南京市城市快速内环东线二期工程一标段



路口架设钢便桥方案





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中铁十四局南京城市快速内环东线一标段项目部
2006-2


一、工程概况
南京市城市快速内环东线二期工程一标段白下路～瑞金路隧道起始桩号：K1+440～K2+740（共1300米），即白下路到瑞金路段的明挖隧道，以中间开口的断面形式为主，过瑞金路路口、白下路路口、明御河与人行通道时均为完全暗埋式。
工程经过白下路口和瑞金路口，因路口车流量大，交通繁忙，不能中断交通，需要架设临时钢便桥，确保双向四车道的通行能力。综合考虑承载力、车辆左转要求及围护安全，钢便桥采用上承式结构，长度30米，宽度24米。
在钢便桥架设范围内白下路口有2条排水管（φ1500、φ800），1条煤气管道（φ500），瑞金路口有2条φ1200排水管横穿马路，钢便桥架设时需向下开挖2米，为保证钢便桥顺利架设及围护结构施工的连续性，钢便桥施工之前应将路口的管线迁改完成，排水管按新建管道绕行，给水管和煤气管道在K1+790～K1+795处设临时过渡管道，待路口处隧道主体结构施工完成后恢复。
二、架设钢便桥设计方案
1、地点：白下路口、瑞金路口；
2、材料：16Mn钢材（容许弯曲应力 ）；
3、桥梁长度30米（垂直线路中线），宽24米；
4、设计荷载：城－A级荷载；
5、结构形式：车行道部分主桁用321型装配式公路钢桥桁架片，上承式形式，跨径30米，车行道位置等间距布置54排桁架，横向间距0.45米（见T3，T3-1，T4），两侧在距便桥面0.5米1米处分别设置一道φ48X3.5钢管作护栏，护栏立柱高1.5米，间距2米。桁架上面铺设木板加10mm防滑钢板，形成24米宽车道（5米+4×3.5米+5米）。
每座钢便桥总计需桁架540片。
三、便桥各阶段施工安排
两路口钢便桥施工过程及临时交通组织分别分为7个阶段（见T1，T2），时间从3月3日至4月23日，具体安排如下：
白下路口
1、3月3日至3月10日，在K1+665~K1+720段道路中心线西侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
2、3月11日至3月18日，在K1+665~K1+720段道路中心线东侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
3、3月19日至3月26日，在K1+730~K1+785段道路中心线东侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
4、3月27日至4月3日，在K1+730~K1+785段道路中心线西侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
5、4月4日至4月13日，在K1+710~K1+730段设置34米宽工作区，在该区段内进行南侧钢便桥的架设。
6、4月14日至4月23日，在K1+725~K1+745段设置34米宽工作区，在该区段内进行北侧钢便桥的架设。
瑞金路口
1、3月3日至3月10日，在K2+390~K2+425段道路中心线东侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
2、3月11日至3月18日，在K2+435~K2+470段道路中心线东侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
3、3月19日至3月26日，在K2+390~K2+425段道路中心线西侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
4、3月27日至4月3日，在K2+435~K2+470段道路中心线西侧设置17米宽工作区，在该区段内进行支护桩、立柱桩、止水帷幕及圈梁的施工，利用夜间施工路口中心处支护桩、立柱桩。
5、4月4日至4月13日，在K2+415~K2+435段设置34米宽工作区，在该区段内进行南侧钢便桥的架设。
6、4月14日至4月23日，在K2+430~K2+450段设置34米宽工作区，在该区段内进行北侧钢便桥的架设。
四、钢便桥设计计算书
车行道部分：
（一）静载计算:
1．桁架总重：

2．支撑架总重：

3．桥面总重：
木质桥板加防滑钢板（桥板厚8cm、防滑钢板厚10mm）

（二）活载计算：
按城－A级荷载计算，其各轴重及间距如图1所示：


图1 城－A级荷载轴力分布图
车轮宽0.6米，轮距如图2所示：

图2 荷载轴距
按城市桥梁设计规范，车道荷载应该按均布载加一个集中载计算，当跨径20m<L<150m时，可以简化为图3所示：

图3 荷载简化图
其中，当计算弯矩时， ；计算剪力时， 。因车道数目等于4，弯矩不考虑增长系数，剪力乘以1.25的增长系数。
（三）桁架设计计算
1．弯矩计算
（1）静载在跨中产生的总弯矩（静载考虑1.05的增长系数）
（2）静载在跨中对单片桁架产生的弯矩

