钢便桥专项施工方案计划

山东省临沂市陶然路沂河大桥新建工程

导流明渠钢栈桥 专项施工方案

中国铁建大桥工程局集团 临沂市陶然路沂河大桥项目部

二〇一四年六月

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目 录

一、工程简介 ............................................ 1 二、钢栈桥结构设计概述 ................................... 1 三、贝雷钢栈桥结构设计说明 ............................... 3 四、钢栈桥各部位受力验算 ................................. 6 五、临时材料表 ......................................... 14 六、施工工艺 ........................................... 15 七、钢栈桥施工质量保证措施 .............................. 21 八、劳动力计划 ......................................... 21 九、机械使用计划 ....................................... 22

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导流明渠施工钢栈桥专项施工方案

一、工程简介

钢栈桥设置在线路前进方向左侧（北侧便道上），一期围堰时共设计3座钢栈桥：8#至13#墩之间1座（单个桥长120m）、18#至20#墩位之间2座（单个桥长60m），距离主线中心43.3米；二期围堰时共设计2座钢栈桥：13#至16#墩及24#至27#墩位之间各1座（单个桥长120m），距离主线中心43.3米；建成后主要用于混凝土罐车通行，钢筋、模板等材料运输，并兼备导流作用。 二、钢栈桥结构设计概述

钢栈桥设计长度60m/120m，采用多跨连续梁方案，单跨跨径为12m；跨径布置：5×12m/10×12m，栈桥桥面宽7m双车道设计；河水标高.5m，钢栈桥顶标高设计为67.6m，比施工便道高出160cm，桥头考虑2%顺坡。

钢栈桥结构：桥面系由定型桥面板和“321”型贝雷梁组成，承重枕梁由双Ⅰ32a或Ⅰ40a工字钢组成，采用双墩钢管桩基础由6根325×8mm厚钢管桩组成，并设[10槽钢焊接水平联及剪刀撑增加双墩稳定性。

便桥全长范围内不设温度缝，仅桥面板安装时考虑16mm温度缝，防止温变时桥面板变形，影响行车质量。

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钢栈桥纵断面布置图

钢栈桥横断面布置图

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三、贝雷钢栈桥结构设计说明

1、设计参数及各项指标 （1）设计荷载

①、荷载取载重90吨履带吊施工车辆、60吨混凝土罐车。 ②、荷载组合

组合一：履带吊车辆荷载Q1、车辆冲击荷载q1与钢栈桥均布恒载G同时考虑；

组合二：混凝土罐车荷载Q2、车辆冲击荷载q2与钢栈桥均布恒载G同时考虑；

组合一：S1=0.5*(1.4* (Q1+ q1)+1.2*G) 组合二：S2=0.5*(1.4* (Q2+ q2)+1.2*G) 取其最不利的组合进行验算：

S=｛S1、S2｝max= S1，即组合一最不利。

附注：人群，机具等临时荷载，由于栈桥属于单车道，汽车通行时桥面无法堆放材料设备，不予考虑。

（2）主要设计指标 钢栈桥主要技术标准

①、计算行车速度：8 km/h ②、设计荷载：90吨

③、桥跨布置：4×12+30+7×12=162m贝雷梁桥 钢材强度设计值

考虑钢栈桥属于临时结构，参照上述主要参考资料之规定，计算时，结构的内力计算（除钢管桩外）均控制在钢材的容许应力或1.3

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倍容许应力以内（1.3为临时结构钢材的提高系数）。钢管桩因考虑湖水锈蚀作用影响及使用周期将近两年的实际情况，其内力计算控制在容许应力以内，不考虑1.3的临时结构钢材的提高系数。

2、结构设计

钢栈桥结构设计如下： （1）基础及下部结构设计

本工程位于跨越沂河，河面宽约1600米，水下地质情况自上而下普遍为：中粗砂。

基础结构为：双墩6根Φ325×8mm钢管桩基础。 下部结构为：Ⅰ32a或Ⅰ40a双工字钢横梁

钢栈桥下部结构采用钢管桩，双墩布置6根钢管（桩径Φ325mm，壁厚8mm）。钢管桩横向间距3m，桩顶布置Ⅰ32a或Ⅰ40a双工字钢横梁，钢管桩与钢管桩之间用10槽钢作为管桩剪刀撑，并焊接牢固。

