高速公路便桥栈桥施工设计书

'高速公路便桥栈桥施工设计书一、编制范围和编制依据1、编制依据①沈海复线高速公路莆田段A2合同段施工图；②《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；③《钢结构设计规范》GB50017-2003；④《路桥施工计算手册》；⑤《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；⑥其他相关规范手册。19 2、编制原则、遵循招标文件条款的原则。积极响应并满足招标文件要求的工期、质量、安全、环保文明等目标。、遵循设计图纸的设计原则。了解设计意图，掌握现场情况，满足设计标准和要求。、坚持科学性、先进性、经济性、合理性与实用性相结合的原则。、整体推进，均衡生产，优化资源配置，实行动态管理，确保总工期的原则。、保证重点，突破难点，质量至上原则。精心组织施工，合理安排工期。坚持技术先进、方案优化、重信誉守合同、施工组织科学合理、按期优质安全高效、不留后患。、遵循贯标机制的原则。确保质量、安全、环境三体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行。二、工程概况1、地形与地貌桥位区属构造-侵蚀低山地貌，桥址位于一山谷，呈“V”形。两桥台位于山坡坡脚，地形陡峻，自然坡度约35°～40°，局部坡度大于45°19 ，桥位区中部为山间沟谷，沟底较平缓，谷地有一小溪，溪床宽2～4m，水深0.80～1.20m，勘察期间径流量约为10.0米3/秒，该溪受降雨影响大，雨季时水量大，旱季基本干涸，为季节性溪水。福州侧桥台侧有一乡村道路，路旁为一高约5-8m接近垂直段的开挖边坡，坡体中、微风化凝灰熔岩裸露。桥址区内未见有滑坡、泥石流、崩塌、岩溶、采空区等不良地质作用，桥址区现状稳定。2、水文地质与气候项目区地属亚热带海洋性季风气候区，温暖多雨，水系较发育，地下水的补给充沛。丘陵区基岩裂隙发育，河谷地区地形陡峻，有利于大气降水的入渗补给和汇集，形成较丰富的地表水以及地下裂隙水，地下水的分布主要受岩性、构造、地貌和植被及大气降水等因素控制和影响。地下水的补给、流经及排泄：沿线地下水的补、迳、排条件主要受本区的地形、地貌、地层岩性制约。低山丘陵区，植被发育，地形切割强烈、坡度较陡，降水顺坡流失快，地下水径流途径短，排泄条件好，多以侧向排泄补给沟谷、冲沟或以泉的形式排泄。降雨是本区地下水的主要补给来源，地下水动态大气降水影响较为明显。路段地表水、地下水对砼不具腐蚀。3、便桥概况便桥总长度拟定24米，共设2跨，每跨长度分别为9.7和12.7米。墩身高度为7米。因为河道处地质条件较好，基岩为中风化凝灰熔岩，钢管打入基岩下1.5米。保证在河流冲刷线以下0.5米。通过截面估算及CAD软件的辅助计算，桥下过水面积达109m2，能满足最大洪水量得过水面积；且桥位标高设置能满足通车需求。便桥采用9.7+12.7m连续贝雷梁结构，便桥基础采用φ19 530*8mm钢管桩基础，每墩位设置四根钢管，桩顶安装I20a作为横梁，梁部采用6榀贝雷架，间距450+450+1500+450+450mm，贝雷梁上横向安装I20a横梁，横梁位于贝雷架节点位置。4、承重梁计算便桥设计长24m，主桁架采用6榀贝雷片，间距45cm+45cm+150cm+45cm+45cm的贝雷片拼装，需要贝雷片24÷3×6＝48片，在其上面密铺木枕，枕木上铺8mm厚的钢板作为桥面。中间支墩采用φ530*8mm钢管内浇筑混凝土的形式。