大桥箱梁预制与架设施工方案.docx
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大桥箱梁预制与架设施工方案
B1K4+433.675官沙大桥
箱
梁
施
工
方
案
XXXX辅道工程
第一合同段项目经理部
B1K4+433.675官沙大桥箱梁预制与架设施工方案
一、工程概况
B1K4+433.675官沙大桥上空有高压线路经过，高压线离盖梁垂直距离约为8m，且实际情况又不能进行拆迁，故而不能采用架桥机进行预制箱梁的架设。
官沙大桥桥宽14.75m，每跨5片梁，B线官沙大桥共箱梁30片梁。
混凝土采用C50，共1208.48m3。
箱梁梁顶宽2.4m，底宽1.0m，高1.981m（1.624m）括号内为30m箱梁高度，单片箱梁预制的最大方量为54.84m3，即最大重量142.5t。
箱梁重量一览表
规格
类型
工程量
重量
30m箱梁
中梁
33.15m3
86.2t
边梁
33.02m3
85.9t
42m箱梁
中梁
54.84m2
142.5t
边梁
54.37m2
141.4t
箱梁主要工程数量表
序号
名称
单位
数量
备注
1
C50混凝土
M3
1208.48
2
Φs15.2mm钢绞线
kg
59163.9
3
钢筋
kg
243075.8
4
波纹管
Ф内55mm
m
9633
Ф内90×19mm
1233
5
15-4锚具
套
160
6
15-5锚具
套
400
7
BM15-5锚具
套
170
二、施工方案总述
B1K4+433.675官沙大桥箱梁的施工采用在盖梁外侧搭设一钢管桩平台，该平台沿0#台开始至6#台，总长为219m，在平台上按每跨设置一个预制台座进行箱梁的预制，并通过滑移装置将箱梁由平台横移至安装位置就位，并设置一个顺桥向可以自由移动的小型龙门吊，以满足箱梁施工的模板、材料和机具等的安装。
主要工程材料数量表
序号
名称
规格型号
数量
备注
1
钢管桩
φ800×8mm
464.05吨
2
贝雷架
1500×3000mm
217.31吨
6
工字钢
I40
28.81吨
I20
83.51吨
7
H型钢
HW300×300mm
19.06吨
台座
8
槽钢
[16
3.95吨
剪刀撑
[25c
7.40吨
滑道
9
钢板
δ14mm×1000×1000mm
11.66吨
钢管桩封顶
δ10mm×1000×1000mm
16.49吨
台座顶板
δ20mm×1000×1000mm
32.03吨
滑道加强
10
滑枕
1000×220mm
4个
11
砂箱
D300×110mm
60个
具体数量可视现场进行增加。
三、钢管桩预制平台的布置
在B1K4+433.675盖梁外侧设置φ80cm钢管桩支架，钢管桩采用振动锤进行振打下沉，根据该桥的地质条件，钢管下沉深度为25～27m，具体情况可视现场情况进行调整。
贝雷桁架作为上部结构，H型钢作为平台的预制台座，其上铺设σ10mm厚钢板作为台座顶面。
其具体布置见附图，详细说明如下：
1、钢管桩均采用φ800×8mm的钢管；
2、钢管桩顶部用σ14mm钢板封顶，在其上横向安放I40工字钢（在桥墩（台）处钢管桩上布置5I40，其余均布置2I40）后，再安放贝雷桁架；
3、钢管桩之间采用I20交叉联接，确保支架的稳定性；
4、贝雷桁架沿顺桥向布置6组，中间4组为单层双排贝雷片组，在其上设置箱梁预制台座；外侧两组为双排单层贝雷片组，在其上设置小型龙门吊。
每组贝雷梁之间每隔6m采用[10槽钢交叉联接，以提高整体稳定性；
5、贝雷梁上按50cm间距横向布置一条6m长的I20工字钢；
6、I20工字钢上顺桥向布置HW300×300mm的H型钢作为预制台座，在其上安放σ10mm厚钢板作为台座顶面；
7、预制台座布置在中间的四排单层贝雷梁上，并相互错开布置（保证箱梁预应力张拉不受影响，错开距离为135cm，两台座外边与内边距离），台座顶面应高于垫石顶10cm左右（根据滑道的高度而定），纵坡与桥面纵坡相同；