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、钢管桩入土深度必须大于10m。

④、当个别钢管桩入土小于10m锤击不下，且用DZ60桩锤激振2分钟仍无进尺，必须现场分析地质状况，采取双排桩或其它加强措施，以提高钢管整体稳定性。

（2）、上部结构设计

上部结构为：标准跨300×150cm贝雷片8组纵梁,间距90cm。

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321型贝雷片

根据行车荷载及桥面宽度要求，桥面采用面板厚度为10mm的正交异性桥面板。栈桥纵梁采用规格为150cm×300cm 国产贝雷片，12米跨纵梁每跨布置单层8片贝雷片。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，贝雷片下采用双排32a或40a工字钢横梁。 （3）、防护结构设计

栏杆：桥面采用小钢管（直径48mm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.0米，栏杆纵向1.5米1根立柱(与桥面预留孔连接)、高度方向设置3道横杆。

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栏杆纵向布置图

护轮带：并在栏杆底脚桥面内侧设置护轮带，护轮带用50cm长φ20钢筋每1.5米设置一道，牢固焊接在桥面班上，车辆贴边行走，保证行车安全。

护轮带平面布置图

四、钢栈桥各部位受力验算

1、荷载

（1）动荷载：90t（荷载平面图）

（2）冲击荷载：10t

（3）每跨12米8组贝雷片自重：9.6t

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（4）两根7.5m I25a工字钢自重：0.6t 2、钢栈桥各部位内力计算 （1）、桥面板结构检算：

桥面宽7米，分节接长而成，厂家直接加工7×1.26的单元片运到现场，面板厚10mm，板下衬10mm×10mm×10mm的与面板等厚的U型肋梁，中心间距26cm。

对面层进行校核：

沿顺桥向取60cm宽面板跨越顺桥向一块桥面板的长度为研究对

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象，简化成跨度为26cm的四跨连续梁建模如下：

计算模型：

旋挖钻单侧履带尺寸约5m×0.6m，

q=（900×1.4+100×1.2）/2/5=138KN/m，L=0.26m 依据《路桥施工计算手册》765页附表2-10得，

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最大弯矩：M=0.107× ql2=0.107×138×0.26×0.26=1KN∙M 截面模量W=（1/6）60×1×1=10cm3

σ=M/W=1×1000/10×1000 =0.1MPa＜ [σw]= 215MPa

最大剪力：Q=0.607× ql=0.607×138×0.26=21.8KN τ=Q/S=21.8×1000/(10×600)=3.7 MPa< [τw]= 125MPa ω=0.632ql4/(100EI)

=0.632×138×260×260×260×260/(100×2×100000×1/12×600×10×10×10)=0.4mm变形满足要求。 对肋梁进行结构检算：

取旋挖钻施压范围内的肋梁为研究对象，履带宽60cm，肋梁的跨度为贝雷片横向间距，为90cm，取一跨简支建立计算模型：

肋梁上方面板自重：G=0.9×0.26×0.01×7850×10/1000=0.18KN

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肋梁自重：G’=0.3×0.9×1×0.01×7.85×10=0.21KN 均布荷载q=（0.18+0.21+230×0.26×0.9）/0.9=60.2KN/m 依据《路桥施工计算手册》740页附表2-3得，

最大弯矩：M=0.125× ql2=0.125×60.2×0.9×0.9=6.1KNm 根据平行移轴公式计算U型肋梁的截面惯性矩：

I=2/12×0.01×0.1×0.1×0.1+ 2×0.01×0.1×0.05×0.05+

1/12×0.1×0.01×0.01×0.01=6675000mm4

截面抵抗矩W=I/（150/3）=6675000/(1/3×150)=133500mm3 σ=M/W=6.1×1000000/133500 =45.7MPa＜ [σw]= 215MPa

最大剪力：Q=0.5ql=0.5×60.2×0.9=27.1KN

τ=Q/S=27.1×1000/(2×10×100)=13.6MPa<τw]= 125MPa 最大挠度：ω=0.677ql4/(100EI)

=5×60.2×900×900×900×900/（384×2×100000×6675000） =0.4mm-!

