膺架法桥梁施工总结.docx
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膺架法桥梁施工总结
沙会则大桥膺架法施工技术总结
山西建筑工程（集团）总公司总承包部
2009年12月
一、工程概况
1、全桥基本情况
吕梁市沙会则大桥位于吕梁市离石区东部沙会则村，横跨已蓄水的东川河，是吕梁市区主要过境交通桥梁。
桥与北岸正交，与南岸夹角为86.20。
1.1主要技术标准
（1）道路等级：
城市主干道Ⅰ级，计算行车速度：
30km/h
（2）设计荷载：
汽车：
载重150t六轴特种牵引车，人群3.5KN/m2。
（3）桥面横断面：
总宽41.505m。
（4）机动车道数：
双向八车道
（5）桥面纵坡：
由中向两侧2％
（6）桥面横坡：
双向横坡1.5％
（7）设计基准期：
100年
（8）通航标准：
无通航要求；梁底高程受50年一遇洪水位限制
（9）地震设防烈度：
7度
1.2、桥梁结构
（1）桥梁断面均采用双向八车道布置。
桥跨布置为：
29m＋30m+29m。
主桥上部结构设计采用3跨后张预应力混凝土连续梁形式，全长88m，在两端设置伸缩缝。
（2）主梁
横行为并列双幅桥，每幅桥均为单箱四室，桥面总宽41.505m，单幅梁宽20.75m，箱底宽14.9m，箱梁顶、底板厚与腹板厚沿跨度变化，跨中顶板厚32cm，底板厚30cm，腹板厚60cm，箱梁根部顶板厚52cm，底板厚50cm，边跨腹板厚由60cm变为80cm，中跨腹板厚由60cm变为80cm再变为100cm。
箱梁矮腹板外侧边缘高2.2m，全桥等梁高。
两幅主梁之间净距0.5cm，主楼现浇时用0.5cm木板格开。
箱梁腹板上每3m设有一个通风孔，箱梁根部底板设有排水孔。
（3）支承体系
本桥桥墩设置盆式橡胶支座。
（4）主桥墩身为双肢圆端形实体墩，单肢截面尺寸为3×2m，两肢中心间距为7.15m。
桥墩基础为群桩基础，其承台尺寸为12.85m×5.7m，高2.5m，每个承台下布8根桩，直径1.2m，桩长45m。
（5）桥面铺装
11㎝沥青混凝土＋10㎝C40钢筋混凝土调平层。
（6）伸缩缝：
在桥端与市政道路接头处设SFP型伸缩缝。
（7）施工方法：
大桥第二孔跨东川河，基础施工完成后，上部结构采用膺架法浇注完成。
最后进行桥面铺装和人行道并安装栏杆。
2、水文、地质
1、工程地质特征
岩土分层与特征
拟建桥位区地基土以粉土、砾砂、圆砾、卵石及粉质粘土、泥质砂岩、泥岩、页岩为主，整个场地土水平向分布较均匀。
自上而下分为9个工程地质层：
粉土：
黄褐色，稍湿，稍密，仅地表局部有分布。
砾砂：
黄褐色，稍湿～中密，潮湿，呈透镜体分布。
圆砾：
黄褐色，褐黄色，稍湿～中密，潮湿，呈透镜体分布。
卵石：
灰褐色，稍湿～中密，饱和，成分以砂岩为主，局部夹粗砂及少量漂石，遍布。
粉质黏土：
黄褐色，可塑～硬塑，局部夹砂及少量卵石，呈透镜体分布。
泥质砂岩：
灰白色，棕黄色，褐色，全风化～中风化碎块状，短～长柱状，泥质胶结，砂状结构，层状构造。
泥岩：
灰白色，灰色，黄褐色，灰黑色，节理裂隙发育，全风化岩芯呈土夹碎块状，遇水后极易软化崩解，强风化～中风化，节理裂隙发育，岩芯呈碎块状夹短～长柱状，泥质结构，层状构造。
页岩：
灰黑色，黑色，主要以炭质页岩为主，全风化～中风化，节理裂隙发育，岩芯呈土夹碎屑状及碎块状，短～长柱状，泥质结构，页理发育。
2、水文地质特征
勘察期间地下水位埋深为4.5-4.7m地下水综合评价为弱腐蚀性。
3、气候条件
地处中纬度偏南的晋西黄土高原。
气候属温带大陆性季风气候，无霜期110——170天。
