施工组织设计下载简介

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在考虑栈桥在水流冲击作用下的稳定性时，将钢管桩下部视作铰接构造，上部依靠下横梁及剪刀撑连接成门形刚架结构，共同抵抗水流冲击力。

一跨12m栈桥+箱梁+钢管支架自重：Q1=1843KN

水流冲击力简化为一个集中力人工挖孔桩施工方案编制内容及深度要求，作用在钢管桩中间以及顶面。

自重产生的力矩：M1=Q1×2.4=1843×2.4=4423KN.m

水流产生的力矩：M2=Fw1×9×2+Fw2×18=1.4×9×2+3.2×18=82.8KN.m

M1>M2栈桥结构在洪水期水流冲击作用下依靠自身重量能满足抗倾覆稳定的需要。

江西省建工集团有限责任公司

《装配式公路钢桥多用途使用手册》

《39米下承式钢便桥图纸》

便桥使用期限：10个月。

根据现场地形条件，便桥总长暂定为240米，宽6米。

栈桥上部结构：主跨采用纵向布置7排上承式贝雷结构，贝雷上弦25b工字钢以0.75米的间距均匀分布。横梁上12.6#工字钢以0.3米间距均匀分布，上面满铺8mm厚花纹钢板。

横梁和贝雷之间用U型螺栓进行固定，纵梁和横梁、桥面钢板和纵梁之间采用焊接进行固定。

该主桥下部采用直径800*10mm的钢管桩基础，管桩基础呈2*2排列，跨径为12米。具体情况详见便桥设计图纸。

计算参数的取值主要依据为《钢结构设计规范》和《装配式公路钢桥多用途使用手册》。

（1）钢材密度取7.85t/m3，钢材弹性模量E=2.1x105Mpa，泊松比取0.3。

（2）Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值[f]=215Mpa，抗剪强度设计值[fv]=125Mpa；Q345钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值[f]=310Mpa，抗剪强度设计值[fv]=180Mpa；单层双排“321”贝雷梁允许弯矩[M0]=1576.4KN.m，允许剪力[N0]=490.5KN，单根弦杆容许承载能力[N]=560KN,单根竖杆容许承载能力[N]=210KN,单根斜杆容许承载能力[N]=171.5KN。

2、主要计算构件的截面特性

表1主要计算构件截面特性表

截面模量Wx(cm3)

最不利工况下的强度计算。

最不利工况下贝雷梁强度和刚度计算。

最不利工况下的强度计算。

最不利工况下的强度计算。

钢管桩受轴向力的强度和稳定性计算，承载能力验算，栈桥在水流冲击作用下的稳定计算。

1、上部结构每桥米恒重（6米宽标准段）

（1）桥面系：10×60×0.08×7.85×10=3768N/m=3.77KN/m

（2）I25b分配梁:142×20=2840N/m=2.84KN/m

（3）贝雷纵梁+剪刀撑:2700×7×1.15/3=7245N/m=7.25KN/m

（4）2I45b下横梁:87.499×8×2=14.0KN/墩

（5）钢管桩+剪刀撑:126KN/墩

（1）400KN砼车：60KN+170KN+170KN

（2）履带吊500KN:自重500KN+吊重200KN

（3）施工荷载及人群荷载：4KN/m2

车辆在钢栈桥上行驶时限速5km/h，故计算时不考虑冲击系数。

贝雷梁计算跨径取12m。

最不利情况为400KN砼车会车时，荷载由一侧的4片贝雷梁承受，相当于考虑偏载系数1.5。

A、400KN砼车行驶到跨中时弯矩最大：

Mmax1=961kN.mQmax1=200KNfmax=8mm8/12000=1/1500

B、400KN砼车行驶到支点位置时（后轴临近支点）剪力最大：

Qmax1=353KN

（2）500KN履带吊车

履带吊车在桥上行驶和作业时，不能会车，但考虑1.3的偏载系数。

履带吊车履带接触地面长度为4.7m，在吊重200KN的情况下，q=700/4.7=149KN/m

A、500KN履带吊车布置在跨中时弯矩最大：

Mmax2=1689kN.mQmax2=350kNfmax=9mm9/12000=1/1333

B、500KN履带吊车临近支点时剪力最大：

Qmax2=563kN

（3）施工荷载及人群荷载

Mmax3=1/8×24×122=432kN.m

Qmax3=0.5×24×12=144KN

Mmax4=1/8×（3.77+2.84+7.25）×122=249kN.m

Qmax4=（3.77+2.84+7.25）×12/2=83kN

1）400KN砼车+施工荷载和人群荷载+恒载的组合：

Mmax=1.4×（1.5×961+432）+1.2×249=2921.7kN.m＜[M]=1576.4×4=6305KN.m

Qmax=1.4×（1.5×353+144）+1.2×83=1048.8kN＜[Q]=490.5×4=1962kN

2）500KN履带吊+施工荷载和人群荷载+恒载的组合：

Mmax=1.4×（1.3×1689+432）+1.2×249=3978kN.m＜[M]=1576.4×4=6305KN.mQmax=1.4×（1.3×563+144）+1.2×83=1326kN＜[Q]=490.5×4=1962kN

