钢便桥安全施工方案

1.工程概况

新河浃大桥，桥长 176.13 米，是本项目长度最长的桥梁。新河浃大桥结构类型为7×25m预应力组合箱梁，25m箱梁7*8=56片。桥址区属冲洪积平原地貌，跨越新河浃河，河宽约70m，水深约3.0m，沟底公布冲洪积淤泥，岸坡稳定。新河浃大桥分布洪冲积平原区，上部层粉质粘土、淤泥、卵石、下伏中风化晶玻凝灰岩、全中风化花岗岩。

在凝灰岩和花岗岩间可能有破碎带（宽度不大）桥墩、台采用桩基础，以中风化岩为桩端持力层，桩长和桩径根据上部荷载确定，并满足抗冲刷、抗倾覆要求。

本施工区属亚热带海洋型季风气候，温暖湿润，雨量注沛，四季分明。全年无严寒酷热，年平均气温17.3℃左右。温差小，年温差在20℃左右，最高气温多出现在7－9月份，最高温度35.7℃，1月份温度最低，极端最低温度-4.1℃。7－9月份为台风活动期，多大风天气，最大风速可达60米/秒（2006年“桑美”超强台风），全年大于8级大风日为44.7天。降水主要集中在每年的4－9月，多年平均降雨量1382.6㎜，最大连续降雨天数为23天，降雨量达354.8㎜；枯水期为11月至次年1月，最大连续无雨天数为48天。蒸发强烈期为7－9月份，多年平均蒸发量为1112.8㎜.年蒸发量800－1200㎜，相对温度80－82﹪。

2.钢便桥方案及荷载验算

2.1 平面布置形式

结合桥梁的平面布置形式和工程现场的地形、地貌，以保证避免破坏江河环保为前提条件，考虑到现浇段桥梁施工工期较长，施工内

容复杂的特点，本项目的钢便桥考虑采用沿路线纵向在桥位中间搭设纵向通道，在每墩左右位置横向搭设操作平台，并通过横向码头式便桥与纵向通道相连接的方式。

具体平面布置形式见

“附图1”

根据结构计算的钢管桩入土深度和受力要求，钢便桥搭设采用25T吊车，搭配激振力75KN的振动锤（重约3t）插打钢管桩。钢便桥从新河浃大桥6﹟墩位置开始搭设。总长108米，宽4.5米。

2.2 结构形式确定

为了保证便桥施工的安全和进度，特别考虑拆除便桥时的施工安全，钢便桥按照汽－20进行荷载验算。便桥结构根据计算确定，便桥中心线与桥轴线保持平行。便桥横向打设4根φ325mm钢管桩，钢管横向间距1.25m+1.5m+1.25m；上铺二根I30a “工”字钢作为横梁；纵向间距以3.0m为一跨，部分段采用3.5m为一跨，钢管横向、纵向均设置剪力撑；横梁上纵向铺4根I22a “工”字钢作为纵梁；纵梁上面以间距25cm横铺I16工字钢，I16工字钢上用8mm钢板作为桥面板。

为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。以单片工字钢受力情况分析确定q值。

⑴ q值确定

由资料查得I30a工字钢每米重48.1kg，I22a工字钢每米重30.7kg，I16工字钢每米重20.5kg，再加上钢板重量，单片工字钢自重按2KN/m计算，及q=2KN/m。

⑵桥面板计算

根据施工需要，并通过调查（25T吊车自重约26t，振动锤自重约3t），便桥承载力验算应按照最大要求能通过后轮重30吨的大型车辆计算，即单侧车轮压力为300KN。

取单片I22a工字钢为研究对象

当活载移动到如“图1”的位置时产生最不利荷载。

图1

①、通过力法求得支座反力：

RA =73.2KN；

RB=244.9KN；

RC=270.3KN；

RD=19.2KN；

Mmax=85.7KN•m；

作弯矩图如“图2”：

图2

I22a 的截面系数W=309cm 3，

[]MPa MPa cm m KN w M 2107.273097.85/3max =<=⋅==σσ （w 为I22a 工字钢净截面弹性抵抗矩，查表得到为309cm 3） ⑶纵梁计算：

由“图1”可得C 位置的工字钢（I22a ）受力最大，因此，取C 位置作为研究对象，

=18.9

=37.8=37.8

图3

集中荷载的弯矩

当以汽-20荷载行驶至“图3”位置时，产生最不利荷载。集中荷载产生的弯矩如“图4”所示：

图4

通过力法求得弯矩MPmax=33.08KN•m

②、均布荷载的弯矩

桥面板自重=20.513kg/m×4.5m×（3.5÷0.25）×10N/kg÷

1000N/KN+62.8kg/m2×3.5m×4.5m×10N/kg÷1000N/KN =22.81KN 施工荷载=2.5KN/m2×3.5m×4.5m=39.38KN

全桥共设有4排I22a纵梁，

则均布荷载q=（22.81+39.38）KN/4/3.5m=4.44KN/m

MQmax=1/8×4.44×3.52=6.8KN•m I30a的截面系数W=597cm3，

σ= Mmax /W=（33.08 KN•m +10.96 KN•m）×103/（597×10-6）=73.77Mpa

＜[σ]=210MPa

纵梁由4根I22a组成符合要求。

⑷、钢管受力计算

①、单桩承载力计算

桥面板自重=20.513kg/m×4.5m×（3.5÷0.25）×10N/kg÷1000N/KN

+62.8 kg/m2×3.5m×4.5m×10N/kg÷1000N/KN =22.81KN

I22a纵梁自重=30.7 kg/m×3.5m×4×10N/kg÷1000N/KN =4.3KN

2I30a横梁自重=48.1 kg/m×4.5m×2×10N/kg÷1000N/KN =4.33KN 施工荷载=2.5KN/m2×4.5m×3.5m=39.38KN

自重作用4根管桩上，每根管桩的受力

P1=（22.81KN+4.3KN+4.33KN+39.38KN）÷4=17.71KN

活载汽-20作用下，管桩的最大受力：P2=270.3KN

单根管桩最大受力：Pmax=270.3KN+17.71KN=288.01KN

根据《工程地质勘察报告》的钻探资料可知

改便桥段，淤泥：2～4m 含粘性碎石土：6～8.5m 常水位：2.92m 钢管桩高度取常水位以上2m

则取最不利断面，即淤泥：4m，极限摩阻力取9.6KPa，

含粘性碎石土：h，极限摩阻力取110KPa，

水位：2.92m

单桩最大承载力288.01 KN

桩尖极限承载力3500～6000Kpa，取3500Kpa。

则[P]= U∑liτi+AσR≥288.01

即3.14×0.325m×（9.6 KPa×4m+110 KPa×h）+3500 KPa×π（0.3252-0.312）/4≥Pmax＝288.01KN

计算可得：h≥1.984m

故管桩至少打入含粘性碎石土2m，即可符合承载力要求。