箱梁专项施工方案.docx

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箱梁专项施工方案

一、编制依据

1、宁波市东外环-宁镇公路互通立交工程施工图

2、宁波市东外环-宁镇公路互通立交工程地质勘察报告

3、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

4、《公路施工安全技术规程》（JTJ076-95）

5、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

6、《路桥施工计算手册》

二、工程概况

本工程为定向加苜蓿匝道的三层全互通立交，东外环主线桥全部采用预应力现浇箱梁，匝道桥跨径大于23米采用预应力现浇箱梁，小于23米采用普通现浇箱梁，人行天桥过宁镇路主跨采用预应力现浇箱梁，总计62联，各桥箱梁结构形式如下：

1、东外环路主线桥（两座，每座8联）

东外环路主线桥标准断面宽度13m，结构形式采用现浇等截面预应力砼带圆弧转角连续箱梁（标准横断面图示如下）。

主线EU02～08、WU03～08为单箱双室，梁高1.6m，顶宽12.6m，底宽8.2m，箱梁单侧悬臂长1.9m，悬臂根部厚35cm。

主线EU01、WU01、WU02为单箱多室，箱梁宽度为变化值，与明州大桥及其他箱梁断面接顺。

箱梁顶、底板水平厚度均为22cm，支点附近加厚至30cm，跨中腹板厚45cm，支点处腹板厚70cm。

EU02～EU08，WU03与～WU08横梁均采用钢筋砼结构，其余横梁采用预应力结构。

2、匝道桥（八座）

标准横断面图示如下：

①EN匝道：

共3联，采用现浇普通钢筋砼连续箱梁。

②ES匝道：

共10联，第1～3联和第9、10联采用现浇普通钢筋砼连续箱梁；第4～8联采用现浇预应力砼连续箱梁。

③NE匝道：

共5联，第4～6联采用现浇普通钢筋砼连续箱梁；第1～3联采用现浇预应力砼连续箱梁。

④NW匝道：

共3联，采用现浇普通钢筋砼连续箱梁。

⑤SE匝道：

共5联，采用现浇普通钢筋砼连续箱梁。

⑥SW匝道：

共7联，第4～7联采用现浇普通钢筋砼连续箱梁；第1～3联采用现浇预应力砼连续箱梁。

⑦WN匝道：

共8联，第1～4联采用现浇普通钢筋砼连续箱梁；第5～8联采用现浇预应力砼连续箱梁。

⑧WS匝道：

共4联，采用现浇普通钢筋砼连续箱梁。

匝道现浇预应力砼连续箱梁段均采用单箱单室斜腹板断面。

箱梁梁高l.6m，顶宽7.6m，底宽3.8m。

箱梁单侧悬臂长1.6m，悬臂根部厚35cm。

箱梁顶、底板水平厚度均为22cm，支点附近加厚至30cm，跨中腹板厚45cm,支点处腹板厚70cm。

匝道现浇普通钢筋砼连续箱梁段ESU10、NWU01、SEU01、SEU02、WSU01五联箱梁处于匝道变宽段，采用单箱多室斜腹板断面，与主线接顺；其余均为单箱单室斜腹板断面。

箱梁梁高l.6m，顶宽7.6m，底宽3.8m。

箱梁单侧悬臂长1.6m，悬臂根部厚35cm。

箱梁顶、底板水平厚度均为22cm，支点附近加厚至30cm，跨中腹板厚40cm,支点处腹板厚60cm。

3、人行天桥（一座）：

跨宁镇路为1联现浇箱梁。

标准横断面图示如下：

本工程穿越宁镇路天桥采用24+34+19m等截面C50预应力钢筋砼连续梁桥，箱梁梁高l.4m，顶宽8.5m，底宽4.3m。

箱梁单侧悬臂长1.8m，悬臂根部厚35cm。

箱梁顶、底板水平厚度均为22cm，支点附近加厚至30cm，跨中腹板厚45cm,支点处腹板厚70cm。

三、施工总体安排

根据总体计划安排，本工程箱梁计划开工时间为2008年8月初，完工时间为2009年6月初，历时10个月左右（其中北侧由于拆迁原因，下部桩基迟迟不能正常开工，按工期倒排，最迟箱梁开工时间为2008年10月初，因为到冬季箱梁养护时间将加长，影响拆模落架时间，为此希望业主早日完成拆迁工作，否则工期难于保证）；计划投入13套支架模板进场，其中大钢管贝雷片组合支架2套（分别用于高跨箱梁和过宁镇路主线和匝道桥），满堂支架10套，大钢管工字钢组合支架1套（用于人行天桥过宁镇公路）。

