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中铁电气化局京台高速公路A1合同段项目部

1、设计标准及参考资料

3、钢栈桥施工文字说明

5、钢栈桥施工工艺流程及主要方法

JCT2212-2014 常压固相烧结碳化硅陶瓷热交换管桩基施工及机械操作平台施工文字说明及计算书

八、附件：各施工方案图纸

东门大桥下部构造位于松溪中施工受河水影响，河面宽约126米、水深约1.5—10m、设计最高水位13米覆盖层自上而下地质情况普遍为：杂填土（1—2m)、淤泥质粘土（2—3m）、砂层（3—8m)、中粗沙层等。

为保证大门大桥水中墩施工需要必须架设一座经济实用又安全的钢栈桥和桩基平台。根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查、结合桩基施工期为8月至12月，施工期间处于松溪河的枯水期，常水位高程93.3米~97.8米，我部架设的钢栈桥规模为：钢栈桥桥长约90m；钢栈桥标准跨径不超过12米、桥面净宽均为4.5米；桥面设计高程99.300m（以贝雷梁底露出枯水期最高水位50cm控制）;桥位布置形式为：钢栈桥布置在东门大桥桥址下游，栈桥边缘与桩基砼边缘净距离1.0米。桩基施工平台布置应满足桩基施工的需要，架设长31米、宽12米钢平台两处。位于东门大桥18号墩和19号墩下游。

1、主要设计标准及参考资料

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：n12m连续贝雷梁桥

④、桥面布置：净宽4.5m

⑤、桥面高程：100.6m

①、交通部《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000

②、人民交通出版社《路桥施工计算手册》

③、交通部交通战备办公室《装配式公路钢桥使用手册》

⑤、公路桥涵钢结构木结构设计规范

2、钢栈桥结构特点如下

(、基础结构为：钢管桩基础

(、下部结构为：工字钢横梁

(、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：钢管护栏

3、钢栈桥施工设计文字说明

3—1、基础及下部结构设计

钢栈桥钢管桩基础布置形式：

单墩布置3根钢管（桩径ф375mm，壁厚7mm），横向间距2.5m，桩顶布置2根32cm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。

为了增强栈桥纵向稳定性，每隔3个墩位设置1处加强排架墩基础（即单墩布置6根钢管：横向间距2.5米、排距2.5米）。

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（进入粉质粘土层）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DZ45桩锤激振2分钟仍无进尺为准。

河道管理要求，新桥建成后必须拔除钢管桩。

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。

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。

桥面采用钢管（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、高度方向设置两道横杆，安装完成后涂上红白油漆。

4、钢栈桥各部位受力验算

4—1、贝雷片纵梁验算（按12米跨4片贝雷片验算）

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:0.95×12×4.5=51.3KN(每平方约95kg)

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，考虑15%安全系数；2为桥梁自重产生的均部荷载（按长度方向）

q＝96/12＝9.2KN/m

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

＝0.250×575×12＝1725KN.m

M2max＝0.125ql2＝0.125×8×122＝144KN.m

Q1max＝(0.5+0.5)P＝1×575＝575KN

Q2max＝0.5ql＝0.5×8×12＝48KN

Mmax=1725+144=1869KN.m

Qmax=575+48=633KN

允许弯矩Mo＝4片×0.9（不均衡系数）×788.2KN.m＝2837KN.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＝3910×4片＝15640cm3

（见公路施工手册之桥涵下册P923）

σ＝Mmax/Wo＝（1869×106）/(15640×103)

＝119Mpa<1.3〔σ〕=1.3×210=273Mpa

（公式见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P4、P7）

允许剪力Q＝4片×0.9（不均衡系数）×245KN＝882KN.m

贝雷片几何系数E＝2.05×105Mpa，Io＝283000cm4

（取值见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P3和公路施工手册之桥涵下册P923）

fmax＝（Pl3）/(48EI)

=(575KN×12米3)/（48×2.05×105Mpa×283000cm4×4）＝5mm

（公式见路桥施工计算手册）

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。Mmax

4—2、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，横梁均匀的承担4片传递来的荷载。4个集中力简化为2个作用于两跨跨中的集中力进行不利验算。按500KN车辆位于墩位时验算+贝雷片自重96KN。

