1、洪塘大橋維修加固工程鋼便橋設計計算中國路橋工程有限責任公司洪塘大橋維修加固工程項目部2008年4月洪塘大橋汽車便橋施工方案一、設計說明洪塘大橋汽車便橋在3號墩至5號墩之間，全長99.82m，每孔跨徑20m，5孔為一聯。洪塘大橋汽車便橋為貝雷梁鋼便橋，橋面寬度為4.0m。為方便水上鉆孔樁施工，便橋橋面與鉆孔樁平臺平。便橋跨度采用20m，上部采用左右幅各2榀2片貝雷縱梁（非加強單層雙排），2榀貝雷縱梁按間距布置，橫向每3.02m間距采用10號槽鋼加工支撐架連成整體；分配橫梁采用25b型工字鋼，間距為0.75m；橋面系采用22a型槽鋼（臥放），橫斷面布置18根；基礎采用219×8mm鋼管樁

2、，為加強基礎的整體性，每排橋墩的鋼管均采用10號槽鋼連接成整體，每排墩采用10根鋼管樁；墩頂橫梁采用28a型工字鋼。便橋設計荷載單側采用汽-20級車隊和8m3混凝土攪拌運輸車（滿載）。汽車及混凝土攪拌運輸車活載計算時采用荷載沖擊系數1.15及偏載系數1.2。鋼管樁按摩擦樁設計。根據現場調查及圖紙資料，貝雷便橋段樁頂至河床面最深處約為3.50m，2'號墩2號墩之間有較厚淤泥層，3號墩5號墩河床第一層為中（粗）砂；第二層為中（細）砂；第三層為中砂夾淤泥。計算時，上述土層的摩擦力均按25kn/m2取值。二、貝雷縱梁驗算便橋行車道總寬4m，計算跨徑為20m。棧橋結構自下而上分別為：219

3、15;8mm鋼管樁、28a型工字鋼下橫梁、貝雷梁、25b型工字鋼分配橫梁（間距0.75m）、22a型槽鋼橋面。單片貝雷：I=250497.2cm4，E=2×105Mpa，W=3578.5cm3 M=788.2 kn·m, Q=245.2 kn則4EI=2004×106 kn·m2（一）荷載布置1、上部結構恒載（按4m寬計）（1）22a型槽鋼：18×24.99×10/10004.50kn/m（2）25b型工字鋼分配橫梁：42.0×6×10/1000/0.753.36kn/m（3）貝雷梁：每片貝雷重287kg（含支撐架

4、、銷子等）：287×4×10/3/10003.83kn/m（4）28a型工字鋼下橫梁：6×43.4×10/10002.60 kn/根2、活載（1）汽-20級（2）8m3混凝土攪拌運輸車（滿載）：車重20t，8m3混凝土19.2t（3）人群：不計考慮便橋實際情況，同方向車輛間距大于20m，即一跨內同方向半幅橋內最多只布置一輛重車。（二）上部結構內力計算1、貝雷梁內力計算（1）一輛汽-20級重車（布置在跨中，按簡支計算）對B點取矩，由Mb0，得RA（120×9.3+120×10.7+60×14.7）/20164.1 knM中16

5、4.1×10-120×0.7-60×4.71275 kn·m查建筑結構計算手冊f1pal2（3-42）/（24EI）=120×1000×9.3×202（3-9.32/202）/（24EI）=1.98cmf2pa2b2/（3EIl）=60×1000×5.32×14.72/（3×2.0×1011×4×500994.4×10-8×20）1.51×10-3mR1R2pb/l=120×19.3/20115.8 knR345.9

6、 knR432.5knR534.5knRARAi344.5 kn（2）8m3混凝土攪拌運輸車（滿載）同向每跨只布置一輛，按簡支計算。車重20t，8m3混凝土19.2t。對B點取矩，由Mb0，得RA（166×9.3+166×10.7+60×14.7）/20210.1 knM中210.1×10-166×0.7-60×4.71702.8 kn·mRmax2RA420.2 kn查建筑結構計算手冊f1pal2（3-42）/（24EI）=2.74cmf2pa2b2/（3EIl）=0.15cmR1R2pb/l=160.2 knR345.9

7、 knRARAi366.3 kn（3）恒載按5等跨連續梁計算，查建筑結構計算手冊（第二版）。q4.5+3.36+3.8311.69kn/m支點：Mmax4=-0.105ql2-0.105×11.69×202-490.98 kn·mR max4（0.606+0.526）ql264.66kn跨中：Mmax4=0.078ql2380.33kn·m（簡支時：Mmax4=ql2/8584.5kn·m）fmax40.644ql4/（100EI）0.3cm（4）恒載+汽-20級荷載組合汽車荷載計入沖擊系數級偏載系數。Mmax584.5+1.2×1.

