便桥施工方案和计算书

钢便桥设计施工方案编制 审核 2014年7月23日目录一、 钢便桥设计概况.1二、 钢便桥架设施工.4三、 钢便桥受力计算.5四、 钢便桥的拆除方案16五、 钢便桥施工安全应急预案16六、 安全保证措施18七、 人员、材料、机械设备投入一览表20 便桥施工方案和计算书一、 钢便桥设计概况本钢便桥为轻型钢便桥，连接两边岸边，用于村民出行、小吨位车辆运输。其设计荷载采用公路-级汽车荷载标准值。查公路桥涵设计通用规范知，其后轮重力标准值为2*140KN，设计值按2*10KN计算。钢便桥布置分述如下：（一）、钢便桥布设 钢便桥采用52910mm的钢管桩作支承桩。钢管桩的布置15m及30m跨度，共5跨，全长120m。桥墩设纵横向群桩6根,桩中心间距2.5米。钢管桩顶纵向连接采用两根2I30b工字钢,横向主横梁中心位连接采用一根2I30b工字钢，长度4.0米。在2I30b工字钢顶纵向布设12组贝雷片，贝雷片中心间距1.25米。贝雷片顶横向均布25b工字钢，间距0.25米。25b工字钢顶满铺一公分厚钢板。具体见附图。（二）、钢管桩桩基施工钢管桩采用汽车吊配振动锤进行打设。1、振动锤的选择。（1）、振动锤应具有必要的起振力P0P00.6FF-桩土之间摩阻力，根据便桥计算书，F按400KN考虑。则P0240KN（2）振动体系应具有必要的振幅 振动沉桩时，只有当振动锤使桩发生振动的必要振幅A0使振动力大于桩周土的瞬间全部弹性压力，并使桩端处产生大于桩端地基的某种破坏力时，桩才能下沉。A0= 0.8N+1A0=N/12.5N-标准贯入击数。按上两式计算取平均值，即可求出A0 值。桩下沉所必须的振幅为715mm。（3）振动锤应具的必要频率振动沉桩时，只有当振动锤的频率n大于自重作用下桩能够自由下沉时振动频率n0时，桩才能沉入预定的设计标高。（4）振动锤应具有必要的偏心力矩振动锤的偏心力矩KA0相当于冲击锤的垂参数。因此，偏心力矩愈大，就愈能将更重的桩沉入至更硬的土层中去。必要的偏心力矩KA0=A0（QB+GP）（KN.cm）A0-振动锤的必要振幅，如前所述；QB-振动锤重量，本工程按60KN。GP-桩的重量，本工程最长桩重70KN。（5）振动体系应具有必要的重量QB+GP振动沉桩时，振动体系必须具有克服桩尖处土层阻力的必要的重量。（6）振动锤应具有必要的振动力FVFV=0.04n2M (KN)另外，在选定振动锤时，还应根据桩径与长度，考虑一定时间完成的打入为宜。2、振动沉桩施工要点（1）振动锤：选择45KW振动锤。（2）接桩：钢管桩的连接采用接头对接焊及外拼板焊接连接，外拼板均匀布置6块，管桩对接时要保证管口平整、密贴、顺直。焊条采用国产J502，焊缝厚度应满足要求。应严格控制焊接质量，焊接强度不小于主材强度。钢管桩对接必须顺直。（3）开始沉桩时宜用自重下沉，待桩身有足够稳定性后，再采用振动下沉。（4）桩帽或夹桩器必须夹紧桩头，以免滑动降低沉桩效率、损坏机具。（5）夹桩器及桩头应有足够夹持面积，以免损坏桩头。（6）沉桩过程中应控制振动锤连续作业时间，以免因时间过长而造成振动锤损坏。（7）每根桩的沉桩作业，须一次完成，不可中途停顿过久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难。3、停锤控制标准振动沉桩的停锤标准，应以桩尖标高控制为主，以最终贯入度作为校核。如果桩尖已达标高而最终贯入度相差较大时，则应查明原因，研究后另行确定。采用桩尖标高和贯入度双控的方法作为确定停锤标准。本工程最终贯入度（最后连续三次振锤一分钟）按3cm/min控制或通过试桩确定贯入度控制标准。4、出现异常情况的处理。 振动沉桩过程中，出现桩的偏移、倾斜或回弹（严重时），以及其他不正常情况时，均应暂停，并查明原因，采取措施方可继续沉桩。5、测量控制 根据坐标定出桩基的纵横中心线。