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1、某某市某某大桥工程钢栈桥设计与施工方案某某市某某大桥工程设计施工总承包项目部某某年八月某某市某某大桥工程钢栈桥设计与施工方案编制： 复核： 审核： 审批： 目 录1、工程概况11.1概述11.2水文11.3地质22、栈桥设计32.1设计条件32.2栈桥结构32.3荷载72.4栈桥整体结构计算82.5钢管桩7208稳定性验算102.6钢栈桥上部结构验算103、总体施工部署123.1总体施工流程123.2主要施工设备123.3人员组织安排133.4主要材料计划143.5进度计划144、主要施工方法144.1桥台施工144.2钢管桩施工154.3平联及斜撑安装164.4主横梁安装174.5贝雷梁安装
2、174.6分配梁及桥面板安装184.7附属设施安装185、质量、安全及环保措施185.1质量保证措施185.2安全保证措施195.3文明施工与环保措施20某某大桥钢栈桥设计与施工方案1、工程概况1.1概述某某大桥位于银盆岭大桥、三汊矶大桥居中偏南位置，距上游银盆岭大桥约2.9km左右，距下游三汊矶大桥约2.7km左右。某某大桥连接河西（滨江新城）和河东（新世纪片区）两处区域，具体地理位置详见图1-1。大桥西起银杉路，东至芙蓉北路，工程线路全长3539m，其中跨越湘江部分约为1435m，工程由正桥、岸上引桥及接线道路组成，道路等级为城市主干路级，设计车道数为双向六车道，桥梁净宽31.5m。图1-
3、1 某某大桥地理位置图1.2水文湘江是长江七大支流之一，河水动态为单汛周期类型，最大洪水发生在48月，且主要集中在4 月下旬至6 月（占全年最大洪水发生总次数的86%），10月至第二年2月为枯水期。最高洪水位为1998年的39.18m（吴淞高程），最低水位为2009年10月的24.93m（吴淞高程），多年平均水位29.48m，最大变化幅度14.03m。湘江水流平均流速0.121.26m/s。最大流量20800m3/s（1994年6月28日），最小流量102m3/s（2009年10月28日），多年平均流量为2473m3/s。1.3地质根据地表出露和钻探揭露：桥位地层主要由第四系人工堆积物、河流冲
4、积物（粉砂、粉质粘土、细砂、圆砾）和残积粉质粘土组成。下伏基岩为元古界冷家溪群板岩，按钻探揭露顺序，自上而下详述于表1-1。表1-1 岩土工程特性及分布表土层及编号层顶标高（m）层底标高（m）层厚（m）岩土特征描述人工填土24.5125.1921.7122.592.602.80褐黄色、褐灰色，湿，松散，可塑状粘性土为主，高压缩性，局部夹风化岩及建筑垃圾，软硬不均，工程性状差，堆填时间较短。仅见于东西堤岸粉质粘土21.7127.5618.1621.580.407.80褐灰、灰黑色，软-可塑状，底部含粉细砂及云母片。粉土褐灰夹灰绿色，湿，稍密状。含粉细砂，底部夹砾石，见于两岸。中细砂18.4322
5、.0916.7620.680.303.60褐黄，饱和，松散-稍密状，混砾石，含云母，粘土充填。圆砾17.4821.3116.8319.220.303.00褐黄色，饱和，稍密。含量60%以上，含量6070，粒径0.52cm，成分为硅质岩、脉石英、砂岩、石英砂岩，磨圆度较好，混卵石，中粗砂充填。粉质粘土18.9618.160.80褐黄、褐灰色、硬塑状为主，局部为坚硬状，原岩结构可辨，局部含黑色铁锰质氧化物。11强风化板岩16.7618.7911.9917.690.605.40褐黄色、灰绿色，极软岩，节理裂隙发育，并为铁锰质氧化物浸染，岩芯呈碎裂状、碎块状，用手折可断。12中风化板岩11.9920.
