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1、開封特大橋一號河鋼便橋施工方案編制： 審核： 批準： 鄭開城際鐵路工程指揮部第一項目經(jīng)理部2010年11月28日鋼便橋施工方案一、便橋及鉆孔平臺主要技術(shù)標準、計算行車速度：5km/h、設(shè)計荷載：載重700KN施工車輛、橋跨布置： 12m簡支貝雷梁橋、橋面布置：凈寬4m二、主要施工機具1、挖掘機一臺。 2、350KN的吊車一臺。3、振動沉樁機（錘）1臺。 4、電弧焊機2臺。5、氧氣切割機2臺。 6、50裝載機1臺。 7、運輸車2輛。三、工程概況為保證施工便道的暢通，并保證大孟河河道通暢的需要，經(jīng)研究決定在大孟河上修建一座一座4.0米寬，長約12m的便橋。便橋結(jié)構(gòu)特點如下：1、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為：鋼管樁基2、礎(chǔ)2、下部結(jié)構(gòu)為：工字鋼橫梁3、上部結(jié)構(gòu)為：貝雷片縱梁4、橋面結(jié)構(gòu)為：裝配式公路鋼橋用橋面板5、防護結(jié)構(gòu)為：小鋼管護欄四、鋼橋設(shè)計文字說明1、基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)設(shè)計本工程位于大孟河上，河面寬約12米，根據(jù)當?shù)刈罡咚唬銟蚪ǔ珊蟮匿摌騼艨瞻?.0米控制。水下地質(zhì)情況自上而下普遍為：粘土、粉土、粉砂、細砂。2、便橋鋼管樁基礎(chǔ)布置形式：單墩布置2根鋼管（樁徑53cm，壁厚8 mm），橫向間距3.0m，樁頂布置2根40cm工字鋼橫梁，管樁與管樁之間用10cm槽鋼水平向和剪刀向牢固焊接。打鋼管樁技術(shù)要求：嚴格按設(shè)計書要求的位置和標高打樁。鋼管樁中軸線斜率1L。鋼管樁入土（進入土層）深度必須大于5m，實際施3、工過程由于各個支墩地質(zhì)情況復(fù)雜，管樁終孔高程應(yīng)以DZ60樁錘激振分鐘仍無進尺為準。當個別鋼管樁入土小于5m錘擊不下，且用DZ60樁錘激振分鐘仍無進尺，必須現(xiàn)場分析地質(zhì)狀況，采取措施加強受力?；炷翗颂枮镃15。鋼管樁的清除：按照當?shù)睾拥拦芾硪?，新橋建成后必須拔除鋼管樁?、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計橋梁縱梁跨徑為12m。根據(jù)行車荷載及橋面寬度要求，12米跨縱梁布置單層雙排4片2組國產(chǎn)貝雷片（規(guī)格為150cm300cm），橫向布置形式為：90cm+120cm+90cm，貝雷片縱向用貝雷銷聯(lián)結(jié)，橫向用90型定型支撐片聯(lián)結(jié)以保證其整體穩(wěn)定性，貝雷片與工字鋼橫梁間用U型鐵件聯(lián)結(jié)以防滑動。3、橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計橋面采用14、0mm鋼板，鋼板底部橫向焊接20螺紋鋼筋做肋。制作好的橋面板安放在貝雷片縱梁上并用螺栓聯(lián)結(jié)，為安裝橋面欄桿需要每隔1.5m安裝1根12cm槽鋼。4、防護結(jié)構(gòu)設(shè)計橋面采用小鋼管（直徑4.8cm）做成的欄桿進行防護，欄桿高度1.2米，欄桿縱向1.5米1根立柱(與橋面槽鋼焊接)、高度方向設(shè)置兩道橫桿。詳見“便橋設(shè)計圖”。五、便橋鋼管樁承載力及穩(wěn)定性計算1、鋼管樁豎向荷載計算每個鋼管樁承受的豎向荷載有便橋上部結(jié)構(gòu)自重、人群荷載及車輛荷載，分別計算如下：單跨結(jié)構(gòu)自重：P1=mg=（11444.7kg10N/kg）=114.4kN人群荷載：3.5kN/m2車輛荷載：按照一臺70噸混凝土罐車行走計算。P2=5、700KN2+3.5 kN/m21246=378.0KN每根樁承受的豎向荷載為：P=1.25（P1/4+P2） =1.25（114.4/4+378）=508.25kN上式中考慮安全系數(shù)1.25；浮力對結(jié)構(gòu)受力有利，故不予考慮。