P1＝P/4=596/4=149KN

Mmax＝0.333pl＝0.333×149×2.5＝124KN.m

Q=(1.333+1.333)P1=397KN

横梁采用2根32工字钢

Ix=11080cm4,Wx=692.5cm3,Sx=400.5cm3,t＝15.0mm

σ＝Mmax/Wo＝124×106/（1385×103）＝88Mpa<〔σ〕＝188Mpa

剪应力τ＝QSx/（Ixt）＝397×1000×801×1000/（22160×10000×30）＝54Mpa＜[τ]=110Mpa

挠度f=1.466Pl3/(100EI)=0.76mm

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32cm的工字钢满足使用要求.

4—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=397KN

钢管高度按入土8米，最大水深10米计算（以377mm钢管来验算）

根据设计图地质分析，取进入淤泥质粘土3米（£=15kpa）、进入粉质粘土层8米（£=55kpa）

承载力N=0.377×3.14×3×15+0.377×3.14×8×55

=573KN（尚未计闭口桩桩底承载力）

摩察力计算入土8米满足要求，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DZ45振动锤激振2分钟无进尺时终孔。

⑵计算露钢管稳定σcr

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=397KN

钢管按依次穿过水深10.0m、进入土层8.0m计算（以375mm钢管来验算）

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

＝(√37.52+36.12)/4＝13cm

柔度λ＝l/i＝10×102/13＝77

（L按水深10米计算自由度）

查表知纵向弯曲系数∮1=0.665

应力N＝341KN/81cm2＝42MPa<0.665〔σ〕＝96MPa满足要求

综上所述：墩位下部结构单排钢管377mm立柱满足使用要求。

钢栈桥施工工艺流程及主要方法

5—1钢栈桥施工工艺流程：

钢管桩加工制作—吊车就位—振动锤与钢管桩连接—测量定位—振动下沉钢管桩—钢管桩间联接系焊接—桩顶钢板及分配梁安装—吊车纵向安装贝雷梁—装配式钢桥面板安装—栏杆安装

钢管外径377mm、壁厚7mm、Q235钢。钢管桩对接时加竖向拼接板，钢管桩焊接成型后外型尺寸（外周长、椭圆度、纵轴线偏差应满足质量要求）。

钢管桩在起吊、运输和存放过程中，应尽量避免由于碰撞等原因造成的管身变形和损伤。

施工时用25吨汽车吊吊DZ45振动锤夹紧钢管桩进行施工，施工过程应保证钢管垂直度，当钢管桩入土达到2m左右时方可连续沉桩，下沉过程中应及时检查钢管倾斜度，发现倾斜应及时采取措施调整。

(、桩间联接系及桩顶横梁安装

桩间联接系的安装时为了增加横向钢管桩之间的刚性，使之受力均匀。每排钢管桩插打完成经检查合格后，应及时焊好桩间联接。

桩顶联接与钢管桩之间用扩大钢板联接，然后在钢板焊接工字钢横梁。

(、贝雷纵梁及桥面安装

在桩顶横梁上测量出每组贝雷梁的准确位置后，用吊车安装贝雷梁就位，纵梁安装到位后横向、纵向均焊接定位挡块及压板，将其固定在横梁上。

纵梁安装完成后在上面安装整体装配式钢桥面板及栏杆。

5—2主要施工设备及人员配置

栈桥施工计划投入施工作业人员12人。拟投入以下施工设备：吊车1台、装载机1部、DZ45振动锤1台、发电机1台、电焊及气割设备5套。

钢栈桥进场后按3天完成两跨的施工进度安排。

桩基施工及机械操作平台施工文字说明及计算书

1、桩基及吊车平台的结构形式均为：钢管桩基础、工字钢横梁、工字钢分布梁、钢板面板。桩基施工平台采用ф42.6cm的钢管跨径控制在6米以内（以避开桩基护筒和钢围堰施工为原则）、工字钢横梁为2I36型、工字钢分布梁为I25型（间距40cm）、面板为1cm钢板。

