贝雷栈桥计算程及施工方案

'贝雷栈桥计算程及施工方案xx栈桥施工方案一、设计说明xx栈桥全长约780m，被南砌圩分为东西两座，其中南砌圩以东桥长300m，南砌圩以西桥长480m。栈桥设在主线前进方向右侧，其内侧距桥梁中心距离为21m。由于xx大桥第八联（最后一联）为变宽现浇箱梁，西侧栈桥靠终点方向80m搭设时必须注意其位置。贝雷梁每6孔计120m为一联，联端设置伸缩缝（即该处贝雷阴阳头不进行销子连接，但阳头仍在阴头内）。xx栈桥为贝雷梁钢栈桥，桥面宽度为4.0m。为方便水上钻孔桩施工，栈桥桥面于钻孔桩平台齐平。栈桥跨度采用2 0m，上部采用2榀4片贝雷纵梁（非加强单层双排），2榀贝雷纵梁按间距布置，横向每3m间距采用10号槽钢加工支撑架连成整体；分配横梁采用25b型工字钢，间距为0.75m；桥面系采用22a型槽钢（卧放），横断面布置18根；基础采用φ219×8mm钢管桩，为加强基础的整体性，每排桥墩的钢管均采用10号槽钢连接成整体，每排墩采用10根钢管桩(伸缩缝处每排墩采用12根钢管桩)；墩顶横梁采用28a型工字钢。考虑地方通航，东侧、西侧栈桥各设置一孔通航孔，通航高度为3.5m。非通航孔桥面位于贝雷梁顶部，通航孔桥面位于贝雷梁底部。水面至非通航孔的贝雷底部高度为2.0米。为保证施工期通航安全，在东侧便桥通航孔两侧设置4根φ600×8mm钢管桩防撞墩，防撞墩长度为6m。栈桥设计荷载采用汽-20级车队和8m3混凝土搅拌运输车（满载）。汽车及混凝土搅拌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，xx水深约为3.5m，荡底淤泥厚度约0.5m。xx底第一层土为淤泥质亚粘土，厚度3.0m～13.0m；第二层土为亚粘土/亚砂土，厚度3.0m～5.0m。计算时，上述土层的摩擦力均按τ＝25kn/m2取值。二、贝雷纵梁验算栈桥总宽4m，计算跨径为20m。栈桥结构自下而上分别为：φ219×8mm钢管桩、28a型工字钢下横梁、“321”军用贝雷梁、25b型工字钢分配横梁（间距0.75m）、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则4EI=2004×106kn•m2（一）荷载布置1、上部结构恒载（按4m宽计）（1）22a型槽钢：18×24.99×10/1000＝4.50kn/m（2）25b型工字钢分配横梁：42.0×6×10/1000/0.75＝3.36kn/m（3）“321”军用贝雷梁：每片贝雷重287kg（含支撑架、销子等）：287×4×10/3/1000＝3.83kn/m（4）28a型工字钢下横梁：6×43.4×10/1000＝2.60 kn/根2、活载（1）汽-20级（2）8m3混凝土搅拌运输车（满载）：车重20t，8m3混凝土19.2t（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。（二）上部结构内力计算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＝（120×9.3+120×10.7+60×14.7）/20＝164.1knM中＝164.1×10-120×0.7-60×4.7＝1275kn•m查建筑结构计算手册f1＝pal2（3-4α2）/（24EI）=120×1000×9.3×202（3-9.32/202）/（24EI）=1.98cmf2＝pa2b2/（3EIl）=60×1000×5.32×14.72/（3×2.0×1011×4×500994.4×10-8×20）＝1.51×10-3mR1＝R2＝pb/l=120×19.3/20＝115.8knR3＝45.9knR4＝32.5knR5＝34.5knRA＝∑RAi＝344.5 kn（2）8m3混凝土搅拌运输车（满载）同向每跨只布置一辆，按简支计算。车重20t，8m3混凝土19.2t。对B点取矩，由∑Mb＝0，得RA＝（166×9.3+166×10.7+60×14.7）/20＝210.1knM中＝210.1×10-166×0.7-60×4.7＝1702.8kn•mRmax＝2RA＝420.2kn查建筑结构计算手册f1＝pal2（3-4α2）/（24EI）=2.74cmf2＝pa2b2/（3EIl）=0.15cmR1＝R2＝pb/l=160.2knR3＝45.9knRA＝∑RAi＝366.3kn（3）恒载按5等跨连续梁计算，查建筑结构计算手册（第二版）。