三白荡栈桥施工方案
一、设计说明
三白荡栈桥全长约780m,被南砌圩分为东西两座,其中南砌圩以东桥长300m,南砌圩以西桥长480m。栈桥设在主线前进方向右侧,其内侧距桥梁中心距离为21m。由于三白荡大桥第八联(最后一联)为变宽现浇箱梁,西侧栈桥靠终点方向80m搭设时必须注意其位置。贝雷梁每6孔计120m为一联,联端设置伸缩缝(即该处贝雷阴阳头不进行销子连接,但阳头仍在阴头内)。
三白荡栈桥为贝雷梁钢栈桥,桥面宽度为4.0m。为方便水上钻孔桩施工,栈桥桥面于钻孔桩平台齐平。栈桥跨度采用20m,上部采用2榀4片贝雷纵梁(非加强单层双排),2榀贝雷纵梁按间距布置,横向每3m间距采用10号槽钢加工支撑架连成整体;分配横梁采用25b型工字钢,间距为0.75m;桥面系采用22a型槽钢(卧放),横断面布置18根;基础采用υ219×8mm钢管桩,为加强基础的整体性,每排桥墩的钢管均采用10号槽钢连接成整体,每排墩采用10根钢管桩(伸缩缝处每排墩采用12根钢管桩);墩顶横梁采用28a型工字钢。
考虑地方通航,东侧、西侧栈桥各设置一孔通航孔,通航高度为3.5m。非通航孔桥面位于贝雷梁顶部,通航孔桥面位于贝雷梁底部。水面至非通航孔的贝雷底部高度为2.0米。为保证施工期通航安全,在东侧便桥通航孔两侧设置4根υ600×8mm钢管桩防撞墩,防撞墩长度为6m。
栈桥设计荷载采用汽-20级车队和8m3混凝土搅拌运输车(满载)。汽车及混凝土搅拌运输车活载计算时采用荷载冲击系数1.15及偏载系数1.2。钢管桩按摩擦桩设计。
根据现场调查及图纸资料,三白荡水深约为3.5m,荡底淤泥厚度约0.5m。三白荡底第一层土为淤泥质亚粘土,厚度3.0m~13.0m;第二层土为亚粘土/亚砂土,厚度3.0m~5.0m。计算时,上述土层的摩擦力均按τ=25kn/m2取值。
二、贝雷纵梁验算
栈桥总宽4m,计算跨径为20m。栈桥结构自下而上分别为:υ219×8mm钢管桩、28a型工字钢下横梁、“321”军用贝雷梁、25b型工字钢分配横梁(间距0.75m)、22a型槽钢桥面。
单片贝雷:I=250497.2cm4,E=2×105Mpa,W=3578.5cm3 单片容许最大弯矩[M]=788.2 kn·m,
单片容许最大剪力[Q]=245.2 kn 则4EI=2004×106 kn·m2
(一)荷载布置
1、上部结构恒载(按4m宽计)
(1)22a型槽钢:18×24.99×10/1000=4.50kn/m
(2)25b型工字钢分配横梁:42.0×6×10/1000/0.75=3.36kn/m (3)“321”军用贝雷梁:每片贝雷重287kg(含支撑架、销子等): 287×4×10/3/1000=3.83kn/m
(4)28a型工字钢下横梁:6×43.4×10/1000=2.60 kn/根 2、活载 (1)汽-20级
(2)8m3混凝土搅拌运输车(满载):车重20t,8m3混凝土19.2t (3)人群:不计
考虑栈桥实际情况,同方向车辆间距大于15m,即一跨内同方向半幅桥内最多只布置一辆重车。
(二)上部结构内力计算 1、贝雷梁内力计算
(1)一辆汽-20级重车(布置在跨中,按简支计算)
汽-20级荷载布载图701306012012070130AB 对B点取矩,由∑Mb=0,得 RA=(120×9.3+120×10.7+60×14.7)/20=164.1 kn M中=164.1×10-120×0.7-60×4.7=1275 kn·m 查建筑结构计算手册 f1=pal2(3-4α2)/(24EI) =120×1000×9.3×202(3-9.32/202)/(24EI) =1.98cm f2=pa2b2/(3EIl) =60×1000×5.32×14.72/(3×2.0×1011×4×500994.4×10-8×20) =1.51×10-3m 6012012070130AB R1=R2=pb/l=120×19.3/20=115.8 kn R3=45.9 kn R4=32.5kn R5=34.5kn RA=∑RAi=344.5 kn
(2)8m3混凝土搅拌运输车(满载)
同向每跨只布置一辆,按简支计算。车重20t,8m3混凝土19.2t。
60166166AB 对B点取矩,由∑Mb=0,得 RA=(166×9.3+166×10.7+60×14.7)/20=210.1 kn M中=210.1×10-166×0.7-60×4.7=1702.8 kn·m Rmax=2RA=420.2 kn 查建筑结构计算手册 f1=pal2(3-4α2)/(24EI) =2.74cm f2=pa2b2/(3EIl) =0.15cm 60166166AB R1=R2=pb/l=160.2 kn R3=45.9 kn RA=∑RAi=366.3 kn (3)恒载 按5等跨连续梁计算,查建筑结构计算手册(第二版)。 q=4.5+3.36+3.83=11.69kn/m 支点:
Mmax4=-0.105ql2=-0.105×11.69×202=-490.98 kn·m R max4=(0.606+0.526)ql=264.66kn 跨中:
Mmax4=0.078ql=380.33kn·m
(简支时:Mmax4‘=ql2/8=584.5kn·m) fmax4=0.644ql4/(100EI)
=0.3cm
(4)恒载+汽-20级荷载组合 汽车荷载计入冲击系数级偏载系数。 Mmax=584.5+1.2×1.15×1275
=2369 kn·m<[M]=3152.8 kn·m R max=264.66+1.2×1.15×344.5
=740.1kn<[Q]=980.8kn fmax=0.3+1.2×1.15×(1.98+0.2)
=3.0cm<L/250=8cm 安全。
(5)恒载+8m3混凝土搅拌运输车(满载)荷载组合 荷载计入冲击系数级偏载系数。 Mmax=584.5+1702.8×1.2×1.15
=2934.4 kn·m<[M]=3152.8 kn·m R max=264.66+420.2×1.2×1.15
=844.5 kn<[Q]= =980.8 kn fmax=1.2×1.15×(2.74+0.4)+0.3 =4.4cm<L/250=8cm 安全。
三、桥面板22a型槽钢验算
按简支梁计算,计算跨径取L=0.75m。车轮宽度按30cm计算,每对车轮的着地面积为0.6×0.2(宽×长),则轴重的一半荷载由3根槽钢承担。采用8m3混凝土搅拌运输车满载荷载进行验算。
E=2.0×105Mpa,I=157.8cm4,Wmin=28.2 cm3
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