钻机自重按100KN、钻锤自重按850KN计算，首灌砼按导管埋深1米计算重量123KN，导管和砼铁斗按100KN计算重量，钻机成孔施工锤重和浇筑砼铁斗自重不会同时发生。因此钻机验算以最大荷载523KN验算。

受力模式分析：钻机由前后两个支腿支撑（前后支腿距离为6米）、每个支腿又由左右两个支点支撑（间距为4米），单个支点P=80.75KN。前支腿加强为4根I25型钢

取钻机前支腿进行受力验算。

跨径取最大跨径6米计算。

Mmax＝0.278PL

＝0.278×80.75×6=135KN.m

Q1max＝（1.167+0.167）P＝1.334×80.75＝108KN

I25力学特性：Ix=5017cm4,Wx=401.4cm3,Sx=230.7cm3,t＝13.0mm

σ＝Mmax/Wo＝135×106/（1605.6×103）＝85Mpa<〔σ〕＝188Mpa

剪应力τ＝QSx/（Ixt）＝108×1000×922.8×1000/（20068×10000×52）＝9.5Mpa＜[τ]=110Mpa钻机前后支腿采用4根I25型钢受力满足要求。

3、桩顶由2根I36工字钢支撑最大跨径为4米，承受钻机、砼铁斗及钢筋笼叠加的力，钢筋笼和钻机前腿受力叠加为500KN（估算）+161.5KN=661.5KN，（由左右侧桩顶横梁支撑），简化为相同支座承担的均部荷载。q=330.75/4=82.5KN/M

Mmax＝0.125qL2

＝0.125×82.5×36=371.25KN.m

Q1max＝（0.5+0.5）qL＝1×82.5×4＝330KN

I36力学特性：Ix=15796cm4,Wx=877.6cm3,Sx=508.8cm3,t＝15.8mm

σ＝Mmax/Wo＝371.25×106/（1755.2×103）＝211Mpa<〔σ〕＝188Mpa

剪应力τ＝QSx/（Ixt）＝330×1000×1017.6×1000/（31592×10000×31.8）＝33Mpa＜[τ]=110Mpa故桩顶横梁采用2根I36工字钢受力满足要求。

根据施工需要，采用£=14mm厚钢板卷制护筒。护筒直径比设计孔桩直径大20cm，每节高1.8m，在护筒上口和下口分别加焊一层8mm厚30cm宽钢板带予以加强，避免下沉过程遇到硬物而变形。护筒在加工厂卷制，分节焊接成型（一般单个长度不宜超过10米），然后运输到平台上。

钢护筒下沉前必须由技术人员在钢平台上精确放样，然后利用平台管桩安装导向定位架，下沉过程中用吊车配合振动锤一气呵成，不可中途停顿或长时间的间歇，以免护筒内外周围的土恢复，造成继续下沉困难，锤击直至护筒买入密实土层，避免施工过程护筒漏浆。

护筒下沉后平面位置偏差不得大于5cm，护筒倾斜度偏差不大于1%。

五、钢栈桥施工质量保证措施

钢栈桥建成后承担施工车辆的运输任务，为保证钢栈桥保质、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、钢栈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、钢栈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。

六、钢栈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、每道施工工序要求必须征得监理和业主的同意方能进行下道工序。

3、所有工程用电要有良好的接地装置，并加装漏电保护器。

4、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土石方工程施工方案(中建)（21P）.doc，使参与施工的人员做到“心中有数”。

5、工地所有施工人员，均要接受交底，电焊焊接部位均要满足设计要求。

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，吊装时统一指挥；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。

7、栈桥施工完成后在入口处设置车辆限速行驶警示牌和车辆限重标志牌。在栈桥上下游安装航标指示灯，在栈桥上每隔15m布置路灯供夜间照明。

钢栈桥等水中辅助措施施工过程中存在很大的突然性和危险性，所以在施工前加强岗前学习培训，施工中采取正确的安全操作规程，并设立应急预案措施尽可能的降低安全事故的发生是编制本应急预案的目的。

3、应急预案准备及措施

（1）钢栈桥施工期间土层锚杆施工工艺流程图，将在施工上下游各200、100米处设置警示牌。

（2）在栈桥施工的全过程中，白天施工现场周围插警示红旗、夜间挂报闪红灯予以警示。