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成都二绕城高速西段钢栈桥专项施工方案

（1）、成都二绕城高速西段B2合同工程施工合同及招标文件

（2）、成都二绕城高速西段B2合同工程二阶段施工图设计文件

（8）、装配式公路钢桥多用途使用手册 (广州军区工程科研所)；

HJ 1012-2018 环境空气和废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法（9）、公路桥涵施工技术规范 （JTJ041－2000）；

（11）、港口工程设计手册。

（12）、本公司在大海、长江、黄河项目施工中的栈桥设计与制安经验

1.2.1项目环境基本情况

成都二绕城高速西段B2合同工程府河特大桥工程，主桥为三跨连续箱梁桥，跨越府河。府河为季节性河流，河水较浅，常规深度约4～5米；水流湍急，估计2m/s左右；河中丁坝和溢流坝较多，多横跨府河；河滩较宽较平缓；河床淤积层估计约2～3米，其下为较厚的稍密实砂卵石层，卵石粒径2～40cm。

工程所在地外围交通较发达，需建设顺路线方向施工便道进入各个施工点。

1.2.2项目总体构造

府河特大桥主桥采用72+120+72m变截面连续箱梁。本栈桥为主桥施工和对岸引桥施工服务。

本栈桥考虑河床覆盖层浅、砂卵石层厚的特点，将栈桥桥跨布置为4×9+3+12+3+4×9m=90m布置。中间2个3米跨的钢管桩，各自4根连接成单元整体桥墩，以抵抗栈桥受水流冲击、河流漂浮物阻力、钢管桩埋置河床深度不足的影响。

栈桥的主要作用和功能为：

⑵施工机械设备与材料进场或转场；

⑶水电通道、人员交通。

2.1.2栈桥设计遵循原则

本栈桥主要遵循的是“安全”和“经济”的原则。

“安全”原则，要求栈桥具有足够的承载能力，因此，设计标准不可偏小，结构的强度、延性都应留有足够的富余度。

“经济”原则，要求栈桥的设计应该通过各方面的优化尽量降低造价。

从“经济”原则出发，栈桥的使用期为2年，作为临建工程，取重现期5年一遇的自然灾害和环境条件进行设计，因此，栈桥设计标准的确定，在本质上是在“安全”与“经济”之间寻求最优平衡。

2.1.3栈桥设计方案比选

（一）单车道和双车道之间进行比较选择

栈桥长度小，单车道能满足常规交通运输要求。通视良好，易于掌握栈桥路况，如有车辆双向行驶时，欲上桥的车辆可以在陆地停车场等候通行。

（二）混凝土桥面板和钢板桥面板进行比较选择

栈桥主梁进行贝雷梁及H型钢梁比较，拟采用贝雷梁组拼，它具有自重轻，跨越能力高，拼装方便，扰度小等优点，栈桥上部结构安装时采用70t履带吊逐孔“钓鱼法”架设。

2.2栈桥主要技术标准及设计说明

2.2.1主要技术标准及设计参数

（1）通行能力及承载能力：

栈桥设计荷载主要考虑结构自重和100t集中荷载以及公路—Ⅰ级汽车荷载。栈桥两端与砼桥台连接，桥台后方为加宽的填筑路基，路基设置满足车辆的转向、变向及会车等需求。栈桥上行走车辆主要为集中力100t荷载，根据计算，栈桥设计公路I级汽车荷载可满足需求。

钢栈桥设计为2Φ720mm×8mm钢管桩基础（中心距450cm）＋2I32b工字钢横向托梁（跨中加I32a八字斜撑）＋3组单层双排贝雷梁主纵梁＋I25a工字钢横向分配梁（间距150cm）＋I14工字钢纵向分配梁（间距24～48cm不等 ）＋8mm厚花纹钢板桥面板(2组宽120cm的走道板)+2道宽150cm以及1道宽60cm的5cm厚木板结构。