年平均气温8.9℃，最低为-25.5℃（1971年1月22日）,最高为38.9℃（1966年6月21日）。
年日照时数为2633.8小时，平均日照率为60%，有效积温达3298℃，年蒸发量为1850.8毫米。
最大风速3.1米/秒。
年平均降水量为450～550毫米。
据1954～1990年统计：
年降水量300毫米以下占8.3%，300～400毫米占30.6%,500～600毫米占13.9%，600毫米以上占27.8%，年内季节雨量分配：
春季少雨干旱，夏季多雨湿润,1—6月份占全年雨量的23.4%，7—9月份占全年雨量的62.3%。
4、重点难点分析
本工程工期紧，任务重，制约施工进度的关键在于箱梁现浇施工。
沙会则大桥地处离石市区，跨已蓄水的东川河，由于东川河河道已于06、07年进行了清淤蓄水建设，水利部门要求施工时避免破坏已完工的河底防渗工程，环保部门也要求施工时避免大填大挖，减少对环境的破坏，所以箱梁现浇方法成为本工程的难点。
必须选择一种既能减少对环境的破坏，又能加快工期的施工方法。
以往箱梁施工，我们采用满堂支架法、土牛法，这两种做法的优点在于施工工艺、机具较简单，对施工队伍要求不高，缺点为费时，占用较大空间，土牛法对环境影响较大。
根据本工程的实际，我们提出采用膺架法施工，即在桥跨两端搭设碗扣式支架（对支架处地基进行处理），支架上搭设贝雷架，形成模板支撑平台，布设主龙骨、次龙骨，进行箱梁现浇施工。
二、膺架法现浇箱梁工艺流程及受力分析简述
1、工艺流程
碗扣式支架施工前对支架处地面表层压实，表面浇筑厚10cm的C20混凝土。
碗扣钢管支架底部支立在枕木基座上，钢管顶部采用工字钢作分配梁，贝雷架安放于工字钢上，在贝雷架上铺设次龙骨、主龙骨，安装底模，进行现浇箱梁施工，支架通过上下可调托调整标高。
2、受力分析简述
2.1地基承载力验算
⑴基础处理原则
处理后的地基满足箱梁施工支架体系所必须的地基承载力；提高基础整体刚度和稳定性，控制基础沉降，特别是不均匀沉降，基础的刚度必须满足箱梁施工要求；保证施工期间排水畅通，防止雨水长时间浸泡基础。
⑵基础处理措施
清除表层垃圾等附着物，平整碾压，然后浇筑10cmC20砼。
⑶地基承载力及最终沉降值
⒈基础顶面平均附加应力计算
①计算前提
1）假设地基变形忽略不计。
2）基础强度满足施工要求。
3）计算方法采用试算法。
②基础受力分析
地基土层在上部荷载作用下发生压缩变形，上部荷载包括换填砂砾、混凝土基础、支撑体系重量、上部箱梁钢筋砼重量、施工时产生的动载等。
a.计算主梁每延米自重，并取最不利情况下荷载ρ1
b.拟定的模板自重为10KN/m、支架自重为13KN/m
c.施工静荷载每延米为5KN/m
计算得出ρ静
d.取砼浇筑时冲击系数v=0.3
则，ρ动=0.3×ρ静
e.每延米基础顶面荷载：
N=k1×K2（ρ静+ρ动）
其中，K1为不均匀系数，取1.1
K2安全系数，取1.5
③基础底面附加应力计算
混凝土基础为刚性，扩散角取45°。
计算公式为ρo=（N+G）/A
经过计算，地基承载力满足要求。
2.2膺架法现浇箱梁受力简述
工程概况
横行为并列双幅桥，每幅桥均为单箱四室，桥面总宽41.505m，单幅梁宽20.75m，箱底宽14.9m，箱梁顶、底板厚与腹板厚沿跨度变化，跨中顶板厚32cm，底板厚30cm，腹板厚60cm，箱梁根部顶板厚52cm，底板厚50cm，边跨腹板厚由60cm变为80cm，中跨腹板厚由60cm变为80cm再变为100cm。
箱梁矮腹板外侧边缘高2.2m，全桥等梁高。
两幅主梁之间净距0.5cm，主楼现浇时用0.5cm木板格开。
支架搭设参数
纵横向间距均为0.6m。
荷载计算
