浅谈山区便道便桥施工

浅谈山区便道便桥施工摘要：通过山区高速公路所处地理地质条件分析，简单的对山区便道便桥施工进行阐述。关键词：地震带圆管涵工字钢便桥一、地理地质条件施工区所在天全河流域西接青藏高原东侧，属四川盆地西缘山地。大部分为高、中山地。整个流域地势是由西向东倾斜，西部的夹金山，二郎山海拔在3000m以上，最高的狮子山海拔达5500m，而河流出口处的飞仙关，海拔仅600m，高差达4900m，非常适宜从东面输送来的大量暖湿气流越坡造雨效应，降水丰沛。天全河流域属四川盆地亚热带湿气候区的盆地西部边缘区。气候具有冬无严寒，夏无酷热，降水丰沛，雨日多的特点。根据天全气象站的观测资料统计，多年平均气温15.1℃，历年极端最低温度-5.3℃，历年极端最高气温33.9℃。多年平均降水量为1682.4mm，多年平均降水日数235.5天，多年平均雷电日数29.4天，无霜期283天，多年平均相对湿度83%，多年平均蒸发量814.8mm，约为年降水量的48.4%。多年平均日照时数为902.1小时，多年平均风速为1.0m/s，多为东南风，最大风速为25m/s。流域地处青衣江暴雨区。最大一日暴雨量天全为182.0mm，龙门站为206.5mm，南坝子为175.4mm，两路站为184.3mm。其中一日暴雨量的60%左右集中在6小时内降落。三日暴雨量约为一日暴雨量的1.5倍。多年平均暴雨日数6-4天。暴雨主要出现在5-9月，其中7、8两月的暴雨日数占全年暴雨日数的80%左右。桥址区位于四川盆地与青藏高原过渡地段，地貌类型为构造、剥蚀中低山地貌区。区内地貌受构造及岩性控制，沟谷两侧斜坡为凸形坡。调绘区山脊最高约1472m，沟谷最低约1111m，相对高差约361m。桥址区地层主要为第四系全新统松散堆积层、元古界石英闪长岩。桥址区大地构造上处于扬子地台西缘，龙门山、大巴山台缘断褶带之西南端，西邻康滇地轴，东接四川台坳，西北侧相邻松潘-甘孜地槽褶皱系。雅安地区，尤其是周围邻区历史上屡有中强地震发生，如其西康定-炉霍一带，其南的冕宁-西昌和马边-雷波一带，以及其北的松潘、平武、汶川等地，皆为强震区，而该区恰好处于他们的交汇之所。雅康高速这贯穿地震带，震后的地质状况对其施工方法的选择具有着重要性的意义。二、方案1、便桥构造漫水便桥两端采用埋设圆管涵至工字钢便桥跨径位置，圆管内径1.5米，单节长度2米，沿水流方向埋设2排，工字钢便桥采用I45b工字钢10道，每道12米，两端桥台搭接1米，净跨为10米，桥面净高取2.7米，净宽为4.0米。设计最大荷载50吨，安全系数取1.75设计。圆管涵底部采用C25砼基础，基础厚20cm，顶部浇筑30cm后C25钢筋砼面板，面板钢筋采用直径20螺纹钢，按15×15cm网格上下两层铺设。砼面板上再铺筑70cm厚土石混合料回填，保证圆管不被压裂。工字钢两端桥台为C25片石混凝土桥台，先铺筑20cm后C20砼基础，基础上竖向放置6排直径1.5米、高2米圆管，管内浇筑C20片石砼，圆管顶面横向布置I45b工字钢一道，保证纵向工字钢搭接平稳，受力均匀，纵向采用10道I45b工字钢，按行车轮胎位置两段分散布置，1.4米布置5道，中间空1.2米，再1.4米布置5道，桥面采用直径25螺纹钢按10cm等间距焊接于工字钢顶面，作为桥面使用，同时使工字钢连为整体，桥面护栏高度1.5米，采用∅8×3.5mm钢管连接，长度单侧长度12米。2、施工方法及工艺流程：施工方法：挖机回填片石减小河水流速，降低水位后施工圆管涵基础，工字钢便桥桥台采用用竖向圆管涵内浇筑混凝土，管涵内预埋钢筋与涵管基础及顶部工字钢连接，钢筋竖向间距20cm，每根长度2.5米。