所以在最大荷载作用下，面板的承载能力和变形都符合要求。 （2）、主梁贝雷梁结构检算 主梁标准跨：

单跨12m（净跨9m）由8片贝雷片通过花架拼装而成，间距0.9米，以履带压住2片贝雷梁，车辆停放在跨中位置为最不利位置，按单跨简支梁建模，建立模型如下：

图中：q1=1.4×(900+100)/2/(5×0.6)×0.6/2=70kN/m q2=1.2×10/12=1kN/m L1=5m, L2=12m

依据《装配式公路钢栈桥多用途使用手册》59页得， 单排单层贝雷片的参数如下：

截面模量W=3578cm3,截面惯性矩J=250497 cm4 单排单层截面承受的最大弯矩M=788 kNm 单排单层截面承受的最大剪力Q=245kN

最大弯矩出现在跨中位置，用荷载分解叠加的方式求解。 依据《路桥施工计算手册》740页及742页附表2-3及得， M1=70×5×｛3.5×6/12-(6-3.5)2/2/5｝=394kNm M2=0.125 ql2=0.125×1×12×12=18 kN∙m

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M= M1+ M2=412kN∙m<788 kN∙m 最大剪力

Q1= 70×3.5×5/12=102kN Q2=0.5ql=0.5×1×12=6 kN Q= Q1+ Q2=108kN<245kN 跨中最大挠度变形：

ω1=70×3.5×5×((4×12-4×3.5×3.5/12-5×5/12）×6-4×6×6/12+(6-3.5)4/(5×3.5))/(24×EI) =23mm

ω2= 5×1×2.4×2.4×2.4×2.4/(384×EI) =0.5mm

单销间隙引起的非弹性挠度： ω3=d∑sin( (n-1)/2)α)=16mm ω=23.3+0.5+16=39.8mm

所以8片贝雷片@90cm布置满足承载能力和变形要求。 （3）、主横梁结构检算

主横梁为2I32a或2I40a横贯四根桩基顶部，长8m，支撑贝雷梁， 简化为单跨简支梁，以一根双工字钢建立模型如下：

图中均布荷载

q=（（90+10）×10×1.4+（45+10）×10×1.2/2）/6=288.33KN/m

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L=2.7m,I32a工字钢属性如下：

I=11080cm4,w=692cm3,S=400cm3,腰厚t=9.5mm 最大弯矩出现在跨中，

依据《路桥施工计算手册》740页页附表2-3及得， M=0.125×ql2

=0.125×288.33×2.7×2.7=263KNm σ=M/W=263×1000/(1.05×2×692) =181MPa＜ [σw]= 215MPa 抗弯强度满足要求。

支座处剪力Q=0.5ql=0.5×288.33×2 =288.33KN 截面抗剪强度 τ=QS/It

=288.33/2×1000×400/1000000/（11080/100000000×0.0095×1000000）=.8MPa< [τw]=125MPa

抗剪强度满足要求。 跨中挠度最大， ω=5ql4/(384EI)

=5×288.33×1000×2.7×2.7×2.7×2.7/(384×2.06×11080×2)=4.4mm 变形量满足使用要求

所以，双I32a主横梁配置满足要求。

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(4)、钢管桩承载力检算：

钢管桩入土深度按14米计算，根据《环巢湖旅游大道详细工程地质勘察报告》提供的数据，按最差地质考虑，τ=70KPa

单根钢管桩下部地基反力 N=τ×2πr×h+πr2×fa

=60×3.14×0.325×10+100×3.14×0.325*0.325/4 =621kN

单根桩基承受荷载

f=（90×10×1.4+（45+10）/2×1.2×10）/3 =531kN

f=531kN＜N=621kN，所以桩基承载能力满足要求。 长细比λ=10/0.325=31＜150，竖向压杆稳定性可靠。 综上，栈桥各部位结构都能够满足承载力和稳定性要求。 五、临时材料表

