施工臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算

1、施工臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同事、各位朋友：大家好。所謂施工臨時結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算，顧名思義它是屬于一項設(shè)計的工作。我們公司是一家專門從事工程施工的企業(yè)，從國家的管理層面上來看，所認定的企業(yè)資質(zhì)是施工級別（如一級、二級，或特級等），都是從事的工程建造，即按圖施工，按照專門的設(shè)計單位設(shè)計好了的施工圖來進行建造。所要求的從事施工人員如項目經(jīng)理等個人的資質(zhì)要求也是講究的持一級或二級建造師，安全方面的要求是持A、B或C等安全證，從未要求具有設(shè)計方面的要求。但是作為一名項目總工，在工程實踐中，或多或少必然會遇到設(shè)計方面的工作，比如施工便橋、模板、臨時圍堰等等，總不能一遇到設(shè)計工作就委托別人做，那是

2、行不通的，況且有些施工方面的工具。配件及工藝等，設(shè)計單位也不一定懂。也就是說作為一名合格的項目總工，必須具有一定的設(shè)計與計算能力或叫技能。下面本人結(jié)合揚中三橋工程建設(shè)的實際，向各位介紹一下工程中遇到的施工臨時結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算方面的內(nèi)容。一、臨時鋼棧橋鋼平臺設(shè)計與計算揚中三橋是鎮(zhèn)江新區(qū)金港大道至揚中快速通道工程中的一座特大橋。揚中是長江下游的一個江心洲，長江在此被揚中分為左右兩個汊道，一個大江，一個夾江。揚中三橋是跨越長江揚中夾江的一座橋梁?？缃鳂虿捎?5+4×125+75m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主橋長650m。為了進行水中墩施工，溝通陸上與水上的通道，分別從揚中、大港長江大堤

3、向江中搭設(shè)鋼棧橋，其中，揚中一側(cè)棧橋長310m，大港一側(cè)棧橋長150m。水中墩臺設(shè)置鉆機平臺和工作平臺，南、北岸鋼棧橋下游側(cè)各設(shè)一個臨時碼頭。為保證施工期間的臨時通航，擬預(yù)留兩個單向通航孔，通航孔分別設(shè)在19#20#橋墩以及21#22#橋墩之間，江中20#、21#橋墩為孤島施工。圖1-1 主橋施工期臨時鋼棧橋及平臺布置圖1.1設(shè)計條件自然條件選用規(guī)范使用荷載施工工藝施工機械使用年限1.2 編制依據(jù)（1）現(xiàn)場踏勘所獲得的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、當(dāng)?shù)刭Y源、交通狀況及施工環(huán)境等調(diào)查資料；（2）國家及地方關(guān)于安全生產(chǎn)及環(huán)境保護等方面的法律法規(guī)；（3）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范；（4）裝配式公路鋼橋使用手冊；（5）為完

4、成本工程擬投入的施工管理、專業(yè)技術(shù)人員、機械設(shè)備等資源；（6）江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計院有限公司提供的地質(zhì)資料。（7）中華人民共和國內(nèi)河交通安全管理條例（國務(wù)院【2002】第355號令）；（8）中華人民共和國內(nèi)河避碰規(guī)則（交通部令【1991】30號）；（9）中華人民共和國水上水下施工作業(yè)通航安全管理規(guī)定（交通部令【1999】第4號；（10）中華人民共和國海事行政許可條件規(guī)定（交通部令2006年第1號）；（12）中華人民共和國防止船舶污染內(nèi)河水域環(huán)境管理規(guī)定（交通部令【2005】11號）；1.3 河道與水文橋位處水下泥面高程-7.0-11.0m，流量、流速隨季節(jié)變化明顯。區(qū)內(nèi)水深11-17m，由于長江

5、潮差較大，且變化頻繁，因此江水與地下水關(guān)系較為復(fù)雜，其總趨勢是江水補給地下水。長江流域以雨洪徑流為主，流域平均降水量1100mm，每年510月為汛期，11月翌年4月為枯季。下游河段受海洋潮汐影響，水位每日兩漲兩落。揚中河段的水流既受長江河川徑流的控制，又受海洋潮汐影響，河川徑流較大時，受潮汐影響較小，徑流小時，受潮汐影響大，并會出現(xiàn)往復(fù)流。日變化：揚中河段的潮水水位變化位為非正規(guī)半日潮混合型，半潮過程似余弦波，半潮周期為12小時25分，每日兩漲兩落，平均漲潮歷時約3.7小時，落潮歷時約8.8小時。月變化：每個夏歷月的朔（初一）、望（十五）后的23天內(nèi)出現(xiàn)大潮汛，上弦（初七）、下弦（二十一）后的

