电厂河便桥施工方案.docx

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电厂河便桥施工方案

宁杭客专Ⅳ标段

电厂河便桥施工方案

编制：

审核：

审定：

中铁二十四局宁杭客专第三分项目经理部

2009年8月10日

宁杭客运专线Ⅳ标段第三分项目部

电厂河便桥施工方案

宁杭客运专线NHZQ-4标三分部京杭运河特大桥641#墩（DK242+461.6）~693#墩（DK244+143.165）位于杭州市拱墅区康桥路~杭钢货场之间,本段需从康桥路修建一条便道,进入独城生态公园内,在650#墩~651#墩跨电厂河搭设3孔12米钢便桥。

1、便桥总体方案及检算

此便桥为进入641#墩（DK242+461.6）~693#墩（DK244+143.165）便道而临时搭建的便桥，位于既有宣杭铁路~京杭运河特大桥之间，用于施工过程中运输车辆的走行，便桥长为36m,宽4m，为单车道，河床多为粉质粘土，施工的修筑结合实际情况，满足现场施工的要求，钢管之间设剪刀支撑连接。

钢管上方设槽钢，安装分配纵梁。

梁部采用2榀贝雷纵梁按间距布置；分配横梁采用28a型工字钢，间距为1.5m；桥面系采用22a型槽钢（卧放），横断面布置13根；基础采用φ420×5mm钢管桩；墩顶横梁采用28a型工字钢。

栈桥设计荷载采用汽-20级车队和50t钢筋运输车（满载）。

汽车及钢筋运输车活载计算时采用荷载冲击系数1.15及偏载系数1.2。

钢管桩按摩擦桩设计。

根据现场调查及图纸资料，平均按河水深约为1.5-2.5m，荡底淤泥厚度约0.5m，上述土层的摩擦力均按τ＝25kn/m2取值。

1.1贝雷纵梁验算

栈桥总宽4m，总长为36m，计算跨径为12m。

栈桥结构自下而上分别为：

φ420×5mm钢管桩、45a型工字钢、贝雷梁、28a型工字钢下横梁、22a型槽钢桥面。

单片贝雷：

I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3

      [M]=788.2kn•m,[Q]=245.2Kn

1.1.1荷载布置

1.1.1.1上部结构恒载（按4m宽计）

（1）贝雷梁：

每片贝雷重260kg（含支撑架、销子等）：

260×16＝4.16t

（2）支撑片：

28.5×20×2=200kg

（3）28a型工字钢下横梁：

6×43.4×8＝2.08t

（4）22a型槽钢：

12×28.5×13/1000＝4.45t

（5）墩上工字钢45a型：

80×8.01=648kg

1.1.1.2、活载

（1）汽-20级

（2）50t钢筋运输车（满载）：

总重50t

（3）人群：

不计

考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距大于15m，即一跨内同方向半幅桥内最多只布置一辆重车。