七排贝雷梁主梁在最不利工况下，结构强度和刚度均满足要求。

2、I25b工字钢分配梁计算

分配梁按0.9m跨径计算。

A、400KN砼车后轴半边车轮布置在横向分配梁的跨中时弯矩最大：

Mmax1=1/4×85×0.9=19kN.m

B、400KN砼车后轴半边车轮临近支点时剪力最大：

（2）500KN履带吊车（吊重200KN作业）

A、履带吊车单侧履带布置在横向分配梁的跨中时弯矩最大：

Mmax2=（1/4×350×0.9）/5=15.8kN.m

B、500KN履带吊车一侧履带临近支点时剪力最大：

Qmax2=350/5=70kN

（3）施工荷载及人群荷载

Mmax3=1/8×（4×0.45）×0.92=0.18KN.m

Qmax3=（4×0.45×0.9）/2=0.81KN

Mmax4=1/8×（3.77×0.45/6+0.42）×0.92=0.07KN.m

Qmax4=（3.77×0.45/6+0.42)×0.9/2=0.3kN

A、400KN砼车+施工荷载和人群荷载+恒载的组合：

σ=M/W=（1.4×（19+0.18）+1.2×0.07）/422×103=64MPa＜[σ]=215Mpa

τ=Q/A=(1.4×(85+0.81)+1.2×0.3)/53.51×10=23MPa＜[τ]=125Mpa

B、500KN履带吊+施工荷载和人群荷载+恒载的组合：

σ=M/W=（1.4×（15.8+0.18）+1.2×0.07）/422×103=53MPa＜[σ]=215Mpa

τ=Q/A=(1.4×(70+0.81)+1.2×0.3)/53.51×10=19MPa＜[τ]=125Mpa

I25b横向分配梁的强度满足要求。

单块桥面板尺寸为6x1.0m，顺桥向铺设在分配梁上，每块桥面板主肋为4根I12.6，间距30cm，取计算跨径75cm，按简支梁计算主肋。

后轴车轮布置在跨中时弯距最大：M1=1/4×170×0.75=32KN.m

后轴车轮临近支点时剪力最大：Q1=170KN

（2）500KN履带吊

M2=1/8×149×0.752=11KN.m

Q2=1/2×149×0.75=56KN

桥面板主肋计算时取4根I12.6承受履带吊和砼车的荷载，不考虑人群和自重荷载。

Wx=77.4×4＝309.6cm3A=4×18.1=72.4cm2

σ=Mmax/Wx=（1.4×30）/309.6×103=135MPa＜[σ]=215Mpa

τ=Qmax/A=（1.4×170）/72.4×10=33MPa＜[τ]=125Mpa

I12.6布置间距为300mm，桥面板强度满足规范要求。

履带吊车作用在下横梁正上方时，下横梁受力最大。

履带吊+吊重：Q1=500+200=700KN

恒载：Q2=（3.77+2.84+7.25）×12+14.0=180KN

考虑200KN吊重时不考虑施工及人群荷载。

所有荷载通过7片贝雷梁竖杆传递到下横梁上。

P=（Q1+Q2）/7=126kN

Mmax=126×0.8=101kN.mQ=252KN

Wx=3000.8cm3

σ=Mmax/Wx=101/3000.8×103=34MPa＜[σ]=215MPa

τ=Q/A=252/222.8×10=11MPa＜[τ]=125Mpa

2I45b下横梁强度满足规范要求。

钢栈桥每个墩由双排2根Φ800×10mm钢管桩组成，钢管桩之间依靠下横梁及槽钢剪刀撑连接，钢管桩承受竖向的栈桥恒载和活载，以及水平向的水流冲击力；

取标准段12m跨的钢管桩计算，最不利工况为双排2根钢管桩承受12m跨上构恒载，以及履带吊（吊重状况）作用在桩顶位置的活载。

活载：Q1=500+200=700kN

恒载：Q2=（3.77+2.84+7.25）×12+14.0+126=306KN

单根钢管桩承受的最大荷载：Q=(Q1+Q2)/4=252KN

施工期间按20年一遇洪水作为最不利水文条件计算，洪水期水位23.25m，平均水深取15m，钢栈桥顶面标高24.0m，即最不利情况为栈桥被全部淹没，栈桥整体承受水流冲击荷载作用。

