算时只对 8.0m 水深范围内钢管桩的弯曲应力进行验算。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=0.8A2/2g式中 A 为钢管桩阻水面积，A=2rh=0.538.0=4.2其中 r 为桩的半径，h 为计算水深，取 8.0 米。 为水的容重，=10KN/m3，q 为流水对桩身的荷载，按均布荷载计算。 为水流速度，水流平缓，试验推测=2.0m/s，有q=0.8A2/2g=0.84.210KN/m32.02m/s（29.81m/s2)=6.85KN53钢管桩的惯性矩 I、截面抵抗矩 W 分别为：I= （D4-d4）/64=

7、3.14(534-51.44)/64=44672.8cm4W=（D4-d4）/32D=3.14(534-51.44)/(3253)=1685.8cm3钢管桩入土后相当于一端固定,一端自由的简支梁,其承受的最大弯矩三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 7 页 共 25 页和挠度变形为:Mmax=9qL2/128=（96.85KN/m8.02m)/128=30.83KN.m=Mmax/W= 30.83KN.m1031685.810-6m3=18.3MPa=145MPa 满足要求。fmax=0.00542qL4/EI=(0.005426.85KN/m8004cm

8、)/(2.110544672.8cm4)=1.6cm f=(L/400)=L=2cm 满足要求。式中 E 为钢材的弹性模量取 E=2.1105MPa。4、钢管桩稳定性验算(1)长细比计算：=L/i 其中 L 为钢管桩的计算长度； 根据一端固定，一端简支取 =1；i 为钢管桩的回转半径。I 为钢管桩截面惯性矩，A 为钢管桩截面面积。A=（D2d2）/4=3.14(0.532-0.5142)/4= 131.1cm2i=(I/A)=18.5cm=L/i=1.0800/18.5=43.0查建筑力学 钢管稳定系数 =0.914(2)计算稳定性=P/A=430500N/(0.91413110mm2)=35

9、.93MPa=145MPa 满足要求。注：上式中 P 为竖向荷载，A 为钢管截面面积。便桥从桥台起中间每隔两墩设一个加强墩（即 2 排 3 根，纵向间距2.5m)，由于单排钢管桩布置已满足受力要求，双排加强墩钢管桩布置一定满足受力要求，这里不再验算。三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 8 页 共 25 页5、纵、横梁承载力验算(1)纵梁承载力验算恒载：每米纵梁上承载 q1=124.6/36=3.46KN/m荷载:960KN查施工手册静力计算公式M1max=1/4PL=0.2509606=1440KN.mM2max=1/8qL2=0.1253.4662=1

10、5.57KN.mQ1max=(0.50.5)P=1960=960KN.mQ2max=0.5qL=0.53.466=10.38KNMmax=144015.57=1455.57KN.mQmax=960+10.38=970.38KN.m三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 9 页 共 25 页允许弯矩 MO=6 片0.8(不均衡系数)788.2KN.m=3783KN.m贝雷片单片允许弯矩:788.2KN.m贝雷片截面模量 WO=3578.56 片=21471cm3强度验算=Mmax/WO=(1455.57106)/(21471103)=67.79MPa=210M

11、Pa贝雷片单片容许最大剪力 R=245.2KN允许剪力 Q=6 片0.8(不均衡系数)245KN =1176KN即有 Qmax=970.83KNQ=1176KN 由此可知：MmaxMO、QQ， 6 米跨钢便桥纵梁用单层 6 片贝雷架架设安全。挠度验算贝雷片几何系数 E=2.05105MPa , IO=250497cm4 WO=3578.5cm3(按贝雷片几何特征表)fmax=PL3/（48EI）=(960KN63)/(482.05105MPa250497cm46)=14mm f=(12000/400)=30mm 满足使用要求。由上可知：钢桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。Mmax

12、MO、QQ，6 米跨钢便桥纵梁用单层 6 片贝雷架架设安全。（2）工字钢横梁计算模式分析：钢管立柱单排 3 根横向间距为 2.5m，因此按二等跨连续梁验算,计算跨径 L=2.5m,横梁承担 6 片贝雷片传递来的荷载。6 个集中力按路桥施工计算手册进行验算，按照 750KN 车辆位于墩位时验算（考虑 25%安全系数）+贝雷片自重 34KN+桥面横、纵梁自重 98.5KN三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 10 页 共 25 页P1=P/6=1103/6=183.83KNMmax=0.333P1L=0.333183.832.5=153.04KN.mQ=(1.

13、333+1.333)P1=490.09KN横梁采用 2 根 28a 工字钢Ix=7114.14cm4，Wx=503.15cm3，Ix:Sx=24.62cm3, Sx=288.96cm3, t=8.5mm横梁强度验算=Mmax/WO=153.04106/(1006.3103)=152.08MPa1.3=188MPa剪应力 =QSx/(Ixt)=490.09103288.96103/(14228.2810417.0)=58.55MPa=110MPa 符合要求。挠度 f=1.466P13/（100EI）=1.466183.832.53/(1002.010527114.14)=1.4f=1.4mm25

14、00/400=6 符合要求。八、钻孔平台受力计算八、钻孔平台受力计算（一）（一）3#、4#主墩平台主墩平台1、为了满足水中墩台施工，在桥墩处搭设施工平台，平台高于水面2m，净宽 10.0 米，长 18 米，用 4 排30钢管桩排架，最大间距为 3.8米，打入土中。横梁采用 4 根 I25a 工字钢，纵梁采用 6 根 I25a 工字钢，桥面板结构采用槽钢 20槽钢（净距 5） 。2、平台钢管桩承受竖向荷载及桩长计算(1) 钢管桩承受竖向荷载计算每个钢管桩承受竖向荷载有自重、人群、材料荷载及施工机械荷载，分别计算如下：三江至柳州高速公路 LK1+613 融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案第 11

15、 页 共 25 页结构自重 P1=mg=3000010N/=300KN人群荷载：3.5KN/m材料、施工机械荷载：钻机 200KN、混凝土及导管 300KN，钢筋笼400KN。考虑实际施工作业，按照最大荷载组合布载，对最大跨进行计算。P2=(200+300+400)KN4+3.5 KN/m23.84=228.3KN每根桩承受的竖向荷载为：P=1.25（P1/28+P2）=1.25（300/28+228.3）=298.76KN上式中安全系数 1.25，浮力对结构受力影响不大,不予考虑。(2) 钢管桩沉入深度计算桩入土深度 L=2P/au式中P桩容许承载力，钢管桩采用振动沉桩，a 为振动桩对周围土层摩阻力影响系数，取 a=1，u 为桩周长， 为桩周围土的极限摩阻力，根据地质情况取 =50kPa.故 L=（2298.76）/（1.03.140.3050）=12.7m实际