2、鋼管樁沉入深度計算樁入土深度L=2Pau式中P為樁容許承載力，鋼管樁采用振動沉樁，a為振動樁對周圍土層摩阻力影響系數(shù)，取a=1；u為樁周長；為樁周土的極限摩阻力，根據(jù)地質(zhì)情況取=30kPa。故L=（2508.25）/（1.03.140.5330） =20.36m實際沉入深度為不小于15.9m或者座于基巖上。單樁豎向承載力驗算Ra=（UqsL+Ar）/2 =(DqsL+6、Ar）/2 =(3.140.533020.8+Ar）/2=(3.140.533020.8+135000.323.14）/2 (KN)=1013.78KN406.4KN 滿足承載力要求。Ra-單樁豎向承載力特征值U-周長qs-樁側(cè)土的側(cè)阻力特征值L-土層厚度-樁底抵抗力影響系數(shù)A-樁端面積r-極限承載力3、鋼管樁在水平力作用下彎曲應(yīng)力檢算管樁外徑D=53cm，管壁厚8mm；由于最大水深1m，采用1米對鋼管樁的彎曲應(yīng)力進行檢算?？紤]到風對鋼管樁的沖擊力遠遠小于水流的沖擊力，所以只按水流沖擊力對鋼管樁進行驗算。沖擊力q為：q=0.8A2/2g式中A為鋼管樁阻水面積，A=2rh=0.531=0.53m7、2。其中r為樁的半徑；h為計算水深，取1.0m。為水的容重，=10kN/m3。q為流水對樁身的荷載，按均布荷載計算。為水流速度，有設(shè)計資料得：=3.2m/s 則有q=0.8A2/2gq=0.80.53m210kN/m23.22m/s（29.81m/s2）=0.69kN60cm鋼管樁的慣性矩I、截面抵抗矩W分別為：I=（D4-d4）/64=3.14（534-51.44）/64=44673cm4W=（D4-d4）/32D=3.14（534-51.44）/(3253)=1686cm3鋼管樁入土后相當于一端固定，一端自由的簡支梁，其承受的最大彎矩和撓度變形為：Mmax=9qL2/128=（90.69k8、N/m12m）/128 =0.049KN.m=Mmax/W=0.049KN.m103168610-6m3=0.029MPa=145 MPa 滿足要求 fmax=0.00542qL4/EI =(0.005420.69kN/m1004cm)/(2.110544673cm4) =0cmf=（1/400）L=3cm 滿足要求。上式中E為鋼材的彈性模量取E=2.1105 MPa。4、鋼管樁穩(wěn)定性驗算（1）長細比計算：=L/i 其中L為鋼管樁的計算長度；根據(jù)一端固定，一端簡支形式取=1；i為鋼管樁的回轉(zhuǎn)半徑。i= 式中I為鋼管樁截面慣性矩，A為鋼管截面面積。A=(D2-d2）/4=3.14(532-51.9、42)/4=131.1cm2i=（I/A）=18.5cm=L/i=1.01/18.5 =0.054查實用土木手冊2022鋼結(jié)構(gòu)計算各有關(guān)數(shù)值表知：鋼管穩(wěn)定系數(shù)=0.879（2）計算穩(wěn)定性=P/A =520200N/（0.87913110mm2）=45.14MPa=145MPa 滿足要求。注：上式中P為豎向荷載，A 為鋼管截面面積。5、便橋頂最大位移計算便橋橫向鋼管樁完成2根聯(lián)結(jié)后，形成一個一端固定，一端自由的結(jié)構(gòu)體系；則鋼管樁截面對于縱軸（便橋中心線）的總慣性矩為：I總=I1+I2 Ii= Ii+a2A 式中a為每根樁到截面中心的距離；A為每根樁的面積。I總= I1+I2 =2（I + a2A10、）=2（44673cm4+3002cm131.1cm2）=2.3107cm4水流對樁的水平力P=2qh 式中h為水深；q為流水對鋼管樁的沖擊力，則有：P=2qh=20.69kN/m1m=1.38KN便橋頂最大位移max=PL3/3EI=1.3810313/（32.11052.3107） =0 cmL/400=3cm 符合要求。