南侧40联（其中人行天桥1联），投入9套模板（大钢管贝雷片组合支架2套,大钢管工字钢组合支架1套）,每联人员按工序流水作业，施工联顺序安排如下（说明：

为简化表述，E01表示主线桥东侧第四联，W01表示主线桥西侧第一联，ES01表示ES匝道第一联，依次类推）：

E04→W04→ES08→ES07→ES09、ES10;W05→E05→WN05→WN04→WN03;

W01→W02→W03→W06→ES06→NE02;E01→E02→E03→E06→WN06→SW03;

W03→E03→SW01→SW02→人行天桥;SE01→SE02→SE03→SE04→SE05;

WS01→WS02→WS03→WS04;NE05→NE04→NE03→WN01→WN02;

北侧共22联，拟投入4套模板（全部为满堂钢管支架）,施工联情况安排如下：

ES04→ES05→W08→W07→NE01→NW01;ES03→E08→E07→WN07→SW04;

EN01→ES01→ES02→EN02→EN03→WN08;NW03→NW02→SW05→SW06→SW07。

连续箱梁施工是由多个分项（子项）组合成的一个大的系统工程，主要包括：

支架模板方案设计，支架基础处理，支架搭设，预压调整，测量放样，钢筋（预应力钢筋）制安，支座安装，砼配合比设计，砼浇筑及养护（预应力施工，真空压浆施工）及相应试验等。

因此，要对施工进行科学合理地组织、优化，确保施工安全、施工质量、施工工期。

一联预应力箱梁施工周期安排（61天）：

一联无预应力箱梁施工周期安排（61天）：

一联箱梁施工工艺流程图示：

基础处理

钢筋检验

支架搭建、安装底模

支架预压

支座安装

底模调整、测量、验收

扎钢筋（敷设波纹管、穿钢绞线）

锚具检验

安装侧模（锚具）

C50（C40）砼配合比设计

模板、钢筋（预应力预埋件）验收

砼试块留置

商品砼现场验收

砼分次浇筑（先底板腹板，后顶板）

砼养护

（预应力张拉、压浆、封锚）

张拉机具检验

（养护）

落架

四、支架模板设计

本工程连续箱梁采用就地支架法现浇。

根据地面交通状况和桥底高程的不同，参照以往施工经验，拟根据不同情况采用三类不同的支架系统，即原则上对高跨箱梁（高度超过15米地段）采用贝雷桁架-大钢管-条形基础形式（主线桥第1、2、3联，SE匝道第1联，ES匝道第9、10联，WS匝道第5联）；低于15米地段采用碗扣式满堂脚手架形式；跨宁镇公路采用门洞支架（东外环主线（EU06、WU06）、ES匝道（ESU06）门洞支架采用钢管支墩+贝雷桁架的方法搭设；NE匝道（NEU02）、SW匝道（SWU03）、WN匝道（WNU06）和人行天桥由于桥面设计净空较低，为减小支架高度，满足通车的净空，门洞支架采用钢管支墩+工字钢的方法搭设，即立柱上面铺设横桥向双榀32#工字钢横梁，横梁上纵向铺设32a#工字钢）（具体布置情况见支架形式布置平面图）。

