225省道南延工程钢便桥设计方案与施工组织设计.doc
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225省道南延工程钢便桥
设计方案及施工组织设计
编制单位：
南通大通建设工程有限公司
二0一一年八月五日
225省道南延工程钢便桥设计方案与施工组织设计
1、适用范围和编制依据
1.1适用范围
225省道南延工程钢便桥
1.2编制依据
1.2.1、业主关于225省道南延工程钢便桥的要求；
1.2.2、现场踏勘、调查所了解的信息；
1.2.3、设计院提供的地质报告；
1.2.4、有关标准、规范文件；
1.2.5、我公司现有生产及施工技术水平。
2、编制原则和管理目标
2.1编制原则
本公司在认真领会业主对本项目意图和对现场考察基础上，便桥设计主要考虑单车单向通行（汽-20，履-50，拖-80）。
由于该便桥通行时间较长，且交通量较大，因此桥梁等级相对于一般便桥较高。
2.2管理目标
工程质量目标：
“合格”。
制定并严格执行各项施工保证措施，确保工程质量。
加强便桥的维护、保养。
确保通行畅通、安全。
施工工期：
2011年8月10日至2011年9月15日。
保证重点，兼顾一般，统筹安排，科学合理地安排进度计划，组织连续均衡而又序艺衔接紧凑的现场施工，确保施工工期。
2.3、采用或参考的主要技术规范
2.3.1、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
2.3.2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
2.3.3、《工程建设标准强制性条文（公路工程部分）》
2.3.4、《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）
2.3.5、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-94）
2.3.6、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）
2.3.7、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
2.3.8、《公路路基施工技术规范》（JTJF10-2006）
2.3.9、《公路土工试验规程》（JTGE40-2007）
2.3.10、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
2.3.11、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）
2.3.12、《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008）
2.3.13、《公路路面面层施工技术规范》（JTGF40-2004）
2.3.14、《公路桥涵施工手册》
2.3.15、《材料力学》（教科书）
2.3.16、《墩台与基础》（公路桥涵设计手册）
3、工程概况
3.1、项目基本概况
新建工程位于如东县新店镇，横跨飞路河。
河口宽度50m，路中线与河道正交，通航等级VII级，最高通航水位为3.01m（国家85高程），允许通航净高大于3.5m。
本临时便桥允许通航净宽18m，航道中心线与河道中心线一致，拟建便桥位于新建工程西侧。
3.2、自然条件
场区地貌类型属于长江三角洲冲积平原区，处于长江三角洲的近前缘地段。
地势平坦开阔，地面自西向东微倾，海拔高度一般2-4m，东高西低。
人工改造的河、沟渠纵横交错，水系丰富。
3.3、地质概况：
勘探深度内地层主要为第四系全新统冲海积物，岩性自上而下依次为素填土、亚粘土、淤泥质亚粘土（夹粉砂）、粉砂夹亚粘土、亚粘土、粉砂。
（详见地质报告）
4.钢便桥设计
4.1概况
4.1.1、设计方案概况
设计便桥采用双排单层“321”军用贝雷梁搭设，其纵、横梁均采用标准部件组建，同时设加强弦杆。
桥墩基础采用ø50cm×1cm钢筒桩，入土深度12m，桥台采用砼桥台，台后填土接顺，纵坡2.5%，边坡为1：
1.75，接坡顶面宽7m。
桥面净宽3.7m，跨径组合21m+27m+21m。
便桥通行能力，汽-20、拖-80，“小心慢行”（指不考虑车辆冲击系数）。
（选用标准《公路施工手册-桥梁》下册第1043页，表20-1中，双排单层加强型，满足中孔跨径27m）。