6、23天內(nèi)出現(xiàn)小潮汛，其它時間為平常潮。年變化：年內(nèi)最低潮位在12月到來年4月間均可發(fā)生，最早發(fā)生在12月2日，最遲發(fā)生在4月5日，大部分出現(xiàn)在12月下旬到2月上旬?？菁咀畹统蔽辉诮幰韵掠沙毕刂疲由隙撅L(fēng)的綜合作用，其最低潮位在時間上的出現(xiàn)就比較平均，變幅也小。年內(nèi)最高潮位最早出現(xiàn)在6月至9月間，大部分發(fā)生在7、8、9三個月中。流量：位于安徽省池州市的大通水文站是長江下游的控制站，大通至擬建橋位河段之間基本上沒有大的區(qū)間來流，因此，大通水文站的流量、泥砂特征基本代表橋位河段來水、來沙特征。從來水、來沙的年內(nèi)分配看，大通水文站年內(nèi)來水來沙主要集中在汛期，510月來水量約占全年的70.5%，沙

7、量占全年的87.2%，沙峰一般略滯后于洪峰。圖1-2 臨時鋼棧橋結(jié)構(gòu)示意圖1.4 設(shè)計水位歷年最高水位：+6.47m；歷年最低水位：-0.34m；設(shè)計通航水位表（表1-1）設(shè)計最高通航水位設(shè)計最低通航水位水位（m）頻率（%）水位（m）保證率（%）+6.070.3-0.34981.5 地質(zhì)資料場區(qū)地層共分為9個工程地質(zhì)層，其中又細分出2個工程地地質(zhì)亞層。-層為第四系全新統(tǒng)地層，-層為第四系上更新統(tǒng)地層，層為新近系鹽城群泥巖。夾江大橋橋址內(nèi)淺部為層粉質(zhì)黏土，稍密，fao=80900kPa，工程性質(zhì)一般；其下分布的層粉砂、細砂，稍密-中密狀態(tài)為主，fao=100180kPa，工程性質(zhì)較好；1層粉質(zhì)黏

8、土夾砂，為層夾層，流塑狀態(tài)，fao=100kPa，工程地質(zhì)條件較差；中部地層較穩(wěn)定，主要分布層中砂，密實， fao=350kPa，工程性質(zhì)較好；層粉、細砂，密實， fao=260kPa，工程性質(zhì)較好；層中、粗砂，密實，fao=380kPa，工程性質(zhì)較好；下部層中砂，密實狀態(tài)為主， fao=450kPa，工程地質(zhì)條件較好；層砂質(zhì)泥巖，堅硬，巖芯呈黏土狀，膠結(jié)大量砂，fao=380kPa，工程地質(zhì)條件較好。1.6 結(jié)構(gòu)形式初步確定鋼棧橋縱軸線與主橋中心線平行，鋼棧橋中心線距主橋中心線26.05m，橋面為平坡，鋼棧橋、鋼平臺及臨時碼頭橋面標(biāo)高均為+7.0m。鋼棧橋采用貝雷型鋼組合結(jié)構(gòu)形式，標(biāo)準(zhǔn)跨徑1

9、2m。采用800×10mm鋼管樁作為基礎(chǔ)；鋼管樁之間連系梁采用直徑500mm，壁厚8mm的鋼管；主橫梁采用雙拼H600型鋼；主縱梁采用321型貝雷組合?？v向設(shè)8片，每兩片間距90cm并聯(lián)，貝雷片端部設(shè)支撐架；橫向分配梁采用25工字鋼，縱向間距1.5m；縱向分配梁采用14#工字鋼，間距30cm布置；橋面板采用厚度10mm厚鋼板，鋼板寬度7.4m。護欄采用48×3.5mm鋼管，護欄高度90cm。豎桿間距1.5m設(shè)置，焊接在橫向分配梁上，焊縫應(yīng)滿焊，橫桿設(shè)2排，每排間距0.4m。護欄的豎桿、橫桿連續(xù)刷上紅白相間的警示反光油漆。過渡墩（18#墩）工作平臺尺寸為39×12m

