高速公路工程钢便桥施工设计方案（14页）.docx

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高速公路工程钢便桥施工设计方案（14页）江海高速公路工程JH-HA2标段高速公路工程钢便桥施工设计方案江苏江南路桥工程有限公司江海高速JH-HA2标项目部便桥设计说明江海高速JH-HA2标全线施工便道共设置钢便桥6座，其中飞跃河采用单跨上承式贝雷架拼装，护焦港河、红旗河、拥家港河钢便桥采用两跨上承式贝雷架拼装，曲雅河采用三跨上承式贝雷架拼装，下部结构采用松木桩群桩基础。具体设计方案如下：一、便桥结构及设计荷载1、便桥设计荷载：考虑便桥上部结构自重、及50T车辆通行。2、设计依据：《基础工程》（人民交通出版社）《装配式公路钢桥多用途使用手册》（人民交通出版社）《建筑结构静力计算手册（第二版）》3、上部结构：钢桥采用“上承式”方法搭设，用6片321型贝雷桁架组成上承式便桥主体，采用标准通行宽度4000（mm），贝雷钢桥的桁架及其部件等均采用标准配置。桥面横铺用150*150(mm)方木铺成桥面，两边用护轮木固定。车道板采用4000*200*70(mm)木板纵向平行铺设,覆盖5000*750*8(mm)钢板加固，两边护栏采用圆钢管，1.2米高。荷载布置便桥总宽4米，用6片321型贝雷桁架组成上承式便桥主体单片贝雷：I=250497.2cm4，E=2×105MPa，W=3578.5cm3［M］=788.2Kn·m,［Q］=245.2KN则：动载：按通载车辆要求50T（500KN）计，前后轴距4米，后轴距1.4米，前动压力为：60KN，后动压力为：220+220KN静载：贝雷主梁及桥面系：每片贝雷长3米、高1.5米、重287㎏（含支撑、销子等），桥面系考虑增加1.2的系数计算，则：q=nMg/L=6×287×10×1.2/3/1000=6.88KN/m动载计算时采用荷载冲击系数1.15及偏载系数1.2。二、单跨便桥飞跃河采用单跨上承式贝雷架拼装，计算跨径24米一）、上部结构内力计算1、贝雷梁内力计算1）、恒载内力计算按单跨简支梁计算，均布荷载q=6.88KN/m，6片贝雷梁EI=2.5×10-3×2×105×6=3×103MPa，计算公式见《建筑结构静力计算手册（第二版）》Rmax=0.500qL=82.56KN Mmax=qL2/8=495.36KN·m fmax=5qL4/(384EI)=9.9×10-3 2）、活载内力计算P’=60P=220220 A桥台B桥台12m1按照简支计算：对B点求矩，由∑Mb=0得RA=(220×11.3+220×12.7+60×16.7)/24=261.75KN M中=257.3×12-60×4.7-220×0.7=2705KN·m a=11.3mP=220220 A桥台B桥台L=24m F1=PaL2(3-4α2)/(24EI)(α=a/L=11.3/24=0.47)aP’=60b A桥台B桥台L=24m a=7.3m；b=16.7m；F2=P计算公式见《建筑结构静力计算手册（第二版）》Fmax=F1+F2=0.044m 3、恒载+活载组合Mmax=495.36+1.2×1.15×2705=4228.3＜[M]=4729.2KN·m Rmax=82.56+1.2×1.15×261.75=443.8＜[Q]=1470.6KN·m fmax=0.0099+1.2×1.15×0.044=0.071＜L/250=0满足要求二）、桥头地基承载力验算桥台采用灰土填筑，机械压实，采用15×15cm枕木满铺2层，宽度为5.4m，长度为3.6m，则铺设面积为19.4m2 Rmax=443.8KN，考虑一定的安全系数，地基土容许承载力按照中密粉砂土取值，即［σ］=200KPa，A=19.4m2则，σ=Rmax/A=22.88KPa＜［σ］=200KPa满足通载要求三、两跨便桥护焦港河、红旗河、拥家港河钢便桥采用两等跨上承式贝雷架拼装，其中以红旗河钢便桥最长，因此同地质、同桥型便桥以红旗河设计为依据。红旗河总长42米，每跨计算跨径为19米。