4.1.2、技术标准
4.1.2.1便桥：
21+27+21双排单层加强型标准“321”军用贝雷桥
4.1.2.2通航等级VII级，通航净空大于3.5m，通航净宽18m。
4.1.2.3高程引用标准：
国家85高程
4.1.2.4河底高程-0.29
4.1.2.5便桥通行能力，汽-20、拖-80，“小心慢行”，单向通行，保持车距25m。
4.1.3、采用规范及引用依据
4.1.3.1业主传真文件及初步方案会议精神。
4.1.3.2《公路施工手册-桥梁》下册
4.1.3.3《材料力学》（教科书）
4.1.3.4《墩台与基础》（公路桥涵设计手册）
4.1.3.5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）
4.2钢便桥设计
4.2.1结构尺寸及标高的确定
4.2.1.1节点高程的确定
①通航最高水位：
3.01m
②通航净高：
3.5m
③贝雷梁的挠度及施工预控高度：
0.59m
④加强弦杆截面高：
0.1m
⑤贝雷梁桁片下杆截面高：
0.1
⑥横梁截面高：
0.27m
⑦纵梁截面高度：
0.1m
⑧桥面板厚度:
0.01m（采用防滑钢板）
梁底标高①~④：
7.1m
台帽背墙顶高程①~⑧：
7.68m
柱顶标高：
6.52m
贝雷梁下采用纵向32a工字钢，横向25b工字钢及垫板1cm钢板
钢筒桩入土深度12m，河底标高-0.29
桩底标高：
-12.29m
桩长：
18.81m
附图：
桥墩一般示意图04
4.2.1.2桥台尺寸的确定
采用双排单层加强型贝雷桥，细部尺寸见贝雷桥断面图。
根据断面图尺寸，贝雷梁外清尺寸5.3m，桥台挡块30cm宽，高30cm，间隙5cm（橡胶板填充），道路顶宽7m因此桥台台身长7m，背墙高度0.58m。
自然地面标高为3.1~3.2m，拟承台顶标高为2.6m，承台采用三级台阶，每级高60cm，砼刚性角为40度（设计院提供），因此承台底尺寸为5.621*10.018。
（见桥台示意图3）
初步桥台尺寸设计为：
台身：
7（底长）×2.6（底宽）×4.5（高）（梯形），背墙高:
0.58m
承台（底）:
5.621×10.018
4.2.2桥台验算
4.2.2.1荷载的计算及组合
4.2.2.1.1恒载计算
取值：
混凝土γ1=25KN/m3
台后填土γ1=18KN/m3
填土的内摩擦角φ＝30°（设计院提供）
上部荷载为贝雷梁的荷载
双排单层贝雷桥材料用量表
（参见《公路施工手册-桥涵》下册第1044页）
序号
部件名称
部件重量KN
跨径内数量
合计数量
合计重量KN
21m跨径荷载KN
21m
27m
1
桁架
2.7
28
36
92
248.4
75.6
2
加强弦杆
0.8
40
56
136
108.8
32
3
销子
0.03
104
136
344
10.32
3.12
4
横梁
2.45
17
21
55
134.75
41.65
5
横梁夹具
0.03
56
72
184
5.52
1.68
6
无扣纵梁
1.05
28
36
92
96.6
29.4
7
阳头端柱
0.69
2
4
2.76
1.38
8
阴头端柱
0.07
2
4
0.28
0.14
9
斜撑
0.11
16
20
52
5.72
1.76
10
支撑架
0.21
14
18
46
9.66
2.94
11
抗风拉杆
0.33
14
18
46
15.18
4.62
12
护轮木
0.44
22
26
70
30.8
9.68
13
弦杆螺栓
0.02
80
112
272
5.44
1.6
14
斜撑螺栓
0.0005
32
40
104
0.052
0.016
15
撑架螺栓
0.0005
56
72
184
0.092
0.028
16
护木螺栓
0.0002
88
104
280
0.056
0.0176
17
8mm防滑钢板
177.66
54.07
合计重量（KN）
852.09
259.7024
1）上部恒载：
P=130KN，е=0m（偏心距，下同）
2）恒载计算:
弯矩按顺时针为“负”，逆时针为“正”，
偏心矩在基底中心轴右为“负”，基底中心轴左为“正”
①P=0.58×0.4×7×25=41KN,е=-0.4m，M=-16
②P=1.6×4.5×7×25=1260KN,е=0m
③P=0.5×4.5×7×25/2=197KN,е=0.967m,M=190
④P=5.08×0.5×7×25/2=222KN,e=-1.133m,M=-252
