钢桥设计方案

福州江阴港铁路支线工程鸡角屿特大桥、鸡角屿大桥钢栈桥专项施工方案中国中铁中铁七局福州江阴港铁路支线项目部2009年11月目录一、概述 (2)二、设计标准 (3)三、钢桥设计及施工方法 (3)四、钢便桥各部位受力验算 (5)五、栈桥主要材料计划 (9)六、机具使用计划 (10)七、劳力资源计划 (10)八、施工进度计划 (10)九、钢桥施工质量保证措施 (10)十、钢桥施工安全保证措施 (11)十一、文明施工、环境保护保证措施 (11)十二、其它事项 (13)十三、栈桥的拆除 (13)钢栈桥专项施工方案一、概述由我局承建的江阴支线铁路工程因施工需架设两座经济实用又安全的钢栈桥。

根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查我部架设的钢桥规模为：1#便桥长约150米（即鸡角屿大桥1#-5#墩栈桥），2#便桥长约80米（即鸡角屿特大桥35#-38#墩栈桥），桥面净宽均为4.5米，标准跨径为12米。

桥位布置形式：考虑到下部结构（承台）套箱施工需要，两座便桥内边距离承台1.5米。

钢便桥结构特点如下：1、基础结构为：钢管桩基础2、下部结构为：工字钢横梁3、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：小钢管护栏如下图所示：（桥面板4.5×1.26m贝雷片纵梁3.0×1.5m工字钢横梁钢管桩便桥横向草图二、设计标准①、计算行车速度：5km/h②、设计荷载：载重500KN施工车辆③、桥跨布置：12m连续贝雷梁桥④、桥面布置：净宽4.5m三、钢桥设计及施工方法1、基础及下部结构设计（1）钢便桥钢管桩基础布置形式：单墩布置3根钢管（桩径ф32.5cm，壁厚6 mm），横向间距2.5m，桩顶布置2根28cm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。

如果个别墩位入土深度不足应施打6根钢管，设置成排架桩基础。

栈桥施工采用50t履带吊机配合振动打桩锤施打桩基础（如下图），利用履带吊分块吊装至栈桥顶进行组拼后，在栈桥顶利用履带吊机完成打入桩的施工。

履带吊吊起振动锤及桩对位后进行施打到设计深度，依次完成打入桩施工。

每排钢管桩下沉到位后，进行桩之间的剪刀撑连接，增加桩的稳定性，钢管桩长度需根据现场尺寸下料。

-0.4050t履带吊施打栈桥钢管桩示意图（2）插打钢管桩技术要求：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（进入土层）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DZ60桩锤激振1分钟仍无进尺为准。

（3）钢管桩的清除：在墩身完成后，按照逆顺序拆除钢管桩。

2、上部结构设计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。

4、桥面结构设计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，为安装桥面栏杆需要每隔一片面板间安装1根12cm槽钢。

5、防护结构设计桥面采用小钢管（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(与桥面槽钢焊接)、高度方向设置两道横杆。

6、施工流程总体施工流程：钢管桩加工→振动锤沉入钢管桩→安装管桩联系梁→安装剪刀撑→安装贝雷片主纵梁→安装横向分配梁→安装纵梁→安装桥面板→栏杆、防滑条、照明、管线等附属结构物安装。

