方案特大桥钢栈桥及便道施工方案.doc

方案特大桥钢栈桥及便道施工方案一、工程概述： 按设计要求，京杭运河特大桥桥址处河宽为 666.2m，其中2#11#墩位于水中，施工所用材料（混凝土、钢材及其他材料等）均需采用栈桥或货物运输船运至各墩位处，根据我部实际情况及总工期要求，我部决定采取搭设临时施工栈桥来满足施工中材料运输要求。东岸栈桥起始位置为墩间（里程为K10+222.9）至墩（里程为K10+702.9），长度为480m，栈桥位于桥梁前进方向的右侧；西岸栈桥从岸边（里程为K10+882.9）至墩（里程为K10+822.9），长度为60m，栈桥位于桥梁前进方向的左侧。栈桥平面及纵面布置图如图1、图2所示。二、栈桥结构型式：栈桥桥面宽度为6m，基础形式为打入钢管桩，钢管桩外径为500mm，壁厚为10mm。沿栈桥长度方向每12m布置一排，每排三根，间距为2.75m。桩顶采用I56a工字钢作帽梁，帽梁上采用贝雷片桁梁作为承重梁，顺桥向摆放四片，间距为1.7m。为均匀分布行车荷载，在承重梁上横向密排I25a工字钢分配梁，间距为50cm。桥面板采用厚度为10mm的钢板，在分配梁工字钢上满铺。栈桥结构型式如图3、图4所示。三、水文及地质情况经我部现场勘测，目前水面标高为+4.33m，从设计图纸及地方水利部门调查可知，最大洪水位为7.92m左右。运河河面共分为3个区域，即东、西航道区及中间浅滩区。东侧栈桥位于东航道及浅滩区，最大水深为6.39m；西侧栈桥位于西航道岸边，最大水深为7.40m。栈桥处地层土质以亚粘土为主，软塑亚粘土与硬塑亚粘土交替出现。四、基桩型式及长度确定：（一）按水文及地质剖面图，根据我部施工经验，为保证外露钢管桩强度及耐久性，采用沥青涂刷外露桩身部分作为防腐层。（二）钢管桩长度确定：1、荷载取值（按一排桩最不利的荷载情况考虑）（1）恒载： 工字钢横梁自重（I55a） 106.2kg/m×6m=637.2kg 合6.37KN 贝雷片桁架纵梁自重 6×(4片×270kg/片)=6480kg 合64.80KN 桥面分配梁（I25a） (48根×6m/根)×38.1kg/m=10972.8kg 合109.73KN 桥面系 钢板6m×12m×0.01m×7850kg/m3=5652kg 合56.52KN以上恒载合计：G=6.37+64.80+109.73+56.52=237.42KN则每根桩的恒载值为：F=G/3=79.14KN（2）施工活载：考虑施工期间的最不利荷载作为计算荷载，即两台混凝土运输车（容量7m3）满载时（砼重按17.5T考虑，自重按12T考虑）在栈桥上错车，且错车位置为桩位处，两车荷载由三根桩承受，受力示意图如下：混凝土运输车 P1+G1+ P2+G2=2×(17.5+12)=59T 合590KN则每根桩承受活载重量为：N=590/3=196.67KN故一根桩所承受的恒、活载合计为：F+N=79.14+196.67=275.81KN ,考虑车辆行驶时对栈桥水平及垂直方向的冲击力，取安全系数为3.0，则单桩承载力为3.0×275.81=827.43KN。2、钢管桩入土深度确定： 根据单桩竖向极限承载力标准值计算公式：Quk=Qsk+Qpk=Uqsikli+qpkAp ，其中Qsk为桩侧摩阻力，Qpk为桩端摩阻力，考虑钢管桩受力机理主要为桩侧摩阻力，故不考虑桩端阻力作用，则单桩承载力为Quk=UqsiklI，其中U为桩身周长，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力，li为第i层土的厚度。由地质剖面图可查得钢管桩嵌入的土层及土层厚度如下：第一层：素填土或耕植土 qs1k=22kpa l1=1.0m第二层：软塑亚粘土 qs2k=36kpa l2=9.8m第三层：硬塑亚粘土 qs3k=66kpa l3=?综上有：0.50（22×1.0+36×9.8+66L3）=827.43KN从而求得：L3=2.30m则钢管桩合计入土深度为：L= l1+l2+l3=1.0+9.8+2.30=13.1m，考虑河床冲刷等影响，取单根桩长为L=15m。