⑤P=0.6×3.607×（7+0.503×2）×25=433KN
P=4.614×0.6×（7+0.503×4）×25=624KN
P=5.621×0.6×（7+0.503×6）×25=845KN
e=0
⑥P=0.5×5.08/2×18×7=160,e=-1.133M=-181
⑦P=1.51×5.08/2×18×7=483KN,e=-1.855,M=-896
⑧P=130,e=0
∑M=-1155KN.m
∑P=4395KN
承台受力简图
（一）
4.2.2.1.2土压力计算
桥台主动土压力，按库仑公式计算，按桥上无荷载，台后有车辆荷载进行最不利的计算。
以侧墙后缘垂线作为假想台背，a=0，取台背与填土间的外摩擦角δ＝φ2/3＝20°（内摩擦角φ=30°）
μa=0.297
4.2.2.1.2.1台后破棱体上有汽车荷载时
破坏棱体长度L0=Htan
H-填土高度5.08m
-内摩擦角30度
δ-外摩擦角
a=0
=5.08×0.374=1.9m
由汽车荷载换算等代土层厚度：
∑G一辆车两后轴重=2*120=240KN
B-台身长7m
土-土的容重18KN/m3
=1m
A计入汽-20级荷载的影响，后台主动土压力：
土-土的容重18KN/m3
H-填土高度5.08m
h-等代土层厚度1m
B-台身长7m
μa主动压力系数0.297
=673KN
其水平分力:
作用点离基础底面的距离:
对基底形心轴的力矩:
竖直分向力:
作用点离基础底面的距离:
对基底形心轴的力矩:
B计入拖-80级荷载的影响，后台主动土压力：
∑G一辆车两后轴重=2×200=400KN
=1.67m
土-土的容重18KN/m3
H-填土高度5.08m
h-等代土层厚度1.67m
B-台身长7m
μa主动压力系数0.297
=800KN
其水平分力:
作用点离基础底面的距离:
对基底形心轴的力矩:
竖直分向力:
作用点离基础底面的距离:
对基底形心轴的力矩:
4.2.2.2荷载组合
对于承台抗倾及抗滑，荷载组合为桥后有荷载，桥上无荷载。
由上计算可处采用拖-80荷载进行验算。
荷载组合后：
水平力：
N=752KN
竖向力：
P=4395+274=4669KN
力矩：
M=-1155-493+1527=-121KN.m
4.2.2.3基础稳定性验算
，=b/2=5.621/2=2.81，=121/4669=0.026
K0=2.81/0.026=108>[k0]=1.5
（1）滑动稳定验算
满足要求。
4.2.2.4地基强度验算
基底应力验算
=4669/（10.018×5.621）121/（1/6×10.018×5.621×5.621）
=82.92.29KN/m2
=
[]=100KPa>[]=97KPa
地基承载力符合要求
4.2.2.5基底偏心距验算
应满足
=W/A=1/6.b=5.621/6=0.94
=121/4669=0.03<0.75×0.94=0.7
满足要求
4.3墩设计及计算
4.3.1．概况
采用四根ø50钢筒桩，=10mm,横向间距4.65m，纵向间距1.25m。
4.3.2荷载组合：
上部构造贝雷梁重：
852.09/69=12.349KN/m
1）纵横梁32a及25b工字钢：
5.85×4×0.314+2.75×4×0.5269=13KN
2）桩间剪刀撑[20a,（5.174+4.15+3.18+0.75）×4×22.63=10KN
3）活载在墩顶设为1000KN（按桩顶静载算）
4）计算贝雷梁支座反力
上部构造贝雷梁重：
852.09/69=12.349KN/m
三不等跨受力简图二
n=27/21=1.29（系数）根据《路桥施工计算手册》767页
B点最大支座外力为：
-0.6737-0.7836=1.4573
Q=nql=1.4573×21×12.35=378KN（支座反力）
5）钢筒桩直径50cm,长度按18.82m
18.82×3.14×0.5×7.85×0.01×4=9.3t=93KN
1）~5）荷载组合为：
13+10+1000+378+93=1494KN
4.3.3墩桩承载力计算
钢筒桩入土深度12m
根据地质报告CK6点的参数：
2-2淤泥质亚粘土，土层厚度：
0.21m,=25kPa
3-1粉砂夹亚粘土，土层厚度：
2.9m,=30kPa
3-2粉砂，土层厚度：
8.89m,=45kPa
不考虑桩尖承载,按摩擦桩
P=.L
P-承载力
-周长3.14×0.5=1.57m
-桩周土极限摩阻
桩入土深度按12m计算