洪水期（20年一遇）作用在栈桥上的水流冲击力：

Fw1=K1A1×（rv2/2g）(KN)

Fw2=K2A2×（rv2/2g）(KN)

式中：Fw1—作用在钢管桩上的水流冲击力

Fw2—作用在桁架及桥面系上的水流冲击力

r—水的容重（KN/m3）,取r=10(KN/m3)

v—流速（m/s），取V=0.28（m/s）

A1—钢管桩阻水面积（m2），A=15x0.82=12.3m2

A2—贝雷梁阻水面积（m2），A=1.884x12=22.6m2

g—重力加速度,g=9.81（m/s2）

K1—钢管桩形状系数，圆形结构物，取K=0.8。

K2—贝雷梁形状系数，桁架结构物，取K=1.0。则：

Fw1=0.8×12.3×10×0.282/(2×9.81)=1.4(KN)

Fw2=1.0×22.6×10×0.282/(2×9.81)=3.2(KN)

（2）钢管桩承载能力验算

钢管桩采用振动打桩锤打入河床，按入土深度10m进行承载力理论计算。

钢管桩桩端承载力作为安全储备不计入承载力的计算，则，钢管桩承载能力容许值按《桥涵》沉桩相关公式计算如下：

Ra=1/m*u*a(L*q)

式中，Ra——单桩轴向受压承载力容许值（KN）；

m——安全系数2.0；

u——钢管桩周边长度（m）；

L——钢管桩的入土深度（m）；

q——土单位面积的摩阻力（KPa），按设计文件地质资料中的数据取平均侧摩阻标准值45kpa；

a——桩侧摩阻力影响系数，锤击桩取1.0；

Ra1=0.82×3.14×10.0×1.0×45/2=579KN

计算钢管桩承受的最大荷载为252KN＜容许承载力579KN。

钢管桩承载力满足要求。

钢管桩最大轴向力为252KN。

钢管桩截面面积：A=248.2cm2

则整体受压应力б=(252/248.2)×10=10MPa＜[б]=215MPa。

（4）钢管桩受压稳定计算

钢管桩长细比λ=L/r

L取钢管桩顶至钢管桩在土中的有效嵌固深度位置的长度。钢管桩顶标高取为+22m，河床面标高最底为+2.0m，有效嵌固深度值为：2（d+1）=2×（0.82+1）=3.64m＜10m

于是λ=2364/30=78.8

按下式计算整体稳定性：

其中N——钢管桩所受最大轴力；

A——钢管桩截面面积；

Φ——轴心受力构件的稳定系数，查表知（《钢结构设计规范》）

f为钢材的抗压强度设计值，取f=215MPa

则N/(ΦA)=252/（0.723×248.2）x10=14MPa

（5）栈桥在水流冲击作用下的稳定计算

在考虑栈桥在水流冲击作用下的稳定性时，将钢管桩下部视作铰接构造，上部依靠下横梁及剪刀撑连接成门形刚架结构，共同抵抗水流冲击力。

一跨12m栈桥自重：Q1=306KN

水流冲击力简化为一个集中力，作用在钢管桩中间以及顶面。

自重产生的力矩：M1=Q1×2.4=306×2.4=734.4KN.m

水流产生的力矩：M2=Fw1×9×2+Fw2×18=1.4×9×2+3.2×18=82.8KN.m

M1>M2栈桥结构在洪水期水流冲击作用下依靠自身重量能满足抗倾覆稳定的需要。

1、钢栈桥结构的强度、刚度以及在洪水冲击作用下的稳定性均能满足设计和规范的要求。

2、钢栈桥应与钻孔平台连接牢固，形成整体。

3、钢栈桥所使用材料和加工焊接质量需满足设计图纸、规范和相关验收标准的要求。

4、钢栈桥施工前应向当地航道部门申请在栈桥区域禁航FZ／T 14045-2019标准下载，设置明显的警示标志和灯光，防止过往船舶误入施工水域。

5、栈桥施工和使用过程中应向当地主管部门申请禁止在附近采砂，安排专人每天观测河床冲刷情况，确保结构安全。

②钢栈桥上部结构套用钢管支架（上部）定额，根据每100m2实际综合的金属设备质量及栈桥使用期限对设备摊销费进行相应调整。

③钢栈桥拆除费用：下部拔钢管桩套用振动打拔桩锤打钢管桩定额，将定额中的相关材料消耗量调整为零GB／T 38986-2020 锆及锆合金表面除鳞和清洁方法，上部结构拆除费用已含在2.2项中。

2、根据定额和本施工方案估算钢便桥单价为：3866元/m2（如遇特殊情况或不可抗力等因素造成而增加的费用另行协商）。

附件五钢便桥平面布置图