沂河大桥钢便桥材料表 序号 1 2 3 4 5 构件名称 321型贝雷片 贝雷片轴销 U型卡（带压板） 定型桥面板（7m*1.26m） 90型花架 单位 片 个 套 块 片 数量 0 1248 0 188 562

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6 7 8 9 10 11 护栏（非成品）： 花架螺栓 枕梁Ⅰ32a或Ⅰ40a 立柱φ325*8及以上 水平联及剪刀撑[10或[14 护栏（成品） 桥面板U型卡 套 米 米 米 米 套 2248 704 1980 1608 480 1128 1、立柱（φ48*3）：1.1m-384根； 2、水平顶杆（40*60*1）：480m； 3、水平管（30*50*1）：480m。 六、施工工艺

1、管桩运输

调运钢管桩至现场指定位置整齐堆码待用。杜绝严重锈蚀，变形等管桩进入施工现场。

2、施工准备

（1）、分别从西岸向东岸推进，在围堰内根据栈桥桥址放样施工桩墩。

（2）、由测量人员准确放样，定出栈桥钢管桩施工平面位置。 （3）、钢管桩的加工与制作

每根栈桥钢管桩按需要加工制作接长,接桩在现场平整的场地进行，每个接头先将整个管子断面用气割修正平齐，两根对接的钢管桩放水平，使焊口缝隙均匀一致，施焊时环形焊缝采用满焊接头，环形

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焊缝施工完毕后，在焊缝外侧采用3块200mm×200mm×8mm钢板帮焊加强，焊缝饱满无沙眼裂纹，接好的钢管桩实际桩长不得少于设计值。

3、管桩施工

钢管桩施工，钢管通过铲车托运至吊车后方，用吊车将钢管吊起，启动DZ60振动锤，锤头下端夹具插入钢管桩顶端，通过锚杆穿过事先割好的孔洞和夹具起吊钢管，将钢管提升离开地面后，水平吊至设计桩位处，缓缓下放，利用锤头和钢管的自重下沉到稳定后，启动振动锤，这期间要保证桩身垂直度不超过1%，振动下沉的过程中要不断地调整吊绳长度和吊车大臂的角度，保证桩的垂直度。当沉桩的速度渐渐缓慢且在30秒内下沉量不足10cm时，即可停止打桩，拔下锚杆，进行下一根钢管桩的施工。

打桩施工工艺流程框图

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管桩施工质量保证措施：

（1）管桩入土深度经现场技术员计算确定，控制管桩入土底标高；

（2）管桩入土深度达到设计值时，下沉速度仍较快时，分析原因，必要时增加管桩施工长度，下沉速率控制为2min内无明显进尺；

（3）当个别钢管桩入土小于10m锤击不下，且用60锤激振2分钟仍无进尺，必须现场分析地质状况，采取双排桩或其它加强措施，

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以提高钢管整体稳定性。

（4）用直尺测量，管桩平面误差±10cm

（5）用测锤量取垂直度，误差＜1%L且不大于2cm（L：管桩高度）

4、钢管桩间剪刀撑、平联、桩顶分配梁施工

栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后，立即进行该墩钢管桩间剪刀撑、平联、桩顶2根32a或40a型工字钢横梁施工。

（1）、每个桥墩管桩施工完成后，横桥向在顶口开槽，并在槽底加设带肋分配钢板。然后整体吊装双排32a或40a型工字钢横梁。 （2）、在钢管桩上进行平联的测量放样。技术人员实测桩间平联长度后精确下料，同步进行焊接及剪刀撑、桩顶2根32a或40a型工字钢横梁的加工。