P=1.57×0.21×25+1.57×2.9×30+8.89×1.57×45=773KN
共设四根桩，则[P]=773×4=3092KN
K=3092/1495=2.1
符合要求
4.3.4稳定性计算
钢筒在施工过程中，四根桩之间采用槽钢联接，侧面及水平方向均设计剪刀撑，有效的确保稳定性。
压杆稳定计算简图三
Pi=37.4t
3.458mL0=2L（安全考虑）
Jz=3.14×D4/64-3.14×d4/64=4.62×10-4m4
临界力Plj=3.142×E×j/L02=19.6×106N
E=2.06×105MPa
A=3.14×r2=3.14×2502=196250mm2=0.19625m2
临界应力δlj=Plj/A=99.9MPa
[δ]=160MPa>δlj=99.9MPa
满足要求
柔度λ=μl/rl=3.459mμ=2
γ==0.0485
λ=2×3.458/0.0485=142
λ>λp=100（3号钢）符合欧拉公适用范围
Plj>P=3.74×105N
满足要求
4.3.5钢筒桩抗压强度验算
N<（路桥计算手册437页）
=3.458
i=（路桥计算手册732页）
=
=3.458/0.173=20
查表得（材料力学A3钢）
=0.937×0.5×3.14×0.01×215×106=12.65×106N
（路桥计算手册437页，钢材强度极限值215MPa）
P=1494KN/4=3.74×105N（四根桩）<=12.65×106N
符合要求
4.3.6进行桩顶纵梁验算
纵梁拟采用工字钢。
根据4.3.2中荷载：
1）+3）+4）
荷载:
13+1000+378=1391KN
工字钢计算简图四
1391KN
1.25
Mmax=PL/4=1391×1.25/4=435KN.m
WX=Mmax/许=435×103/160×106=0.00272m3=2720cm3
查表得选用工32a工字钢，Wx=692.5×4=2770cm3,每座墩采用4根。
Ymax=Pl3/（48EI）=1391×103×1.253/（48×2.06×105×106×11020×10-8）=0.0025m满足要求。
《路桥施工计算手册》第796页选取
4.3.7由于贝雷梁下的工25a横梁只承压，不需计算。
4.4贝雷桥设计
根据《公路施工手册-桥梁》下册第1043页，表20-1中，汽20，拖80荷载等级，选用双排单层加强型贝雷钢桥，满足中孔27m跨径的需要，能够满足要求。
4.5墩台构造说明
4.5.1墩构造说明：
1）、墩桩采用50cm直径钢筒桩，壁厚10mm，入土深度12m，单根桩长18.81m，全桥8根。
2）、钢筒桩沉入后，在离水面向上10~20cm采用[20a槽钢设水平撑（桩顶同样设一道），与钢筒桩焊接密实。
3）、上下水平之间，墩桩四面桩间设剪刀撑，采用[20a槽钢焊接。
4）、桩顶采用10mm钢板封顶，焊接密实。
5）、桩顶之上置工25b工字钢，每个墩共两根，之上搁置横梁25b工字钢，工字钢与工字钢以及与桩顶间采用三角钢板进行焊接。
6）、贝雷梁下在墩支点位置设10mm钢板，钢板与工字钢进行焊接。
4.5.2台构造说明：
1）桥台基础及台身采用C30砼进行浇筑，台背墙采用C40砼进行浇筑。
2）承台开挖后，铺筑10cm碎石垫层，表面密实。
3）桥台基础及台身采用12螺纹钢筋网片绑扎，间距15cm，台身竖向钢筋锚入承台底板筋，防止台身表面裂缝。
4）台两侧采用六角块护坡，防止雨水冲刷。
4.6、便桥标志的设计
在便桥上下游150m处设置警示牌，在便桥以桥墩上下游各10米处为起点向上下游设置防撞保护桩，在便桥中跨悬挂限高标志，日挂红旗，日夜挂黄灯，边跨日挂红旗，夜挂红灯；在便桥两侧100m设置限速（5km/h）、单车通行、禁止急刹标志。
（详见航道通行警示标志布置图）。
4．7主要材料数量表
主要材料数量表
部位
材料名称
规格型号
数量
单位
单位重
合计（t）
桥墩及贝雷梁
[20a槽钢,护轮坎
[20a
138
m
0.02263
3.123
防滑钢板
10mm厚
276
m2
0.0785
21.666
工32a工字钢
工32a
22
m
0.05269
1.159
工25a工字钢
工25a
23.4
m
0.03808
0.891
钢筒桩
50cm直径，10mm厚
150.48
m
0.123245
18.546
[20a槽钢
[20a
106.032
m
0.02263
2.400
封头钢板
10mm厚
0.144
t
0.144