q＝4.5+3.36+3.83＝11.69kn/m支点：Mmax4=-0.105ql2＝-0.105×11.69×202＝-490.98kn•mR max4＝（0.606+0.526）ql＝264.66kn跨中：Mmax4‘=0.078ql2＝380.33kn•m（简支时：Mmax4‘=ql2/8＝584.5kn•m）fmax4＝0.644ql4/（100EI）＝0.3cm（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＝584.5+1.2×1.15×1275＝2369kn•m＜[M]=3152.8kn•mRmax＝264.66+1.2×1.15×344.5＝740.1kn＜[Q]=980.8knfmax＝0.3+1.2×1.15×（1.98+0.2）＝3.0cm＜L/250=8cm安全。（5）恒载+8m3混凝土搅拌运输车（满载）荷载组合荷载计入冲击系数级偏载系数。Mmax＝584.5+1702.8×1.2×1.15＝2934.4kn•m＜[M]=3152.8kn•mRmax＝264.66+420.2×1.2×1.15＝844.5kn＜[Q]==980.8knfmax＝1.2×1.15×（2.74+0.4）+0.3＝4.4cm＜L/ 250=8cm安全。三、桥面板22a型槽钢验算按简支梁计算，计算跨径取L＝0.75m。车轮宽度按30cm计算,每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长），则轴重的一半荷载由3根槽钢承担。采用8m3混凝土搅拌运输车满载荷载进行验算。E=2.0×105Mpa，I=157.8cm4,Wmin=28.2cm3      P=P0/2=83KNQ＝83/0.2＝415kn/mMmax=qlc（2-c/l）/8＝0.125×415×0.2×0.75×（2-0.2/0.75）＝13.49kn•mσ=Mmax/Wmin=13.49×1000/（28.2×3×10-6）＝159.4Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5Mpaf＝qcl3（8-4c2/l2+c3/l3）/（384EI）=0.7mm＜L/250=3mm安全。四、横向分配梁验算计算跨径取L＝4.16m，采用25b型工字钢。荷载如图。E=2.0×105Mpa，Ix=5284cm4,Wx=423cm3，Sx=248.1cm3,t＝10.2mmR=83KNM=83×0.83＝68.89kn•mσ=Mmax/Wx=68.89×1000/（423×10-6）＝162.9Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5 Mpaτ＝QSx/（Ixt）＝83×1000×248×10-6/（5284×10-8×0.0102）＝38.2Mpa＜[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五、墩顶横梁计算计算跨径取L＝1.00m，采用28a型工字钢。根据前面计算结果，每榀贝雷梁传至横梁上的荷载为P＝844.5/2=422.3kn。荷载如图，按简支计算。E=2.0×105Mpa，Ix=7114cm4,Wx=508cm3，Sx=289.2cm3,t＝8.5mmP=422.3KNR=422.3/2＝211.1KNQ=R/2=105.6KNM=422.3×1.0/4＝105.6kn•mσ=Mmax/Wx=105.6×1000/（2×508×10-6）＝105.31Mpa＜1.3[σ]=1.3×145＝188.5Mpaτ＝QSx/（Ixt）＝105.6×1000×289.2×10-6/（7114×10-8×0.0085）＝51.17Mpa＜[τ]=85 Mpa安全。f1＝pl3/（48EI）＝422.3×1000×13/（48×2×1011×7114×2×10-8）=0.3mm ＜L/250=4mm六、钢管桩验算每墩钢管桩打两排10根钢管桩，顺桥向间距为1.0m，横向间距见下图。每个桥墩采用10根φ219×8mm钢管桩。土层摩擦力按25kn/m2计。湖荡水深3.5m，钢管桩露出水面1.3米。钢管桩横向间距见下图。  1、承载力检算考虑2.0的安全系数单根钢管桩承载力:F＝844.5/10=84.5KN钢管桩入土深度：h＝1.3×84.5/（0.219×3.14×25）＝6.40m钢管桩总长：H=1.8+3.5+6.40＝11.70m2、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＝3.14×0.2194（1-20.94/21.94）/64＝1.924×10-5m4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5.3m，h为地面以下桩长，为6.40m，所以LP=11.7m。钢管桩身抗弯刚度：EI=2.0×1011×1.924×10-5/1000＝3848KN.m2单桩屈曲临界荷载：Pcr=π2EI/Lp2=277.2KN由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。