广东某城际快速轨道交通工程钢便桥施工方案(单跨桥、附验算书).doc

目 录1. 编制依据22. 概述23. 钢便桥设计及验算43.1桥面钢板验算63.2 纵梁验算73.3 横梁验算113.4 贝雷架主梁验算154. 钢便桥施工方法225. 主要材料计划246. 施工质量保证措施247. 施工安全保证措施25附图一 刚便桥立面图附图二 1-1剖面图1. 编制依据珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程南海汽车站站基坑设计（ 中水珠江规划勘测设计有限公司 ）；公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）；钢结构设计规范（GB50017-2003）；钢结构施工质量验收规范（GB50205-2001）；装配式公路钢桥多用途施工手册；建筑施工手册。2. 概述珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段项目施工7标段【金融高新区站】存车线（里程位置约YDK12+823.221YDK13+171.447）位于海八路南，为明挖法施工；其南侧有一“BP加油站”、“精艺石材有限公司”、“新华强玻璃工艺有限公司”、“黎明活动板房”等厂房，以及聚龙北村居民区。为满足基坑施工期间的交通疏解，需在加油站前设2座钢便桥（即1#、2#钢便桥）。钢便桥的平面位置及交通疏解图见图1。刚便桥处基坑宽度为21.3m钢便桥设计为单跨桥，跨度为24m，桥面总宽度为6.727m，其中行车道净宽6.13m。钢桥设4条主梁，其主梁由3榀国产“321”式贝雷架拼装成，单片贝雷架长3m，高1.5m。贝雷架上弦杆上布置间距1m的I22b横梁，横梁上布置间距0.3m热扎普通16a作纵梁，纵梁上铺18mm厚钢板。因交通疏解道主要满足海八路南面厂房车辆和村民通过，其交通流量较小，且钢桥位于施工场地上方，钢便桥设计为汽车-20级、汽车-超20级单车通过。图1 钢便桥平面位置及交通疏解图3. 钢便桥设计及验算钢便桥设计遵循安全可靠、方便快捷并能满足交通需求原则。钢桥跨度为24m，桥面总宽度为8.676m，其中行车道净宽6.476m，人行道宽0.6m，行车道与人行道间设250mm×300mm的护轮木。桥主桥采用贝雷架桁架，桥面系采用型钢和钢板铺垫；钢桥设4根主梁，每根主梁由三排贝雷架拼装成；贝雷架主梁上弦杆上架设间距1m的I22b型钢做横梁，横梁与贝雷架上弦杆采用U型螺栓连接；横梁上采用间距0.3m的热扎普通16a作纵梁，横梁与纵梁间焊接；纵梁上铺设18mm厚Q235钢板作桥面面板，钢板与总量焊接。桥座基础为基坑连续墙（800mm厚）墙顶冠梁（800×1000mm，C30砼），在冠梁施工时预埋一端桥基座螺栓，另一端预埋钢板作自由端。引桥采用C30混凝土。钢便桥设计详见附图一 刚便桥立面图、附图二 1-1剖面图。本工程钢便桥活载按汽车-20级、汽车-超20级计算，因桥梁跨度较小且派专职交通协管员指挥车辆过桥，所以每次只有一辆车通过；桥梁各种车辆荷载的轴重、纵向排列、横向排列以及车轮着地面积根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）取值，荷载效应组合时恒载分项系数取1.2，活载取1.4。汽车车队的纵向排列和车辆平面尺寸分别见图2和图3。各级汽车荷载的主要指标见表1。因桥面平整，同时钢桥出入口两端设立减速带，汽车应以较慢速度驶过钢桥，不计汽车的冲击力。 因钢桥为直线型，且两端出入口处转弯半径大于250m，认为车辆在钢桥上无转弯动作，不考虑车辆离心力。本钢便桥内力计算时选取汽车20级重车（30t）和汽车超20级重车（55t），按移动荷载计算。图2 各级汽车车队的纵向排列图（单位为m）图3 各级汽车车队的平面尺寸图（单位为m）表1 各级汽车荷载主要指标 主要指标单位汽车总重量kN100150200300550前轴重力kN3050706030中轴重力kN2×120后轴重力kN701001302×1202×140前轮着地宽度及长度m0.25×0.200.25×0.200.3×0.20.3×0.20.3×0.2中、后轮着地宽度及长度m0.5×0.20.5×0.20.6×0.20.6×0.20.6×0.23.1 桥面钢板验算因汽车-20级重车和汽车超20级重车中、后轮的着地宽度为0.6m，而纵梁采用热扎普通16a，间距为0.3m，则可认为车辆后轮至少直接作用在一根纵梁上，对于车辆后轮桥面钢板不再验算。汽车-20级重车和汽车超20级前轮最大轴重为70kN，单轮重为35kN，作用面积为0.3m×0.2m。桥面钢板厚度为18mm，验算时按跨距为0.3m的单跨简支梁计算，车轮作用宽度为300mm，按均布荷载考虑。钢板的截面性质为：；。取0.2m宽钢板计算，钢板所受均布线荷载为：,则内力如下： ,钢板强度验算： 钢板刚度验算：（满足）综上，钢板的强度和刚度均满足要求。