两端桥台完成后，用25T吊车吊装工字钢，就位后用长度4.2米按10cm等间距焊接桥面系钢筋，最后施工防护栏。施工工艺流程：便桥设计→方案制定→设备材料进场→施工放样→管涵基础施工→埋设管涵→管涵砼浇筑→桥台砼浇筑→工字钢吊装→桥面钢筋焊接→防护栏施工→完工验收。（1）、施工放样：根据设计图图示位置及天全河水宽度，确定工字钢便桥安设位置，具体位置详见桥位平面图。（2）、管涵基础施工采用挖机回填片石，改河道等方法降低天全河水位，水位降低后施工管涵基础，基础采用C20片石混凝土，厚度20cm，宽度6m，长度按管涵埋设长度确定。浇筑管基混凝土分为两次浇筑，第一次浇筑管基底下部分，待管涵安装完后，浇筑管底第二次上部混凝土，在浇筑管基底混凝土时要严格控制好标高，浇筑时预留管基厚度及安放管节座浆2-3cm，施工桥台管涵基础时注意预埋连接钢筋。（3）、圆管涵拼装a钢筋混凝土管圈管厂购置，并抽样检验报监理工程师审批，其各项技术指标必须满足设计规范的要求。b管基混凝土分两次浇筑，先浇筑管底以下部分，然后浇筑管座混凝土。第一次管基浇筑前对准设计中线位置在砂石垫层上支撑组合钢摸板，将现浇C20混凝土流槽入模，插入式振捣器振捣密实，浇筑时注意预留管壁厚度，混凝土初凝前拉毛养生，保证与管座混凝土紧密结合，达到要求强度后，准备安装管节。接缝完成后进行护管混凝土的第二次浇筑，方法同上。c混凝土管采用25T吊车或者装载机、挖掘机卸管和起吊，人工配合安装，管节安装位置准确无误后进行临时底部木楔支撑。d管节接头处用浸过沥青的麻絮填塞，外面用满涂热沥青的油毛毡圈裹二道。在沉降缝位置处预留1-1.5cm缝宽，用沥青麻絮填塞，然后用(三油两布法)三层沥青两层沥青浸渍的麻布沿接缝处缠绕管壁一周（麻布宽≥15cm），并用铁丝将麻布扎紧。e桥台竖向管涵安装，施工时注意预埋钢筋，竖向管涵放置平稳后，管涵内浇筑混凝土至管口位置。（4）、便桥工字钢安装桥台砼凝固后，桥头填土压实，吊车支腿起吊，将工字钢吊至两端桥台，吊装时注意安放位置及间距，详见便桥示意图。（5）、便桥桥面系施工桥面采用采用10片45b工字钢作为主梁，5片为一组，两组工字钢净距105cm，各组工字钢分别由Ф25钢筋按10cm间距横向连接为一整体，保证5片工字钢整体受力，①、护栏施工：钢便桥栏杆高1.5m，采用Φ48×4mm焊接钢管制作，立柱间距3.0m，焊在桥面工字钢及钢筋上，栏杆统一用红白油漆涂刷，交替布置，达到简洁美观。②、标志标牌：在便桥上设置车辆限速行驶警示牌，在便桥入口醒目处设置车辆限重限速标志牌。③、照明设置：在钢便桥上两边每隔15m交替布置路灯，供夜间施工照明。三、荷载分析从结构可靠性、经济性及施工工期要求等多方面因素综合考虑，便桥采用10片45b工字钢作为主梁，5片为一组，两组工字钢见净距105cm，各组工字钢分别由Ф25钢筋横向连接为一整体，保证5片工字钢整体受力，满足设计荷载要求。根据现场施工需要，便桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q，及车辆荷载P两部分组成，其中车辆荷载为主要荷载。如图1所示：Pq图1为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。以单片工字钢受力情况分析确定q、P值。1、q值确定由资料查得45b工字钢每米重87.4kg，再加上联结钢筋及钢板重量，单片工字钢自重按1.5KN/m计算，即q=1.5KN/m。2、P值确定根据施工需要，并通过调查，便桥最大要求能通过后轮重60吨的大型车辆，及单侧车轮压力为300KN，单片45b工字钢尺寸如图2：单侧车轮压力由5片梁同时承受，其分布如图3：单侧车轮压力非平均分配于5片梁上，因此必须求出车轮中心点处最大压力maxf，且车轮单个宽25cm，45b工字钢翼板宽15cm，每片工字钢间横向间距为20cm，由于用直径25钢筋间距10cm铺满桥面，因此单侧车轮压力均匀作用于五片工字钢上。