钢栈桥专项设计施工方案.docx
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钢栈桥专项设计施工方案
钢栈桥专项施工方案
一、概述
由我局承建的铁路工程因施工需架设两座经济实用又安全的钢栈桥。
根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查我部架设的钢桥规模为：
1#便桥长约150米（即鸡角屿大桥1#-5#墩栈桥），2#便桥长约80米（即鸡角屿特大桥35#-38#墩栈桥），桥面净宽均为4.5米，标准跨径为12米。
桥位布置形式：
考虑到下部结构（承台）套箱施工需要，两座便桥内边距离承台1.5米。
钢便桥结构特点如下：
1、基础结构为：
钢管桩基础
2、下部结构为：
工字钢横梁
3、上部结构为：
贝雷片纵梁
4、桥面结构为：
装配式公路钢桥用桥面板
5、防护结构为：
小钢管护栏
如下图所示：
二、设计标准
①、计算行车速度：
5km/h
②、设计荷载：
载重500KN施工车辆
③、桥跨布置：
12m连续贝雷梁桥
④、桥面布置：
净宽4.5m
三、钢桥设计及施工方法
1、基础及下部结构设计
（1）钢便桥钢管桩基础布置形式：
单墩布置3根钢管（桩径ф32.5cm，壁厚6mm），横向间距2.5m，桩顶布置2根28cm工字钢横梁，管桩与管桩之间用10cm槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。
如果个别墩位入土深度不足应施打6根钢管，设置成排架桩基础。
栈桥施工采用50t履带吊机配合振动打桩锤施打桩基础（如下图），利用履带吊分块吊装至栈桥顶进行组拼后，在栈桥顶利用履带吊机完成打入桩的施工。
履带吊吊起振动锤及桩对位后进行施打到设计深度，依次完成打入桩施工。
每排钢管桩下沉到位后，进行桩之间的剪刀撑连接，增加桩的稳定性，钢管桩长度需根据现场尺寸下料。
（2）插打钢管桩技术要求：
①严格按设计书要求的位置和标高打桩。
②钢管桩中轴线斜率<1％L。
③钢管桩入土（进入土层）深度必须大于8m，实际施工过程由于各个支墩地质情况复杂，管桩终孔高程应以DZ60桩锤激振1分钟仍无进尺为准。
（3）钢管桩的清除：
在墩身完成后，按照逆顺序拆除钢管桩。
2、上部结构设计
桥梁纵梁各跨跨径均为12m。
根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层4片国产贝雷片（规格为150cm×300cm），横向布置形式为：
90cm+180cm+90cm，贝雷片纵向用贝雷销联结，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。
4、桥面结构设计
桥面采用装配式钢桥定型桥面板（设计规定最大荷载为挂车—80级，故受力不再做验算），单块规格为4.5m×1.26m，桥面板结构组成为：
5.5mm厚印花钢板、12cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距65cm）。
制作好的桥面板安放在贝雷片纵梁上并用螺栓联结，为安装桥面栏杆需要每隔一片面板间安装1根12cm槽钢。
5、防护结构设计
桥面采用小钢管（直径4.8cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向4.5米1根立柱（与桥面槽钢焊接）、高度方向设置两道横杆。
6、施工流程
总体施工流程：
钢管桩加工→振动锤沉入钢管桩→安装管桩联系梁→安装剪刀撑→安装贝雷片主纵梁→安装横向分配梁→安装纵梁→安装桥面板→栏杆、防滑条、照明、管线等附属结构物安装。
下横梁直接嵌入钢管桩内35～40cm。
在与主纵梁接触部分加焊加劲板，增强局部刚度。
四、钢便桥各部位受力验算
在计算该临时结构时，钢材容许应力取1.30的安全系数。
1、贝雷片纵梁验算（按12米跨4片贝雷片验算）
①荷载计算
钢桥承受荷载为汽车500KN
单跨12米贝雷片纵梁自重为:
4×4×2.75=44KN
单跨12米桥面板自重为:
1.1×10×4.5=60KN（每平方约110kg）
纵梁受力验算分两部分叠加,1为壹辆500KN车辆位于跨中时的集中力计算；2为桥梁自重产生的均部荷载（按长度方向）
q＝104/12＝8.6KN/m
②纵梁受力验算
纵梁最大跨径12米,以500KN汽车位于跨中时按简支梁进行验算
（查路桥施工手册静力计算公式）:
M1max＝0.250PL
＝0.250×500×12＝1500KN.m
M2max＝0.125ql2＝0.125×8.6×102＝155KN.m