为保证工程质量和施工安全，本方案按最不利情况进行验算，即满堂支架按最高15米高度计算，贝雷架支架按最大跨径8.3米验算，工字钢支架按最大跨径8.5米验算。

鉴于地基土质软弱，关键是要解决地基沉降和支架变形两大问题。

为确保梁板施工安全，应先进行地基硬化处理，并且必须保证支架具有足够的刚度和强度，使地基和支架施工过程中总变形量达到规范和设计要求。

为此，梁体砼浇筑前，必须对支架进行预压，以检测在荷载作用下的地基实际沉降量、支架变形量以及支架的整体稳定性，以便对支架的施工工艺进行改正和完善。

现对三种支架方案进行分别叙述如下：

（一）碗扣式钢管支架

碗口式支架连接图示如下：

根据要求，本工程碗口支架钢管采用Ф48×3.5mm规格钢管。

立杆纵桥向跨距：

跨中空心板和翼板下为90cm，横梁和横隔板下为60cm。

横桥向间距：

翼板和空心板下为90cm，腹板、横梁和横隔板下为60cm。

立杆步距120cm。

底模板采用厚15mm长2.4m宽1.2m的竹胶板，横楞采用5cm×8cm方木，翼板下间距为30cm，横梁和腹板下间距为24cm；纵楞采用10×10cm方木，其间距和跨距同立杆布局。

内模采用方木作骨架支撑，复合板作面板。

由于箱梁内净空高度仅为116cm，内模支架采用方木搭设。

内模上、下面板骨架采用50×80mm方木，间距为30cm。

为方便张拉施工，在箱梁弯矩最小部位边缘顶部预留70×120cm上下人孔，以便内模拆除。

支架基础处理方式为：

清除地表20cm腐植土、杂填土后，铺筑50cm厚（压实厚度）塘渣垫层，并进行分层充分碾压。

然后浇筑10cm厚C15砼，作为支架立杆垫层。

并在基础四周设置40×30cm排水边沟。

支架具体结构详见附图。

1、地基承载力验算

地基荷载组成：

（1）箱梁砼重力G1：

腹板和横梁处：

1.6×25=40KN/m2

跨中空心处：

0.44×25=11KN/m2

近支点空心处：

0.52×25=13KN/m2

（2）模板支架自重G2：

①模板：

0.15KN/m2

②方木：

0.25KN/m2

③钢管：

1.1KN/m2

G2=①+②+③=1.5KN/m2

（3）施工荷载G3：

3.5KN/m2

（4）地坪混凝土G4：

0.10×25=2.5KN/m2

以最不利处，即腹板和端横梁处为例，地基所受荷载为

σ=1.2×（G1+G2+G4）+1.4×G3=1.2×（40+1.5+2.5）+1.4×3.5

=57.7KN/m2＜k·σ0=1/2×200=100KN/m2

查《建筑地基基础设计规范》（J10252-2003）表7.2.6.2得知，经塘渣换填后的软土地基极限承载力σ0为200～300KN/m2。

（具体数值须经现场承载力试验确定）。

故满足施工要求。

2、支架模板强度、稳定性、刚度验算

荷载组成：

（1）箱梁砼重力G1：

腹板和横梁处：

1.6×25=40KN/m2

跨中空心处：

0.44×25=11KN/m2

近支点空心处：

0.52×25=13KN/m2

（2）模板支架自重G2：

模板：

0.15KN/m2

方木：

0.25KN/m2

钢管：

1.1KN/m2

（3）施工荷载G3：

3.5KN/m2

计算荷载=1.2×（G1+G2）+1.4×G3

由于箱梁结构多个部位厚度不同，各部位支架模板的各项力学指标验算需要分别验算。

由于细目繁多，为了使计算过程直观以便于审核，特采用列表形式。

详见“验算成果表1”。

（二）高跨贝雷桁架式支架

本工程部分现浇预应力箱梁距离地面高度大于15m以上，其中东外环主线起点处、SE匝道起点处、ES匝道终点处和WS匝道终点处的桥面距离地面高度达到了20m左右。

为确保安全，此部分箱梁（EU01～EU03、WU01～WU03、SEU01、ESU09、ESU10、WSU05）施工时其支架采用贝雷桁架式支架，即墩梁式支架结构。