3米跨度的钢管桩四周设置斜撑，使其成群桩桥墩，以抵抗钢管桩崁固深度不足的缺陷，同时，也是抵抗水流和洪水期漂浮物的阻力的措施。

因为考虑钢管桩崁固深度不足，其余跨之间，以I32a工字钢在贝雷梁下2.5m～3m处纵向连接，以增加安装时单排钢管桩桥墩排架的稳定性。

钢管桩排架墩由于崁固深度不足，横向设置2层I32a工字钢连接，以增加其横向刚度。

桥面板设计，考虑桥梁是单向行车，仅考虑在砼搅拌运输车的轮距，设置2组宽120cm的行车走道钢板。其余空缺处，设置3组木板走道（木板厚5cm）。

考虑工字钢的后期适用性，横向连接的工字钢，均设计6m长。

（3）桥长：桥跨布置4×9m+3m+12m+3m+4×9m＝90m。

（4）桥宽：栈桥桥面宽6米（钢管桩横向间距450cm），行车道宽4.5m。

栈桥修建在河床覆盖层（泥砂）厚度大于3米的府河（覆盖层下为稍密实的砂卵石）。

（5）调头平台：在桥台两端路基处。

考虑到最高潮水位为+447.66m，因此栈桥桥面标高定为+450.61m，在高潮时，海平面距桥面垂直距离在2m左右，普通风浪对栈桥上部结构不会产生较大影响。

（7）平纵线：栈桥除了桥台设置桥头引道，其余不设纵坡。

栈桥两侧设置60cm高的I28a工字钢行车防撞护栏，其顶部设置50cm高的人行钢管护栏，并用安全网满铺。

（9）航道：栈桥范围不设置通航道。

河床以下5米至贝雷梁底的钢管桩，涂刷乳化沥青防大气和水的腐蚀。

海岸陆地设U型桥台，桥台基础底面尺寸为7740×6500mm，采用片石混凝土基础。 桥台搭板为C25素混凝土，台背采用M10浆砌MU30块片石结构，台帽为C30Φ12钢筋的钢筋砼结构。

基础采用Φ720×8mm钢管桩，每排2根，中心间距4.5m。钢管桩间采用I32a工字钢做联系梁，桩顶设250mm凹槽，2根I32a工字钢横梁嵌入钢管桩中。

钢管桩桩顶高程+448.392m，钢管桩长度9.0m，钢管桩伸入河床底以下应大于4m。

2.2.6 桩顶2I32b托梁

钢管桩顶部设置2根I32b工字钢托梁，2根I32a合扣成箱型，采用间断焊接。托梁嵌入钢管桩内250mm，以保证托梁的横向稳定性，主梁与托梁通过限位器固定。桥台支座处贝雷梁上下弦之间用2根【10槽钢进行竖杆加强。

钢管桩顶托梁布置示意图

2.2.7 贝雷主纵梁

栈桥采用6片3组贝雷梁作为主梁，贝雷梁组之间间距为4.5m，一组贝雷梁片与片中心间距0.90m。主梁与I32a托梁通过限位器固定。

2.2.8 I25a工字钢横向分配梁（横梁）

贝雷梁顶面，设置纵向中心间距1500mm的I25a工字钢横梁，横桥向布置，I25a横梁通过U型卡与贝雷片连接。

2.2.9 I14工字钢纵向分配梁（纵梁）

I28a顶面设置I14工字钢纵向分配梁，横向中心间距300mm，顺桥向布置。I14纵梁与桥面板及横梁均焊接牢固。

2.2.10 桥面板（δ=8mm防滑花纹钢板）

栈桥车行道桥面板，为防滑花纹A3钢板，钢板厚度为8mm，钢板焊接在中心间距240mm的I14工字钢纵梁上，其余走道为5cm厚木板

2.2.11 附属结构

栈桥栏杆，由行车防撞栏杆和行人防坠栏杆组成。

行车栏杆立柱采用I28a工字钢，间距1500mm，水平栏杆采用I14工字钢；

行人栏杆立柱采用Φ60×4mm钢管焊接在I28a立柱上，间距1500mm，立柱间采用Φ40×4mm钢管连接。

栈桥两侧每隔12m设置一道警示灯，以便夜间起到警示作用，防止船舶撞击栈桥。

栈桥桥面板及栏杆布置示意图

2.3.1 钢管桩防腐蚀设计

因钢栈桥基础上部长期暴露在空气中，下部浸泡在河水中，河水和潮湿的空气对钢管的腐蚀性较大，且栈桥使用周期长，因此，钢管施打前，采取粉刷乳化沥青进行防腐处理，处理范围为海床底以下5米至钢管桩顶，约13米。

2.3.2 托梁、贝雷梁、桥面系等防腐蚀设计

采取喷涂防锈油漆处理。先喷二道红丹防锈漆，再喷一道外漆。

2.4栈桥防撞设施设置

为了保证栈桥施工及使用过程的安全，施工前应首先在流域上下游设置临时助航标志，以避免过往船只碰撞栈桥。同时应在航道周边设置防撞设施，以减低船舶和栈桥的伤害程度，并避免灾害扩大的方法。

第三章 钢栈桥受力计算

“非工作状态”是指自然条件中发生较大的风、雨、潮、浪等，栈桥上不允许通行车辆的状态。由于风荷载大时往往浪、潮也较大，且风对于施工安全的威胁最大，因而以风的强度为指标划分“工作状态”和“非工作状态”。经研究，认为达到8级风时栈桥进入非工作状态。此时，栈桥仅承担自重和风、浪、流荷载。此时风、浪、潮等自然荷载的重现期取10年。