Q1max＝（+0.5+0.5）P＝1.0×500＝500KN
Q2max＝0.5ql＝0.5×8.6×12＝52KN
Mmax=1500+155=1655KN.m
Qmax=500+52=552KN
允许弯矩Mo＝4片×0.8（不均衡系数）×788.2KN.m＝2522KN.m
（贝雷片单片允许弯矩见公路施工手册之桥涵下册P1088）
贝雷片截面模量Wo＝3579×4片＝14316cm3
（见公路施工手册之桥涵下册P923）
强度验算：
σ＝Mmax/Wo＝（1655×106）/（14316×103）
＝114Mpa<〔σ〕/1.3=210/1.3=161Mpa
允许剪力Q＝4片×0.8（不均衡系数）×245KN＝784KN
通过12米跨4片布置可知：
Mmax③、挠度验算
贝雷片几何系数E＝2.05×105Mpa，Io=250497cm4
Wo＝3579cm3
（取值见贝雷片几何特征表）
fmax＝（Pl3）/（48EI）
=（500KN×12米3）/（48×2.05×105Mpa×250497cm4×4）＝8mm综上所述:
钢桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。
Mmax2、工字钢横梁计算
受力模式分析：
钢管立柱单排3根横向间距为2.5米，因此按二等跨连续梁验算，计算跨径L=2.5米，横梁承担4片传递来的荷载。
4个集中力按路桥施工计算手册P763-5图进行验算。
按500KN车辆位于墩位时验算+贝雷片自重104KN。
P1＝P/4=604/4=151KN
Mmax＝0.333pl＝0.333×151×2.5＝125KN.m
Q=（1.333+1.333）151=402KN
横梁采用2根28工字钢
Ix=7115cm4,Wx=508.2cm3,Sx=292.7cm3,t＝13.7mm
横梁强度验算
σ＝Mmax/Wo＝125×106/（1016.4×103）＝122Mpa<〔σ〕
＝145Mpa
剪应力τ＝QSx/（Ixt）
＝402×1000×585.4×1000/（14230×10000×27.4）
＝60Mpa＜[τ]=98Mpa
经验算符合要求。
挠度f=1.466Pl3/（100EI）=1.3mm
f＝<2500/400=6mm符合要求（见路桥施工计算手册P765）
综上所述横梁采用2根28cm的工字钢满足使用要求.
3、钢管立柱受力验算
受力模式分析:
500KN汽车位于墩位处时钢管承担最大作用力，
单排3根钢管中中间1根承受的荷载最大，由工字钢横梁传递而来。
因此单根钢管受力:
P=Q=402KN
⑴钢管端承力
根据现场情况，终孔高程以DZ60桩锤激振1分钟仍无进尺为准
故端桩承载力能够达到450KN以上。
⑵计算露钢管稳定σcr
设钢管桩一端固定，一端自由的压杆
钢管桩截面惯性半径i＝（√D2+d2）/4
＝（√32.52+31.32）/4＝11.3cm
截面面积:
A=0.785（32.5*32.5-31.3*31.3）=60cm2（见路桥手册P730）
柔度λ＝l/i＝5×102/11.3＝44
查表知纵向弯曲系数∮=0.872
应力N＝402KN/60cm2/0.872＝76MPa<〔σ〕＝158MPa满足要求
综上所述：
1#、2#钢便桥墩位下部结构单排钢管桩满足要求。
五、栈桥主要材料计划
主要材料计划表
序号
材料名称
型号规格
单位
数量
备注
1
钢板
δ=5.5mm
t
30
2
槽钢
[10cm
t
12
3
工字钢
I28cm
t
12
4
工字钢
I22
t
5
5
贝雷片
300*150*18cm
片
100
6
贝雷架连接片
宽90cm
片
12
7
钢管
Φ325mm
m
360
8
圆钢
Φ10mm
t
1
用于栈桥面，机动车防滑
9
钢管
Φ50mm
m
300
用于栈桥两侧栏杆700m
10
螺纹钢
Φ20
t
1
用于钢栈桥两侧栏杆
11
剪刀撑
［12
t
2
用于两桩加固
12
水平撑
［12
t
2.5
用于两桩加固
13
纵向斜撑
［12
t
5
与贝雷片连接加固
六、机具使用计划
机具使用计划表
序号
名称
单位
数量
1
500kN履带吊
台
1
2
DZJ-60振动锤
台
1
3
200kN汽车吊
台
1
4
运输车
台
2
5
电焊机
台
12
6
全站仪
台
2
7
精密水准仪
台
2
8
对讲机
台
12
9
250KW发电机
台
1
七、劳力资源计划
劳力资源计划表
序号
名称
人数
序号
名称
人数
1
技术主管
2
7
电工
3
2
技术员
4
8
起重工
4
3
质检员
2
9
电焊工
15
4
工长
2
10
普工
30
5
测量人员
5