便桥自重计算：（1）贝雷片主桁架，由查《装配式公路钢桥多用途使用手册》，得知：G贝＝6×3900＝23400Kg＝23.4t；（2）木枕重量：按50Kg/根，共56根，得G枕＝56×50＝2800Kg＝2.8t；（3）贝雷片单排单层(不加强)W＝3578.5cm3，I＝250497.2cm4；贝雷片单排单层(加强)W＝7699.1cm3，I＝577434.4cm4，[M0]=1687.5KN·m＝168.75t·m，[Q0]=245.2KN＝24.5t；16锰钢容许弯应力[σ0]=1.3×210＝273Mpa＝2784Kg/cm2，主桁架整体不均匀系数取n1＝0.8，冲击系数n3＝1.2，活载重按42t计算，则P动＝30×1.2＝54（t），单行贝桁架受活载力为P0＝P动/6n1＝54÷6÷0.8＝11.25t≈12t，恒载G＝G贝＋G枕＝23.4+2.8＝26.2t，q=G÷(6×L×n1)＝26.2÷(6×24×0.8)＝0.23t/m。便梁在运料过程最不利荷载位置的分析:19 1)如上图所示，先计算各支点所受的变距，根据三弯距方程可得：MA＝0，MC＝0，IAB＝IBC，LAB=13m，LBC=10m。LABMA＋2(LAB＋LBC)MB＝-6BnΦ-6An+1Φ①在①中：6BnΦ＝qL3AB/4＋3P0L2AB/8＝0.23×133÷4＋3×12×132÷8＝886.83（t·m2）6An+1Φ＝qL3AB/4＝0.23×133÷4＝126.33（t·m2）代入①式得2（13＋10）MB＝-886.83-57.5MB＝-22.03（t·m）2)各支点剪力计算：QAB＝（0.5qL2AB+MA+MB＋0.5P0LAB）/LAB＝（0.5×0.23×132-22.03＋0.5×12×13）÷13＝5.80t；QBA＝-（0.5qL2AB-MA-MB＋0.5P0LAB）/LAB＝-（0.5×0.23×132+22.03+0.5×12×13）÷13＝－9.19t；QBC＝（0.5qL2AB-MB）/LBC＝(0.5×0.23×132+22.03)÷10＝4.15t；QCB＝（0.5qL2AB+MB＋MC）/LBC＝-（0.5×0.23×132-22.03）÷19 10＝0.26t；则各支座的反力为:RA＝QAB＝5.8t；RB＝QBC－QBA＝4.15t－（－9.19t）＝13.34t；RC＝0－QCB＝0－0.26t＝－0.26t；单行桁架所受的荷载为：24q＋P0＝24×0.23＋12＝17.52t；各支座反力总和为：RA＋RB＋RC＝5.8＋13.34－0.26＝18.88t；可得：单行桁架所受的荷载与各支座反力相等。3)AB段弯距为0处的位置计算：设BD=x，MA＝0，MB＝22.03（t·m），MD＝0，QAB＝-9.19t，QBA＝－2.81t；由隔离体BD可知，以D点为轴心，得方程：MD＋0.5qx2＋QBAx+MB=0，即：0.5×0.23×x2－9.19x＋22.03=0，得：x＝2.05m≈2m则AD=LAB－x＝13－2＝11mMmax=qLAD2/8＋P0LAD/4＝0.31×112÷8＋12×11÷4＝36.5(t·m)σ加强＝Mmax/W加强＝36.5×105÷7699.1＝602.7≈474Kg/cm2σ不加强＝Mmax/W不加强＝36.5×105÷3578.5＝1296.6≈1019Kg/cm2K＝[σ0]/σ不加强＝2784/1019＝2.73由上述计算得知：Mmax＜＜[M0]=168t·m；σ不加强＜＜[σ0]=2784Kg/cm2；Qmax＜[Q0]＝24.5t；K=2.1均满足。19 4）便桥在走车过程中的跨中最大挠度：恒活载引起的最大度：（不加强）f1＝P0L3AD/48EI＋5qL4AD/384EI＝12×113×10003÷（48×2.1×106×250497）＋5×2.3×10004÷（384×2.1×106×250497）＝0.5545≈0.56cm5）中间支墩地基应力计算：中间支墩平面设计为4×Φ0.53m的钢管桩，高度按9m计算，则V=(0.53/2)2×π×4×9＝7.94m3片石比重：γ＝2.4t/m3，则中间支墩自重：G墩＝2.4×7.94＝19t活载在中间支墩处产生的支座反力为6RB＝6×13.34＝80t则σ＝(G墩＋6RB)/S＝（19＋80）÷（πr2×4）＝1.667≈11.2Kg/cm2所以中间墩河底地基承载力要求在σ＝11.2Kg/cm2。