贝雷桁架式支架采用钢管支柱+贝雷桁架的方法搭设。

中支柱采用Ф426×6mm钢管立桩，支撑在C20砼条形基础上；桥墩处支柱也采用Ф426×6mm钢管桩立柱，支承在承台上。

柱的横向间距均为320cm，钢桩之间用14#槽钢做横向连接和剪刀撑连接。

钢柱上设置双榀32#工字钢横梁。

横梁上架设贝雷桁架梁，最大跨度为830cm，跨中空心和近支点空心处最大布置为170cm，腹板和端横梁处布置为85cm。

贝雷梁每隔300cm用10#槽钢做横向连接和剪刀撑连接。

E01端横梁处支架需要跨系梁，根据图纸，贝雷片不能通过系梁，因此采用在端横梁两侧双榀32#工字钢上分别架立￠121*4mm钢管，间距为75cm，钢桩之间用10#槽钢做横向连接和剪刀撑连接。

再在其上沿桥纵向架22a#工字钢跨过E01端横梁。

接着在贝雷架上铺设方木和底模。

方木横向布置，采用10cm×10cm的方木，其间距为：

跨中空心和腹板处为24cm；近支点处为20cm。

底模板采用厚15mm、长2.44m、宽1.22m的竹胶板。

内模采用方木作骨架支撑，高压竹胶板作面板。

由于箱梁内净空高度仅为116cm，内模骨架设计尽量少占净空，以利于内模的拆除。

内模上、下面板骨架采用50×100mm方木，间距30cm。

上下模板间设100×100mm竖向方木托撑及四个斜向方木托撑，上、下方木间均用扒钉固定，通过顺桥向上、下方木形成内模空间骨架。

在箱梁顶部预留70×80cm上下人孔，以便箱梁内模拆除。

支架具体结构详见附图。

为满足强度、刚度要求，以最不利情况进行验算，即以EU01箱梁段为例进行验算。

1、荷载组成

荷载组成：

（1）箱梁砼重力G1：

腹板和端横梁处：

1.6×25=40KN/m2

跨中空心处：

0.44×25=11KN/m2

近支点空心处：

0.52×25=13KN/m2

（2）模板支架自重G2：

模板：

0.15KN/m2

方木：

0.25KN/m2

贝雷片：

2.5KN/m2

钢模+10号槽钢重：

78.56×0.004+0.1×9.84=1.298KN/m2

22a#工字钢重：

0.88KN/m2

（3）施工荷载G3：

3.5KN/m2

计算荷载=1.2×（G1+G2）+1.4×G3

2、支架模板强度、刚度验算

1）（1.5*120*240cm）底模板强度、刚度验算

模板宽度120cm，跨距为（即方木间距）：

跨中空心和腹板处为24cm；近支点处为20cm。

验算过程和结果详见“验算成果表2”。

2）（10*10cm）方木横楞强度、刚度验算,

方木间距为：

跨中空心和腹板处为24cm；近支点处为20cm。

跨距为（即贝雷片间距）：

跨中空心和近支点空心处布置为170cm；腹板和端横梁处布置为85cm。

验算过程和结果详见“验算成果表2”。

3）底板处贝雷桁架强度、刚度验算

贝雷片布置间距：

跨中空心和近支点空心处最大布置为170cm；腹板和端横梁处布置为85cm。

腹板处:

荷载组成：

①箱梁砼重：

1.6×25=40KN/m2

②模板方木重：

0.4KN/m2

③贝雷片重：

2.5KN/m2

④施工荷载：

3.5KN/m2

计算均布荷载q=1.2×（40+0.4+2.5）+1.4×3.5=56.38KN/m2

承受线荷载为q=56.38KN/m2×0.85m=47.923KN/m。

计算简图及内力图形0（E01-E02跨连续）

挠度图形为：

可知：

单片贝雷片最大弯距M1=286.93KN.m≤容许弯距=788.2KN.m。

单片贝雷片最大剪力Q1=231.92KN≤容许剪力=245.2KN。

跨中最大挠度f=3.385mm＜L/400=20.75mm

强度、刚度满足要求。

跨中空心和近支点空心处：

荷载组成：

①箱梁砼重：

近支点空心处0.52×25=13KN/m2

跨中空心处0.44×25=11KN/m2

因此按近支点空心处荷载计算。

②模板方木重：

0.4KN/m2

③贝雷片重：

2.5KN/m2

④施工荷载：

3.5KN/m2

计算均布荷载q=1.2×（13+0.4+2.5）+1.4×3.5=23.98KN/m2

承受线荷载为q=23.98KN/m2×1.7m=40.766KN/m。

计算简图及内力图形0（E01-E02跨连续）

挠度图形为：

可知：

单片贝雷片最大弯距M1=244.08KN.m≤容许弯距=788.2KN.m。

单片贝雷片最大剪力Q1=197.29KN≤容许剪力=245.2KN。

跨中最大挠度f=2.879mm＜L/400=20.75mm

强度、刚度满足要求。

4）翼板处方木强度、刚度验算

翼板处采用钢模，用10号槽钢间隔1m组装支撑。

10号槽钢下平台采用10*10方木搭设，间隔1m布置，最大横向跨度为110cm。

①箱梁最大单侧悬臂长1.85m，悬臂端厚20cm，悬臂根部厚35cm。

简化成均匀臂厚（20+35）/2=27.5cm。

箱梁悬臂砼重：

0.275×25=6.875KN/m2

②钢模+10号槽钢重：

78.56×0.004+0.1×9.84=1.298KN/m2

计算均布荷载q=1.2×（6.875+1.298）+1.4×3.5=14.71KN/m2

横向承受线荷载为q=14.71KN/m2×1.0m=14.71KN/m。

按均布荷载、单跨简支梁简化计算，σw=ql2/（8W）=14.71×1100×1100/（8×166666.667）=13.3MPa＜〖σ0〗=14.5MPa

ζ=ql/（2A）=14.71×1100/（2×10000）=0.81MPa＜〖ζ0〗=1.5MPa

f=5ql4/（384EI）=5×（6.875+1.298+3.5）×1×11004/（384×11000×8333333.33）=2.43mm＜L/400=2.75mm

则该处方木横向跨度1.1m为安全。

5）翼板处贝雷片强度、刚度验算

翼板处贝雷片最大跨度8.3m，横向布置两道，最大间距110cm。

①箱梁最大单侧悬臂长1.85m，悬臂端厚20cm，悬臂根部厚35cm。

简化成均匀臂厚（20+35）/2=27.5cm。

箱梁悬臂砼重：

0.275×25=6.875KN/m2

②钢模+10号槽钢重：

78.56×0.004+0.1×9.84=1.298KN/m2

③贝雷片重：

2.5KN/m2

④施工荷载：

3.5KN/m2

计算均布荷载q=1.2×（6.875+1.298+2.5）+1.4×3.5=17.71KN/m2

承受线荷载为q=17.71KN/m2×1.1m=19.48KN/m。

计算简图及内力图形1（整联连续）：

挠度图形为：

可知：

单片贝雷片最大弯距M1=113.5KN.m≤容许弯距=788.2KN.m。

单片贝雷片最大剪力Q1=93.71KN=61.06KN≤容许剪力=245.2KN。

跨中最大挠度f=1.273mm＜L/400=20.75mm

强度、刚度满足要求。

6）E01端横梁处22a#工字钢强度、刚度验算（跨系梁）

22a#工字钢跨度3.23m，横向间距75cm。

荷载组成：

①箱梁砼重：

1.6×25=40KN/m2

②模板方木重：

0.4KN/m2

③工字钢重：

0.88KN/m2

④施工荷载：

3.5KN/m2

计算均布荷载q=1.2×（40+0.4+0.88）+1.4×3.5=54.44KN/m2

承受线荷载为q=54.44KN/m2×0.75m=40.83KN/m。

22a#工字钢截面积A=4210mm2，惯性矩I=34060000mm4，截面抵抗矩W=309600mm3，半面积矩S=177700mm3,腹板厚度d=7.5mm，弹性模量E=215000MPa。

则：

弯曲强度σw=qL2/（8W）=40.83×32302/（8×309600）

=171.99MPa＜〖σ0〗=215MPa

剪切强度ζ=qLS/（2Id）=40.83×3230×177700/（2×34060000×7.5）

=45.87MPa＜〖ζ0〗=125MPa

跨中挠度f=5qL4/（384EI）=5×（40+0.4+0.88+3.5）×0.75×32304/（384×215000×34060000）=6.5mm＜L/400=8.08mm