施工中测量控制应注意下述几点：（1） 打一根桩复核一根，做好测量记录。（2） 测量人员应对桩的就位，垂直度和打设标高进行监测，确保施工精度。（3） 沉桩完成后，测量人员应根据轮线测出桩的平面偏位值，认真做好记录。便桥打桩施工测量工作内容：a、桩位测量；b、垂直度测量；c、贯入度观测。（4） 贝雷桁架定位测量及复测。（5） 贝雷架挠度观测。6、沉桩容许偏差垂直度：1%。桩位：纵桥向40mm，横桥向50mm 。7、结合本便桥的地质情况(据当地人口述)，又加上本便桥所处地理位置特殊，易受山洪冲撞。如果用振动沉桩不能到达有效深度时，须采用水下砼浇筑来固定桩管。 (1) 用钢板制作围堰，使整个墩台连成一体，形成一个横5米、纵4米、高5米墩基进行水下浇注混凝土。墩基横向两端呈半圆形，减少水阻力，横向下游方向每根立柱需两条2I30b工字钢斜撑加固。 二、 钢便桥架设施工 （一）、钢便桥的架设1、钢桩的打入应在同一直线上，钢管桩打入后，由测量人员测出钢管桩顶标高，割去多余的钢管桩，并在钢管桩上割槽，槽的大小应比2I30宽度宽23cm。工字钢底与管桩接触处应焊接，同时应采用开槽割除的钢管加工成10cm宽（长度根据需要定）加劲环板把工字钢与钢管焊接定位，每根钢桩焊四块加劲环板。在钢管桩的槽口上便桥纵向各架设4米长2I30工字钢后主横梁横向中心线安装4米长2I30工字钢并焊接满焊接触位。 2、主横梁2I30b工字钢架设好后，在工字钢横梁上纵桥向设12组贝雷片，贝雷片横桥向间距1.25m。贝雷片与2I30b工字钢之间采用槽钢10固定。3、贝雷片顶顺桥向按0.25米的间距均布I25b。4、I25工字钢顶横桥向满铺一公分钢板，接触位满焊。便桥搭设完毕后，设置安全护栏，护栏高度为0.9-1.2m为宜，立杆的间距为2m，立杆焊接在工字钢上，立杆采用10槽钢,扶手采用483.5mm钢管，设置两道。三、钢便桥受力计算（一）、便桥结构简介便桥结构见附图，便桥采用钢管桩群桩基础，采用6根直径为529mm的钢管桩组成，钢管桩顶纵向连接采用两根2I30b工字钢,横向主横梁中心位连接采用二根2I30b工字钢，长度4.0米，横梁上纵桥向布置两组150cm高装配式贝雷桁架主梁，每组两片贝雷桁架采用45cm宽花架连接。贝雷桁架上横铺25b工字钢分布梁，贝雷桁架与分布粱全部采用U型扣固定，分布梁间距为25cm，I25工字钢顶横桥向满铺一公分钢板。桥台利用旧桥桥台。（二）、480cm宽便桥各主要部件的应力计算便桥受力计算采用50T的重车进行验算，前轮每个取5T，每个后轮每个取20T，取后轮进行验算，在便桥横桥向分布如下，取最不利位置：各主要部位受力，从下到上计算如下：1、贝雷桁架纵梁受力计算根据下面对横向分布30b工字钢梁的受力计算可以得知，两组贝雷桁架中的外侧贝雷片总有一片承受上拔力，贝雷片的受力极不均匀，取受竖直向下的最大荷载计算，单片贝雷架承受的最大荷载为10256.18，按简支梁计算，贝雷架的跨中弯矩最大值Mmax=10.2612/4=30.78t.m，单片贝雷片容许弯矩为78.8 t.m,所以贝雷桁架纵梁的受力能满足需要。注：贝雷片容许应力取值，取自桥涵下册。单片贝雷片的抗剪能力为24.5t，通过下面对横向分布I30b工字钢的受力计算知其最大支座反力为10256.18，两个重轮，此时贝雷片相当于在跨中作用10256.182=20512.36Kg的集中力，显然贝雷片的剪力等于20512.36Kg，小于限值24.5t，贝雷片抗剪能够满足要求。2、钢管桩上横梁受力计算横梁支撑在钢管桩上，其支点距离为250cm，按简支梁计算，其计算如下：先计算P的值：P=4m贝雷桁架重量及桥面系总重的1/8+后轮总重的1/6=约2000Kg+6666.7=8666.7Kg采用清华大学结构力学求解器求得该梁的弯矩图如下：最大弯矩Mmax数值为1321671.75Kg.cmmax=1565.2Kg/cm2=156.5MPaf=215Mpa其抗剪能力不需计算，能够满足要求。