1.1.2上部结构内力计算

1.1.2.1、贝雷梁内力计算

（1）一辆汽-20级重车（布置在跨中，按简支计算）

对B点取矩，由∑Mb＝0，得

RA＝（120×5+120×6.4+60×10.4）/12＝166kn

M中＝166×6-120×0.4-60×4.4＝684kn•m

查建筑结构计算手册

f1＝pal2（3-4α2）/（48EI）

=120×1000×6.4×122（3-4×6.42/122）/（48EI）

=8.6mm

f2＝pa2b2/（24EIl）

=60×1000×1.62×10.42/（2.0×1011×12×500994.4×10-8×12）

＝0.115mm

R1＝R2＝pb/l=120×11/10＝110kn

R3＝50kn

R4＝16kn

R5＝19kn

RA＝∑RAi＝305kn

（2）50t钢筋运输车（满载）

同向每跨只布置一辆，按简支计算。

车重共50t

对B点取矩，由∑Mb＝0，得

RA＝（210×5+210×6.4+80×10.4）/12＝268.8kn

M中＝268.8×6-210×0.4-80×4.4＝1176.8kn•m

Rmax＝2RA＝559.4kn

查建筑结构计算手册

f1＝pal2（3-4α2）/（24EI）

=1.74cm

f2＝pa2b2/（3EIl）

=0.15cm

R1＝R2＝pb/l=192.5kn

R3＝28kn

RA＝∑RAi＝413kn

（3）恒载

按等跨连续梁计算，查建筑结构计算手册（第二版）。

q＝（4.16+0.2+4.45+2.08）×10/12＝9.1kn/m

支点：

Mmax4=-0.105ql2＝-0.105×9.1×122＝-137.6kn•m

Rmax4＝（0.606+0.526）ql＝123.6kn

跨中最大弯矩为：

Mmax4‘=0.078ql2＝102.2kn•m

（简支时：

Mmax4‘=ql2/8＝163.8kn•m）

fmax4＝0.644ql4/（100EI）

＝3.03mm

（4）恒载+汽-20级荷载组合

汽车荷载计入冲击系数级偏载系数。

Mmax＝163.8+1.2×1.15×684＝1107.72kn•m＜[M]=3152.8kn•m

Rmax＝123.6+1.2×1.15×305

＝544.5kn＜[Q]=980.8kn

fmax＝0.3+1.2×1.15×0.86＝1.49cm＜L/250=8cm

安全。

（5）恒载+50t钢筋运输车（满载）荷载组合

荷载计入冲击系数级偏载系数。

Mmax＝163.8+1176.8×1.2×1.15

＝1787.8kn•m＜[M]=3152.8kn•m

Rmax＝123.6+559.4×1.2×1.15

＝895.5kn＜[Q]=980.8kn

fmax＝1.2×1.15×（1.74+0.4）+0.15＝3.1cm＜L/250=8cm

安全。

1.2、桥面板22a型槽钢验算

按简支梁计算，计算跨径取L＝1.5m。

50吨重的钢筋布置在三对车轮上分别为：

210KN、210KN、80KN，其中最重一对重P0=210KN，车轮宽度按30cm计算,每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长）,由于槽钢上有桥面板，则轴重的一半荷载由6根槽钢承担。

采用50t钢筋运输车满载荷载进行验算。

E=2.0×105Mpa，I=157.8cm4,Wmin=28.2cm3

则单个车轮重为:

P=P0/2=105Kn

由于槽钢上面平铺5mm厚的钢筋板，则单个车轮作用在钢板上的力传至槽钢上可以视为均部荷载，即：

Q＝105/0.2＝525KN/m

Mmax=qlc（2-c/l）/8

＝0.125×525×0.2×1.5（2-0.2/1.5）

＝33.3kN•m

σ=Mmax/Wmin

=33.3×1000/（28.2×6×10-6）

＝180.7Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5Mpa

f＝qcl3（8-4c2/l2+c3/l3）/（384EI）

=（103×415×0.2×0.753）（8-4×0.22/0.752+0.23/0.753）/（384×2×1011×157.8×10-8）

=0.2mm＜L/250=3mm

安全。

1.3、横向分配梁验算

计算跨径取L＝4.3m，采用28a型工字钢。

荷载如图。

E=2.0×105Mpa，Ix=7114cm4,Wx=508cm3，Sx=289.0cm3,t＝8.5mm

单轮荷载最大值为：

R=105KN

Q=R/L=105/4.3=24.4KN/m

M=QL2/8=24.4*4.32/8＝56.4KN•m

σ=Mmax/Wx

=90.3×1000/（508×10-6）

＝177.1Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5Mpa

τ＝QSx/（Ixt）

＝105×1000×289×10-6/（7114×10-8×8.5）

＝50.2Mpa＜[τ]=85Mpa

安全。

f＝pal2（3-4α2）/（24EI）

=83×1000×4.162×0.83（3-4×0.832/4.132）/（24×2.0×1011×5284×10-8）

＝13mm＜L/250=17mm

1.4、墩顶横梁计算

计算跨径取L＝2.00m，采用45a型工字钢。

根据前面计算结果，横向共计有2跨，每跨受力即为每榀贝雷梁传至横梁上的荷载为

P＝895.5/2=447.8kn。

E=2.0×105Mpa，Ix=32240cm4,Wx=1430cm3，Sx=835.2cm3,t＝11.5mm

P=447.8KN

Q=P/2＝447.8/2=223.9KN

M=QL2/8=223.9×4/8＝111.9kn•m

σ=Mmax/Wx

=111.9×1000/（1430×10-6）

＝78.3Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5Mpa

τ＝QSx/（Ixt）

＝111.9×1000×835.2×10-6/（32240×10-8×0.0115）

＝25.2Mpa＜[τ]=85Mpa

安全。

f1＝pl3/（48EI）

＝447.8×1000×23/（48×2×1011×32240×2×10-8）

=0.58mm＜L/250=4mm

1.5、钢管桩验算

每个桥墩采用3根φ420×5mm钢管桩。

土层摩擦力按25kn/m2计。

水深2m，钢管桩露出水面1.5米。

1.5.1、承载力检算

考虑2.0的安全系数

钢管桩入土管桩承载力:

桥面荷载传至钢管桩时，桥墩中共有3根桩，则单根钢管桩的受力为

单根钢管受力F1=R/3=895.5/3=295.2KN

h＝aF1/πrd=1.3×295.8/（0.420×3.14×25）＝11.6m

钢管桩总长：

H=3.5+11.7＝15.1m

1.5.2、钢管桩稳定性检算

考虑到所用钢管为旧钢管，壁厚按5mm计算。

I＝3.14×0.424（1-0.414/0.424）/64

＝1.4×10-4m4

根据《建筑桩基技术规范》，单桩稳定长度：

LP=1.0（I0+h），I0为地面以上桩长，取最大值3.5m，h为地面以下桩长，为15.1m，所以LP=15.1m

钢管桩身抗弯刚度：

EI=2.0×1011×1.4×10-4/1000＝28000KN.m2

根据欧拉公式，一端固定，一端铰支承压杆临界力

即为单桩屈曲临界荷载：

Pcr=π2EI/（0.7Lp）2=786.9KN>295.2KN

由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。

2、便桥施工方案

2．1、钢管桩加工制造

⑴加工制造

钢管桩采用受力性能较好的成品螺旋管桩。

钢管桩采用Q235B钢板，交货时应有合格的“质量检验证明书”，证明书中各项内容应符合设计文件和国家标准要求，进场后应按现行标准进行抽检、复验，表面不得有裂缝、气泡、起鳞、夹层等缺陷。

焊接材料应符合国家现行标准的规定，并采用与主材相匹配的材料，考虑到赣江地下水具弱腐蚀性的要求，焊接材料的选择原则是焊条应选择与母材相同的材料或采用在环境介质中自然腐蚀电位比母材电位低材料。