垫板
10mm厚
0.0942
t
0.094
支撑钢板
10mm厚
0.2295
t
0.229
桥台
支座垫板
10mm厚
0.2826
t
0.283
橡胶挡块
5cm*30cm*120cm
4
块
承台、台身、挡块
C30
285
m3
背墙
C40
3.5
m3
m3
m3
t
合计材料
I级钢钢材
II级钢钢材
贝雷梁数量见贝雷梁数量表
C30砼
285
m3
C40砼
3.5
m3
5、施工组织设计：
5.1、施工总体部署
5.1.2、施工任务的安排
桥梁施工队：
下设桩基施工作业、钢筋模板施工作业班、吊装施工作业班。
施工作业班在项目经理部的统一协调指挥下，实现专业施工立体交叉平等流水作业，以确保工程保质按期完成。
5.1.3、各专业工程的施工安排
5.1.3.1、桥梁工程
桥梁工程也是关键路线之一，是整个工程按期完成的关键所在之一，所以必须采取优化的施工技术方案及强化的施工组织手段使各工序部位紧凑序衔相接的计划安排，分秒必争的抓紧施工时间，并采取如下措施：
进场后先期实施桥台的施工，为路基填筑创造条件。
5.1.4、设立项目管理机构
根据本工程施工特点，委派有良好施工业绩和信誉的项目经理组建项目部，项目部实行项目经理负责制。
从根本上确保工程工期、安全、文明施工等各项工作均达到我们对业主的承诺要求。
5.1.4.1、机构设置及职责
项目部下设施工测量组，技术管理组，质量检查组，安全文明检查组、后勤组，材料设备组等六个职能小组，各组主要职责和职能如下：
技术管理组：
安排现场各专业分部分项生产活动，按施工方案和进度计划要求全面控制工程进度、质量，协调各专业班组的施工计划。
施工测量组：
会审施工图纸，编制施工方案，施工进度计划，编制施工预算；收集整理、解决施工中出现的各种技术问题，工序开工前向施工班组作详细的技术交底。
负责工程测量工作，协助施工组、生产组的各种施工活动。
质量检查组：
根据施工规范，每天进行工作检查。
进行各道工序的交接验收工作，对材料质量、现场施工质量随机进行监督检查。
负责ISO体系的具体实施。
制定工程质量管理制度。
安全文明检查组：
熟悉安全操作规程及劳动保护条例，依据JTJ59-99标准，对工程进行安全检查及提出整改意见。
制定工地现场安全文明责任制度，现场安全文明管理制度等。
治安后勤组：
负责生活后勤、保卫、场容场貌和场地整洁。
具体负责工地治安保卫工作，制定现场治安保卫责任制度及民工管理制度。
材料设备组：
负责建筑材料、设备、一般小型机械的采办与保管。
以及材料的试验。
认真、仔细规划现场的材料堆放和管理。
5.1.4.2、项目管理机构网络
5.1.7、施工准备
本工程前期准备工作时间较紧，前期准备工作要求极积压缩，须在有限的时间里抓紧完成，进场后立即开展施工准备各项工作。
主要有以下几个方面：
5.1.7.1、布置好施工用电线路：
临时电路施工需严格按〈〈施工现场临时用电安全技术规范〉〉要求施工。
5.1.7.2、布置好临时用水管：
布设临时施工用水管、生活用水管线至各施工点、从生活用水网上接入生活用水至生活及办公各生活用水点。
5.1.7.3、施工范围用地的圈定：
工程开工前，先应根据图纸要求做好现场施工用场范围的圈定。
5.1.8、劳动力、各类施工机具调配进场（详见主要施工机械设表）。
5.1.8.1、劳动力组织
准备工作阶段，做好对拟进场人员的调遣工作，按施工阶段及时到位。
5.1.8.2、施工机械的调配
准备工作阶段，对本工程需用机械在公司范围内调配到位，并提前一周做好维护、保养工作，确保机械性能完好。
5.2、主要施工方案
5.2.1、便桥施工方案
5.2.1.1、钢筒桩施工方案
水中钢筒桩采用30t浮吊带震动锤（震击力40t）插打，贝雷采用现场拼装、边跨采用吊车架设，中跨采用浮吊架设，就位后安装桥面梁系。
施工工艺流程：
设备材料进场→施工放样→钢桩插打和桥台施工→焊接剪刀撑→墩帽安装→支座安装→桁架拼装→安装就位→横梁安装→纵梁安装→桥面钢板铺装→防护网安装→结束。
5.2.1.1.1、施工放样：
根据设计图图示位置，采用直接量距方法放出桥台和边墩位置，便桥主桥两侧桥台设在河堤之上，具体位置详见桥位平面图。
然后用全站仪确定方向、测量各桩墩距离定出各桩位，即可开始插打钢筒桩。
5.2.1.1.2、钢筒桩插打：
钢筒桩必须采用桩身无明显缺陷变形、焊缝饱满、接头良好、桩体顺直
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