6、68-9.9119.381.3023.10青灰色、灰绿色、软岩，岩芯呈块状、碎块状，少许短柱状，节理裂隙较发育，充填黑色铁锰质氧化物。13微风化板岩-17.6019.38-23.432.512.0036.90青灰色，为较硬岩，岩芯呈长、短柱状、块状，锤击声脆，节理稍发育，局部为石英脉充填、夹中风化板岩13层-1，厚度1.807.50m不等，性质同12层2、栈桥设计本工程主桥墩PM19PM22和引桥墩PM18、PM23PM28共11个桥墩位于水中，由于湘江年内水位变幅达14m，枯水期桥墩处的最小水深仅1.01.5m左右，船舶难以进入桥位区施工。为减少枯水期水深条件对施工的影响，变水上施工为陆上施
7、工，采用搭设钢栈桥作为各种材料、机具、人员等的运输通道。2.1设计条件 水位：设计高水位取+33.0m，施工水位取+30.0m； 设计流速：取2m/s； 风速：设计风速取，施工风速取。2.2栈桥结构2.2.1栈桥总体布置栈桥桥面标高为+33.0m，为满足施工车辆行走和错车的要求，主栈桥宽7m，分栈桥宽6m。河西栈桥起点位于PM17墩江侧约29m，沿桥轴线上游31.5m搭设至PM20墩，全长约375m；河东栈桥起点位于PM29江侧36m，沿桥轴线上游14m搭设至PM21，全长约770m。预留PM20PM21一跨主孔210m作为施工期间的船舶通航孔。主墩（PM19PM22）在承台两侧分别设置分栈桥
8、，其余水上桥墩在承台一侧设置分栈桥。栈桥总体布置具体详见图2-1。河西栈桥与施工便道衔接，起点标高约为+37.9m，设置4.5%的纵坡，使桥面标高逐渐降为+33.0m，如图2-2所示。2.2.2栈桥主要结构设计栈桥主要由支撑钢管桩、平联及斜撑、上部主、纵梁系、桥面板以及其附属设施组成。具体详见图2-3、图2-4。 钢管桩钢管桩型号为7208mm，均为直桩，栈桥钢管桩排架间距为12m、9m、6m和3m四种。其中6m为河西栈桥稳定墩排架间距，每隔30m设置一个稳定墩；3m为河东栈桥稳定墩排架间距，每隔60m设置一个稳定墩。钢管桩排距见图2-6、图2-7。图2-1 钢栈桥总体布置平面图图2-2 河西
9、栈桥立面图图2-3 主栈桥横断面图图2-4 分栈桥横断面图图2-6 河西栈桥钢管桩排架纵断面图图2-7 河东栈桥钢管桩排架纵断面图 平联及斜撑每排两根支撑钢管桩之间用4266钢管作平联，标高约为+26.0m（视水位而定），为保证栈桥稳定性，在平联与主横梁2I56a之间设置225a剪刀撑。 上部结构栈桥上部结构由主横梁、主纵梁、横向分配梁、纵向分配梁及面板组成。主横梁采用双拼I56型钢，长7.0m；主横梁上设三组单层双排贝雷梁作主纵梁，贝雷梁片与片设置贝雷花架，组与组间设置8斜撑；贝雷梁上铺设I25a作横向分配梁，I25a间距75cm，与贝雷梁节点对应；在横向分配梁上设28b（槽口向下）作纵向分
10、配梁，同时兼做桥面面板。栈桥约60m设一道5cm伸缩缝。2.3荷载 恒载：结构自重 施工、人群荷载：按5kN/m2计 混凝土罐车车辆荷载：8m3混凝土罐车载重时重量450kN；轮距1.8m，轴距3.45+1.35m；前轴重力标准值90kN，后轴重力标准值2180kN；前轮着地面积0.3m0.2m，后轮着地面积0.6m0.2m。 履带吊车辆荷载：70t履带吊吊重按20t计，总重按90t计，计算时按全部重量作用在同一条履带的最不利情况考虑。履带着地面积5.88m0.76m，履带中心距4m。 车辆制动力：8m3混凝土罐车制动力F=4500.1=45kN 风荷载：根据公路桥涵设计通用规范，按照工作状态