3.2 纵梁验算纵梁采用热扎普通16a，间距0.3m，跨度为1m，因车辆最小轴距为1.4m，单边轮压作用宽度为0.6m，则车辆通过时轮压作用于2根纵梁上，为简化计算，忽略桥面钢板的弹性分布影响，按集中荷载直接作用在纵梁上面的三等跨简支连续梁计算。热扎普通16a截面性质：tw6.5mm Ix866.2cm4 Wx108.3cm3 Sx63.9cm3 E210×103N/mm2 G0.173kN/m 恒载0.6m宽度恒载标准值： q=0.6×1.413+2×0.1731.19kN/m则由恒载产生的内力和挠度为： 汽车-20级、汽车-超20级重车活载重车后轴最大重140kN，后轮着地0.6×0.2m，按跨度1m的三等跨简支梁计算，忽略钢板的弹性分布，取2个间距1.4m集中移动荷载作用于2根纵梁上：计算模型图：找最不利位置，最不利荷载在第一跨，后轮距0m处为0.5m的位置，由于是对称结构，或在第二跨，后轮距0m处为0.5m的位置。弯矩图：剪力图：则在移动荷载下纵梁最大弯矩为17.5 kN·m，最大剪力为63kN。设最不利位置为后轮距0m处为0.5m的位置，挠度计算简化为70kN的集中力作用于单跨简支梁的跨中，则：恒载、活载效应组合：弯矩：1.2×0.12+1.4×17.5=26.372kN·m剪力：1.2×0.71+1.4×63=99.43kN挠度：1.2×0.002+1.4×0.4=0.6mm纵梁强度验算： 纵梁刚度验算：所以，纵梁的强度和刚度都满足要求。3.3 横梁验算横梁采用I22b，间距1m，按跨度为1.95m的三等跨连续梁计算。 I22b截面性质：tw9.5mm Ix3583cm4 Wx325.8cm3 Sx189.8cm3 E2.1×105N/mm2 G0.365kN/m 恒载计算恒载为桥面钢板、纵梁、横梁的自重，按均布荷载，则q=0.365+1.19×1/0.6=2.35kN/m计算简图： 由恒载产生的内力和挠度为： 汽车-20级、汽车-超20级重车活载汽车后轮恰好作用在横梁上时，此时横梁受力最大，横梁计算时按2个移动集中力作用于跨度为1.95m三等跨连续梁上计算。F=140/2=70kN/m计算模型：找最不利荷载在后轮距0m处为1m的位置。弯矩图：剪力图：则在移动荷载下横梁最大弯矩为34.103 kN·m，最大剪力为35.90kN。设最不利位置为后轮距0m处为1m的位置，挠度计算简化为2个70kN的集中力作用于三等跨简支梁上，则：恒载、活载效应组合得：弯矩：1.2×0.9+1.4×34.103=48.82kN·m剪力：1.2×2.75+1.4×35.90=53.56kN挠度：1.2×0.003+1.4×0.69=1.00mm横梁强度验算： 横梁刚度验算：所以，横梁的强度和刚度满足要求。3.4 贝雷架主梁验算 钢桥共设4条主梁，每条主梁由3排单层贝雷架组成，跨距24m。恒载包括贝雷架自重（含斜撑、支撑架、连板、抗风拉杆等）、横梁、纵梁、钢板： g=(2.7×96+0.11×36+0.28×32+0.12×36+0.33×32)+( 0.365×6.726×25)+（0.173×24×30）+（1.413×6.726×24)=287+79.17+124.56+294.22=784.95 kN一条主梁的均布荷载设计值为：q=784.95/(4×24)=8.17kN/m 恒载作用下的内力为： 汽车-20级、汽车-超20级重车活载分别取30t重车和55t平板车驶过钢桥，因车轮荷载横向距离为1.8m，而贝雷架主梁中心距为1.95m，净距为1.25m，考虑桥面系的荷载分配，主梁荷载按轴重的一半计算。1、则对30t重车主梁的受力模型为：找最不利位置，最不利荷载在后轮距0m处为10.2m的位置：弯矩图：剪力图：当30t重车驶过钢桥时，主梁的最大弯矩为799kN·m，最大剪力为74.13kN，最不利位置为后轮距离支座边10.2m处。2、对55t板车主梁的受力模型为：找最不利荷载在后轮距0m处为7.5m的位置：弯矩图：剪力图：当55t板车驶过钢桥时，主梁的最大弯矩为1080kN·m，最大剪力为145.6kN，最不利位置为后轮距离支座边7.5m处。恒载、活载效应组合得：弯矩：1.2×588.24+1.4×1080=2217.89kN·m剪力：1.2×98.04321.49+1.4×145.6=53.56kN查装配式公路钢桥多用途施工手册知，3排单层贝雷架容许抗弯能力为：2246.4kN·m，容许剪力为698.9kN。所以贝雷架强度满足要求。贝雷架的挠度由受荷后的弹性挠度和销孔之间空隙的非弹性变形组成。 贝雷架的弹性挠度计算：将贝雷架简化为，的实腹梁，同时考虑腹杆的剪切变形，则。贝雷架为3排单层，单根弦杆面积25.48cm2，则：将贝雷架弹性挠度简化为恒载下和活载下叠加： 跨中按集中力 则： 式中； 贝雷架的非弹性变形主要为销孔之间的空隙，当贝雷架节数为偶数节时，对于国产“321”式贝雷架的跨中非弹性挠度为：综上，有，所以贝雷架刚度满足要求