满足施工要求。

7）E01端横梁处￠121*4mm钢管强度、刚度验算（跨系梁）

￠121*4mm钢管高1.28m，横向间距75cm。

由E01端横梁处22a#工字钢传递到￠159*4mm钢管支座反力为：

qL/2=40.83×3.23/2=65.94KN。

Ф121*4mm钢管截面积A=1470.3mm2，

立杆计算长度L=1280mm，

回转半径i=√（D*D+d*d）/4=41.39mm，长细比λ=L/i=30.9，

查表得稳定系数ф=0.9，

则抗压强度σ=N/A=65.94KN×1000/1470.3mm2

=44.8MPa＜〖σ〗=205MPa

稳定强度σ=N/（фA）=65.94KN×1000/（0.9×1470.3mm2）

=49.8MPa＜〖σ〗=205MPa

强度满足要求。

8）（双榀32a#工字钢）柱顶横桥向分配梁强度、刚度验算

贝雷片传递到横桥向双榀32a#工字钢的作用力以整体箱梁来分析受力。

由平面图可知，E01-E02跨受力大，以该段为例。

荷载组成：

①箱梁砼重：

（838.5m3-3.8m*1.6m*17.9m平均宽）*2.5t*10/（48.2m*17.9m平均宽）=21.14KN/m2

②模板方木重：

0.4KN/m2

③贝雷片重：

2.5KN/m2

④施工荷载：

3.5KN/m2

计算均布荷载q=1.2×（21.14+2.9）+1.4×3.5=33.75KN/m2

贝雷片处线荷载分别为：

33.75*17.205=580.67KN/m；

33.75*18.68=630.45KN/m；

33.75*19.71=665.21KN/m；

33.75*21.667=731.26KN/m。

集中荷载为：

E01端横梁处0.21×1.6×17.25×25=145KN

横隔板处0.3×1.6×19.2×25=230.4KN

E02端横梁处0.43×1.6×21.22×25=365KN

计算简图及内力图形2（E01-E02跨连续）：

由剪力图2可知，底板处贝雷片承受的最大支座反力为：

5415.70KN。

将底板处贝雷片考虑一个整体，传递到双榀32a#工字钢处最大线荷载为5415.70KN/20.03m=270.38KN/m。

由剪力图1可知，在底板支座反力最大断面处，翼板下贝雷片承受的支座反力为：

Q=156.8KN。

传递到32a#工字钢处线荷载为：

156.8KN/1.1=142.54KN，

双榀32a#工字钢受力大样为：

计算简图及内力图形3：

则双榀32a#工字钢最大弯距Mmax=279.19KN.m。

最大剪力Qmax=503.68KN。

因此单根32a#工字钢最大弯距Mmax=139.60KN.m。

最大剪力Qmax=251.84KN。

32a#工字钢截面积A=6712mm2，惯性矩I=110800000mm4，截面抵抗矩W=692500mm3，半面积矩S=400500mm3,腹板厚度d=9.5mm，弹性模量E=215000MPa。

则：

弯曲强度σw=Mmax/W=139.60×1000000/（692500）

=201.6MPa＜〖σ0〗=215MPa

剪切强度ζ=QmaxS/（Id）=251.84×1000×400500/（110800000×9.5）

=95.8MPa＜〖ζ0〗=125MPa

挠度图形为：

跨中最大挠度f=2.407mm＜L/400=8mm

强度、刚度满足要求。

9）Ф426*6mm钢管支墩强度验算

由剪力图3可知，最大支座反力为：

955.45KN。

Ф426*6mm钢管截面积A=7916.8mm2，

立杆计算长度L=6000mm（钢管按6m一道剪刀撑联结），

回转半径i=√（D*D+d*d）/4=148.51mm，长细比λ=L/i=40.4，

查表得稳定系数ф=0.9，

则抗压强度σ=N/A=955.45KN×1000/7916.8mm2

=120.7MPa＜〖σ〗=205MPa

稳定强度σ=N/（фA）=955.45KN×1000/（0.9×7916.8mm2）

=134.1MPa＜〖σ〗=205MPa

强度满足要求。

10）条形基础承载力验算

由于钢管间距为3.2m，则单