8、在外侧双排单层贝雷梁上布置钢轨用于小型龙门吊行走，该门吊用于拆装模板、吊装钢筋和小型机具等用途，起吊区域设置在桥台端头，故该外侧的贝雷架需比预制箱梁的贝雷梁长6m，以方便龙门吊从两端起吊箱梁施工材料和机具。
四、具体施工步骤
1、钢管桩施工
根据施工现场地质情况选择采用50KW振动锤施打钢管桩。
钢管桩必须按图纸进行施打，钢管桩入土深度暂以25～27m米控制（可根据现场振打情况进行调整控制），振打钢管桩完毕后，在钢管顶用σ14mm钢板封顶，各相邻钢管桩之间采用[16或I20进行连接，确保其稳定性。
钢管桩施工前依据平面布置图计算好各个桩位的坐标，打坐时正面采用全站仪进行点位测放。
起吊设备采用50t起重船，起重船抛锚定位后，前期利用钢管桩自身重量插入软土层内，上部用缆绳绑在船边，待其有一定稳定性后，再利浮吊，吊起振动锤桩机夹住钢管桩，开始振动沉桩机，振动下沉钢管桩到位。
钢管桩逐排沉放。
打桩机底盘平稳，不得倾斜。
遇有大雨、六级以上大风等恶劣气候，应停止作业。
当风速超过七级或有强台风警报时，应将桩机顺风向停置，并增加缆风绳，如必要时，应将桩架放到地面上。
因桥梁存在纵坡，故在施工钢管桩的同时必须考虑其顶标高，各处的钢管桩的顶标高由测量人员现场进行控制与技术交底。
确保其标高符合施工要求。
2、钢管桩受力计算：
根据本设计，当箱梁在支架台座上进行预应力张拉后，则箱梁的总重量由两端部钢管桩承受，箱梁重量为143t，施工荷载总重量为：
60t，取两端钢管桩承受250t进行计算。
由支架图纸可得出，按箱梁一端由三根钢管桩承受125t来考虑，则单根钢管桩需受力41.6t。
根据B1K4+433.675官沙桥的地质资料，每根钢管桩入土均在25m，计算如下：
侧摩阻力的取值
淤泥0Kpa（厚7.1m）
淤泥质土0Kpa（厚4.0）
粉质粘土34Kpa（厚5.1m）
粉砂40Kpa（厚4.7m）
中砂50Kpa（厚4.2m）
由于钢管桩，表面一般很光滑，所以在淤泥与淤泥质土中，侧摩阻力取为0。
侧摩阻力计算：
Qsk=1/2*3.14*0.8*（0*11.1+34*5.1+40*4.7+50*4.2）=480.3KN=48.0t
满足受力要求。
3、平台搭设
钢管桩施工完成后，在钢管桩顶沿横桥向布置2I40工字钢（箱梁两端位置钢管桩上布置5I40），然后进行贝雷梁的安装，贝雷梁可先在地面上分节段进行拼装，待拼装完成后用吊车将分段贝雷梁吊至钢管桩上进行对接，依次接长至设计长度，贝雷梁与工字钢之间采用骑马螺栓进行固定，各组贝雷梁之间通过[10槽钢进行联接；完成后在贝雷梁上以间距50cm横向交叉铺设6m长的I20工字钢，在箱梁两端部位置须满布（考虑到箱梁张拉完后，其荷载由两端头钢管装支撑），随后在箱梁预制位置安放HW300×300mm的H型钢作为预制台座，并在其上铺设σ10mm厚钢板作为台座顶面。
箱梁预制台座必须设置反拱，按跨中25mm进行设置（42m箱梁），30m箱梁设置预拱度为15mm；两外侧设置小门吊作为拆装模板、吊装钢筋等之用。
为确保施工的安全性，平台两侧必须设置安全护栏，平台其余部位铺设木板作为安全工作平台，平台上必须挂安全网等安全防护用品。
4、平台受力计算：
箱梁在预制施工时：
以箱梁自重、模板自重、型刚和贝雷架自重及施工荷载作用于中间四排单层双排贝雷梁来考虑，
4.1、贝雷梁支架荷载计算（第3跨42m箱梁）
（1）贝雷梁支架受力模型。
桁架片力学性质见下表：
类型
高×长
（cm）
弦杆截面面率F（cm2）
弦杆惯矩Ix（cm4）
弦杆断面率Wx（cm3）
桁片惯矩Ig（cm4）
桁片断面率Wo（cm3）
国产
150×300
25.48
396.6
79.4
250500
3570
进口
154.94×304.8
（61×120ft）
27.48
382.9
75.2
283000
（6800ft4）
3910
（238.6ft4）
类型
桁片允许弯矩Mo（KN·m）
弦杆回旋半径
α=
（cm）
自由长度
Ip（cm）
长细比
λ=Ip/R
纵向弯曲系数φ
弦杆纵向容许受压荷载
（KN）
国产
975.0
3.94
75
19.0
0.953
663.0
进口
958.0