五、钢管桩施工工艺及要点：1、沉桩机具的选择根据栈桥所处位置及基桩的类型，水中桩选择30T浮吊配合90KW电动振动锤（最大激振力为666.425KN，最大拔桩力225KN）进行施工；靠近岸边处，浮吊无法停靠的桩位处采用25T吊机配合振动锤进行钢管桩下沉施工。2、沉桩前的准备工作沉桩前先在岸边修筑陆上吊机进场便道及浮吊定位桩，定位桩应牢固、不易拔起。另外，还需在岸边设置打桩定位观测平台，以控制沉桩过程中的垂直度及纵、横轴线。3、沉桩施工流程沉桩施工流程：岸上接桩运桩船就位吊桩对位插桩启动振动锤沉桩至一定深度再次校核桩位沉桩至设计深度放样精割桩头戴桩帽。4、接桩及运输在岸边进行钢管桩的接长，焊接前对连接端进行精割，准确对位后采取围焊，并在每个接缝处采用四块劲板对称焊接。接好的钢管桩吊至岸边驳船上，由驳船运至沉桩处。钢管桩在驳船上的堆放应事先排序，以保证先沉入的钢管桩放置于上面。5、沉桩方法沉桩时，先用两台经纬仪架设在桩的正面和侧面，校正桩的垂直度，当桩位距离岸边较远，另一台经纬仪无法架设时，采用运桩铁驳船暂作观测平台，以配合钢管桩的定位。管桩校正后需保证振动锤、桩夹具及桩身轴线一致，起动振动锤沉桩1-2m后，再次校正垂直度，准确无误沉至设计标高。6、贯入深度控制当桩沉入深度为1/31/2桩身长度时，涌入桩管内的土体即将桩管闭塞封死，相当于闭口桩（即柱桩）的作用，此时可采用贯入深度控制，直至沉至设计标高为止。按设计桩顶标高精割桩头，并加盖桩帽。六、工字钢帽梁及贝雷片桁梁施工桩顶采用单根I55a工字钢作为帽梁，帽梁长度为6m，并点焊于桩帽之上，为避免工字钢发生倾倒，在工字钢两侧加焊预先加工好的梯形劲板。安放工字钢时应注意位置摆放要精确，以保证顺桥向间距为12m，不至于产生过大误差（误差应控制在10cm以内），若工字钢横梁间距误差较大，需在桩端焊加牛腿结构预以校正。桁架承重梁采用贝雷片组拼而成，贝雷片（单片长度为3m）间通过销钉相连，形成连续桁梁。顺桥向共摆放四片桁梁，间距为1.7m。为保证桁梁稳定，在贝雷片端节点处采用自行设计的支撑架将四片桁梁连接在一起。另外，为减小栈桥承重时变形，采用配套加强弦杆对桁梁上弦杆进行加强。桁梁安装前，先在工字钢帽梁上放样出桁梁的位置，并在桁梁两侧加焊竖直短槽钢以固定桁梁位置。首段桁梁在岸边组拼，25T汽车吊机安装就位，立即安装分配梁及桥面钢板，以后各段桁梁可已成桥面上组装和起吊就位。七、分配梁及桥面系施工首段组合桁梁安装就位后，即可摆放分配梁I25a工字钢，分配梁间距为50cm，每隔300cm将一道分配梁工字钢采用螺栓固定在两侧桁梁的加强弦杆上，并采用10槽钢在将所有分配梁连成整体。桥面采用10mm厚钢板满铺，钢板接头处尽量落在分配梁工字钢上，不能满足时采取搭接，并点焊加固。为保证行车安全，在分配梁连接槽钢上焊加钢管栏杆，栏杆立柱间距为200cm，高度为100cm。八、栈桥与岸边路基的连接施工为保证栈桥与岸边路基连接良好，岸边桥头的栈桥基础不采用打入桩，在桁梁支点位置开挖基基槽，横桥向浇筑砼地梁，地梁断面尺寸为70cm（高）×80cm(宽)。在地梁砼内预埋钢板（钢板下设锚筋），在桁梁端销孔内穿入短钢管，采用钢劲板将钢管焊于地梁预埋钢板上，形成固定支座。并减小河岸土体对栈桥的侧压力，采取在岸边砌筑挡土墙，挡墙成“八”字形，高度同桥面标高。挡墙后填土夯实，作成引道，并视河岸及栈桥高程情况引道纵坡。九、栈桥主要工程数量表 见表1。