根据箱梁的结构特点，箱梁的不同部位其荷载也不同，基本按翼板、底板部位校验支架的稳定性。
翼板部位按（0.15m+0.35m）×1.5m/2m梯形截面钢筋砼实体；腹板按0.6m×1.3m矩形钢筋砼实体，因横、纵向分配梁作用，腹板位置的荷载可认为均布在底板支架上，底板按0.2m厚钢筋砼实心板计算。
箱梁砼含筋率＞2%，钢筋砼按26KN/m3计算荷载。
检验支架、模板的稳定性，其验算荷载组合为：
根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）第9.2.2节设计荷载规定，确定荷载：
①模板及支架荷载，②新浇钢筋砼荷载③施工人员施工机具运输或堆放荷载④倾倒混凝土产生的冲击荷载⑤振捣砼产生的竖向荷载。
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）确定荷载及组合如下：
支架处为端横梁：
Ⅰ翼板部分
①模板及支架：
F翼板①=1×0.012×10（复合木模板）+0.1×0.1×3×6（横向方木）+0.1×0.15×6+4×（0.173（3米长立杆）+0.14（1.8米长立杆）+5×0.03（0.9m长横杆）+0.05（KTZ-30立杆可调质托掌）+0.05（KTC-30立杆可调质托掌）））=2.642KN/m2（注：
复合木模板单位自重10KN/m3，方木取落叶松单位自重6KN/m3，1m2内布置4根5.4m（3m+1.8m）碗扣支架立杆，3m长立杆自重0.173KN/m，1.8m立杆自重0.107KN/m，立杆步距1.2m，每根立杆设5根横杆，共20根横杆，自重0.04KN/m，设KTZ-30、KTC-30立杆可调质托掌各一个）
②新浇钢筋砼荷载：
F翼板②
③施工人员、材料、机具荷载：
F翼板③=2.5KN/m2
④振捣砼时产生的荷载（对水平面模板2KN/m2，对垂直面模板4KN/m2）F翼板④=4KN/m2
⑤泵送砼产生的冲击荷载：
F翼板⑤=2KN/m2
P翼板总=1.2×（F翼板①+F翼板②）+1.4×（F翼板③+F翼板④+F翼板⑤）
Ⅱ底板部分
①模板及支架荷载：
F底板①=1×0.012×10（复合木模板）+0.1×0.1×3×6（横向方木）+0.1×0.15×6+4×（0.173（3米长立杆）+0.14（1.8米长立杆）+5×0.03（0.9m长横杆）+0.05（KTZ-30立杆可调质托掌）+0.05（KTC-30立杆可调质托掌）））=2.642KN/m2（注：
复合木模板单位自重10KN/m3，方木取落叶松单位自重610KN/m3，1m2内布置4根5.4m（3m+1.8m）碗扣支架立杆，3m长立杆自重0.173KN/m，1.8m立杆自重0.107KN/m，立杆步距1.2m，每根立杆设5根横杆，共20根横杆，自重0.04KN/m，设KTZ-30、KTC-30立杆可调质托掌各一个）
②新浇钢筋砼荷载：
F底板②
③施工人员、材料、机具荷载：
F底板③=2.5KN/m2
④振捣砼时产生的荷载（对水平面模板2KN/m2，对垂直面模板4KN/m2）F底板④=4KN/m2
⑤泵送砼产生的冲击荷载：
F底板⑤=2KN/m2
底板总荷载P底板总=1.2×（F底板①+F底板②）+1.4×（F底板③+F底板④+F底板⑤）
碗扣支架的稳定承载力计算
1）计算依据：
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2001）。
按轴心受压构件计算。
计算参数：
碗扣式支架，钢管壁厚t=3.5mm，直径d=48mm，截面积A=489mm2，惯性矩I=12.19cm4。