8、15×12752369 kn·mM=3152.8 kn·mR max264.66+1.2×1.15×344.5740.1knQ=980.8knfmax0.3+1.2×1.15×（1.98+0.2）3.3cmL/250=8cm安全。（5）恒載+8m3混凝土攪拌運輸車（滿載）荷載組合荷載計入沖擊系數級偏載系數。Mmax584.5+1702.8×1.2×1.152934.4 kn·mM=3152.8 kn·mR max264.66+420.2×1.2×1.15844.5

9、knQ= =980.8 knfmax1.2×1.15×（2.74+0.4）+0.34.6cmL/250=8cm安全。三、橋面板22a型槽鋼驗算按簡支梁計算，計算跨徑取L0.75m。車輪寬度按30cm計算,每對車輪的著地面積為0.6×0.2（寬×長），則軸重的一半荷載由3根槽鋼承擔。采用8m3混凝土攪拌運輸車滿載荷載進行驗算。E=2.0×105Mpa，I=157.8cm4,Wmin=28.2 cm3 P=P0/2=83KN Q83/0.2415kn/mMmax=qlc（2-c/l）/80.125×415×0.2×0.

10、75×（2-0.2/0.75）13.49kn·m= Mmax/ Wmin=13.49×1000/（28.2×3）159.46 Mpa1.3=1.3×145188.5 Mpafqcl3（8-4c2 /l2+ c3 /l3）/（384EI）=0.7mmL/250=3mm安全。四、橫向分配梁驗算計算跨徑取L4.16m，采用25b型工字鋼。荷載如圖。E=2.0×105Mpa，Ix=5284cm4,Wx=423 cm3，Sx=248.1 cm3,t10.2mmR=83KNM=83×0.8368.89kn·m= Mmax/ W

11、x=68.89×1000/423162.9 Mpa1.3=1.3×145188.5 MpaQ Sx/（Ixt）83×10-3×248×10-6/（5284×10-8×0.0102）38.2 Mpa=85 Mpa安全。fpal2（3-42）/（24EI）=83×1000×4.162×0.83（3-4×0.832/4.132）/（24×2.0×1011×5284×10-8）13mmL/250=17mm五、墩頂橫梁計算計算跨徑取L1.00m，采用28a

12、型工字鋼。根據前面計算結果，每榀貝雷梁傳至橫梁上的荷載為P844.5/2=422.3kn。荷載如圖，按簡支計算。E=2.0×105Mpa，Ix=7114cm4,Wx=508 cm3，Sx=289.2 cm3,t8.5mmP=422.3KNR=422.3/2211.1 KNQ= R/2=105.6 KNM=422.3×1.0/4105.6kn·m= Mmax/ Wx=105.6×1000/（2×508）103.94Mpa1.3=1.3×145188.5 MpaQ Sx/（Ixt）105.6×10-3×289.2

13、15;10-6/（7114×10-8×0.0085）50.5Mpa=85 Mpa安全。f1pl3/（48EI）422.3×1000×13/（48×2×1011×7114×2×10-8）=0.3mm L/250=4mm六、鋼管樁驗算每墩鋼管樁打兩排5根鋼管樁，順橋向間距為1.0m，橫向間距見下圖。每個橋墩采用10根219×8mm鋼管樁。土層摩擦力按25kn/m2計。鋼管樁露出地面3.5米（按5號墩計）。鋼管樁半幅橫向間距見下圖。 1、承載力檢算單根鋼管樁承載力:F844.5/10=84.45KN鋼

14、管樁入土深度：h84.45/（0.219×3.1416×25）4.91m鋼管樁總長：H=3.5+4.918.41m2、鋼管樁穩定性檢算鋼管壁厚為8mm，考慮到所用鋼管為舊鋼管，壁厚按5mm計算。I3.14×0.2194（1-20.94/21.94）/64 1.924×10-5m4根據建筑樁基技術規范，單樁穩定長度：LP=1.0(I0+h)，I0為地面以上樁長，取最大值3.5m，h為地面以下樁長，為4.91m，所以LP=8.41m。鋼管樁身抗彎剛度：EI=2.0×1011×1.924×10-5/10003848KN.m2單樁屈