11、风速、非工作状态风速计算，详见表2-1。计算公式如下：管型构件风荷载标准值：非管型构件风载标准值：表2-1 栈桥风荷载标准值（kN/m）部位工作状态非工作状态Vd=13.8m/sV10=20.2m/s7208钢管0.1680.3594266钢管0.0990.213主横梁2I56a0.1420.302贝雷梁0.1660.232 水流力：根据港口工程荷载规范，按照下列工作状态和渡洪期计算。工作状态：施工水位30.0m，桩顶标高30.5m，泥面标高18m，流速2m/s；渡洪期：设计高水位33.0m，桩顶标高30.5m，泥面标高18m，流速2m/s。计算结果见表2-2，计算公式如下：表2-2 栈桥水流
12、力计算部位工作状态渡洪期7208钢管桩前排桩FW=13.1kNFW=13.1 kN后排桩FW=10.6 kNFW=10.6 kN作用点标高26.3 m26.3 m平联qW=0.622 kN/mqW=0.622 kN/m贝雷梁及分配梁qW=6.17 kN/m作用在第一排贝雷梁上2.4栈桥整体结构计算2.4.1工况分析考虑自重、汽车荷载、制动力、人群荷载、水流力风荷载等荷载的组合。详见表2-3。表2-3 钢栈桥荷载组合表工 况荷载组合工况一（正常工作期）0.9（1.2+1.4（+）+0.71.4）工况二（渡洪期）0.9（1.2+1.4）2.4.2计算模型及结果 正常工作期约束条件：采用beam18
13、8单元。钢管桩在桩底标高铰接；主横梁与桩顶固接；主横梁与贝雷铰接。计算模型：见图2-8。计算结果：见表2-4。表2-4 钢栈桥工作状态受力计算构件名称及规格最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大轴力（kN）最大剪力（kN）最大弯矩kN.mkN.m）贝雷梁224541主横梁2I56a2.5473.568.8478345平联426812.859.210140.948.5斜撑225a32.228.71626.29.2钢管桩720855.466.5991（压力）90.2209栈桥竖向位移11.1mm，顺桥向位移5.5mm，横桥向位移44.5mm从上表可知，栈桥各构件应力均满足规范要求。贝雷梁最大
14、剪力224 kNQ=245kN，最大弯矩541 kN.mM=788kN.m，均满足要求。图2-8 钢栈桥工作状态受力计算模型图 渡洪期约束条件：采用beam188单元。钢管桩在桩底标高铰接；辅助桩在桩底标高固接；主横梁与桩顶固接；主横梁与贝雷铰接。计算模型：见图2-9。图2-9 钢栈桥渡洪期受力计算模型图计算结果：见表2-5。表2-5 钢栈桥渡洪期受力计算构件名称及规格最大轴应力（MPa）最大弯应力（MPa）最大轴力（kN）最大剪力（kN）最大弯矩（kN.m）贝雷梁48.9141主横梁2I56a3.551.396.213066.0平联42688.566.889.476.671.9斜撑225a2
15、5.138.61266.512.4钢管桩720814.293.2254（压力）79.6293竖向位移5.6mm，顺桥向位移3.7mm，横桥向位移60.3mm。从上表可知，栈桥各构件应力均满足规范要求。贝雷梁最大剪力48.9 kNQ=245kN，最大弯矩141 kN.mM=788kN.m，均满足要求。2.5钢管桩7208稳定性验算由结构计算可知，工况一为最不利工况：轴应力55.4MPa，弯应力66.5MPa。7208钢管桩截面参数，计算长度，钢管桩属b类截面，查表得：钢管桩稳定性满足要求。2.6钢栈桥上部结构验算2.6.1主横梁2I56a主横梁采用2I56a组合型钢，由工况一计算得剪力V=478