而f按图3所示转换为直线分布，如图4：图3Fffmaxmaxffff由图4可得到maxf=F/5=300KN/5=60KN。由于便桥设计通过车速为5km/小时，故车辆对桥面的冲击荷载较小，故取冲击荷载系数为0.2，计算得到KNKNP72)2.01(60。四、结构强度检算由图1所示单片工字钢受力图示，已知q=1.5KN/m，P=72KN，工字钢计算跨径l=10m，根据设计规范，工字钢容许弯曲应力w=210MPa，容许剪应力=120MPa。1、计算最大弯矩及剪力最大弯距（图1所示情况下）：mKNmmKNmmKNPlqlM75.198410/728)10(/5.14822max最大剪力（当P接近桥台处时）KNKNmmKNPqlV5.7972210/5.12max2、验算强度正应力验算：MPaMPacmmKNwM2105.132150075.198/3max（w为45b工字钢净截面弹性抵抗矩，查表得到为1500cm3）剪力验算：由于工字钢在受剪力时，大部分剪力由腹板承受，且腹板中的剪力较均匀，因此剪力可近似按)/(wwthV计算。wh为腹板净高（除去翼板厚度），wt为腹板厚度，由图2可得到wh=414mm，wt=13.5mm。计算得到：MPaMPammmmKNthVww120224.14)5.13414(5.79max3、整体挠度验算工字钢梁容许挠度cmcmlf5.2400/1000400/,而梁体变形为整体变形，由单侧5片工字钢为一整体进行验算，计算得到：EIFllqf483845534其中q=1.5KN/mF=300KNE=206×105/cm2I=33760cm4×5533760/1020648)1000(300384)1000(/5.15542534cmcmcmKNcmmKNfcm08.2考虑车辆荷载非集中荷载，后轮轴重如达60吨时为双桥或三桥车，按《桥梁设计规范》中，双桥车两轴间间距为1.4米，及F可认为如图5所示分布。0.5F0.5Fq图5根据图1和图5中集中荷载弯矩计算公式分别为：41FlM和lFabM2cma)140500(cmb)140500(92.04212labMM由于挠度主要由车辆荷载产生，因此可近似将视为挠度的折减系数，及cmfcmcmf5.291.108.292.0五、验算结果分析根据以上验算，可见本便桥可通过的最大车重为60吨，但根据进出工地车辆统计，一般车重不超过50吨，因此次设计可以完全满足使用要求。总结:便道便桥修建以主题工程及拌和站为中心，以最短距离通往主体工程施工场所，并连接主干道路，使内外交通方便。充分利用原有的乡村道路，对不满足施工要求的道路进行改造，以节约投资及施工准备时间。尽量避开洼地和河流，不建便桥或少建施工便桥。因地制宜，充分利用现、现场的地形和地物。便桥的选址要充分考虑河道的排洪要求，同时尽量的减少桥长为原则，以降低成本。参考文献：《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（1）《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041-2004）（2）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）（3）《装配式公路钢桥》制造JT/728-2008（4）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）