3、30b分布梁受力计算 1)、抗弯应力计算重车采用两个后轮，每个后轮重20t，每侧分布宽度取为50cm，一侧按作用在分布梁跨中时为分布梁跨中的最不利受力。分布线荷载q=10000/50=200Kg/cm。其计算如下：采用清华大学结构力学求解器求得该梁的弯矩图如下：跨中弯矩最大Mmax=74036.39Kgcm分布梁为30b工字钢;所以横梁的最大应力max=295.9Kg/cm2=29.6Mpaf=215Mpa横梁抗弯应力能满足规范要求。以上计算均为静载受力时的应力，考虑汽车荷载为动载，查荷载规范知动力系数为1.1，显然，考虑动载作用的最大应力值近似等于上述计算的弯应力乘以1.1，仍然小于规范要求的抗弯强度设计值。215Mpa。2）、抗剪能力计算采用清华大学结构力学求解器求得该梁的剪力图如下：最大剪力为6361.61Kg，采用钢结构设计规范4.1.2式计算工字钢剪应力：=，式中:V-计算截面沿腹板截面作用的剪力S-计算剪应力处以上毛截面对中和轮的面积矩I-毛截面惯性矩tw-腹板厚度V=6361.61Kg S= 146.1cm3 I=2502cm4 tw=1.1cm=338.4Kg/cm2=33.8MPafv=125Mpa(钢结构设计规范表3.4.1-1查得)，所以30b工字钢抗剪能力满足要求。3)、支座反力计算横向分布I25b工字钢的支点约束反力采用清华大学结构力学求解器计算如下：（其中结点编号参照上述计算简图）反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 2 0.00000000 -175.426550 0.00000000 175.426550 -90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 419.513277 0.00000000 419.513277 90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 10256.1803 0.00000000 10256.1803 90.0000000 0.00000000 7 0.00000000 -586.319386 0.00000000 586.319386 -90.0000000 0.00000000 8 0.00000000 6647.66166 0.00000000 6647.66166 90.0000000 0.00000000 9 0.00000000 3638.39062 0.00000000 3638.39062 90.0000000 0.00000000-由上述计算可知，外侧贝雷片处的上拔力较大，为586.3Kg，需做好横向分布梁与贝雷梁的卡扣连接工作，每根横向分布梁与贝雷梁的外接触点必须进行卡扣连接，每根横向分布梁与贝雷梁连接两处。4）、挠度计算采用清华大学结构力学求解器计算的最大挠度为0.05cm，0.05/260=1/5200f=1/400，挠度计算能满足要求。4、顶面满铺一公分钢板桥面受力计算 1）、抗弯能力计算重车采用两个后轮，每个后轮重20t，由于每侧分布宽度为50cm，可以考虑作用在满铺一公分钢板上面，在钢板上的分布宽度(即轮压顺桥向长度)取为20cm，其分布线荷载q=10000/3/20=166.7Kg/cm。其计算简图如下：采用清华大学结构力学求解器求得该梁的弯矩图如下：所以桥面一公分钢板受力能满足要求。考虑动载作用时的最大应力值近似等于上述计算的弯应力乘以1.1，max=204.31.1=224.7，略大于215，根据钢结构设计规范4.1.1，在主平面内受弯的实腹构件，考虑截面的塑性发展稀系数时，其抗弯强度需满足下式要求：+f，本题只有绕y轮弯矩作用，查表5.2.1知，对开口侧=1.2,所以考虑截面的塑性发展时上面计算的应力值需除以1.2，所以max=224.7/1.2=187.25MPaf=215Mpa，所以考虑截面塑性发展时，桥面满铺一公分钢板受力是能够满足受力要求的。