6）设计说明本设计活载按一个集中力考虑，而实际车辆活载是多个集中力作用，故偏于保守，但在外界影响方面未考虑有风力、水流冲击力等方面的影响。设计便桥按24考虑，实际长以现场为准，但不能超过24米，标高根据现场实际确定。19 三、主要材料和设备根据计算24米钢便桥的主要材料如下表：本桥所需机械设备数量见下表；机械设备数量表序号设备名称型号单位数量备注1履带吊机50t台12汽车吊16t台14电焊机YM-505N台15砼搅拌机台16载重汽车辆219 四、施工总体方案1、施工流程图施工准备打桩设备进场钢管桩制作钢管桩下沉横抬梁安装纵向主梁安装桥面板预制桥面板安装栏杆安装通车2、施工过程及注意事项1）施工准备：施工测量放线，按设计图纸布设钢管桩位。施工便道铺设到福州台处，清理平整场地，以便施工材料、机械进场。2）桥面板预制：桥面采用4500×200×200mm木条。3）钢管桩施工：本桥墩身基础采用开口式φ530mm（δ＝8mm）钢管桩，每墩4根，为确保其承载力，须嵌入中风化凝灰熔岩不小于1.5m。19 钢管桩由平板拖车运至现场，用吊车卸于一侧，按安装先后顺序及桩的配套要求堆放，并注意方向。场地宽时宜采用单层排列。吊钢管桩采用一点绑扎起吊，待吊到桩位进行插桩，将钢管桩对准桩位下插，做到桩位正，桩身直。4）横抬梁安装本桥每墩采用2根20a工字钢做横抬梁，要求横抬梁与钢管桩固结，以增强墩身的横向联结，采用一台50T履带式吊车安装就位。5）纵向主梁制作安装本桥纵向主梁采用20a工字钢横向排列而成，20a工字钢采用简支结构布置，端部搭接15cm，两侧用L75×75×6mm角钢制作成防侧移支架。利用50T履带式吊车安装就位。6）桥面板安装及栏杆制作安装为减少桥面板对纵向主梁的冲击，要求在桥面板底加垫橡胶块。栏杆采用角钢加工，高0.9m。7）通车桥梁达到通行条件后，首先通行试验车辆要求限重20T，5km/h，依次增加载重至40t，并观测梁体、墩台位的沉降及挠度，待设计人员最终确认达到开通条件，方可通行施工车辆。本桥需设置值班员，确保桥面仅通行一辆车。3、桩基础施工3.1、桥位测量定位根据现场踏勘情况选定的桥位，进行测量放样，定出桥台的支承中心位置和各桩基的中心位置，并现场将基础位置标桩（按设计平面尺寸四周扩大2米）。3.2、桩基施工19 因为桩基直径φ530，不能满足人工挖桩的最小要求，因此对桩基适当扩大，扩大成φ800，待钢管下沉后，再用混凝土回填。所以桩基采用陆上人工挖孔桩的方法:因为现场岩性较好，为中风化凝灰熔岩，能用风镐挖除，用风镐凿岩至设计深度；遇到硬岩时，须进行针对性爆破。3.3、地质层按规定取样，达到设计要求入岩深度并与设计地质情况对比，如符合设计要求，则可以终止孔，如未达到要求持力层，须加深桩基深度以满足强度要求。1）浇筑护壁砼：、桩孔护壁砼每挖完一节，经检查断面尺寸符合设计要求，报监理工程师检验合格后，立即浇筑护壁砼，坍落度控制在30～50mm，插捣密实，确保孔壁的稳定性。、设置操作平台,用来临时放置混凝土拌合料和灌注护壁混凝土用。、支设护壁模板: 采用木框架模板，高度取决于开挖土方施工段的高度,一般为1m左右。护壁中心线控制,系将桩控制轴线,高程引到第一节混凝土护壁上,每节以十字线对中、吊大线锤控制中心点位置, 用尺杆找圆周, 然后由基准点测量孔深。、浇筑护壁砼: 护壁砼须捣实,上下壁搭接50～75mm,护壁采用外齿式;护壁砼强度等级为C25,厚度150mm,护壁内等距放置8根直径6～8mm长1m的直钢筋,插入下层护壁内,使上下护壁有钢筋拉结,避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象;第一节砼护壁高出原地面200mm左右,便于挡水和定位。19 、 拆除模板继续下一段施工: 护壁砼达到一定强度后(常温下24小时)便可拆模,再开挖下一段,然后继续支模灌注混凝土,如此循环,直到挖至设计要求的深度。 、每节桩孔护壁做好以后，将桩位轴线，和标高测设在护壁上口，然后，用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直度。