截面模量W=5.08cm3，回转半径i=1.58cm，每米长质量3.84kg/m。
计算长度取立杆步距lo=1.2m，长细比λ=1200/15.8=75.9，Q235-A钢轴心受压构件的稳定系数按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JTG130-2001）附录C用内插法取值φ=0.744。
Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值为205MPa，弹性模量E为2.06×105N/mm2。
（以上均引自《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JTG130-2001））。
经过立杆强度验算、立杆稳定性验算、横杆抗弯强度和挠度计算、纵向分配梁、端梁及墩柱两侧4m结构荷载，WDJ碗扣式支架采用纵横向间距均为0.6m，满足施工安全要求。
2.3贝雷架受力简述
2.3.1贝雷架组成
①桁架及销子
桁架结构由上下弦杆、竖杆及斜杆焊接而成,弦杆焊有多块带圆孔的钢板:
弦杆螺栓孔、支撑架孔；下弦杆两端钢板上有风构孔,用以连接抗风拉杆，下弦杆设有4块横梁垫板，上有栓钉，以固定横梁位置。
端竖杆有支撑架孔，为安装支撑架、斜撑与联板用。
②加强弦杆加强弦杆两端设有阴阳头，中部设有支撑架孔与弦杆螺栓孔。
弦杆螺栓孔板反焊于杆件的一面，使连接加强弦杆与桁架的弦杆螺帽不致外露。
每节桥梁在桁架后端竖杆上个装一对斜撑，桥头端柱上另加一根，斜撑与桁架和横梁的连接用斜撑螺栓。
③联板
联板用撑架螺栓连在第二排与第一排桁架的端竖杆上，每节桁架前端竖杆上各设一块。
④支撑架
支撑架是用撑架螺栓连接于第一排与第二排桁架之间，使成为一整体。
⑤抗风拉杆
抗风拉杆两端各有一个销钉孔，并用链条系挂的销钉，利用销钉使抗风拉杆与桁架连接，杆中部设有连接夹，杆上还备有反向螺纹的松紧螺旋套，螺旋套一端附设销紧螺母。
每格桥梁需用交叉设置两根抗风拉杆，承受垂直于桥梁任何一侧的风力。
2.3.2贝雷架结构验算
根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）第9.2.2节设计荷载规定，确定荷载：
①模板及支架荷载，②新浇钢筋砼荷载③施工人员施工机具运输或堆放荷载④倾倒混凝土产生的冲击荷载⑤振捣砼产生的竖向荷载。
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）确定荷载及组合。
贝雷架自重取1.5t/m。
其他荷载计算同上。
贝雷架受力图示如下：
经过计算贝雷架弯矩、剪力、挠度均满足结构受力要求，方案可行。
便桥满足结构受力要求，故本方案可行。
三、沙会则大桥膺架法现浇箱梁施工过程回顾
1、施工组织
1.1施工组织机构
我公司在项目经理部内部成立了沙会则大桥膺架法现浇箱梁施工指挥组，由项目经理任组长，项目工程师为副组长，工程管理部、安全质量部抽调部长为现场技术组，负责现场技术、施工组织调度，机电物资部、财务会计部抽调人员组成后勤保障组，负责后勤保障及物资采购，相关队、班组负责人、技术骨干工人为小组成员。
1.2机械进场情况
表1箱梁施工机械一览表
序号
名称
型号
数量
进场日期
备注
1
机动小翻斗车
3
2008.11.22
2
混凝土搅拌站
JS500
1
2008.11.22
3
混凝土搅拌站
JS500
1
2008.11.22
4
配料设备
PLD1200
1
2008.11.22
5
蛙式打夯机
60
2
2008.11.22
6
汽夯
1
2008.11.22
7
钢筋调直机
GX-12
1
2008.11.22