3.72
76.2
20.5
0.948
638.0
拼装钢桥梁几何特性表：
几何特性
结构构造
W（cm3）
I（cm4）
单排单层
不加强
3578.5
250497.2
加强
7699.1
577434.4
双排单层
不加强
7157.1
500994.4
加强
15398.3
1154868.8
三排单层
不加强
10735.6
751491.6
加强
23097.4
1732303.2
双排双层
不加强
14817.9
2148588.8
加强
30641.7
4596255.2
三排双层
不加强
22226.8
3222883.2
加强
45962.6
6894382.8
桁架容许内力表：
桥型
容许
内力
不加强桥梁
加强桥梁
单排单层
双排单层
三排单层
双排双层
三排双层
单排单层
双排单层
三排单层
双排双层
三排双层
弯矩
（kN·m）
788.2
1576.4
2246.4
3265.4
4653.2
1687.5
3375.0
4809.4
6750.0
9618.8
剪力
（kN）
245.2
490.5
698.9
490.5
698.9
245.2
490.5
698.9
490.5
698.9
注：
A、进口贝雷截面面积等是按4ft槽钢查国外钢结构资料得出；
B、进口贝雷桁片惯矩（英制单位）转引自“贝雷桁片手册”，其桁片断面率系由惯矩计算得出；
C、国产与进口桁片容许弯矩系单排单层的数值，各由其容许应力计算得出。
如规定的容许应力与前述不同，应另行计算；
D、单排双层贝雷梁的容许弯矩可按单排单层的乘以2再乘以不均匀系数0.9；三排单层贝雷梁的容许弯矩可按单排单层的乘以3再乘以不均匀系数0.9；双排双层的可按单排单层的乘以4再乘0.9；三排双层的可按单排单层的乘以8再乘0.8；
（2）、贝雷梁荷载情况及荷载计算：
a、梁体钢筋混凝土自重取3.4t/m；
b、模板自重取0.15t/m；
c、支架自重=1.28t/m；
d、施工人员及机具重量=0.33t/m；
e、混凝土灌注振捣=0.2t/m；
将以上（1项+2项+3项）×1.5+（4项+5项）×1.4简化为均布荷载。
将（1项+2项+3项）考虑1.5的安全系数，（4项+5项）考虑1.4的安全系数。
（3）第三跨荷载组合（42m箱梁）：
Q=（3.4+0.15+1.28）×1.5+（0.33+0.2）×1.4＝7.987t/m=79.87KN/m
贝雷架有关技术参数：
单排单层最大弯矩：
788.2KN·m，剪力245.2KN。
弯矩计算：
跨中最大弯矩值：
M＝ql2/8=79.87×212÷8=4402.83KN·m
采用排数：
n=4402.83/788.2=6排
剪力计算：
Q=79.87×21÷2=838.64KN
采用排数：
n=838.64÷245.2＝4排
考虑到贝雷架自身的重量，以及现场的实际情况，我方施组采用12（6组）排贝雷架，两侧各一组单层双排贝雷架，以利于小型龙门吊行走，中间四组单层双排贝雷架作用预制箱梁底模托架。
并且钢管桩的顺桥方向间距在18m左右，详见钢管桩平面布置图。
符合要求。
挠度计算：
单层双排贝雷架挠度计算参数:
E=2.1×105N/mm2，I=500994.4cm4
计算跨径按21m计算。
F=5qL4/384EI/10
F=5*79.87*214/（384*2.1*105*0.05009944）/10
=1.92cm＜2100/400=5.2cm
挠度符合要求。
箱梁在张拉完毕后：
根据图纸设计，两端部钢管桩的支撑位置位于箱梁的支座中心线上，箱梁张拉后其荷载由钢管桩直接承载，考虑到施工过程中，钢管桩的位置存在偏差，那当箱梁张拉完毕后，箱梁自重全部作用于两端部钢管桩上，贝雷架受最大剪力Qmax=145/2=72.5t（一组单层双排容允剪力49t,四组容允剪力196t）满足要求。
（4）支撑梁（贝雷梁）验算
支撑梁布置：
每个墩柱（包括临时墩）各4排（箱梁预制台座下贝雷架），每排由2片贝雷片并列组成，每排之间用标准杆件连接。
每排间距为70cm，两侧2排之间的距离为120cm.