11
其他人员
6
6
专职安全员
2
12
合计
75
八、施工进度计划
根据项目部生产情况，钢栈桥施工进度计划如下：
从2009年11月10日-2009年12月10日施打钢管桩，贝雷架架设和桥面板铺设安排从打桩开始即着手拼装，紧密配合打桩进度完成桥面铺设作业，交互延伸直至栈桥施工完成。
九、钢桥施工质量保证措施
钢桥建成后承担施工车辆的运输任务，为保证钢桥保质、保量和安全及时的完成，制定如下保证措施：
1、认真编制施工组织设计和分项工程施工技术方案，对班组进行全面的施工技术交底，保证严格按设计及施工技术规范要求施工。
2、钢桥由总工组织工程部门相关人员认真计算、校核，并报上级部门审批保证各项验算满足通行使用要求。
3、钢桥的施工严格按设计计算书指导支架施工，如现场地质状况无法按设计位置施工，项目部技术人员先现场分析、讨论，再将讨论结果上报驻地监理办及相关部门，以决定可行的施工方案。
十、钢桥施工安全保证措施
1、根据水文地质情况编制切实可行的施工措施。
2、所有工程用电要有良好的接地装置，并加装漏电保护器。
3、对所有参与施工的人员，根据具体情况进行技术交底，技术交底时要强调各项安全措施，使参与施工的人员认识到施工时存在的危险性。
4、工地所有施工人员，均要接受交底，电焊焊接部位均要满足规范要求。
6、安装过程必须配备经验丰富的吊车司机，吊车吨位必须满足安装过程使用要求；安装钢管桩及冲孔时，必须定期认真检查钢丝绳、吊钩，如有损坏应立即更换；现场施工人员必须戴安全帽，船上施工人员必须穿救身衣，严禁赤膊穿拖鞋上班。
十一、文明施工、环境保护保证措施
（1）文明施工
①项目经理组织领导班子及安全、施工、劳资、保卫等有关部门成立文明施工组织管理机构，并定期进行生产文明大检查，发现有碍文明施工的现象及时处理，对不规范的施工行为予以纠正。
②制定完善的文明施工条例，目标明确，责任落实到人。
经常教育职工做文明施工榜样，对文明施工做得好的班组和个人及时进行表扬、奖励；对文明施工做得差的班组及时进行批评和处罚，并限期整改。
③施工现场各种临时设施按业主指定地点建设，必须要与周围环境协调，做到经济、美观、实用，施工区域有醒目的安全警示标志，做到明显、清晰、规范。
④各种施工材料定点分区分类堆码整齐，各种标识牌清楚明了，特别是摆放到现场的半成品材料、构件决不可乱堆乱放，影响美观。
⑤制定能源管理具体办法并实施落实，健全机械设备管理办法，明确责任制的实施与落实，确保各种设备保持良好的性能和利用率。
⑥精心计划、合理安排每道工序，做到工完、料净、场地清。
⑦施工人员全部佩戴上班牌，牌证上标明名字、职务和工种，以供业主、监理辨认、监督，特殊工种人员必须持证上岗。
（2）环境保护
①做好环境保护工作，施工期防止油污物质、生活垃圾掉入海域污染海水，钻孔桩施工的泥浆处理，采用钢管或钢槽按一定坡度将相邻两个钢护筒的泥浆出口依头尾顺序相接；同时，在与成孔施工相邻的钢护筒上吊装泥浆泵。
这样，成孔施工的泥浆流至相邻的钢护筒内，沉淀后由泥浆泵泵入正在施工的桩孔，构成泥浆循环回路，避免了平台上另设泥浆净化池或相应设施。
使用完毕后，用罐车把泥浆运到适合的地方排放。
尽量选用环保性能较好的施工设备，噪声较大的工序尽量避开夜间作业。
②每天机修班组应对机械设备进行检查、维修，不让设备因漏油而污染施工现场，废水、废油严禁现场排放，必须经处理后掩埋。
③控制现场的各种粉尘、废气对环境的污染和危害。
④为保证施工场地整洁，安排一名专职于栈桥的清洁工，保证现场清洁、文明的施工环境。
十二、其它事项
在后续施工期，定期进行栈桥区域内水下地形测量，根据基床变化情况采取相应的防护措施。
十三、栈桥的拆除
争取在2010年7月底台风季节来临之前，把鸡角屿特大桥35#-38#，鸡角屿大桥1#-5#墩承台、墩柱、支座垫石施工完毕，栈桥即可拆除，拆除顺序如下：
拆除栏杆、防滑条、照明、管线等附属物→拆除桥面板→拆除横向分配梁→拆除贝雷片主纵梁→拆除剪刀撑→拆除管桩联系梁→振动锤拔出钢管桩→钢管桩运回基地整理归堆。
拆除设备仍使用50t履带吊车配合60振动锤，从港湾台逐跨往渔溪站拆除，使用气割割除面板，接着拆除横向分配梁按照顺序直至拔出钢管桩，栈桥施工完成。
拆除过程应注意采用可靠措施，防止拆除物掉落海中。
严密监视拔除钢管桩时履带吊车的运行状况，防止履带吊车因超重导致倾覆，因超负荷不能拔除的管桩，应采取其他措施或者采用水下割除方法割除淤泥面以上的钢管桩体。
潜水员下水作业，尽量往下清除管桩基部淤泥，在淤泥下30㎝处用水下焊条割除管桩，不能留下事故隐患。
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