16、kN则剪应力，满足要求。2.6.2横向分配梁I25a分配梁采用I25a，顺桥向间距0.75m，其支点（贝雷梁）最大间距为1.85m。 砼罐车作用荷载：自重荷载，砼罐车轮压计算图示如下：计算得：，满足要求 履带吊作业荷载：自重荷载，履带吊重载时按90t计，并且按全部重量作用在同一条履带的最不利情况考虑，履带着地面积5.88m0.76m。履带吊线荷载为。计算图示如下：计算得：，满足要求2.6.3纵向分配梁28b纵向分配梁采用28b，横桥向间距0.31m，其支点（I25a）最大间距为0.75m。 砼罐车作用荷载：自重荷载，砼罐车轮压计算图示如下：计算得：，满足要求 履带吊作业荷载：自重荷载，履带吊线
17、荷载为。计算图示如下：计算得：，满足要求3、总体施工部署3.1总体施工流程栈桥施工采用履带吊、振动锤分别从东、西两岸向江中逐跨沉桩和架设。由于主墩PM19PM22和引桥墩PM23PM28基础施工时，需先行进行水下清表和岩层爆破开挖，考虑到对栈桥施工的影响，前期只搭设至PM18墩和PM28墩，其余待各墩水下开挖完成后再建。栈桥施工工艺流程见图3-1。3.2主要施工设备表3-1 主要设备配备序号名称型号单位数量1履带吊QUY-50台22振动锤DZJ-120台23汽车吊25t、30t台24平板运输车台25电焊机台106交通船艘27全站仪台18水准仪台2施工准备及测量履带吊起吊振动锤和钢管桩钢管桩加工
18、钢管桩就位振动沉桩测量控制桩间平联、斜撑安装主横梁2I56a安装主纵梁（贝雷梁）安装贝雷梁间斜撑、拉杆安装桩头处理横向分配梁I25a安装纵向分配梁及桥面板28a安装安装栏杆、防滑条、照明等附属设施安装安装履带吊前移图3-1 栈桥施工工艺流程图3.3人员组织安排表3-2 主要人员配备序号工 种人数备 注1技术主管1技术管理及技术总结2技术员2现场技术管理及资料收集3工长2施工组织安排及资源调配4安全员2现场安全施工检查5测量员4测量放样6起重工2起重吊装作业指挥7电焊工10钢结构加工8电工2电气操作、线路检查维护9普工3010司操人员10合计653.4主要材料计划表3-3 主要材料计划表序号材料
19、名称单位数量17208钢管桩t65024266钢管桩t1233I56at2304I25at5915贝雷梁榀35006贝雷梁连接片件1750725at100828bt130098t191010mm钢板t133.5进度计划钢栈桥施工计划于2010年8月31日开始，受主墩水下开挖、爆破的影响，预计于2010年10月31日完成。4、主要施工方法4.1桥台施工钢栈桥与陆上施工便道通过桥台连接，桥台采用重力式结构，用C20混凝土浇筑而成。如图4-1所示。先用反铲开挖桥台区域，人工清基后，立模浇筑混凝土。图4-1 栈桥桥台结构图4.2钢管桩施工4.2.1钢管桩加工钢管桩在钢结构加工场按设计长度拼接成型，平板
20、车运至现场。钢管桩采用两点吊，每节桩顶部设置两个对称吊点，吊点直接在钢管桩顶处割孔。钢管桩在运至打桩现场前，预先在桩上用油漆作出刻度标示，便于打桩时观测其贯入度。4.2.2钢管桩下沉钢管桩采用QUY-50履带吊配合DZJ120型振动锤振动下沉，振动锤主要性能参数见表4-1。表4-1 DZJ-120型振动锤主要技术参数项目单位参数电机功率KW120静偏心力矩N.m724激振力KN0-830转速R/min0-1000空载振幅mm0-7.45允许拔桩力KN392整机重量（单夹具）吨7.5对于陆上沉桩，履带吊主钩起吊振动锤，副钩与钢管桩顶连接，缓慢将桩竖直，插入事先在桩位处开挖好的导坑内，下放振动锤使