15、曲臨界荷載：Pcr=2EI/Lp2=536.96KN由以上計算可看出鋼管樁滿足穩定性要求。七、便橋施工說明1、便橋由岸邊向河中延伸，采用邊打樁邊架梁的方法施工。2、施工前的準備工作(1) 便橋鋼管樁入土深度按計算原則上不得少于4.91m。(2) 施工前，首先通過試驗樁，以確定鋼管樁貫入度，樁底標高和下沉量與承載力等的關系，并以此來確定打樁的依據。 3、鋼管樁的插打(1) 打入鋼管樁需結合橋梁的位置，對便橋鋼管樁精確定位，樁心誤差不得大于5cm。(2) 水中墩鋼管樁用浮吊吊運鋼管就位，并吊起4噸沖錘錘擊下沉鋼管樁，由一側向另一側插打。打入鋼管樁時，應嚴格控制樁身的垂直度，確保鋼管樁合理承載。 (

16、3) 每個墩鋼管樁插打完后，用型鋼焊成剪刀架將其連接成整體，架設橫向分配梁，準備架縱梁。 4、便橋橋面結構樁頂橫梁采用28a型工字鋼。用汽車吊直接吊裝貝雷梁安裝在墩頂橫梁上并在橫梁上焊角鋼或槽鋼限制縱梁左右位移，連接成連續梁，縱梁橫向每3.02m用10號槽鋼加工的支撐架連接成整體，便橋在貝雷縱梁頂面按0.75米間距布設25b型工字鋼橫向分配梁，橫向分配梁采用16“U”型卡口與貝雷梁連接，然后在橫向分配梁上鋪設22a型槽鋼（槽口朝下臥放）作為橋面行車道板，即安成一跨的架設，依此逐跨延伸完成便橋施工。5、載重試驗每段便橋平臺施工完成后，需做設計荷載試驗，確認安全后方可向前推進。6、同向車輛間距不得

17、小于20m，車速不得超過8km/h。7、為保證便橋暢通，便橋上嚴禁堆放貨物。九、其他1、施工工藝流程鋼管樁加工測量放線錨錠系統布設 打樁定位 測量控制 沖錘錘擊下沉鋼管樁鋼管樁樁間連接便橋下橫梁安裝貝雷梁安裝橫分配型鋼安裝 貝雷梁間斜撐、抗風拉桿安裝橋面板鋪裝欄桿、防滑條、照明等附屬結構安裝2、便橋施工方案2.1 便橋起始墩施工起始墩臺帽砼為C30，寬度100cm厚度45cm，澆砼時，固定貝雷梁的予埋件一定要埋設準確。2.2 鋼管樁棧橋鋼管樁為直徑219×8mm。2.3 錘擊下沉鋼管樁水上便橋采用方駁上4噸沖錘直接錘擊下沉到位。鋼管樁以標高控制。鋼管樁偏差：樁位平面位置：±

18、10cm 樁頂標高：±10cm樁身垂直度：小于1%2.4每排鋼管樁下沉到位后，應進行樁之間的連接，增加樁的穩定性，連接材料采用10號槽鋼，槽鋼尺寸需根據現場尺寸下料。焊縫質量滿足設計及規范要求。2.5下橫梁I28a安裝I28a安裝：經測量放線后，直接嵌入鋼管樁內3cm，露出樁頂25cm。2.6 貝雷梁及橫向分配梁拼裝貝雷梁予先在陸上或已搭設好的便橋上按每組尺寸拼裝好，然后運輸到位，安裝在I28a上。貝雷梁的位置需放線后確定，以保證便橋軸線不偏移，為減少貝雷梁的磨損，在I28a與貝雷梁之間墊一塊3cm厚的硬雜木。貝雷梁安裝到位后，橫向、豎向均焊定位擋塊及壓板，并采用20“U”型螺拴將其固定在I28a上。貝雷梁拼裝完畢，其上鋪設I25b橫向分配梁，間距75cm，I25b與貝雷梁間采用16“U”型螺拴固定，每個節點1套螺栓。2.7 橋面板鋪裝及附屬結構施工然后在I25a上鋪設22a槽鋼橋面板（槽口朝下臥放），間距25cm，如遇與“U”型螺栓螺母沖突時，可適當調整其間距。橋面板鋪設定后，即在上面焊接12鋼筋防滑條，間距60cm。棧橋欄桿高1m，采用48焊接鋼管焊接，立柱間距1.51m，焊在棧橋I25a上。3、技術、安全保證措施3.1 便橋應嚴格按設計要求組織施工。鋼管樁制作，必須符合設計及規范要求，并按規范進行抽檢。鋼管樁偏位控制在設計范圍內，以保證結構受力可靠，以及