七、栈桥施工说明1、栈桥由岸边向河中延伸，采用边打桩边架梁的方法施工。2、施工前的准备工作(1)栈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、钢管桩的插打(1)打入钢管桩需结合桥梁的位置，对栈桥钢管桩精确定位，桩心误差不得大于5cm。(2)水中墩钢管桩用浮吊吊运钢管就位，并吊起DZ50A震动锤振动下沉钢管桩或采用1吨气动锤锤击下沉钢管桩，由一侧向另一侧插打。打入钢管桩时，应严格控制桩身的垂直度，确保钢管桩合理承载。(3)每个墩钢管桩插打完后，用设计型钢焊成剪刀架将其连接成整体，架设横向分配梁，准备架纵梁。   4、栈桥桥面结构桩顶横梁采用28a型工字钢。用浮吊直接吊装贝雷梁安装在墩顶横梁上并在横梁上焊角钢或槽钢限制纵梁左右位移，连接成连续梁，纵梁横向每3m用10号槽钢加工的支撑架连接成整体，非通航孔栈桥在贝雷纵梁顶面按0.75米间距布设25b型工字钢横向分配梁（通航孔栈桥在贝雷纵梁底部按0.75米间距布设25b型工字钢），横向分配梁采用Ф16“U”型卡口与贝雷梁连接，然后在横向分配梁上铺设22a型槽钢（槽口朝下卧放）作为桥面行车道板，即安成一跨的架设，依此逐跨延伸完成便桥施工。5、载重试验每段栈桥平台施工完成后，需做设计荷载试验，确认安全后方可向前推进。6、栈桥温度伸缩缝布置为适应栈桥钢构件温度变化，栈桥每隔120m设一道温度缝，缝宽7cm，温度缝处栈桥所有钢构件均需断开，贝雷梁的阴阳头断开，但阳头仍套在阴头内。伸缩缝处桥墩采用12根钢管桩，横桥向按1.0m等间距布置。4、同向车辆间距不得小于20m，车速不得超过8km/h。5、为保证栈桥畅通，栈桥上严禁堆放货物。九、其他1、施工工艺流程钢管桩加工测量放线锚锭系统布设    打桩船定位      测量控制   （打桩船）气动锤锤击下沉钢管桩钢管桩桩间连接栈桥下横梁安装贝雷梁安装横分配型钢安装    贝雷梁间斜撑、抗风拉杆安装桥面板铺装栏杆、防滑条、照明等附属结构安装2主要施工方法2、便桥施工方案2.1栈桥起始墩施工起始墩台帽砼为C30，宽度100cm厚度60cm，浇砼时，固定贝雷梁的予埋件一定要埋设准确。2.2钢管桩制作卷制钢桩的钢板,必须符合设计及规范要求管节拼装定位应在专门台架上进行，管节对口应保持在同一轴线上进行。管节管径差，椭园度以及桩成品的外形尺寸必须满足规范要求。钢管桩焊缝质量应符合要求。栈桥钢管桩为直径Φ219×8mm。2.3 锤击下沉钢管桩水上栈桥采用方驳上1吨气动锤直接锤击下沉到位。沉桩以标高控制。沉桩偏差：桩位平面位置：±10cm      桩顶标  高：±10cm桩身垂直度：小于1%2.4每排钢管桩下沉到位后，应进行桩之间的连接，增加桩的稳定性，连接材料采用10号槽钢，槽钢尺寸需根据现场尺寸下料。焊缝质量满足设计及规范要求。2.5下横梁I28a安装I28a安装：经测量放线后，直接嵌入钢管桩内10cm，露出桩顶15cm。2.6贝雷梁及横向分配梁拼装贝雷梁予先在陆上或已搭设好的栈桥上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，安装在I28a上。贝雷梁的位置需放线后确定，以保证栈桥轴线不偏移，为减少贝雷梁的磨损，在I28a与贝雷梁之间垫一δ3cm厚的硬杂木。贝雷梁安装到位后，横向、竖向均焊定位挡块及压板，并采用Ф20“U”型螺拴将其固定在I28a上。贝雷梁拼装完毕，其上铺设I25b横向分配梁，间距75cm，I25b与贝雷梁间采用Ф16“U”型螺拴固定，每个节点1套螺栓。2.7 桥面板铺装及附属结构施工然后在I25a上铺设［22a槽钢桥面板（槽口朝下卧放），间距25cm，如遇与“U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整其间距。桥面板铺设定后，即在上面焊接Φ12钢筋防滑条，间距60cm。栈桥栏杆高1m，采用Φ48焊接钢管焊接，立柱间距1.5m，焊在栈桥I25a上。3、技术、安全保证措施3.1栈桥应严格按设计要求组织施工。钢管桩制作，必须符合设计及规范要求，并按规范进行抽检。钢管桩沉桩偏位控制在设计范围内，以保证结构受力可靠，以及避免与工程桩位，承台冲突，栈桥施工每跨的各种构件安装可靠后，才能上重载。3.2每排钢管桩施打完毕，应立即进行桩间连接，钢联撑焊接质量可靠，以保证桩的稳定性。3.3栈桥施工安全规定3.3.1全体职工必须遵守安全生产制度，进入施工现场必须带安全帽；高空作业，必须系好安全带；水上作业，必须穿好救生衣；栈桥施工须穿防滑鞋。严禁酒后作业。3.3.2全体职工必须遵守安全操作规程，起重机械应遵守“十不吊”规定。3.3.3栈桥施工必须做好必要安全防护设施。'