6、縱、橫梁承載力驗算 （1）縱梁承載力驗算 恒載 每米縱梁上承載P1=114.4/48=2.3kN/m (查路橋施工手冊靜力計算公式):M1max0.250PL0.250625121875.0KN.mM2max0.125ql20.1252.312241.4KN.mQ1m11、ax（0.5+0.5）P1.0625625KNQ2max0.5ql0.52.31213.8KNMmax=1875+41.4=1916KN.mQmax=635+13.8=648.8KN允許彎矩Mo4片0.8（不均衡系數(shù)）788.2KN.m2522.2KN.m（貝雷片單片允許彎矩見公路施工手冊之橋涵下冊P1088）貝雷片截面模量Wo35794片14316cm3（見公路施工手冊之橋涵下冊P923）強度驗算：Mmax/Wo（1916106）/(14316103)133.8Mpa1.3=1.3210=273Mpa 1.3為計算臨時結(jié)構(gòu)時鋼材的提高系數(shù)允許剪力Q4片0.8（不均衡系數(shù)）245KN784KN12、通過12米跨4片布置可知：Mmax Mo、QQ，因此12米跨鋼橋縱梁可以用單層4片貝雷片架設(shè)、撓度驗算貝雷片幾何系數(shù)E2.05105Mpa，Io=250497cm4Wo3579cm3（取值見貝雷片幾何特征表）fmax（Pl3）/(48EI)=(625KN123米)/（482.1105 Mpa250497cm44）0.1mmL/400=12000/400=30mm 滿足使用要求（公式見路橋施工計算手冊）綜上所述:鋼橋抗彎能力、強度、抗剪能力、撓度均滿足使用要求。Mmax Mo、QQ，因此12米跨鋼橋縱梁可以用單層6片貝雷片架設(shè)。 (2)工字鋼橫梁計算受力模式分析：鋼管立柱單排2根橫向間距為3.013、米，因此按簡直梁驗算，計算跨徑L=3米，橫梁承擔4片傳遞來的荷載。4個集中力按路橋施工計算手冊P763-5圖進行驗算。按700KN車輛位于墩位時驗算（考慮25%安全系數(shù)）+貝雷片自重43.2KN。 M= qL2/8+P2L/4 =1.25（43.2+3.5）32/8+1.253783/4=420.05KNmI40a工字鋼： W=1090cm3 max=M/W=420.05KNm103/（1090cm32）=192.68 MPa=210 MPa六、便橋施工順序為加快施工進度，便橋施工采用從兩岸堤壩向河中的順序進行，并在堤壩位置設(shè)置簡易碼頭。鋼管樁采用長度為12m的平板車運輸，在沉樁位置配1臺3514、t吊車，施工鋼管樁沉樁在堤壩上進行。吊車將平板車上的鋼管先水平吊起，移動到適宜位置，調(diào)整鋼管樁使其豎直，再利用振動錘上的液壓鉗將鋼管固定，并通過液壓鉗調(diào)整鋼管樁的豎直度，鋼管樁的平面位置通過全站儀放樣確定，鋼管樁入土深度通過鋼管樁的樁頂標高和鋼管樁的長度進行控制。完成一排兩根鋼管樁沉樁后立即進行連接系施工，并進行橫梁和縱梁及橋面的施工。為防止橋面上作業(yè)人員和材料吊入河中，在便橋兩側(cè)設(shè)置鋼管護欄。配備必要的安全防護設(shè)備及措施。七、便橋施工施工方法及步驟1、鋼管樁的制作及吊裝堆放。鋼管樁采用購置設(shè)計規(guī)格的鋼管，利用汽車運至工地，再根據(jù)每一根鋼管樁水中位置及水深來確定第一節(jié)的長度，不宜大于15m，并15、應(yīng)考慮施工條件及地質(zhì)情況。焊接和制作按公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。管與管之間的連接采用拼接鋼板連接，并用15101cm規(guī)格的4塊連接片。鋼管樁的吊運和堆放：吊裝采用兩吊點，兩個吊點距離樁端的距離分別為樁長的五分之一。2、插打鋼管樁吊車就位后，在全站儀引導(dǎo)下進行定位，利用60Kw振動錘夾具夾緊鋼管樁，起吊后放入導(dǎo)向架內(nèi)，開啟振動錘進行插打鋼管樁，浮吊保持鋼管樁垂直狀態(tài)下，在振錘的激振力作用下振動下沉。當樁貫入量小于5cm/min時，持荷5分鐘，鋼管樁無明顯下沉時方可停止振動。當?shù)谝还?jié)在場地上預(yù)制好鋼管樁長度不夠時，采用邊打邊接樁的方法使鋼管樁的長度滿足要求。