（3）活载在跨中对单片桁架产生的弯矩
因为4个车道共有32排桁架共同承担荷载，则每个车道下可有8排桁架承载。车道荷载冲击系数 。
活载产生的总弯矩：
单排桁架的弯矩
（4）单排桁架承受的总弯矩

2．剪力计算
（1）静载在桁架端部产生的总剪力

（2）静载对单排桁架在端部产生的剪力

（3）活载在桁架端部对单排桁架产生的剪力
每个车道按8排桁架平均承受活载，冲击系数不变。


（4）单排桁架承受的总剪力

3．桁架强度验算
查《装配式公路钢桥》多用途使用手册，得：
单排桁架容许弯矩为 ；
单排桁架容许剪力为
经验算，桁架安全。
4．桁架稳定验算
由于用支撑架将全部桁架连成整体，所以稳定不需验算。
5．桁架上弦局部弯矩与综合应力验算
（1）局部弯曲应力验算
桁架上弦支撑间距为70.5厘米，上弦抗弯模量W＝79.4cm3，计算荷载按最重的轮压两根弦杆，按集中载计算，则1根弦杆承受的荷载为 ，则产生的跨中最大弯矩为：

根据《军用桥梁设计准则》，弦杆局部弯矩的计算公式为：

弦杆局部弯曲应力为：

（2）综合应力验算
弦杆为一个压弯杆件，除了受到弯曲应力，还受到因承受主桁弯矩而产生的压应力，桁架上下弦杆中心距h=1.4m，桁架的最大弯矩为 ，则上弦杆的压力： 。弦杆的截面面积A=25.48cm2，则压应力：

则弦杆的综合应力为：
满足要求！
（四）桥板设计计算
1．桥板材料取东北红松，其截面尺寸取0.2×0.08m，
其抗弯模量 ；
2．桁架弦杆宽0.176m，桁架上弦之间净距为

3．计算荷载（轮宽取0.6m）为 ；
4．桥板所受的弯矩为

5．桥板所受的应力为

满足要求！
（五）刚度验算
考虑一个车道的荷载，可知其荷载布置图如下：

图4 车道荷载布置图
其中， 为单车道自重的均布荷载，考虑到单车道的宽度为3.5m，桥梁全宽为24m，则：

又知， ， ，单排单层桁架的截面惯性矩为 ，钢的弹性模量 ，单个车道由8排桁架承担，则挠度：

挠跨比为 ，民桥容许的挠跨比为 ，军桥容许的挠跨比 ，为因为是临时便桥，可以满足使用要求！
人行道部分：
（一）人行道的验算
仅对主桁架的承载力验算如下：
人行道荷载：
○1桥板自重：钢板：5×0.01×30×78500=117750N
木桥板：5×0.08×30×6000=72000N
则桥板自重均布载：
；
○2桁架自重：单个车道共需120片，总重270×10×120=324000N,则桁架自重均布载：
；
○3城市桥梁的人群荷载，在计算梁或拱且加载长度 时，按下式计算：

其中， 为加载长度， 为单边人行道宽度；
则可以求得：
人群荷载看作桥跨方向的均布载，
结构计算简图如下：

图5 人行道主桁架结构计算简图
弯矩由12片桁架共同承担，可以得到单排桁架的跨中最大弯矩：
（单排单层结构的容许弯矩）
单排桁架承受的最大剪力： （单排单层结构
的容许剪力）。
满足要求！
五、钢便桥架设方案
在两侧基础施工时控制顶面标高在地面下1.6米，两侧端头设高1.6米，宽2米的钢筋混凝土后背梁，桩顶铺设宽1米，厚度2cm的钢板。混凝土后背梁及圈梁施工中基坑深度为3米，考虑到路口交通流量大，活载大及工作面受限等因素，为确保施工安全在基坑开挖过程中设32b工字钢进行支护，工字钢采用密插（一根靠一根）形式，每根长6米，打入开挖基底以下3米，横向每3米设一道支撑；模板采用12mm厚竹胶板，拆模后采用3：7灰土逐层回填至既有地面。白下路口综合考虑施工空间和道路宽度，桥面高度比路面高出30公分，5%作沥青砼顺坡（见T3-1）。
基础施工完成后，开挖基坑至承台顶标高以下0.1—0.2米，现场拼装桁架，架设共分4个组：桁架组；横梁组；连接组和桥面组。约需用50人，拼装时间每侧7天。

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