大載重量施工便橋的設(shè)計(jì)

PAGEPAGE6大載重量施工便橋的設(shè)計(jì)搭設(shè)施工便橋是工程施工中常用的交通疏導(dǎo)手段，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，大載重量施工便橋的使用也越來越多。然而，由于設(shè)計(jì)方案不嚴(yán)謹(jǐn)、計(jì)算不科學(xué)而造成安全事故的情況時(shí)有發(fā)生。設(shè)計(jì)方案的安全性、適用性和計(jì)算的科學(xué)性是大載重量施工便橋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的主要原則。1案例概況某熱力暗挖隧道4#豎井位于城市十字路口，豎井平面凈尺寸為8.1×8.1m，深12m，豎井中心位于道路永中偏2m。東西和南北方向道路均為雙向6車道，道路寬26m。其中，機(jī)動車道為雙向4車道，每車道寬4m；非機(jī)動車道為雙向2車道，每車道寬5m。見圖1。由于4#豎井所在位置交通流量大，且時(shí)常有40噸以上的重型車輛通行，為了最大限度地保證車輛的正常通行，計(jì)劃在進(jìn)行逆做法施工的豎井上方搭設(shè)便橋，將豎井向?qū)煌ㄓ绊懴鄬^小的南側(cè)延伸，延伸部分作為豎井施工的通道。交通解決方案見圖2。2便橋設(shè)計(jì)方案考慮到地面通行的重型車輛較多，且施工工期較長等因素，該便橋按公路—Ⅰ級汽車荷載（2輛重力標(biāo)準(zhǔn)值為550kN的汽車同時(shí)通過）設(shè)計(jì)。便橋主梁采用熱軋普通I40a工字鋼，主梁沿豎井東西方向放置，I40a工字鋼密排（中心間距142mm）；主梁壓在豎井混凝土鎖口圈梁上0.6m并伸出圈梁外1.0m，在主梁下部兩端墊放50mm厚木板；在主梁上垂直于主梁方向放置150×150×4000mm方木（相鄰方木接頭錯開2m），方木密排；方木上鋪設(shè)20mm厚鋼板作為橋面板，鋼板四周伸出I40a工字鋼0.5m，與現(xiàn)況路面搭接，鋼板塊間焊接牢固，在鋼板上焊φ10鋼筋作防滑條。為了抵抗豎井逆做法施工過程中不斷增大的自重土壓力和汽車荷載引起的土壓力，從鎖口圈梁下部開始設(shè)盤撐，每隔1榀鋼格柵設(shè)一道，間距1.2m。盤撐采用I28a工字鋼。便橋設(shè)計(jì)方案見圖3。3設(shè)計(jì)方案計(jì)算（1）計(jì)算分析由于主梁和方木均為密排，且與四周結(jié)構(gòu)固定，故不計(jì)算方木、鋼板受力及結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，計(jì)算重點(diǎn)是I40a工字鋼主梁和豎井I28a工字鋼盤撐。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004）》（以下簡稱《橋規(guī)》），橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載和擋土墻土壓力的計(jì)算采用車輛荷載。I40a工字鋼主梁驗(yàn)算時(shí)按最不利的公路—Ⅰ級車輛荷載橫向布置（即2輛車同時(shí)相對通過）考慮，且采用最大的后軸重140kN作為重力標(biāo)準(zhǔn)值。考慮到鋼板和密排方木對荷載的分散作用，按每個(gè)輪壓由4根I40a工字鋼主梁同時(shí)承擔(dān)。豎井I28a工字鋼盤撐承受的荷載由土自重引起的土壓力和汽車荷載引起的土壓力組成。根據(jù)《橋規(guī)》，汽車荷載引起的土壓力可按豎井墻后破壞棱體上的車輛荷載換算為等代均布土層厚度來計(jì)算。（2）I40a工字鋼主梁強(qiáng)度驗(yàn)算1）荷載計(jì)算①靜荷載：20mm厚鋼板重 q1=78.5×0.142×0.02=0.223kN/m150×150mm方木重q2=0.15×0.142×5.5=0.117kN/mI40a工字鋼重q3=0.662kN/m靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=q1＋q2＋q3=0.223＋0.117＋0.662=1.002kN/m靠②長擊活荷載：將公騎路掛—載Ⅰ江級車輛荷載和蛛汽車沖擊力作俗為可變荷載。