2）、一公分钢板抗剪能力计算采用清华大学结构力学求解器求得该梁的剪力图如下：最大剪力为3006Kg，采用钢结构设计规范4.1.2式计算钢板剪应力：=，V=3006Kg 轮的面积矩S2= 7.522.17=16.3cm3取S=16.3 cm3 I=83.4cm4 tw=1cm=588Kg/cm2=58.8MPa fv=125Mpa所以一公分钢板抗剪能力满足要求。3）、一公分钢板支座反力计算钢板的支点约束反力采用清华大学结构力学求解器计算如下：（其中结点编号参照上述计算简图） 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 -251.143156 0.00000000 251.143156 -90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 1951.98090 0.00000000 1951.98090 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 1723.94940 0.00000000 1723.94940 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 2907.41573 0.00000000 2907.41573 90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 331.629611 0.00000000 331.629611 90.0000000 0.00000000-由上述计算可知，钢板上拔力只有251Kg，钢板与I25b工字钢之间只需点焊即满足要求。（三）、4.5m宽便桥各主要部件的应力计算便桥受力计算采用50T的重车进行验算，前轮每个取5T，每个后轮取20T，取后轮进行验算，在便桥横桥向分布如下，取最不利位置：各主要部位受力，从下到上计算如下：1、贝雷桁架纵梁受力计算根据下面对横向分布25b工字钢梁的受力计算可以得知，贝雷桁架中的外侧贝雷片有一片承受上拔力，贝雷片的受力是极不均匀的，取受竖直向下的最大荷载计算，单片贝雷架承受的最大荷载为11560Kg(见后续计算)，按简支梁计算，贝雷架的跨中弯矩最大值Mmax=11.5611.2/4=2.37t.m，单片贝雷片容许弯矩为78.8 t.m,所以贝雷桁架纵梁的抗弯能力能满足需要。注：贝雷片容许应力取值，取自桥涵下册。单片贝雷片的抗剪能力为24.5t，通过下面对横向分布I25b工字钢的受力计算知其最大支座反力为11560Kg，两个重轮，此时贝雷片相当于在跨中作用115602=23120Kg的集中力，显然贝雷片的剪力等于23120Kg，小于该值24.5t，贝雷片抗剪能够满足要求。2、钢管桩上横梁受力计算横梁支撑在钢管桩上。按简支梁计算，显然其受力与便桥的基本一致，不需重新计算。3、30b分布梁受力计算 1)、抗弯应力计算重车采用两个后轮，每个后轮重20t，每侧分布宽度取为50cm，一侧按作用在分布梁跨中时为分布梁跨中的最不利受力。分布线荷载q=10000/50=200Kg/cm。其计算简图见上述最不利位置计算简图：采用清华大学结构力学求解器求得该梁的弯矩图如下：跨中弯矩最大Mmax=299761Kgcm分布梁为30b工字钢;所以横梁的最大应力max=1198Kg/cm2=119.8Mpaf=215Mpa横梁抗弯应力能满足规范要求。以上计算均为静载受力时的应力，考虑汽车荷载为动载，查荷载规范知动力系数为1.1，显然，考虑动载作用的最大应力值近似等于上述计算的弯应力乘以1.1，仍然小于规范要求的抗弯强度设计值。215Mpa。