8
钢筋切割机
CQ40
1
2008.11.22
9
钢筋弯曲机
GW40
1
2008.11.22
10
闪光对焊机
UN1-100A
2
2008.11.22
11
电弧焊机
AX4-300
2
2008.11.22
12
拖式输送泵
HBT30
1
2008.11.22
输送量30m3/h
13
汽车吊
QY30
1
2008.11.22
14
平板振动器
2F1
2
2008.11.22
15
插入式振捣器
JQ221-2
10
2008.11.22
16
圆盘锯
2
2008.11.22
17
木工切割机
2
2008.11.22
1.3临时周转性材料准备
表2箱梁周转性材料及临时设施需用量表
支架构件名称
型号
理论根数
单根重kg
总重t
立杆
LG-300
3000
17.3
51.9
LG-180
3000
10.7
32.1
横杆
HG-90
35680
4
142.72
斜杆
XG-255
2013
7.6
15.3
XG-170
2500
5.5
13.7
立杆底座
KTZ-30
3000
5.2
15.6
立杆顶托
KTC-30
3000
5
15
贝雷架
180
合计
360.22
名称
品种
理论面积
需用数量
复合木模板
1220×2440×12
3050
1025
1220×2440×10
2560
860
名称
品种
理论长度
需用方量
方木
10×10
20040.53
200.4
10×15
4937.267
74.06
1.4施工进度
根据施工总体进度安排，我们于2008年11月初完成基础及下部施工，着手进入箱梁施工阶段。
首先进行场地清理，支架处平整碾压，浇筑C20混凝土底板，于2008年11月底完成前期工作，并组织材料、机械进场。
2008年12月1日开始进行支架、膺架搭设，于2008年12月20日完成此项工作，2008年12月21日至1月5日完成底模安装和堆载预压，1月6日开始钢筋安装，1月15日浇筑底板混凝土。
1月25日浇筑顶板混凝土。
2、膺架法施工过程
2.1基底处理
采用人工配合机械清理现场，蛙式打夯机夯实，支模浇筑C20混凝土。
2.2支架搭设
用墨线标出支架搭设具体位置，人工组装。
组装至工字钢顶面时，测量顶面标高，调节顶托，以满足施工要求。
为了确保脚手架的整体刚度，立杆底脚均垫以枕木基座，立杆接头采用接长套管和连接销件方式，并在支架顶端用搭接方式调整标高。
必须保证脚手架立、横杆构成网格体系后每层都有一根斜杆。
如发现上碗扣扣不紧，或限位销不能进入上碗扣螺旋面，应检查立杆与横杆是否垂直，相邻的两下碗扣是否在同一水平面上（即横杆水平度是否符合要求）；下碗扣与立杆的同轴度是否符合要求；下碗扣的水平面同立杆轴线的垂直度是否符合要求；横杆接头与横杆是否变形；横杆接头弧面中心线同横杆轴线是否垂直；下碗扣内有无砂浆等杂物填充等；如是装配原因，则应调整后锁紧；如是杆件本身原因，则应拆除，并送去整修。
工字钢和贝雷架使用25吨汽车吊吊装，一次吊装到位。
2.3支架预压
①因在桥梁施工过程中，有许多意想不到的情况发生。
如局部地基不稳，或产生不均匀沉降；支架、模板本身发生的各种形变等。
变形分为弹性形变和非弹性形变，预压的目的是为了找到弹性变形值，作为施工预留沉降量的一部分，同时为了消除非弹性变形，并检查地基和支架的稳定性。
通过加载预压，对不同荷载加压后支架的沉降值，进行归纳，整理和计算，得出弹性变形较准确的数值，使施工的结构不但更接近于设计要求，而且也有利于保证施工期间结构的安全。
②预压重量
根据设计图纸说明，采用120%主梁自重对支架进行预压。