10、，主墩（19#23墩）工作平臺尺寸為45×12m，結(jié)構(gòu)形式與鋼棧橋相同。過渡墩（18#、24#墩）鉆機平臺尺寸為33×12m，主墩鉆機平臺（19#23#墩）鉆機平臺尺寸為39×17m，次橫梁采用I32工字鋼，其他結(jié)構(gòu)形式與鋼棧橋相同。臨時碼頭尺寸為45×14.6m，結(jié)構(gòu)形式與鋼棧橋相同。鋼管樁采用瀝青防腐，其他鋼結(jié)構(gòu)采用油漆防腐。貝雷片與主橫梁、次橫梁的連接，均采用鍍鋅螺栓連接，貝雷片上無焊接。1.7 結(jié)構(gòu)計算1）結(jié)構(gòu)的強度驗算2）結(jié)構(gòu)的剛度驗算3）結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算詳見附件“臨時鋼棧橋平臺計算書”。1.8 施工條件設(shè)計主要施工設(shè)備配備表序號機械名稱規(guī)格單

11、位數(shù)量1起重船150t艘12履帶吊50t臺43拖輪400P艘24拋錨挺艘15汽車吊25t臺26振動錘DZ90臺17切割割具乙炔氧氣割槍套38電焊機DC直流臺6二、深水鋼吊箱的計算與應(yīng)用揚中三橋19#23#主墩均為高樁承臺，根據(jù)實際河床標(biāo)高，結(jié)合現(xiàn)場施工實際情況，選擇當(dāng)年11月-翠年4月長江低水位季節(jié)的有利時間進行施工。主要工藝為采用有底鋼吊箱圍堰法施工。2.1 總體施工方案設(shè)計根據(jù)2009-2011年的有關(guān)資料統(tǒng)計，在當(dāng)年11月-翠年4月長江最高水位約為4.0m左右，最低水位約為±0.0m。19#23#墩承臺采用單壁鋼吊箱圍堰，圍堰高度7m，平面尺寸與承臺尺寸吻合，施工時除作為擋水結(jié)

12、構(gòu)，同時直接作為承臺模板，整個鋼吊箱圍堰重約230t。主要由底板、側(cè)板、內(nèi)支撐、吊掛系統(tǒng)等部分組成。施工時，鋼吊箱底板在現(xiàn)場制作，側(cè)板在鋼結(jié)構(gòu)車間分片制作，并經(jīng)試拼驗收合格后運至工地。在鉆孔樁施工完畢，鉆孔平臺拆除后，在鋼護筒上焊接牛腿，在牛腿上依次安裝底板（包括底板龍骨）、側(cè)板、圍堰內(nèi)支撐，安裝挑梁、拉桿和穿心千斤頂，利用穿心千斤頂沉放套箱至設(shè)計標(biāo)高，緊固所有拉桿螺栓。潛水員水下安裝鋼吊箱底部樁基抱箍，封堵底部縫隙，清理鋼吊箱內(nèi)部泥垢。設(shè)置集料斗和導(dǎo)管，澆筑第一次封底混凝土，澆筑標(biāo)高-2.5-1.4m，待第一次封堵混凝土達到設(shè)計強度后抽出套箱內(nèi)江水，同時進行內(nèi)支撐體系轉(zhuǎn)換。割除鋼護筒，鑿除樁

13、頭，設(shè)置剪力鍵及鋼筋網(wǎng)，澆筑第二次封底砼，澆筑標(biāo)高-1.4-1.0m。待第二次封底混凝土達到設(shè)計強度后，綁扎承臺鋼筋，分兩次澆筑承臺混凝土，每次澆筑2m厚。施工結(jié)束后，拆除套箱側(cè)板及輔助支撐梁。主橋1923#墩施工步驟見下圖。承臺第二次混凝土澆筑鋼筋綁扎、布置散熱管、設(shè)置測溫元件承臺第一次混凝土澆筑混凝土原材料檢測鋼筋加工、運輸抽水、套箱內(nèi)清理、切割鋼護筒、鑿樁頭、內(nèi)支撐轉(zhuǎn)換第二次封底砼澆筑澆筑第一次封底潛水員封堵套箱底板安裝吊掛設(shè)備起吊下放鋼套箱至設(shè)計標(biāo)高底側(cè)板連接處堵漏圍堰內(nèi)支撐安裝鋼套箱側(cè)板拼裝鋼套箱拼裝平臺搭設(shè)鋼套箱底板拼裝主墩鉆孔平臺拆除主墩承臺鋼吊箱施工工藝框圖鋼筋加工、運輸通水冷