由于该区域所处环境恶劣，为了保证结构的安全，在设计时，对应加强设计，除了考虑“工作状态”与“非工作状态”以外，还考虑“灾难状态”。

所谓“灾难状态”，是指栈桥可能经受的最不利极端状态，为台风与天文大潮的组合。此时风、浪、潮等自然荷载的重现期取20年。

以上3种状态具体化为6种工况。

表4.1、栈桥的设计状态与最不利工况

行履带吊施工荷载及履带吊在前端打桩时控制设计。

计算范围为栈桥的基础及上部结构承载能力，主要包括：桥面板→I14→I25a→贝雷梁→横桥向I32a工字钢→钢管桩。

活载：9立方混凝土罐车荷载；

水流压力、波浪荷载、风荷载。

冲击系数：汽车（1.1）。

荷载组合：1、恒载＋汽车荷载＋水流压力+波浪力＋风力；

2、恒载＋履带吊车＋水流压力＋波浪力+风力。

3.4栈桥主要控制计算工况

①跨径为12m钢栈桥在活载工况下的整体刚度、强度和稳定性；

②水流波浪风力作用下的栈桥的整体刚度、强度和稳定性；

3.5计算过程（手算）

本栈桥主要供混凝土罐车走行，因而本栈桥荷载按公路I级及9立方米混凝土罐车荷载分别检算；

本栈桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及墩顶横梁等结构自重。并按以下安全系数进行荷载组合：恒载1.2，活载1.3。根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》规定：临时结构容许应力可提高1.3（组合Ⅰ）、1.4（组合Ⅱ～Ⅴ）。本栈桥弯曲容许应力取

1.4145203MPa，容许剪应力取1.485119MPa。

活载控制设计为9m3砼运输车（按车与荷载总重35t计），参考国内混凝土运输车生产厂家资料及规范汽车－超20级车辆荷载布置，单辆砼运输车荷载为3个集中荷载70kN、140kN和140kN，轮距为4.0m、1.4m，计入冲击系数1.1后，其集中荷载为77kN、154kN和154kN。

本平台面板为8mm厚花纹A3钢板，焊接在中心间距240mm的I14工字钢横梁上。

混凝土运输车轮胎宽度（前轮宽300mm，中后轮宽600mm），着地长度200mm，均大于工字钢纵梁间距，荷载直接作用在I14工字钢上，故桥面板可不作检算，满足要求。

3.5.3 I14工字钢纵梁计算

I14工字钢纵梁直接放置于I25a横梁上，保守按简支梁检算。

按混凝土罐车荷载验算，I14工字钢横梁自重g0.17kN/m，桥面板自重不计。

（1）混凝土运输车荷载

混凝土运输车前轮着地宽30cm，由一根纵梁承受，则单根纵梁在前轮作用下受集中

力为77KN/2=38.5KN。

（3）材料力学性能参数及指标 I14工字钢横梁：

I7.12106mm4 W1.017105mm3 A2150mm2

EI2.11011N/m27.12106m41.49106Nm2

混凝土运输车荷载下前轮受力简化图示如下：

可得，在混凝土运输车下I14工字钢纵梁受最不利荷载（保守按简支梁计算）： 在混凝土运输车荷载作用单根I14工字钢横梁：

PL38.5KN1.5m

14.43kNm44

P38.5kN19.25kN22

Mmax14.43106Nmm142MPa203MPa53

W1.01710mm，合格； Qmax19.25103Nmm8.95MPa119MPa

A2150mm2，合格；

8Pl3838.791.531500

fmax1.83mm2.5mm

384EI384EI600，合格。

3.5.4 I25a工字梁横梁计算 （1）结构型式

横梁采用I25a工字钢，工字钢横梁安装在净距1174mm的单层三排贝雷梁上，计算时保守按照简支梁1200mm跨径。

I25a工字钢荷载全部由上部I14传递而来，故验算I25a受力时，集中荷载偏保守全部按照I14最大剪力。此时结构自重对受力影响不大，予以忽略。

（3）材料力学性能参数及指标 I25a工字钢横梁：

I5.02107mm4 W4.01105mm3 A4850mm2

EI2.11011N/m25.02105m410.5106Nm2

轮胎作用于跨径1.2m简支梁，其力学图示如下：

Mmax27.72KNm

Mmax27.72KNm

69.1MPa203MPaW401.4106m3，满足要求。 Qmax77KN48MPa119MPaA0.008m0.2m，满足要求。

3.5.5贝雷主梁计算

主梁由六片单排单层贝雷梁组成，两片成一组，间距900mm，组与组间距2250mm，安装在2根I32a横梁上。主梁按单孔单车道混凝土运输车荷载和公路I级分别验算。

主梁以上恒载为桥面板、I14工字钢纵梁、、I25a工字钢横梁YD／T 5072-2017标准下载，其荷载大小为（以最大跨径12m控制计算）：

g1.2[1260.0087850231216.88838.08]/10095kN

则单跨贝雷梁上恒载自重为95/12＝8KN/m。 混凝土运输车荷载

（3）材料力学性能参数及指标

根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》，查表3得，单排单层不加强贝雷片的容许弯矩788.2KNm，容许剪力为245.2KN。

车辆荷载作用下受力简化图示如下：

计算采用清华大学的结构计算软件《结构力学求解器》2.0。

JB／T 12435-2015标准下载Mmax1794kNm

Qmax3232646kN（按连续梁）