蕩每根主梁所受伐每個(gè)輪壓基為妹140/4×更2=17.5端k音N宴，主梁的沖擊誼系告數(shù)袋μ晝按《橋規(guī)》棕取左0.45換(檔結(jié)構(gòu)基頻經(jīng)計(jì)卡算緊為劫24.1H云z堂，計(jì)算過程帥略劉)納，則集中活荷繁載標(biāo)準(zhǔn)值棋為森p慈=逝（惡1除+蹄μ奏）婆×17.5荒=講（擱1+0.4奪5糾）邪×17.5腦=25.37痛5kN隊(duì)③疤蔽靜荷載設(shè)計(jì)錢值揚(yáng)Q=1.2q進(jìn)=1.2×1迫.002=1蟻.202k夏N/m暮境譯活荷載設(shè)計(jì)禿值毀P=1.4p篇=1.4×2所5.375笑=35.52宅5kN習(xí)車輛荷載橫向倦布置時(shí)主梁的繪受力簡圖如誤圖緞4佩所示：2）內(nèi)力計(jì)算蠻M切靜獅=QL禽2疲/8=1.2區(qū)02×8.7升2報(bào)/8=11.觀372kN航*m昂M鵲活車=2P治論×蘿（隙1.8+1.類9+1.3/狂2裹）暮-P恒右×語（侮1.8+1.垂3/籠2豐）模-P洋研×1.3/2蜂=198.9來4kN*稻m衛(wèi)M管x奪max轉(zhuǎn)=M穴靜牧+M肅活選=11.37暗2+198.命94=210蜘.312k檔N*m循式中贊：加M隨x訊max紙—襪—院x昨軸（強(qiáng)軸）截托面最大彎矩訪，港童L咸—爬—帶主梁計(jì)算跨徑詳。3）強(qiáng)度驗(yàn)算純б鹿=搭M節(jié)x估m(xù)ax匹/矮W盜x慌=晉210.3敗12×勞10背6軋/摸1慕090×贏10單3彩=192.9項(xiàng)47西N播/塊mm同2活<秧[罪б疤]斧=215N鮮/憐mm窗2捏式中：溜W席x嚼—銜—盆x汪軸（強(qiáng)軸）截備面抵抗矩。鼻主梁強(qiáng)度滿足越要求。抵（位3童）水I鞭40郵a鈴工字鋼主梁變掩形驗(yàn)算味主梁變形驗(yàn)算騙采用短期效應(yīng)癥組合，即取靜益荷載標(biāo)準(zhǔn)值效他應(yīng)與汽車荷溫載胃(礎(chǔ)不計(jì)沖擊勝力牛)辟頻遇值效應(yīng)組盡合。1）荷載計(jì)算粘靜荷載設(shè)計(jì)疼值拜Q=q=1.命002kN砌/m際活荷載設(shè)計(jì)堂值很P飄=庫ψ覆p=0.7×描17.5=1孝2.25k朱N簽式中腸：尊ψ—起—滲活荷載效應(yīng)頻瓣遇值系數(shù)，按觀《橋規(guī)》汽車隙荷載漁取唇0.嘴7授。伴車輛荷載橫向糠布置時(shí)主梁的群受力簡圖如愈圖車5檢所示：2）變形驗(yàn)算烤f悲靜灘=5QL俊4蒸/384EI掌x沒=5×1.0鋤02×8.7活4暴×10歌12英/檔384×2.氧1×辭10吼5氧×21720絲×層10砍4波=盤1.6mm顧f艘活秋=2P[1.澡9搬×貧（寒3×8.7宋2椅-4×1.9基2憂）嘆+3.7輝×宇（柱3×8.7搖2牧-4×3.7家2稅）第]/48EI鳴X軋=2×122哄50×104嘆1.544×單10歷9勵/48×2.淚1×10歸5旋×21720跪0×10涂4宗=治1.2mm承f=f底靜呈+f柿活鉤=1.6+1滲.2=勻2.8mm彎f/L=2.慣8/8700返=1/310頌7曠＜紫[f]=1建/1200鳳式中惹：膠E棉—休—遲鋼材彈性模量聰，方I痛x注—施—萬x沿軸（強(qiáng)軸）慣革性矩，旨舉f匆—粘—府主梁在荷載作慈用下的最大變白形量連，距[f壩]歡—掠—綠型鋼容許變形橡量。創(chuàng)主梁變形滿足倦要求。鑼（元4糞）豎墨井艷I28螺a犧工字鋼盤撐驗(yàn)支算通1若）等代均布土挖層厚半度開h粉繼計(jì)算貿(mào)①易飯計(jì)爪算丹θ承（繪β區(qū)=0豎°版時(shí)，破壞棱體俯破裂面與豎直秤線間的夾角）假tan蠶θ拳=-ta列n培ω起+叛√鏈（粗cot考φ乎+ta拒n閱ω名）壓（臣ta坡n鑼ω溝-ta紡n椅α特）屠式中沈：斬ω療=油α潮+皇δ防+抹φ散（此α典—制豎井墻背與豎外直面的夾角憐；拔δ晌—沉豎井墻背與填熊土間的摩擦角結(jié)；哭φ乘—烈土的內(nèi)摩擦角睜。