下部结构：桥墩采用松木桩群桩基础，桥台采用灰土填筑，机械压实，采用15×15cm枕木满铺扩散应力，宽度为5.4m，长度为3.6m，则铺设面积为19.4m一）、上部结构内力计算1、贝雷梁内力计算1）、恒载内力计算按两等跨连续梁计算，均布荷载q=6.88KN/m，L=19m,6片贝雷梁EI=2.5×10-3×2×105×6=3×103MPa，计算公式见《建筑结构静力计算手册（第二版）》支点处：Mmax=-0.125qL2=-310.5KN·m Rmax=(0.625+0.625)qL=163.4KN跨中处：Mmax=0.07qL2=173.9KN·m(简支时M=qL2/8=310.5KN·m)fmax=0.521qL4/(100EI)=1.6×10-2、活载内力计算P’=60P=220220 A桥台B桥台9.5m9.5按照简支计算：对B点求矩，由∑MB=0得RA=(220×8.8+220×10.2+60×14.2)/19=264.8KN M中=264.8×9.5-60×4.7-220×0.7=2079.6KN·m挠度计算：a=8.8mP=220220 A桥台B桥台L=19m F1=PaL2(3-4α2)/(24EI)(α=a/L=8.8/19=0.463)aP’=60b A桥台B桥台L=19m a=4.8m；b=14.2m；F2=P计算公式见《建筑结构静力计算手册（第二版）》Fmax=F1+F2=0.02+0.002=0.022 3、恒载+活载组合Mmax=310.5+1.2×1.15×2079.6=3180.4＜[M]=4729.2KN·m Rmax=163.4+1.2×1.15×264.8=528.8＜[Q]=1470.6KN·m fmax=0.002+1.2×1.15×0.022=0.032m＜L/250=0.076满足要求二）、主桩承载力验算1、根据桩身材料强度验算承载力Ｐa=Ψα[σ]AＰa――单桩承载力Ψ―――纵向弯曲系数，落叶松木桩一般取１α―――桩材料的应力折减系数，落叶松木桩取0.5[σ]――桩材料的容许压力，单位为kPa，当以松木为材料时木桩直径为18cm时，[σ]为3328.3kPa，因此松木桩(直径Ｐa=Ψα[σ]A=1×0.5×3328.3×(0.18/2)2×π=42.31KN/根则18根组合桩的最低承载力为:42.31×18=761.6KN即:76.16T，可以满足通载要求。2、根据地基土验算桩基承载力：松木桩深入土层不少于4米（桩底高程约为-4.0~-5.0m），根据设计图纸，此土层主要为粉砂土，取极限摩阻力τi=65KPa，极限承载力σR=6000KPa，α=αi=1.0，则单桩容许承载力为：[P]=[U∑αiτili+αAσR]/2=149.8KN则18根桩承载力为：149.8×18=2696.4KN即根据地基土验算容许承载力为269.4T，可以满足通载要求。三）、墩顶横梁验算6m松木大梁计算，计算跨径1.2m，按五跨连续梁计算,松木截面为15×15cm。由于每片贝雷梁近似支撑于桩顶，因此取不利荷载为支点反力均布在横梁上，每根横梁上的均布荷载q=528.8/3/5.1=34.56KN/m，E=10×103MPa，I=4.2×10-5m4，W=5.625×10-4m3,抗弯应力［σ支点处：Mmax=-0.105ql2=-5.225KN·m Rmax=(0.526+0.606)ql=46.95KN跨中：M中=0.078ql2=3.88KN·m(简支时M=ql2/8=6.22KN·m)f=0.644ql4/(100EI)=1.1×10-则σmax=M/W=11.05MPa＜［σ］=17MPaτmax=R/(2bh/3)=3.13MPa＜［τ］=15MPa f=1.1×10-3m＜L/250=4.8×四）、桥头地基承载力验算桥台采用灰土填筑，机械压实，桥台拟采用两层15×15cm枕木满铺，宽度为5.4m，长度为3.6m，则铺设面积为19 Rmax=528.8KN，考虑一定的安全系数，地基土容许承载力按照中密粉砂土取值，即［σ］=200KPa则，σ=Rmax/A=27.3KPa＜［σ］=200KPa满足通载要求四、三跨便桥曲雅河钢便桥采用三等跨上承式贝雷架拼装，便桥全长54米，两组桩，采用等跨布置，计算跨径18米，净跨下部结构：桥墩采用松木桩群桩基础，桥台采用灰土填筑，机械压实，采用15×15cm枕木满铺扩散应力，宽度为5.4m，长度为3.6m，则铺设面积为19.4m一）、上部结构内力计算一）、贝雷梁内力计算1、恒载内力计算按三跨等跨连续梁计算，均布荷载q=6.88KN/m,L=19m，6片贝雷梁EI=2.5×10-3×2×105×6=3×103MPa，计算公式见《建筑结构静力计算手册（第二版）》支点处：Mmax=-0.1ql2=-222.9KN·m