支撑梁受力情况：
a、梁体钢筋混凝土自重取34KN/m；
b、模板自重取1.5KN/m；
c、支架自重=12.8KN/m；
d、贝雷梁自重=1.97KN/m；
e、施工人员及机具重量=3.3KN/m；
f、混凝土灌注振捣=2KN/m；
将以上（1项+2项+3项+4项）×1.5+（5项+6项）×1.4简化为均布荷载。
将（1项+2项+3项）考虑1.5的安全系数，（4项+5项）考虑1.4的安全系数。
2#墩～3#墩荷载组合：
q=（34+1.5+12.8+1.97）×1.5+（3.3+2）×1.4=82.83KN/m
2#、3#墩处的钢桩受力情况相同（按简支梁受力计算）：
82.83×21＝1739.43KN
中间钢桩处受力等于2#、3#墩处受力：
1739.43KN
单层双排贝雷架计算参数：
E=2.1*105N/mm2,I=500994.4cm4,容许弯矩[M]=1576.4KN.m,容许剪力N=490.5KN
2#墩强度和刚度验算
A、强度演算
支撑梁长度按21m计算。
q＝1739.43÷21＝82.83KN/m
2#墩支撑梁弯矩：
Mmax=q×l2/8=1/8*82.83×21×21=4566KN.m
双排单层贝雷片承受弯矩（中间4组）
4566/4=1141.5KN.m＜[M]=1576.4KN.m
贝雷架采用四组单层双排不加强型：
Ix=500994.4cm4,Wx=7157.1cm3，抗剪承载力490.5KN
均布荷载设计值为：
q=82.83/4=20.7KN/m。
3、内力计算：
M=0.125×ql2=0.125×20.7×212=1141.5KNm；
V=0.5×ql=0.5×20.7×21.0=217KN；
抗弯强度验算：
σ=1141.29×106/（1.05×7157100）=152N/m㎡＜215N/m㎡满足要求
抗剪强度：
抗剪承载力490.5KN＞V=217KN满足要求。
挠度：
ω=5ql4/384EI=5×20.7×210004/（384×210000×5009944000）=48.75mm＜21000/400=52.5mm。
满足要求。
2#墩支撑贝雷片强度及刚度满足要求。
纵向支架梁（预制箱梁台座）采用4组单层双排贝雷架，其受力情况满足要求。
4.2、第五跨荷载计算与贝雷架验算（30m箱梁）
（1）贝雷梁荷载情况及荷载计算：
a、梁体钢筋混凝土自重取2.88t/m；
b、模板自重取0.15t/m；
c、支架自重=1.28t/m；
d、施工人员及机具重量=0.33t/m；
e、混凝土灌注振捣=0.2t/m；
将以上（1项+2项+3项）×1.5+（4项+5项）×1.4简化为均布荷载。
将（1项+2项+3项）考虑1.5的安全系数，（4项+5项）考虑1.4的安全系数。
Q=（2.88+0.15+1.28）×1.5+（0.33+0.2）×1.4＝7.207t/m=72.07KN/m
贝雷架有关技术参数：
单排单层最大弯矩：
788.2KN·m，剪力245.2KN。
弯矩计算：
跨中最大弯矩值：
M＝ql2/8=72.07×152÷8=2026.97KN·m
采用排数：
n=2026.97/788.2=3排
剪力计算：
Q=72.07×15÷2=540.53KN
采用排数：
n=504.53÷245.2＝2排