21、夹具夹住管顶；对于水上沉桩，将钢管桩立起后临时固定在已搭设好的栈桥上，再起吊振动锤夹桩。履带吊起吊连接振动锤的钢管桩，经测量定位后缓慢下放，钢管桩在自重下入土稳定，偏位满足要求后低档振动下沉，待钢管桩入土一定深度后高档振动下沉至设计标高位置。钢管桩下沉到位后，安装上部钢结构，形成通道，前移施沉下一排钢管桩，按此方法推进，直至栈桥施工完毕。钢管桩下沉示意见图4-2。图4-2 钢管桩下沉示意图钢管桩下沉控制采取标高与贯入度双控，贯入度控制为主，以保证单桩承载力。打桩时，技术人员进行实时观测，记录钢管桩的入土深度及贯入度，做好相应的施工记录。4.3平联及斜撑安装每排钢管桩施打完毕后，进行平联安装。测
22、量人员根据设计标高测放平联安装标高，平联材料根据现场钢管桩之间的实际间距在后场下料加工（下料长度比实际间距小10cm，通过哈佛接头来调节长度），将平联的一端按照相贯线放样切割。在前场安装时，首先将加工了相贯线的一端与钢管桩连接并点焊，另一端通过哈佛接头与钢管桩连接，然后实施围焊焊接。平联安装完后，安装并焊接225a剪刀撑，以增强栈桥的稳定性。平联安装示意见图4-3。图4-3 平联安装示意图4.4主横梁安装钢管桩下沉到位后，割除桩顶至设计标高并开设槽口，将拼装成整体的主横梁2I56a吊装嵌入槽口内，钢管桩下槽口一定要割平，以保证主横梁搁置平稳，在槽口两侧和下部焊接加劲板将主横梁与钢管桩焊接固定。
23、主横梁与钢管桩连接构造见图4-4。图4-4 主横梁与钢管桩连接构造4.5贝雷梁安装将贝雷梁按排架间距在后场拼成单层双排组合，并用贝雷花架连接好，平板车运至安装现场。在主横梁上测放出安装位置线，用50t履带吊吊装贝雷桁架梁就位，偏差不大于5cm。横断面上共设三组贝雷桁架梁，组与组之间用8作斜撑和拉杆，将贝雷梁连成整体。贝雷梁下弦杆通过门式卡固定在主横梁上，上弦杆用骑马螺栓和横向分配梁I25a连接，构件大样如图4-5。门式卡骑马螺栓图4-5 门式卡与骑马螺栓构造图4.6分配梁及桥面板安装横向分配梁采用I25a，间距75cm，横桥方向铺设在贝雷桁架梁上，与贝雷梁通过骑马螺栓连接。纵向分配梁采用28a
24、槽口朝下、顺桥向铺设在横向分配梁I25a上并点焊固定，中心距30cm，纵向分配梁同时兼做桥面板用。为加快施工进度，可按照纵向分配梁的标准长度，将28a与横向分配梁I25a在后场拼接成型，运至安装现场整体吊装就位。4.7附属设施安装栈桥两边均设置防护栏杆，栏杆高1.0m，采用483mm钢管焊接，立柱间距1.5m，焊接在栈桥横向分配梁上，栏杆统一用红白油漆涂刷，交替布置，达到醒目、美观。为保证施工栈桥的安全性，防止夜间外来船舶撞击栈桥，以及施工船舶的航行安全性，在栈桥两侧设置警示灯，间距为10m，警示灯的安装高度需要高出栈桥顶标高2m。同时为保证栈桥在夜间正常运行，栈桥两侧间隔30m交叉布置照明路