Rmax=(0.600+0.500)ql=136.2KN跨中处：Mmax=0.08ql2=178.3KN·m(简支时M=ql2/8=278.6KN·m)fmax=0.677ql4/(100EI)=1.6mm 2、活载内力计算P’=60P=220220 A桥墩B桥墩9m9m按照简支计算：对B点求矩，由∑Mb=0得RA=(220×8.3+220×9.7+60×13.7)/18=265.7KN M中=265.7×9-60×4.7-220×0.7=1955.3KN挠度计算a=8.3mP=220220 A桥墩B桥墩L=18m F1=PaL2(3-4α2)/(24EI)=17.7mm（α=a/L=0.46）aP’=60b A桥墩B桥墩L=18m a=4.3m；b=13.7m；F2=P’a2b2/(3EIL)=1.2mm Fmax=F1+F2=17.7+1.2=18.9mm 3、恒载+活载组合Mmax=278.6+1.2×1.15×1955.3=2976.9＜[M]=4729.2KN·m Rmax=136.2+1.2×1.15×265.7=502.8＜[Q]=1470.6KN·m fmax=1.6+1.2×1.15×18.9=27.7mm＜L/250=72mm满足要求二）、主桩承载力验算1、根据桩身材料强度验算承载力Ｐa=Ψα[σ]A《基础工程》Ｐa――单桩承载力Ψ―――纵向弯曲系数，落叶松木桩一般取１α―――桩材料的应力折减系数，落叶松木桩取0.5[σ]――桩材料的容许压力，单位为kPa，当以松木为材料时木桩直径为18cm时，[σ]为3328.3kPa，因此松木桩(直径Ｐa=Ψα[σ]A=1×0.5×3328.3×(0.18/2)2×π=42.31KN/根则18根组合桩的最低承载力为:42.31×18=761.6KN即:76.16T，可以满足通载要求。2、根据地基土验算桩基承载力：松木桩深入土层不少于4米（桩底高程约为-4.0~-5.0m），根据设计图纸，此土层主要为粉砂土，取极限摩阻力τi=65KPa，极限承载力σR=6000KPa，α=αi=1.0，则单桩容许承载力为：[P]=[U∑αiτili+αAσR]/2=149.8KN《基础工程》则18根桩承载力为：149.8×18=2696.4KN即根据地基土验算容许承载力为269.4T，可以满足通载要求。三）、墩顶横梁验算6m松木大梁计算，计算跨径1.2m，按五跨连续梁计算,松木截面为15×15cm。由于每片贝雷梁近似支撑于桩顶，因此取不利荷载为支点反力均布在横梁上，每根横梁上的均布荷载q=502.8/3/5.1=32.86KN/m，E=10×103MPa，I=4.2×10-5m4，W=5.625×10-4m3,抗弯应力［σ支点处：Mmax=-0.105ql2=4.96KN·m Rmax=(0.526+0.606)ql=44.63KN跨中：M中=0.078ql2=3.69KN·m(简支时M=ql2/8=5.9KN·m)f=0.644ql4/(100EI)=1.04×10-则σmax=M/W=10.5MPa＜［σ］=17MPaτmax=R/(2bh/3)=2.98MPa＜［τ］=15MPa f=1.04×10-3m＜L/250=4.8×四）、桥头地基承载力验算曲雅河东侧桥头桥台直接坐落在原四层楼房的基础上，承载力可以满足通行要求；西侧桥台采用素土填筑，机械压实，桥台拟采用15×15cm枕木满铺，宽度为5.4m，长度为3.6m，则铺设面积为19.4m2 Rmax=502.8KN，Mmax=2976.9KN·m，考虑一定的安全系数，地基土容许承载力按照中密粉砂土取值，即［σ］=200KPa，A=19.4m2则，σ=Rmax/A=25.9KPa＜［σ］=200KPa满足通载要求五、便桥的拼装方法及桥面设计钢桥采用上承式方法搭设，其拼装方法为6片16锰321桁架用横梁联接成4米宽的单层桥体，每两片桁架采用两组36锰贝雷销连接。桁架每隔3米采用网片进行横向和纵向连接。便桥向前推进时，在一侧桥台及中间桥墩上各平行摆放两只滚轮，便桥主桁架落于桥台滚轮上，中间紧固横梁连接，采用配重方式逐节向前推进，使用卷扬机将其牵引至中间桥墩滚轮，然后贯通两岸。抽去滚轮，把便桥主体落于预先处理好的桥台上。主桥体到位，在进行桥面的铺设。桥面横铺用方木铺成桥面，两边用护轮木固定。车道板采用4000*200*70(mm)木板纵向平行铺设,覆盖5000*750*8(mm)钢板加固，两边护栏采用圆钢管，1.2米高。江苏江南路桥工程有限公司江海高速JH-HA2标项目部二00七年八月八日附：图1、图2、图3。