采用砂袋法施工，事先测定砂的松装密度，计算砂袋加载的高度，进行载荷试验。
③监测点布设
在堆载区设置系统测量点，在支架底部，沿箱梁长度方向按每跨两端、跨中1/4等五处位置，沿箱梁宽度方向按左侧、中心线、右侧三部位，共设置15个沉降观测点。
④预压位置
选择最不利荷载位置即跨中横隔板及两侧各2米范围内。
砂袋每袋重量为60kg，中横隔板两侧各2米范围内荷载总重为3.38×0.3×12+1.582×4×12=88.104吨。
计算砂袋总数为88.104/0.06=1470袋，按4米宽，12米长，堆高1.2米。
⑤实施时机
按照设计图纸总说明中的要求，设置支架的施工预拱度，本桥拟设3cm（考虑支架的基础沉降、支架的几何及非几何变形值的大小），沿直线拱设置。
底模安装完毕后，马上进行观测点设置。
⑥监测方法
为了找出支架在上部荷载作用下的塑性、弹性变形，观测时间为空载（没有任何荷载情况）观测一次，1/4满载测一次，1/2满载测一次，满载（模拟砼浇筑完成后的荷载）测一次。
每次加载后对沉降量进行连续观测直到沉降稳定。
取沉降稳定后即最后一次观测值，作为该级最终沉降观测值。
⑦观测数据的记录整理
观测数据通过使用北光DS3微倾水准仪和5m塔尺测量方式进行，每次测量在一站内完成，观测值的闭合差控制在1mm之内，保证观测值的误差满足要求。
以每个测点、每级加载后得到的观测值与零荷载时的观测值之差，作为该点在该级荷载下的实际沉降量，然后对每级荷载下各测点的沉降值取平均值，作为整体支架在该级荷载下的沉降量，最后绘制荷载-沉降量曲线图。
⑧监测时间
控制预压时间最主要的因素是沉降速度，只有当沉降稳定后，才能停止预压。
据以往施工经验，一般为支架每天变形3mm以内，就可认为基础稳定，时间约为3天左右。
⑨预压注意事项
a整孔范围内分层堆玛直至整孔支架预压重量满足要求，且不得分块小范围集中堆玛，以免产生不均匀沉降。
b人工堆玛整齐，不乱堆放。
⑩成果应用
堆载预压达到要求后，绘制沉降-时间曲线图，根据预压情况，调整底模施工预拱度。
通过实际观测，堆载前后沉降量满足要求。
2.4支架冬季施工措施
为保证冬季施工期间连续负温条件下混凝土浇筑、养护，在架体外设专门脚手架，搭建暖棚，规格为双排扣件式钢管脚手架，覆盖厚帆布，保证架体密闭。
暖棚内设火炉取暖，保证混凝土浇筑、养护质量。
四、采用膺架法的效果
1、技术效果
膺架法拼装容易，刚度好，整体稳定性强，比满堂支架和土牛法节约了大量时间。
2、经济效果
膺架法可以节约大量支架，加快了施工进度，同时支架基础处理只需完成支架基础范围，不需要处理全部箱梁基底，更不必远运土方，层层碾压，直接节约了费用，通过计算，我们节约了32万元措施费。
3、管理效果
通过通过膺架法施工，我公司掌握了桥梁施工新技术，锻炼了一支能施工城市立交桥现浇箱梁，能打硬仗的施工队伍和技术队伍。
4、外界反映
沙会则大桥采用膺架法施工，满足了业主对环境保护的要求，施工期间没有产生大填大挖，直接反映出我公司文明施工的风采，为吕梁市整体市容市貌的优化贡献了自己的力量。
五、总结
1、应用膺架法施工上部结构现浇混凝土箱梁，只需要处理支架处地基，相对于满堂支架法现浇上部结构，处理范围小，节省了大量时间和资金。
施工所需设备主要为贝雷架、顶托、碗扣式支架、汽车式起重机，易于购置和租赁，施工前需对施工队伍进行详细技术交底，操作复杂程度不高，易于推广。
2、随着我公司更广泛地介入公路、市政项目，桥梁施工受地形、交通限制情况也随之增多，膺架法作为不受下部地形限制和交通、汛期影响的施工工艺，具有很强的可推广性。
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