钢管桩焊接时，应注意：

①钢管桩焊接前，应将焊缝上下30mm范围内的铁锈、油污、水汽和杂物清除干净。

②钢带对接焊缝与管节端部的距离不小于100mm。

③钢管桩应采用多层焊，每层焊缝焊完后，应及时清除焊渣，并做外观检查，每层焊缝的接头应错开。

④钢管桩对口拼装时，相邻管节的焊缝必须错开D/8以上（D为桩径），对接焊缝宜采用埋弧焊进行，对接管端环缝应对称施焊，防止焊接变形，减少次应力。

⑤钢管桩对接环缝焊完后沿桩周均布加焊六块□200×100mm的加劲钢板，以增强钢管桩整体刚度。

⑥钢管桩加工、制作过程中，应预留焊接收缩余量，并采取有效措施控制变形。

⑦钢管桩接长后，应根据长度及时编号。

⑧钢管桩插打前，应对外露钢管桩进行防腐处理。

⑵钢管桩的验收

钢管桩制造完成后，检查验收时表面不得有气孔、裂纹、弧坑、夹渣等，有焊瘤时需用砂轮打磨，并需补焊，补焊后也需用砂轮打磨。

焊缝允许超高不大于3mm，对接焊缝表面各焊道交界处在凹沟时最低点不得低于母材表面。

①钢管桩管节制造完毕后，检查其外型尺寸，应符合：

椭圆度：

允许0.5％D，且不大于5mm（D为钢管桩外径）；

外周长：

允许±0.5％C，且不大于10mm（C为钢管桩周长）；

管端平面倾斜：

允许0.5％D，且不大于4mm（D为钢管桩外径）。

②钢管桩对口拼装时，相邻管节的管径偏差不大于2mm，对口板边高差不大于1mm。

③钢管桩对接焊缝允许偏差：

咬边：

深度不超过0.5mm，累计总长度不超过焊缝长度的10％；

超高：

不大于3mm；

④对口接长后，钢管桩外形尺寸的允许偏差：

桩长偏差：

+300mm，0mm

桩轴向弯曲矢高：

允许0.1％L，且不大于30mm（L为钢管桩长度）。

⑶钢管桩的存放和运输

钢管桩应按不同的规格分别堆存，堆放层数和形式应安全可靠，为防止滑动钢管桩两侧必须用木楔塞紧。

为避免钢管桩产生纵向变形和局部压曲变形，堆放场地尽量平整、坚实且排水畅通。

长期堆存时，应采取防腐蚀等保护措施。

在钢管桩的起吊、运输和堆存过程中，应尽量避免由于碰撞、摩擦等原因造成的管身变形和损伤。

为方便钢管桩的吊装，根据钢管桩使用的先后顺序确定钢管桩的摆放位置。

2．2、便桥施工

便桥施工利用50t履带吊逐孔振沉钢管桩，逐孔架设上部结构的施工方法搭设。

安排运输船运输钢管桩。

⑴下部结构施工

①钢管桩下沉施工方法

钢管桩下沉采用悬打法施工，用50t履带吊车配合振桩锤施打钢管桩。

履带吊停放在桥台（或已施工完成的便桥桥面），吊装悬臂导向支架，利用悬臂导向支架精确打入便桥基础钢管桩，测量组确定桩位与桩的垂直度满足要求后，开动振桩锤下沉到位。

桩顶铺设好分配梁、贝雷梁及桥面板后，50t履带吊前移，进行插打下一跨钢管桩。

按此方法，循序渐进地施工。

②沉桩施工要点及注意事项

沉桩开始时，可依靠桩的自重下沉，然后吊装振桩锤和夹具与桩顶连接牢固,开动振动锤使桩下沉。

施工过程中采用设计桩长与贯入度法进行双控。

每根桩的下沉一气呵成，不可中途间歇时间过长，以免桩周的土恢复，继续下沉困难。

每次振动持续时间过短，则土的结构未被破坏，过长则振动锤部件易遭破坏。

振动的持续时间长短应根据不同机械和不同土质通过试验决定，一般不宜超过10min～15min，惯入度为5cm/min。

振动锤与桩头必须夹紧，无间隙或松动，否则振动力不能充分向下传递，影响钢管桩下沉，接头也易振动，在振动锤振动过程中，如发现桩顶有局部变形或损坏，要及时修复。

悬臂导向支架应固定，以便打桩时稳定桩身；但桩在导向支架上下不应钳制过死，更不允许施打时，导向支架发生位移或转动，使桩身产生超过许可的拉力或扭矩。

测量人员现场指挥精确定位，在钢管桩打设过程中要不断的检测桩位和桩的垂直度，并控制好桩顶标高。

下沉时如钢管桩倾斜，及时牵引校正，每振1～2min要暂停一下，并校正钢管桩一次。

设备全部准备好后振桩锤方可插打钢管桩。

钢管桩之间的接头必需满焊，各加长加劲板也需满焊并符合设计的焊缝厚度要求。

现场技术员检查钢管桩接头焊接质量合格后方可插打钢管桩。

③钢管桩间剪刀撑、平联、桩顶分配梁施工

便桥一个墩位处钢管桩施工完成后，立即进行该墩钢管桩间剪刀撑、平联、牛腿、桩顶分配梁施工。

在钢管桩上进行平联、牛腿位置的测量放样。

技术员实测桩间平联长度并在后场下料，同步进行牛腿加工、焊接及剪刀撑、桩顶分配梁的加工。

用履带吊悬吊平联、剪刀撑，到位后电焊工焊接平联、剪刀撑。

现场技术员及时检查焊缝质量。

测量放样，将超过设计高度的钢管桩切除，安放焊接桩帽，履带吊悬吊纵梁或横梁到测量放样位置后安装并简易固定，电焊工按测量放样位置焊接纵、横梁，所有焊缝均要满足设计要求。

图.哈佛接头示意图

平联施工：

钢管桩施打就位后，开始平联φ273×6.5mm钢管的连接，单桩沉放结束后，立即将其与已沉放完毕的钢管桩连成整体，防止单桩在水流作用下发生偏斜。

由于钢管桩在沉放过程中与设计图存在偏差，平联与钢管桩之间的下料弧度不易控制，平联之间的连接采取哈佛接头形式。

即平联钢管按照比设计长度缩短30cm左右下料作平联中间，两端均加工成垂直断面；再在两端单独下竖直钢管与平联钢管的接头相贯弧形段（即哈佛接头），在相贯段内径比钢管平联中间段外径大1cm，长度按照平联伸入其内部不小于20cm下料。

安装时，先将平联中间段套上两端哈佛接头，吊装，通过调平后，将哈佛接头先与两端竖直钢管桩焊接，再焊接平联中间段与哈佛接头，平联形成。

⑵便桥上部结构安装

便桥上部结构的安装采用50吨履带吊进行架设。

①贝雷梁分组吊装

结合50t吊机起重量，单跨2排贝雷梁作为一组进行架设。

在钢管桩顶横梁上进行测量放样，定出贝雷梁位置。

将拼装好的贝雷梁运至履带吊起吊范围内，50t履带吊车分组起吊安装贝雷梁牢固于桩顶横梁上，然后进行下一组贝雷梁吊装，直至完成整跨贝雷梁的安装。

②便桥桥面系施工

桥面板采取小型钢上铺设花纹钢板，先用吊机吊装小型钢，卡箍固定，再吊装花纹钢板，最后安装护栏立杆、护栏扶手以及涂刷油漆。

每孔上部结构桥面板间留伸缩缝，防止热胀冷缩引起桥面板变形。

3、便桥施工注意事项

3.1、便桥施工说明

3.1.1、便桥由岸边向河中延伸，采用边打桩边架梁的方法施工。

3.1.2、施工前的准备工作

（1）便桥钢管桩入土深度按计算原则上不得少于6.47m。

（2）施工前，首先通过静载试验，以确定钢管桩贯入度，桩底标高和下沉量与承载力等的关系，并以此来确定打桩的依据。

3.1.3、载重试验

每段便桥平台施工完成后，需做设计荷载试验，确认安全后方可向前推进。

3.1.4、同向车辆间距不得小于20m，车速不得超过8km/h。

3.1.5、为保证便桥畅通，便桥上严禁堆放货物。