随之进行修整，孔深必须以基准点为依据逐根引测。保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。、成孔以后必须对桩身直径，孔底标高，桩位中心线，井壁垂直度等进行检测，并做好记录，报监理检验合格方可进入下道工序。4、台身施工桥墩的施工：基础采用浆砌片石，具体尺寸要素见“附件：金钟中桥临时栈桥结构图”。基坑开挖：基坑开挖前做好地面排水设施，开挖采用机械开挖伴随人工刷坡；基底的开挖尺寸应满足设计要求，一般基底应比基础的平面尺寸加宽50～100cm；基坑坑壁坡度应按地质条件、基坑深度、施工方法等情况，本钢便桥采取1：0.25放坡；当基坑开挖中地下水渗出时，地下水位以上部分可放坡开挖，地下水位以下部分，若土质易坍塌或水位在基坑底以上较深时，应加固开挖，若土的湿度有可能使坑壁不稳定时，基坑坑壁坡度应缓于该湿度下的天然坡度；基坑开挖到设计标高后，应检查基坑尺寸、标高、基底承载力等，符合要求后，应立即进行基础墙体施工。砌筑：浆砌片石采用坐浆法施工。先铺底层砂浆并打湿石块，安砌底层，分层平砌，大面朝下、先角石、再面石、后腹石，上下竖缝错开，竖缝距离不得小于80mm,砌缝宽度不得大于3019 mm,镶面的垂直缝应用砂浆填实饱满，不能用稀浆灌注。厚大的砌体，若不能按石料厚度砌成水平时，可设法搭配成较平的水平层。砌筑前先将砌筑层数计算清楚，选择石料，严格控制水平位置和空间高度，按每块石料厚度分层，层间灰缝应呈直线，块间与层间的灰缝应垂直，厚石砌下面，薄石砌上面，安放稳定，块间相互咬接，缝间砂浆饱满并振捣密实。勾缝：勾缝具有防止有害气体和风、雨、雪、霜等侵蚀砌体内部，产生季节性动融，破坏结构物整体坚固性和稳定性，同时也具有装饰外观作用。勾缝采用1：1.5～1:2的水泥砂浆勾成凹缝,砌浆嵌入砌缝内约2cm。勾缝前,应先清理缝槽,用水清洒湿润,各勾缝应横平竖直、深浅一致，不应有瞎缝、丢缝、裂纹和连接不牢等现象。5、贝雷梁施工方法1）、贝雷架采用现场拼装，螺栓连接，由吊车整体吊装架立在支座上。2）、贝雷架主梁架设完成后，安装横梁，横梁为I22b，每隔1m一条，横梁与贝雷架采用U型螺栓连接。3）、纵梁为热扎普通[16型钢，纵梁间距0.3m，每根纵梁搭在4根横梁上，为防止汽车的震动使纵梁跑位而发生滑落，纵梁与横梁应焊接。4）、桥面钢板为8mmQ235钢，钢板铺在纵梁上。钢板搭接满焊，且接口应正位于纵梁上方。5）、为车辆使出桥面，在桥面板上的两侧布置250×300mm的护轮木，护轮木两侧用角钢焊接在桥面板上固定。6）、贝雷架拉风杆必须拧紧。19 7）、贝雷架主梁、横梁、纵梁以及桥面板的高程差必须控制在5mm以内，以防造成偏心荷载。8）、钢便桥上应设警示牌，以防施工机械碰撞钢桥。在桥端入口必须设警示牌，以提醒超重车不得通过此桥，车辆过桥应慢速、依次通过。钢便桥入口处必须设交通协管员24小时值班。五、桥面安全专项措施1、全桥需专人看护。2、全桥亮化，采用双侧杆灯照明，间距为4米；照明须配备发电机，保证停电时能正常照明。3、为防止行人车辆落水，引起事故，全桥两侧采用防护栏杆封闭。4、因该便桥须使用两年，必须对全桥加强观测、记录。具体措施如下：1）、前期每周一次对全桥进行测量观察，对全桥的沉降、偏位进行记录，待稳定后每月测量一次。2）、保证每月对全桥拼装点、焊点焊缝及各型材检查一次，如发现关键焊点焊缝生锈老化、关键型材明显形变，应立即通知项目部，临时封闭交通，采取补强措施。六、质量、安全保证体系1、建立质量保证体系19 1）建立健全质量管理机构，成立以项目经理为组长的质量管理小组，全面负责并领导本项目的质量控制工作。如下框图。2）不选用锈蚀严重、变形严重的桁架单元和型钢进行拼装；拼装完成后安排专人对连接销及支撑螺栓进行检查确保桁架单元之间已连接牢固。3）每星期定期对贝雷架挠度进行监测，车辆频繁时应加大频率，对出现挠度过大的情况（按跨中70mm控制）及时增加贝雷架榀数。