2）、抗剪能力计算采用清华大学结构力学求解器求得该梁的剪力图如下：最大剪力为7971Kg，采用钢结构设计规范4.1.2式计算工字钢剪应力：=，式中:V-计算截面沿腹板截面作用的剪力S-计算剪应力处以上毛截面对中和轮的面积矩I-毛截面惯性矩tw-腹板厚度V=7971Kg S= 146.1cm3 I=2502cm4 tw=1.1cm=423.1Kg/cm2=42.3MPafv=125Mpa(钢结构设计规范表3.4.1-1查得)，所以30b工字钢抗剪能力满足要求。3)、支座反力计算横向分布I25b工字钢的支点约束反力采用清华大学结构力学求解器计算如下：（其中结点编号参照上述计算简图）反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 2 0.00000000 -3.07437077 0.00000000 3.07437077 -90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 4.89346212 0.00000000 4.89346212 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 -88.0823181 0.00000000 88.0823181 -90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 186.404460 0.00000000 186.404460 90.0000000 0.00000000 6 0.00000000 -1717.51529 0.00000000 1717.51529 -90.0000000 0.00000000 7 0.00000000 3526.14520 0.00000000 3526.14520 90.0000000 0.00000000 8 0.00000000 3029.29782 0.00000000 3029.29782 90.0000000 0.00000000 9 0.00000000 10011.6417 0.00000000 10011.6417 90.0000000 0.00000000 10 0.00000000 11559.7606 0.00000000 11559.7606 90.0000000 0.00000000 11 0.00000000 -6429.47136 0.00000000 6429.47136 -90.0000000 0.00000000-由上述计算可知，外侧贝雷片处的上拔力较大，为6429Kg，需做好横向分布梁与贝雷梁的卡扣连接工作，每根横向分布梁与贝雷梁的外接触点必须进行卡扣连接。4）、挠度计算采用清华大学结构力学求解器计算的最大挠度为0.2cm，0.2/255=1/1275f=1/400，挠度计算能满足要求。4、顶面一公分钢板桥面受力计算由于钢板就分布间距与便桥完全一致，所以其受力计算也与便桥上钢板受力计算完全一致，此处不再重复计算。四、钢便桥的拆除方案 钢便桥要等到主线桥通车后才能拆除，拆除时采用履带吊或浮吊进行拆除，拆除的顺序与安装的顺序相反，每跨依次拆除桥面一公分钢、I25b工字钢、贝雷桁架、钢管桩顶面2I30b工字钢、钢管桩斜撑，然后利用吊机与振动锤配合将便桥钢管桩拔除。五、钢便桥施工安全应急预案为了更好地做好施工安全工作,建立健全各项安全管理制度和安全防护措施,确保施工全过程安全无事故,使各工序施工顺利进行,做到有章必循、违章必纠、管理有序、层层落实,根据我部所承担的施工任务和特点制定本施工安全应急预案： 第一条 施工重大、特大安全事故应急预案组织机构组 长： 李文忠副组长： 胡佳信成 员：陈荣庆 陈友应 杨显勇 施工安全预案办公室设在经理部安全部，负责人:李文忠负责日常事务工作,联系电话:13807597387第二条 宣传和培训项目经理部安全部对施工人员和应急小组成员进行岗位教育和消防知识教育,以及发生紧急事故时采取的应急措施和应急抢救教育。