14、卻養(yǎng)護割護筒、鑿樁頭、內(nèi)支撐鋼筋綁扎、布散熱管、設(shè)置測溫元件鋼套箱場內(nèi)分片制作鋼套箱設(shè)計原材料采購2.2 鋼吊箱結(jié)構(gòu)總體設(shè)計主墩承臺施工采用有底鋼吊箱圍堰。底板主梁為雙拼I32工字鋼，縱橫向等高連接層框架結(jié)構(gòu)，次梁為I14工字鋼，順橋向布置，鋪設(shè)1cm厚鋼板。側(cè)板分塊制作，高度7m，號側(cè)板寬度4m，共16塊，號側(cè)板4塊，側(cè)板2塊。側(cè)板面板采用6mm鋼板，桁架豎梁、橫梁采用角鋼制作。側(cè)板與底板采用限位角鋼連接。鋼吊箱挑梁采用雙拼600×200H型鋼制作，挑梁順橋向安裝在護筒頂。吊桿采用32精軋螺紋鋼筋，吊桿從挑梁和底板主梁間穿過，將上下承重結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，共44根吊桿。鋼管樁支撐采用5

15、00×8鋼管，圍囹采用雙拼I32a工字鋼。支撐設(shè)在+4.5m處。圖2-1 鋼吊箱總裝示意圖2.3 鋼吊箱結(jié)構(gòu)計算2.3.1 桁架結(jié)構(gòu)桁架在面板外側(cè)，豎向設(shè)置，橫向間距1.1m。豎梁、斜撐與豎梁之間連接為鉸接。水壓力折算成集中力，作用在結(jié)點上。L75×6L100×8雙拼L75×6雙拼L75×6L75×6L70×62.3.2 工況一計算第一次封底混凝土澆筑完成，達到設(shè)計強度后抽水，此時套箱外水壓力作用在套箱面板上，并由套箱豎向桁架承擔(dān)。q=hb=10KN/m³×h×bF1=（0+10KN/m

16、9;×1m×1.1m）/2×1m=5.5KNF2=（10KN/m³×1m×1.1m+10KN/m³×2m×1.1m）/2×1m=16.5KNF3=（10KN/m³×2m×1.1m+10KN/m³×3m×1.1m）/2×1m=27.5KNF4=（10KN/m³×3m×1.1m+10KN/m³×3m×1.1m）/2×1m=38.5KNF5=（10KN/m

17、9;×4m×1.1m+10KN/m³×4m×1.1m）/2×1m=49.5KNF6=（10KN/m³×5m×1.1m+10KN/m³×5m×1.1m）/2×1m=60.5KNF6F5F4F3F2F1內(nèi)力計算圖如下：豎桿計算：11#桿件壓力最大，偏心受壓，壓力N=173.46KN，M=173.46KN×（2.75-0.4）cm=4.1KN.m。該桿件為兩端鉸接。外豎桿采用雙拼L100×8角鋼，A=30.84cm2 ，W=2Ix/y=2×1

18、45/2.75=105.5cm3，ix=3.07=l/i=1×100cm/3.07cm=32.6。=MA/NW=4.1 KN.m×30.84cm2/（173.46 KN×105.5cm3）=0.69查表=0.6=N/A=173.46/（30.84×0.6）=93.7MPa<140MPa，滿足要求。短桿計算：26#桿件軸力最大為104.8KN，M=104.8KN×（2.06-0.3）cm=1.8 KN.m，該桿件為兩端鉸接。短桿采用雙拼L75×6角鋼，短桿長度0.82m，A=17.454 cm2，ix=2.3，W=2Ix/y=2&

19、#215;46.1/2.06=44.6cm3=l/i=82/2.3=35.65。=MA/NW=1.8 KN.m×17.454cm2/（104.8 KN×44.6cm3）=0.67查表=0.67=N/A=104.8/（17.454×0.67）=89.6MPa<140MPa，滿足要求。向左下方傾斜的斜桿，口朝上布置。變形計算圖如下：最大變形為0.7cmL/500=1.2cm，變形滿足要求。2.3.3 工況二計算工況二為套箱外水位最低、澆筑水下封底混凝土，計算模型見下圖F2=19.25KNF1=8.25KNF4=68.75KNF3=21KN受力計算見下圖L75&#

20、215;66mm鋼板3#桿受壓軸力最大為61.38KN，采用單根L75×6角鋼。M=61.38KN×（2.06-0.3）cm=1.08KN.m。該桿件為兩端鉸接。內(nèi)豎桿采用L75×6角鋼，桁架內(nèi)桿與6mm厚面板共同受力。A=8.727+0.6×7.5=13.227cm2 ，W=9.37cm3，ix=2.646=l/i=1×100cm/2.646cm=37.8。=MA/NW=1.08 KN.m×13.227cm2/（61.38KN×9.37cm3）=2.5查表=0.399= N/A=61.38/（13.227×0.399）=117MPa<140MPa，滿足要求。短桿計算：31#短