25、灯。5、质量、安全及环保措施5.1质量保证措施 对栈桥结构进行专门设计，充分考虑栈桥施工及使用期间的最不利因素，确保栈桥的承载力和稳定性。 开工前进行详细技术交底和安全交底，使作业人员做到心中有数，以杜绝安全事故的发生。 严格按照设计要求、钢结构施工规范施工。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。 在各墩位区域施工时严禁遗落铁件，避免影响后续护筒下沉和钻孔作业。 按照规范和设计要求作业，服从现场监理的指令，积极主动配合搞好检查验收工作。 实行岗位责任制，技术、质检人员对各工序、各工种实行检查监督管理，行使
26、质量否决权。 加强设备的维修与保养，确保各机械设备的完好。 认真填写施工日志及各工序施工原始记录，作好交接班交底工作。5.2安全保证措施 现场配备两名专职安全员负责安全工作，同时要求现场施工人员必须戴安全帽、穿救生衣。 作业人员上岗前进行安全培训，特殊工种必须持证上岗。 施工现场悬挂安全标志、配备安全网、救生设备等，严禁违章指挥、违章操作和酒后作业。配合海事、航道部门一起做好航道维护和航标设置工作。 栈桥为临时辅助结构，现场需设置防撞措施。防撞措施主要包括两方面，一方面防自有施工船舶撞击，主要从制度、警示牌、教育培训等管理手段方面进行预防；另一方面在施工期间设置航标和警示灯，并在航道区域设置值
27、班员（兼职航道维护员），引导过往船只通行。 严格限制通行车辆的荷载和车速（不得大于5km/h），并在两侧桥头显著位置设置限载和限速警示牌，在桥头设置值班岗亭，维护栈桥的正常运行。 定期对栈桥各结构及连接点进行检查，对发现的问题及时进行维护，在栈桥上设置沉降观测点，定期观测栈桥的沉降变形情况。 夜间施工要有足够的照明，在保证安全的前提下施工。 各种设备必须由专门的操作人员操作，严格遵从操作规程，需要的各种操作使用证件齐全，严禁无证作业。要求使用、维修人员熟悉机械设备性能，杜绝重大机损、机械伤人事故的发生。 施工现场的用电及点路（主要是箱变、电闸箱、电线接头等处）由专业电工负责施工并每周定期检查一
28、次。 在使用过程中密切关注河床泥面标高，如果河床冲刷超过设计量需要采取一定的措施，如抛石或抛装泥土的编制袋进行护桩。 保证栈桥在洪水期安全使用的措施：a. 栈桥排架采用12m、6m两种间距，这样在是栈桥中间可以形成稳定墩，增加栈桥的整体稳定性，增加其抗洪能力；b. 贝雷梁固定采用门式卡，将贝雷梁固定在主横梁I56a上，保证栈桥上部结构的整体稳定性；c. 在洪水期间为保证栈桥的安全性，采取在上游抛锚（砼块）拉住栈桥，以抵抗水流力；d. 洪水期间，派人24小时值班，随时关注栈桥的结构安全，并清理挂在栈桥上的漂浮物；e. 栈桥两边设计警示灯，间距10m，交错布置，并且警示灯的布置高度比栈桥高2m，确
29、保洪水期警示灯是在水面以上。5.3文明施工与环保措施 项目部成立文明施工组织管理机构，并定期进行文明生产大检查，对不规范的施工行为予以纠正。 制定完善的文明施工条例，目标明确，责任落实到人。实行奖罚机制。 各种施工材料定点分区分类堆码整齐，各种标识牌清楚明了，特别是摆放到现场的半成品材料、构件决不可乱堆乱放，影响美观。 制定能源管理具体办法并实施落实，健全机械设备管理办法，明确责任制的实施与落实，确保各种设备保持良好的性能和利用率。 精心计划、合理安排每道工序，做到工完、料净、场地清。 施工人员全部佩戴上班牌，牌证上标明名字、职务和工种，特殊工种人员必须持证上岗。 做好环境保护工作，施工期防止油污物质、生活垃圾掉入湘江污染江水，选用环保性能较好的施工设备，噪声较大的工序尽量避开夜间作业。 为保证施工场地整洁，安排专职于栈桥的清洁工，保证现场清洁、文明的施工环境。 控制现场的各种粉尘、废气对环境的污染和危害。