考虑到贝雷架自身的重量，以及现场的实际情况，在预制30m箱梁台座下使用3组双排单层贝雷架，两侧各一组单层双排贝雷架，以利于小型龙门吊行走，并且钢管桩的顺桥方向间距在15m左右布置，详见钢管桩平面布置图。
符合要求。
挠度计算：
单层双排贝雷架挠度计算参数:
E=2.1×105N/mm2，I=500994.4cm4
计算跨径按15m计算。
（挠度）
f=5qL4/384EI/10＜L/400
f=5*72.07*154/（384*2.1*105*0.05009944）/10
=0.45cm＜1500/400=3.75cm
挠度符合要求。
箱梁在张拉完毕后：
根据图纸设计，两端部钢管桩的支撑位置位于箱梁的支座中心线上，箱梁张拉后其荷载由钢管桩直接承载，考虑到施工过程中，钢管桩的位置存在偏差，那当箱梁张拉完毕后，箱梁自重全部作用于两端部钢管桩上，贝雷架受最大剪力（30m箱梁重86.2t）Qmax=86.2/2=43.1t。
（2）、支撑梁（贝雷梁）验算
支撑梁布置：
每个墩柱（包括临时墩）各3组又排单层（箱梁预制台座下贝雷架），每排由2片贝雷片并列组成，每排之间用标准杆件连接。
每排间距为150cm，两侧2排之间的距离为120cm.
支撑梁受力情况：
a、梁体钢筋混凝土自重取28.8KN/m；
b、模板自重取1.5KN/m；
c、支架自重=12.8KN/m；
d、贝雷梁自重=1.97KN/m；
e、施工人员及机具重量=3.3KN/m；
f、混凝土灌注振捣=2KN/m；
将以上（1项+2项+3项+4项）×1.5+（5项+6项）×1.4简化为均布荷载。
将（1项+2项+3项）考虑1.5的安全系数，（4项+5项）考虑1.4的安全系数。
4#墩～5#墩荷载组合：
q=（28.8+1.5+12.8+1.97）×1.5+（3.3+2）×1.4=75.03KN/m
4#、5#墩处的钢桩受力情况相同（按简支梁受力计算）：
75.03×30/2＝1125.45KN
中间钢桩支承处受力等于4#、5#墩处受力：
1125.54KN
单层双排贝雷架计算参数：
E=2.1*105N/mm2,I=500994.4cm4,容许弯矩[M]=1576.4KN.m,容许剪力N=490.5KN
5#墩强度和刚度验算
A、强度演算
支撑梁长度按15m计算。
q＝1125.54÷15＝75.03KN/m
5#墩支撑梁弯矩：
Mmax=q×l2/8=1/8*75.03×15×15=2110.22KN.m
单层双排贝雷片承受弯矩：
M=2110.22/3=703.74KN.m＜[M]=1576.4KN.m
贝雷架采用三组单层双排不加强型：
Ix=500994.4cm4,Wx=7157.1cm3，抗剪承载力490.5KN
均布荷载设计值为：
q=75.03/3=25KN/m。
3、内力计算：
M=0.125×ql2=0.125×25×152=703.5KNm；
V=0.5×ql=0.5×25×15.0=188KN；
抗弯强度验算：
σ=703.29×106/（1.05×7157100）=93.6N/m㎡＜215N/m㎡满足要求
抗剪强度：
抗剪承载力490.5KN＞V=188KN满足要求。
挠度：
ω=5ql4/384EI=5×25×150004/（384×210000×5009944000）=15.75mm＜15000/400=37.5mm。
满足要求。
5#墩支撑贝雷片强度及刚度满足要求。
纵向支架梁（预制箱梁台座）采用3组单层双排贝雷架，其受力情况满足要求。
五、箱梁预制