見舟圖界6芝）。幸α鑄=0種°鍛，對于粉土堂取筍φ爛=20疫°庸，莊δ吉=游φ流/2=10愈°撐，則銀，夾ω忠=30罵°濫。桐tan帥θ匙=-tan搖30°+阻√昆（躲cot古20°+t件an30抗°垂）擇（呢tan30°語-tan0擾°優(yōu)）啄=0.808微θ回=38.9°膝②辰灑計(jì)算等代均布拾土層厚送度供h躺l語0逼=H咳tan返θ毀=12×ta誼n38.9°踐=化9.7m極h塔=復(fù)Σ冤G/B蓮l念0葛γ箏=2×520鄰/8.1×9斷.7×21=勿0.63m式l津0痛—扇豎井墻體后填線土的破壞棱體禽長度；喂H終—圓豎井墻體高度揉；鎖Σ棗G稅—立布置根在意B×柜l戚0灑面積內(nèi)的車輪抽的總重力，按獲車輛荷載橫向默布置時(shí)的中軸翁和后軸重計(jì)算??；塵B下—塔豎井墻體寬度橫；鵲γ掌—很土的重力密度侄（博kN/m鵝3僵）。裙2有）盤撐荷載計(jì)秤算華車輛荷載作用遼下的計(jì)算簡圖充見唯圖吊7斬。丘作用在豎井深凡度西X交處的土壓力強(qiáng)晃度茄Qx錘=鼓μ柏γ更（啟h+加X廈）顆式中跟：梁μ繁為主動土壓力搞系數(shù)凈，累μ掛=tan薄2槐（奉45°縮-唐φ饑/鬧2肯）夠=0.4感9蓄。愚位于豎井最底根部的盤撐所受到土壓力強(qiáng)度最美大，假定其承境擔(dān)豎井底部以酒上榜1.2m活（盤撐間距）將高度范圍的土騙壓力，且假定刃盤撐支撐在該次部分土壓力的盛作用點(diǎn)處。標(biāo)Q懼10.8景=拘μ嗚γ冒（孝h+10.盼8甲）納=0.49×景21×(0.俯63+10.磨8)=117條.61kN閥/m西2誕Q夠12薦=罰μ集γ找（弓h(huán)+1窗2璃）紋=0.49×壇21×(0.際63+12)鼓=129.9歐6kN/m木2芬則，作用在盤竄撐上的土壓力匪標(biāo)準(zhǔn)值櫻為牧q=(Q蜂10.8地+Q汗12努)×1.2/冬2=148.言54kN/膝m眠3襖）盤撐強(qiáng)度驗(yàn)箭算倆為簡化計(jì)算，齊取最大鼠跨異2舟m族按簡支梁計(jì)算農(nóng)。內(nèi)力計(jì)算狹M蛛x漸max狼=1.2猴qL燃2淚/8=1.2躺×148.5終4×2秘2循/8=89.窄124kN悶*m強(qiáng)度驗(yàn)算遠(yuǎn)б淹=薯M稼x榴max萍/捉W鈔x型=翻89.12背4×堅(jiān)10褲6針/508.1擔(dān)5×目10王3房=175.3識9聰N只/佳mm章2譽(yù)<磨[因б茂]耗=215N怎/聲mm默2碑式中：喚W(wǎng)噸x潮—艦—岡x份軸（強(qiáng)軸）截哪面抵抗矩。她盤撐強(qiáng)度滿足著要求。完4墾）盤撐變形驗(yàn)殊算華f=5q翻L瘦4也/384EI村x疼=5×148蹦.54×2大4硬×10壁12仇/結(jié)384×2.灘1×欣10食5溜×7114.腫14×神10達(dá)4袍=竟2.07mm笛f/L=2.滑07/200方0=1/96掌6傭＜逼[f]=1晌/400港式中醫(yī)：節(jié)E逝—和—賀鋼材彈性模量嫌，驚I同x指—跨—長x汁軸（強(qiáng)軸）慣服性矩，奪樸f架—宴—羊盤撐在荷載作逃用下的最大變芬形量秤，時(shí)[f決]競—警—喚型鋼容許變形框量。跪盤撐變形滿足錫要求。正5直）盤撐整體穩(wěn)密定性驗(yàn)算域M支x透max刃遙/走φ蒜b緊W傷x頭=套89.12愚4×豈10妥6羊/2.1×5刃08.15×蘋10屠3樓=83.52括N樓/田mm叫2告<資[恒б會]疫=215N遺/臂mm悲2裝式中只：棵φ裕b拼—寸—呈梁的整體穩(wěn)定借系數(shù)。宣盤撐整體穩(wěn)定頭性滿足要求。結(jié)語救經(jīng)過近一年使母用期的檢驗(yàn)，跌該便橋的使用蜓功能和豎井結(jié)踐構(gòu)變形始終處斷于受控狀態(tài)。旅從本方案的有吐效實(shí)施中得到類以下幾點(diǎn)啟示辮：普大載重量便橋探設(shè)計(jì)時(shí)要本著星安全第一的原咸則，結(jié)合現(xiàn)場恩實(shí)際情況、經(jīng)鈴濟(jì)能力等請因素確定便橋媽的結(jié)構(gòu)形式；炒計(jì)