下横梁直接嵌入钢管桩内35～40cm。

在与主纵梁接触部分加焊加劲板，增强局部刚度。

四、钢便桥各部位受力验算在计算该临时结构时，钢材容许应力取1.30的安全系数。

1、贝雷片纵梁验算（按12米跨4片贝雷片验算）①荷载计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:1.1×10×4.5=60KN(每平方约110kg) 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；2为桥梁自重产生的均部荷载（按长度方向）q＝104/12＝8.6KN/m②纵梁受力验算纵梁最大跨径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＝0.250×500×12＝1500KN.mM2max＝0.125ql2＝0.125×8.6×102＝155KN.mQ1max＝（+0.5+0.5）P＝1.0×500＝500KNQ2max＝0.5ql＝0.5×8.6×12＝52KNMmax=1500+155=1655KN.mQmax=500+52=552KN允许弯矩Mo＝4片×0.8（不均衡系数）×788.2KN.m＝2522KN.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＝3579×4片＝14316cm3（见公路施工手册之桥涵下册P923）强度验算：σ＝Mmax/Wo＝（1655×106）/(14316×103)＝114Mpa<〔σ〕/1.3=210/1.3=161Mpa允许剪力Q＝4片×0.8（不均衡系数）×245KN＝784KN通过12米跨4片布置可知：Mmax < Mo、σ<〔σ〕、Q<〔Q〕，因此12米跨钢桥纵梁可以用单层4片贝雷片架设③、挠度验算贝雷片几何系数E＝2.05×105Mpa，Io=250497cm4Wo＝3579cm3（取值见贝雷片几何特征表）f max＝（Pl3）/(48EI)=(500KN×12米3)/（48×2.05×105 Mpa×250497 cm4×4）＝8mm<L/400=10000/400=25mm 满足使用要求综上所述:钢桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。

Mmax < Mo、σ<〔σ〕、Q<〔Q〕，因此12米跨钢桥纵梁可以用单层4片贝雷片架设。

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，横梁承担4片传递来的荷载。

4个集中力按路桥施工计算手册P763-5图进行验算。

按500KN 车辆位于墩位时验算+贝雷片自重104KN。

P1＝P/4=604/4=151KNMmax＝0.333pl＝0.333×151×2.5＝125KN.mQ=(1.333+1.333)151=402KN横梁采用2根28工字钢Ix=7115cm4,Wx=508.2cm3,Sx=292.7cm3,t＝13.7mm横梁强度验算σ＝Mmax/Wo＝125×106/（1016.4×103）＝122Mpa<〔σ〕＝145Mpa剪应力τ＝Q Sx/（Ixt）＝402×1000×585.4×1000/（14230×10000×27.4）＝60Mpa＜[τ]=98 Mpa经验算符合要求。

挠度f=1.466Pl3/(100EI)=1.3mmf＝<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28cm的工字钢满足使用要求.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=402KN⑴钢管端承力根据现场情况，终孔高程以DZ60桩锤激振1分钟仍无进尺为准故端桩承载力能够达到450KN以上。

⑵计算露钢管稳定σcr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＝(√32.52+31.32 )/4＝11.3cm截面面积:A=0.785(32.5*32.5-31.3*31.3)=60cm2 （见路桥手册P730）柔度λ＝l/i＝5×102/11.3＝44查表知纵向弯曲系数∮1=0.850应力N＝402KN/60cm2＝67MPa<〔σ〕＝158MPa满足要求综上所述：1#、2#钢便桥墩位下部结构单排钢管桩满足要求。

五、栈桥主要材料计划主要材料计划表单数量备注序号材料名称型号规格位1 钢板δ=5.5mm t 302 槽钢[10cm t 123 工字钢I28cm t 124 工字钢I22 t 55 贝雷片300*150*18cm 片1006 贝雷架连接片宽90cm片127 钢管Φ325mm m 3608 圆钢Φ10 mm t 1用于栈桥面，机动车防滑9 钢管Φ50 mm m 300用于栈桥两侧栏杆700m10 螺纹钢Φ20t 1用于钢栈桥两侧栏杆11 剪刀撑［12 t 2用于两桩加固12 水平撑［12 t 2.5用于两桩加固13 纵向斜撑［12 t 5与贝雷片连接加固六、机具使用计划机具使用计划表序号名称单位数量1 500kN履带吊台 12 DZJ-60振动锤台 13 200kN 汽车吊台 14 运输车台 25 电焊机台126 全站仪台 27 精密水准仪台 28 对讲机台129 250KW发电机台 1七、劳力资源计划劳力资源计划表序号名称人数序号名称人数1 技术主管2 7 电工 32 技术员 4 8 起重工 43 质检员 2 9 电焊工154 工长 2 10 普工305 测量人员 5 11 其他人员 66 专职安全员 2 12 合计75八、施工进度计划根据项目部生产情况，钢栈桥施工进度计划如下：从2009年11月10日-2009年12月10日施打钢管桩，贝雷架架设和桥面板铺设安排从打桩开始即着手拼装，紧密配合打桩进度完成桥面铺设作业，交互延伸直至栈桥施工完成。

九、钢桥施工质量保证措施钢桥建成后承担施工车辆的运输任务，为保证钢桥保质、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。