做好宣传工作，使全体员工了解项目部应急小组成员，联系电话及应急抢救程序和方法。第三条 应急预案组织措施 1、物体坍塌事故发生后，施工现场管理人员要立即向应急领导小组汇报，并拔打“110”报警；报警时要详细报告发生事故地点，施工里程及结构物名称、单位，联系电话、坍塌范围、受伤人员及报告人，报告人联系电话等。 2、施工现场管理人员要立即组织有关人员，设立警示标志，抢救受伤人员及物资，并指定专人在主要路口迎接应急人员。3、项目经理部应急领导小组接到报警后，要立即报告公司，应急小组到达现场后，应对发生事故地点进行勘察有无再次发生坍塌的可能，检查受伤人员情况，交通畅通情况等，并做好相应的救护方法；如技术、设备达不到要求时，应向上级有关部门汇报，请求援助。4、发生事故后，如有施工人员受伤时，项目经理部应急领导小组应确定最近的救护医院，经理部医务人员应做好应急处理，立即送受伤人员到应急医院治疗。5、经理部应立即组织事故调查小组，对发生事故的全过程进行调查分析，查清事故原因，分清事故责任，教育群众，对事故责任人进行处理，整改事故隐患，并确定有效的安全防护措施。6、发生重大事故后，施工单位负责人应在当时，立即报告经理部，经理部在24小时内快报上级有关部门，应填写事故报告书报公司。第三条 应急预案运行流程图发生事故现场施工现场立即进行抢救确定抢救方案施工现场管理负责人向经理部报告（特殊情况立即报警）经理部应急领导小组立即组织有关人员进行抢救。立即奔赴事故现场，同时报告主管领导和相关部门。经理部立即向公司报告积极抢救采取措施防止事故扩大和保护事故现场。 成立事故调查小组，对事故进行调查处理，做好事故善后处理工作，经理部在24小时内填写事故报告书上报有关部门。六、安全保证措施1、施工前需报有关部门审批，发布施工通告，设立相应安全警示标志。施工时及完成后要在适当位置设立夜间警示灯，以引导过往车辆、行人通行，确保安全。根据设计部门要求，在指定位置打设钢管桩，以策安全。2、在进行施工前，由现场质安员向各班组进行详细的安全技术交底，明确施工方法及施工注意事项，以确保安全施工。3、按照作业要求正确穿戴个人防护用品，进入施工现场必须戴安全帽，严禁赤脚或穿高跟鞋、拖鞋进入施工现场。4、作业人员严格执行操作规程，严格执行统一指挥，统一各种指挥手势、旗号、哨音，不得违章指挥和作业，对违章作业的指令有权拒绝，并有责任制止他人违章作业。 5、在施工起吊过程中严禁在吊臂及起吊件下站人，作业人员戴安全帽，穿工作鞋，高处作业必须系安全带，吊装范围设置安全警示标志。 6、吊装前检查各吊装机具、绳索符合安全使用要求后再进行，各机具、设备应满载试运行，不得超载运行，严格按操作规程操作。 7、“五不吊”：指挥手势或信号不清不吊，重量、重心不明不吊，超载不吊，视线不明不吊，捆绑不牢或挂钩方法不对不吊。8、特种作业人员必须持证上岗。 9、严格遵守建设部施工现场临时用电安全技术规范（JTJ46-88）的规定，施工现场设备实行三相五线制用电，做到施工用电三级保护（执行TNS保护和配电箱重复接地保护）。10、已搭设的钢便桥必须悬挂警示灯。11、便桥在使用过程中需加强沉降观测及钢构件连接焊缝观测，每周一次。如有破损，需进行补焊处理。12、钢便桥限速行使，在桥端设置限速标志牌，为5km/h。七、人员、材料、机械设备投入一览表施工人员投入一览表序 号工 种单位投入数量备注1管理人员人22电工人13普工人104后勤、保卫人25仓管人16司机人27修理工人28焊工人49管桩工人610机械操作工人2水上钢便桥与钢平台施工工程机械设备投入一览表序号材料名称规 格单位投入数量备注1发电机200KW台12电焊机BX1-500台43汽车吊25T台14振动锤45KW/60T台15浮船250t艘16车载砼输送泵130kw台1