鋼管樁焊接時先在底節(jié)鋼管上焊116、5101cm規(guī)格的4連接片，使鋼管樁對接時比較容易。由于采用豎焊，所以一定要嚴格控制焊接質(zhì)量，焊完后要檢查焊接的是否滿足要求，對焊接不好，不牢的情況要求重新焊接。3、澆注混凝土混凝土標號為C15，采用罐車直接向鋼管內(nèi)灌注，灌注開始后，應(yīng)緊湊連續(xù)地進行，嚴禁中途停工，直到灌注至鋼管樁頂部。3、樁頂處理 每完成一根鋼管沉樁后，按設(shè)計要求確定樁頂標高，將鋼管樁找平，對高出標高部分用氧焊割除，低于標高的樁按實際長度進行接長至樁頂標高。鋼管樁頂找平后，在樁頂加焊6565cm2、=10mm鋼蓋板（若使用其它樁徑的鋼管樁則鋼蓋板平面尺寸亦相應(yīng)加大），鋼蓋板必須與周邊滿焊，并保證鋼蓋板水平。 4、焊接平撐及斜17、撐按便橋及鉆孔平臺布置圖所示在鋼管樁身焊接斜撐及平撐,鋼管斜撐每隔一跨變換一下方向，使得每孔之間形成剪刀撐形式。5、安裝橫梁樁頂鋼蓋板焊接完后，將工字鋼橫梁用吊車吊放至鋼管樁樁頂，橫梁根據(jù)設(shè)計平臺采用工字鋼或貝雷梁放在樁頂?shù)闹行奈恢谜{(diào)整水平，檢查后與樁頂鋼蓋板焊接。6、安裝縱梁（貝雷梁）橫梁安裝完畢后按間距（90cm+150cm+90cm）安裝貝雷梁縱梁，縱橫梁相交部位采用鋼筋制作成U型將貝雷梁固定在橫梁上，為保證貝雷梁整體穩(wěn)定性差，每隔3m用槽鋼焊成齒形將一跨上貝雷梁固定，在鉆孔平臺位置，靠近鋼護筒側(cè)縱梁嚴格按設(shè)計位置安放，防止侵入鋼護筒凈空。7、鋪裝面板縱橫梁安裝后，在縱梁上直接鋪設(shè)事先設(shè)18、置好的橋面板，橋面板安裝平整，中間不得有錯臺。便橋兩側(cè)及鉆孔平臺四周立焊1.2m高的48mm鋼管，每隔0.5m高用18鋼筋圍起來，與鋼管點焊。并在便橋上設(shè)置夜間反光紙，引導(dǎo)車輛行進，保證施工安全。八、鋼便橋及鉆孔平臺施工質(zhì)量保證措施鋼橋建成后承擔施工車輛的運輸任務(wù)，為保證鋼橋保質(zhì)、保量和安全及時的完成，制定如下保證措施：1、認真編制專項施工組織設(shè)計方案，對班組進行全面的施工技術(shù)交底，保證嚴格按設(shè)計及施工技術(shù)規(guī)范要求施工。2、鋼橋由總工組織工程部門相關(guān)人員認真計算、校核，并報上級部門審批保證各項驗算滿足通行使用要求。3、鋼橋的施工嚴格按設(shè)計計算書指導(dǎo)支架施工，如現(xiàn)場地質(zhì)狀況無法按設(shè)計位置施工，項19、目部技術(shù)人員先現(xiàn)場分析、討論，再將討論結(jié)果上報駐地監(jiān)理辦及相關(guān)部門，以決定可行的施工方案。九、鋼橋施工安全保證措施1、根據(jù)水文地質(zhì)情況編制切實可行的施工措施。2、每道施工工序要求必須征得監(jiān)理和業(yè)主的同意方能進行下道工序。3、所有工程用電要有良好的接地裝置，并加裝漏電保護器。4、對所有參與施工的人員，根據(jù)具體情況進行技術(shù)交底，技術(shù)交底時要強調(diào)各項安全措施，使參與施工的人員做到“心中有數(shù)”。5、工地所有施工人員，均要接受交底，電焊焊接部位均要滿足設(shè)計要求。6、安裝過程必須配備經(jīng)驗豐富的吊車司機，吊車噸位必須滿足安裝過程使用要求；安裝鋼管樁及沖孔時，必須定期認真檢查鋼絲繩、吊鉤，如有損壞應(yīng)立即更換；現(xiàn)場施工人員必須戴安全帽，船上施工人員必須穿救身衣，嚴禁赤膊穿拖鞋上班。十、施工便橋成形后的保護措施1、定期對鋼便橋及鉆孔平臺各個焊接點進行檢查，對出現(xiàn)脫焊、焊縫異常情況及時進行處理。2、在便橋上設(shè)置一道軟管燈，保證晚間能持續(xù)發(fā)光，提示往來車輛通行。3、派人24小時值班，對超載車輛進行控制。4、一但遇到洪水時，嚴禁人員和機械停滯在便橋上，同時減徑便橋上的荷載。5、派人及時清除便橋、鉆孔平臺位置上游帶來的各種阻水雜物，減少便橋及鉆孔平臺的水流沖力。6、在進入鋼便橋明顯位置設(shè)置限速、限重標志，嚴禁超載、超速車輛通過。注：具體工程量在便橋建成后由現(xiàn)場監(jiān)理工程師簽認。