4）车辆通行过程中应防止车辆等碰撞贝雷架，并在贝雷架上悬挂警示标志。5）雷雨大风天气过后应安排人员对贝雷架连接件进行检修。19 6）时刻安排交通协管员值班，严格要求车辆按照设计要求通过。2、横梁管桩施工完成后，在桩顶设置墩帽，以增大桩顶受力面积，然后根据墩轴线位置放置钢横梁，钢横梁与墩帽应贴合严密，如有缝隙用适当钢板垫稳，并将其与桩、墩帽焊接牢固。3、纵梁完成相邻两孔横梁后，用吊车吊放纵梁工字钢，相邻两孔纵梁工字钢在墩顶位置错茬搭接30cm焊接。4、桥面铺装及栏杆在纵梁上横向分部槽钢作为桥面，槽钢采用［10号槽钢，平铺于纵梁上，并将其与纵梁逐一焊接，使纵梁形成整体。最后在槽钢顶面铺设钢板和安置栏杆。5、桥头搭板根据桥面标高及河岸标高，通过搭板将桥面与河岸顺接，施工时先将搭板底面下原地面土深挖20cm，然后换填渗水料，并进行夯实或碾压，再进行搭板施工。6、质量要求6.1、钢管桩钢管桩沉入必须沉至河底岩石顶面并满足承载力要求。平面位置、桩顶高程满足图纸要求，允许偏差±10mm。桩体垂直度不大于1%。6.2、横梁及纵梁尺寸及间距满足图纸要求，允许偏差±20mm，焊接时焊缝必须饱满，强度满足要求。19 6.3、桥面槽钢顶面调整平整，相邻两槽钢高低差3mm，然后铺设钢板，并在钢板上沿纵向每隔0.4m焊铺Ф8钢筋作防滑处理。最后用63#角钢，做0.9m高扶手，具体形式尺寸见附图。6.4、管桩在打桩前进行防腐处理，所有外露钢构件做涂炭漆防腐处理。7、制定严格的工程质量检测制度1）、建立健全以项目经理为首的质量管理体系，经理部各部门明确质量管理范围、责任、技术科各部门分级落实责任制。2）、建立并健全两级管理制度，所有工序需经队部自检合格后方可上报项目经理部，项目经理部需对队部所报材料认真进行审查，并通过进一步测量复核，在确认合格后经理部再将资料报送监理组、指挥部，以确保测量结果的准确率。3）、现场工程技术人员做到认真、细心负责，推行复核检验制度。4）、认真检查各型材的进场质保书；对全桥组装件的拼装质量进行检查；全桥焊接严格按照相关操作规程进行，保证焊接的质量。5）、推行计划管理各施工组，各组根据总计划指标要求制定本组、本施工点的计划。七.施工安全保证措施1、建立安全体系机构1、建立健全安全生产管理机构，成立以项目经理为组长的安全生产领导小组，全面负责并领导本项目的安全生产工作。下图：19 2、本项目实行安全生产三级管理，即：一级管理由项目经理负责，二级管理由专职安全员负责，三级管理由班组长负责。3、按照我司颁布的《安全生产责任制》的要求，落实各级管理人员和操作人员的安全生产责任制，做到纵向到底，横向到边，各自作好本岗位的安全工作。4、实行逐级安全技术交底制，由安全部进行详细安全技术交底，凡参加安全技术交底的人员要履行签字手续，并保存资料。项目经理部专职安全员对安全技术措施的执行情况进行监督检查，并作好记录。5、认真执行安全检查制度19 安全部、工程技术部在每星期必须进行2次以上全面细致的检查，发现问题或隐患及时整改。2制定严格的安全生产管理制度1）、构件吊装和安装须遵守《公路工程施工安全技术规程》、《起重机械安全操作规程》以及其他相关安全操作技术规程，并要对每一个相关操作人员进行现场安全交底，确保施工安全。2）、施工过程中，施工人员和技术人员必须带好安全帽，高空作业时要系好安全带。3）、吊装过程中，无关人员应退至安全范围之外，吊车臂架下和工作半径范围内不得站人。4）、吊装或拖拉过程中必须派专人指挥和协调运作，发现不安全因素和任何违规操作立即制止，纠正后方可继续吊装或拖拉。5）、现场注意用电、用火安全，每天施工完毕应收好电线、气瓶，做到工完场清，并及时关闭电闸。八、桥梁的使用与维护1、在桥梁两端应设载重吨位的标示牌，防止超载。2、定期检查桁架连接销的保险销，各种螺栓，横梁夹具及抗风拉杆有无松动、丢失。3、对严重积水和锈蚀部位应设法排水和防锈、涂漆、涂油。4、检查主桥两岸支座地基有无沉降。5、经常注意观察，定期测量桥梁跨中挠度，如变化较大时，应查明原因，加以处理。19'