十、栈桥力学检算（一）桩顶帽梁（横梁）强度及刚度检算1、强度检算取一根横梁（I55a工字钢）作为研究对象，取最不利荷载作为计算荷载，即桥跨方向12m范围内全部恒载及最不利活载，即两台砼运输车在横梁处错车，此荷载并取定安全系数为3.0，其总荷载值为：P=3.0×（P恒+P活）=3.5×237.42+(295+300)=2825.97KN力学简化模式如下图：L=5×1.1mP1P2P3P6P4P5CABL=2×2.75m由力学简化模式图可知，P1=P2=P3=P4=P5=P6=P/6=471KN 根据力学简化模式图及二等跨梁的内力和挠度系数表可以确定：跨内最大弯矩Mmax= 0.222×471×2.75=287.55KNm，剪力最大值Qmax=QB左= QB右=1.333×471×2.75=1726.57KN；又查得：I55a工字钢 A=146.45cm2，Iz=55150cm4，E=2.1×1011N/m2，ymax=27.5cm，则有 max=(Mmax/Iz)ymax=(287.55×103/55150×10-8)×27.5×10-2=143.38Mpa =215Mpa max=Qmax/A=1726.57×103/146.45×10-4=117.89Mpa=125Mpa 故横梁强度满足要求2、帽梁刚度检算由受力模式图及二等跨梁的内力和挠度系数表可以确定，跨内最大挠度为跨度中点挠度，其值为ymax=1.466×471×103×2.753/(100×2.1×1011×55150×10-8)= 1.23mmL/400=12.75mm 故帽梁刚度满足要求。（二）贝雷片桁架梁强度检算 取顺桥向两排基桩间（跨度为12m）单片桁架纵梁作为研究对象，由分配梁的荷载均分作用，故将栈桥活载视为均布荷载，其值为q=3.5×（P活/6）/12m=3.5×(198.33/6)/12=9.64KN/m，则单排桁架梁力学简化模式如下图：YBNBBYAAFANAXAA取节点A、B则有：YA=YB=qL/2=9.64×12/2=57.84KN1、弦杆强度检算 立杆截面积 A=50×5×2+70×5=850mm2 AC=NA/A=YA/A=57.84×103/850=68.05Mpa =215Mpa 故弦杆强度满足要求。2、钢销钉抗剪强度检度 因O2结点为钢销结点，故取O2B段作为研究对象，其剪力为：Q= YB=57.84KN，又知钢销钉截面积：A=D2/4=1963.50mm2，则每个钢销钉所承受的剪力为：Q=Q/2=57.84/2=28.92KN，其剪应力为：max= Q/2A=28.92×103/(2×1963.50)=7.36Mpa=215Mpa 故销钉抗剪满足要求。3、销孔内壁承压验算：销孔所承受的压力为：N= Q= YB=57.84KN，承压面积：S=2×50×80=8000mm2，则压应力为：=N/A=57.84×103/8000=7.23Mpa =215Mpa 故销孔内壁承压满足要求。(三)分配梁强度及刚度验算1、强度检算 取一根分配梁（I25a）作为研究对象，考虑25T吊机工作时及砼运输车（容量为7m3）满载时的最不利荷载情况，考虑桥面钢板对荷载的均分作用，假设车辆两后轮作用于四根分配梁上，并取一根分配梁作为研究对象，其力学简化模式如下图所示：L=5×1.1mMFAEBCDq=27.05KN/m即将分配梁看成是均布荷载作用的五等跨连续超静定梁，其中：q=(175+120)/4+(0+300)/4/5.5=27.05KN/m，由五跨等跨连续梁内力和挠度系数表查得： 最大弯矩为Mmax= MB支=0.105×27.05×1.12=3.44KN·m； 最大剪力为Qmax=QB右=0.526×27.05×1.1=15.65KN 又查得I25a 工字钢 E=2.1×1011N/m2，Iz=5023.54cm4，ymax=25cm/2=12.5cm A=48.5cm2，则有：max=(Mmax/Iz)ymax=(3.44×103/5023.54×10-8)×12.5×10-2=8.56Mpa =215Mpamax=Qmax/A=15.65×103/48.5×10-4=0.93Mpa=125Mpa 故分配梁强度满足要求2、分配梁刚度检算 由以上分析可知：最大挠度发生在AB或EF跨中，其最大挠度为：ymax=0.644×27.05×1.14/(100×2.1×1011×5023.54×10-8)=2.4×10-5mm L/400=5500/400=13.75mm 故分配梁刚度满足要求。