1钢筋及预应力管道的安装
箱梁钢筋的加工制作统一的加工场地进行，制作好后运至施工部位通过龙门吊至平台上进行箱梁的钢筋安装，其安装必须严格按设计图纸和规范要求进行。
按设计图纸先将箱梁腹板和横隔板钢筋骨架绑扎好，置于预制底座上，翼板钢筋则在箱梁侧横安装好后再绑扎。
波纹管按设计图纸给出的孔道坐标用钢筋定位在箱梁腹板腹板钢筋骨架内，定位钢筋间距为40cm—60cm，孔道曲线位置适当加密。
为保证波纹管水平位置定位准确，或者可以在定位钢筋上再加焊与波纹管直径相适应的半圆形水平定位钢筋。
2模板的安装
模板由专业模板加工厂进行加工制作，其制作必须满足制作规范要求和箱梁结构尺寸要求。
箱梁装模前先在模板的接缝位置用强力胶粘贴5mm厚的止漏海绵，用平台上的小门吊起吊安装侧模和端模，用模板上的调节螺栓来支撑并调整模板的垂直度，紧固底部对拉螺杆，在绑扎好翼板钢筋后，紧固顶部对拉螺杆。
由于横隔板的连接采用湿接头，因此在安装横隔板模板时需预留连接钢筋。
模板安装时应保证接缝严密，同时应保证钢筋的保护层厚度。
3混凝土浇筑
箱梁混凝土配合比由试验室确定。
为了方便及时，混凝土浇筑采用泵车进行浇筑，采用附着式振动器与插入式振动器相结合振捣。
箱梁混凝土的浇注工艺主要控制浇注方法和混凝土的振捣。
箱梁混凝土采用一气呵成的连续浇注法，并采用水平分层浇注，浇注方法如下：
①浇注方向从梁的一端循序进展到另一端，在将近另一端时，为避免梁端混凝土产生蜂窝等不密实现象，应改从另一端向相反方向投料，而在距该端4m-5m的位置合拢。
②分层下料、振捣，每层厚度不超过30cm，上下层浇注时间相隔不应该超过一小时（当气温在30℃以上时）或1.5小时（当气温在30℃以下时），上层混凝土必须在下层混凝土振捣密实后方能浇注，以保证混凝土良好的密实度。
③箱梁的底板钢筋和预应力管道比较集中，为保证质量，先浇注完底板，后浇注腹板。
横隔板与腹板同时浇注，浇注时应分段分层，平行作业。
④为避免腹、翼板交界处腹板混凝土沉落而造成纵向裂纹，可在腹板混凝土浇注完成后略停一段时间，使腹板混凝土能充分沉落，然后再浇注翼缘板。
但必须保证在腹板混凝土凝结前将翼板混凝土浇注完毕，并及时整平、收浆。
⑤当混凝土浇注的间歇时间超过规定时间，或前层混凝土已凝结，则要待前层混凝土具有不小于1.2Mpa强度时，才能浇注下一层混凝土。
得新浇注时，先要对前层混凝土进行凿毛及清理或作台阶处理等。
⑥箱梁混凝土浇注时，应特别注重混凝土的振捣，振捣应由专人负责，附着式与插入式振捣器相结合。
⑦预应力锚具位置的预埋件和加固钢筋很多，应特别注意混凝土的密实性，细心振捣，必要时可使用小骨料混凝土浇注。
⑧施工中应严格控制混凝土的拌和质量、坍落度。
4预应力张拉及孔道压浆
预制箱梁预应力钢束必须待混凝土立方体强度和龄期达到要求后，方可张拉。
预制梁内正弯距钢束及墩顶连续段处的负弯距钢束均采用两端同时张拉，锚下控制应力为0.75fpk=1395Mpa。
施加预应力应采用张拉力和引伸量双控，当预应力钢束张拉达到设计张拉力时，实际引伸量与理论引伸量值的误差控制在6%以内。
主梁预应力钢束张拉必须采取措施以防梁体发生侧弯，其张拉顺序为：
N4→N2→N3→N5→N6→N1（42m箱梁），N1→N3→N2→N4（30m箱梁）。
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