匝道桥上部构造施工方案.docx

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匝道桥上部构造施工方案

匝道桥上部构造施工技术方案

一、工程概况

1.1工程简介

本桥位于严塘镇坳背村,桥位处属山前冲积平地地貌，所经过地段地形轿平坦，地势高差不大，桥位范围内中线高程xx～xxm，最大相对高差7.7m。

本桥位于半径220米的曲线段，跨越衡邵高速、主线及E匝道，采用（27.393+32+27.393）+（3×20）+（4×20）+（3×20）+（27.393+32+27.393）m预应力混凝土现浇箱梁跨越，交角为x°，桥梁全长xxm，桥梁宽度为xxm。

箱梁顶底板横坡同桥面横坡，横坡率-7%。

本桥上部箱梁采用等截面箱梁，32米跨一联梁高为1.95米，20米跨一联梁高为1.3米，横向根据桥面宽度布置为单箱双室。

箱梁采用纵向预应力体系，纵向预应力钢束布在顶板、底板和腹板，采用Фs15.2－9、Фs15.2－17两种锚束结构,预应力钢绞线采用高强低松弛钢绞线，标准强度为fpk=1860Mpa，公称直径为Фs=15.2mm，公称截面积为Ay=139mm2,弹性模量为1.95×105MPa，最大松弛率为3.5%。

本全桥上部构造主要工程量:

C50现浇砼2844.1m3；钢绞线76481.4kg；II级钢筋647741.1kg；I级钢筋7600.4kg。

1.2编制依据

（1）《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011

（2）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86

（3）《路桥施工计算手册》（2001年版）

（4）《建筑施工模板安全技术规程》JGJ162-2008

（5）《混凝土结构计算手册》（第三版）

（6）《两阶段施工图设计》第17合同段第五册第四分册“邵阳北互通A匝道桥”