（3）、用吊车悬吊平联、剪刀撑，到位后电焊工焊接平联、剪刀撑。现场技术人员及时检查焊缝质量，合格后进行横梁的架设

5、栈桥上部结构安装

栈桥上部结构的安装：采用铲车运输配合履带吊吊装进行施工。 （1）、贝雷梁纵梁的拼装

纵梁的位置需放线后确定，以保证栈桥轴线不偏移。 贝雷梁安装顺序：

同一孔内遵循先中间后两侧对称吊装的原则施工。

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将拼装好待安装的300cm×150cm贝雷片组运至已装好的完成桥跨后面，便于吊车起吊安装。纵梁安装过程中，应准确安装在由现场技术员放样的位置上，以保证栈桥均匀负载。纵梁安放完成后，必须立即与下横梁联接稳定。在联接完成前吊绳不得与吊车脱钩，以防止纵梁侧倾造成严重事故。

（2）、桥面系的安装

贝雷桁架履带吊2.履带吊吊装贝雷纵梁示意图在50t履带吊的配合下，使用U型连接器，将桥面板固定在纵向贝雷梁上。

栈桥栏杆高1m，采用Φ48×3.2mm焊接钢管焊接，立柱间距1.5m，安装在桥面板预留孔内，栏杆统一用红白油漆涂刷，交替布置，达到简洁美观。在栈桥入口设置车辆限速行驶8km/h警示牌以及车辆限重90t标志牌。栈桥要安排专门的卫生打扫人员兼安全监察员，保证栈桥的清洁。并在入口出设置水泵一套，进入车辆如车轮帯泥，必须冲洗干净方许车辆进入栈桥，防止车轮在栈桥上打滑发生安全事故。

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栈桥使用完成后，按照先上后下，先纵后横的顺序拆除栈桥上部结构。因钢管桩入土时间较长，拔除钢管桩使用50t履带吊配60振动锤，务必保证管桩全部拔除。

6、施工工艺

钢栈桥施工工艺框图

施工准备 制作钢管 桩 钢管桩定位 纵梁拼装运 输 桩顶找平 振动下沉钢管桩 安装钢管桩顶分配 梁 安装贝雷桁架纵梁 桥面模块制 作 铺 设桥 面系 铺设电缆 桥面栏杆制 作 安装防护栏杆 7、栈桥各部位联结及加固措施

1、钢管与顶盖钢板焊接联结，并与双32a或40a工字钢焊接，

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工字钢横梁与贝雷片下弦杆用门字形限位器联结。

2、施工过程中，每排墩管桩之间用剪刀撑焊接牢固，以增强其横向纵向稳定。

以上布置，可以确保钢管桩在汽车的行驶及刹车时，不会产生位移及偏位 ，因此，钢栈桥是稳定安全的。

七、钢栈桥施工质量保证措施

钢栈桥建成后承担东西两岸材料设备等运输及施工车辆通行任务，是全桥施工的咽喉，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、钢栈桥由项目总工程师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、每个墩位钢管桩施工完成后，应利用低水位时及时设置剪刀撑及水平撑，剪刀撑或水平撑采用10#槽钢。

4、钢管如锈蚀严重或严重变形，应清退出场，不得用作钢栈桥基础。

5、钢栈桥的施工应严格按设计计算书指导施工，如现场地质状况无法按设计位置施工或地质变化较大，项目部技术人员应根据现场情况进行认真分析、讨论，拟定变更方案，再将变更方案上报驻地监理办及相关部门报批后方可施工，确保钢栈桥质量与安全。

八、劳动力计划

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序号 1 2 3 4 5 6 7 工种 电焊工 普工 电工 起重工 司机 安全员 测量员 单位 人 人 人 人 人 人 人 数量 5 6 2 4 4 2 2 备注 焊接钢管 搬运、对位 检修电路 吊装 驾驶机械 安全检查 定位 九、机械使用计划

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

机械名称 电焊机 汽车吊 履带吊 铲车 气割设备 运输船 发电机 振动锤 打桩船 单位 台 台 台 台 套 艘 台 台 艘 数量 12 1 1 1 2 1 1 1 1 型号 25t 50t 100kw DZ60