二、施工组织及工期安排

2.1工期计划

根据该工程的实际情况，结合机械设备、人员综合考虑，本桥现浇箱梁及桥面铺装由专业的桥梁施工队伍负责施工，施工队各班组人员配备齐全。

本桥现浇箱梁计划从xxx年xx月xx日至xxx年xx月xx日，计划工期x天；桥面铺装计划从xxx年xx月xx日至xxx年xx月xx日，计划工期x天。

施工形象进度安排见表2-1。

表2-1施工形象进度安排表

序号

施工项目

具体时间安排

1

第一联现浇箱梁

x

2

第二联现浇箱梁

x

3

第三联现浇箱梁

x

4

第四联现浇箱梁

x

5

第五联现浇箱梁

x

6

桥面铺装

x

2.2劳动力计划

本桥上部构造主要投入劳动力详见表2-2。

表2-2投入劳动力明细表

序号

工种

施工人数

备注

1

钢筋工

20人

2

电焊工

6人

持证

3

混凝土工

18人

4

起重工

3人

5

机械司机

3人

持证

6

电工

2人

持证

7

技术员

2人

8

测量员

2人

9

其他工种

45人

10

合计

101人

2.3机械设备配置

本桥上部构造主要施工机械设备配置详见表2-3。

表2-3主要施工机械设备配置表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

工作性能

1

汽车吊

25T

台

1

良好

2

装载机

ZL50/3.1m3

台

1

良好

3

三一挖掘机

SNY330

台

1

良好

4

振动压路机

YZ18C

台

1

良好

5

海诺混凝土罐车

12m³

台

4

良好

6

混凝土拌和站

HZS75

套

2

良好

7

智能张拉仪

LZ-5901/1500KN

套

1

良好

8

液压千斤顶

YDC1500B-200

台

1

良好

9

张拉千斤顶

YCW400B

套

4

良好

10

电动油泵

ZBF-4-50

台

4

良好

11

捣固器

插入式

台

12

良好

12

电焊机

BX-500

台

6

良好

13

钢筋对焊机

/

台

1

良好

14

钢筋切断机

GQW40A

台

2

良好

15

钢筋调直机

GT4/10

台

2

良好

16

发电机

/

台

2

良好

2.4检验、试验

由TJ5标试验室负责对该桥施工的试验、检测工作。

本桥上部构造主要测量试验仪器配置见表2-4。

表2-4主要测量试验仪器配置

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

工作性能

1

全站仪

南方

台

1

良好

2

GPS

莱卡

台

1

良好

3

水准仪

莱卡

台

1

良好

4

塌落度桶

/

套

2

良好

5

混凝土立方体试模

/

套

6

良好

三、现浇连续箱梁施工工艺和方法

本桥有现浇预应力箱梁五联，梁体采用碗扣式满堂支架现浇法施工，施工顺序为：

第一联→第二联→第三联→第四联→第五联。

现浇连续箱梁施工工艺流程见图3-1。

3.1满堂支架搭设

3.1.1地基处理

为了保证基础有足够的承载力和抗沉陷能力，需对原地面进行处理和加固，要求原

不合格

图3-1现浇连续箱梁施工工艺流程

地面承载力达到190kpa以上（根据3.2.5节验算结果）。

桥位处原地面多为原状土，现场表土已清理过，根据现场触探结果，除桥墩附近存在部分开挖基坑时回填的松土外，均能满足承载力要求。

对场地进行平整后，再采用振动压路机碾压，对于墩台附近回填土，采取全部挖开再分层碾压密实，到压实层顶面稳定，不再下沉（无轮迹）时为止，然后再做现场触探，确认承载力达到190kpa以上后，地基顶面再浇注15cm厚C20素砼。

为避免处理好地基受水浸泡，在两侧设置30×40cm排水沟，排水沟分段开挖形成坡度，低点开挖集水坑。

防止雨水和其它水流入支架区，引起支架下沉。

图3-2箱梁满堂支架地坪砼设置示意图

3.1.2支架安装

本桥现浇箱梁采用“碗扣”式满堂支架，其结构形式如下：

纵向立杆均按间距为90cm布置；横向立杆在箱梁底板所对应的位置间距60cm；翼缘横、纵向立杆均按90cm布置。

在高度方向横杆步距120cm，使所有立杆联成整体。

为确保支架的整体稳定性，纵横方向布置剪刀撑（详见图3-3、3-4）。

在地基处理好后，按照施工图纸进行放线，支架底部采用15cm×15cm钢板作底托，然后便可进行支架搭设。

支架搭设好后，用可调顶托和底托来调整支架高度或拆除模板用。

图3-3支架布置横断面图

图3-4支架布置纵断面图

碗扣架安装好后，对于箱梁底板部份，在可调顶托上横向铺设10×15cm的木枋（长725cm,底板两端各悬出37.5cm）；然后在其上铺设纵向10×10cm的木枋，间距20cm铺设（如图3-5所示）。

对于翼缘部份，翼缘模板有背肋架，纵横向铺设木枋，直接让加工成楔型的木枋与背肋架接触紧密。

支架底模铺设后，测放箱梁底模中心及底模边角位置和梁体横断面定位。

底模标高=设计梁底+支架的变形＋（±前期施工误差的调整量），来控制底模立模。

底模标高和线形调整结束，经监理检查合格后，立侧模和翼板底模，测设翼板的平面位置和底模标高（底模立模标高计算及确定方式类同箱梁底板）。

图3-5底板木坊布设示意图

3.1.4现场搭设要求

（1）本工程架体搭设从0#台一端开始搭设，以台身外缘10厘米为第一排立杆。

立好立杆后，及时设置扫地杆和第一步大小横杆，扫地杆距基面25厘米，支架未交圈前应随搭设随设置抛撑作临时固定。

（2）架体与0#台拉结牢靠后，随着架体升高，剪刀撑应同步设置，安全网在剪刀撑等设置完毕后设置。

剪刀撑由底至顶连续设置，剪刀撑宽度不小于4道立杆，长度不小于6m，剪刀撑与地面夹角为45°～60°,在支架外侧及分区连接处必设，剪刀撑间距均每隔4排支架立杆设置一道。

所有剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与立杆或横杆扣紧外，斜杆应每步与立杆扣紧。

高于4.8m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。

（3）为消除支架非弹性、弹性变形而设置的预拱外，跨中设1.5cm的预拱度，向箱梁两端按二次抛物线变化至零，以保证箱梁混凝土浇筑后跨中形成1.0cm的预拱。

（4）为了便于拆除交界墩箱梁处的模板，可在支座安装完成后，在支座四周铺设一层泡沫塑料，顶面标高比支座上平面高出2~3mm。

在拆除底模板时将盖梁顶处的泡沫塑料剔除，施工时严禁用气焊方法剔除泡沫以免伤及支座。

3.1.5技术要求

（1）相邻立杆接头应错开布置在不同的步距内，与相邻大横杆的距离不宜大于步距的三分之一；

（2）在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑等用的直角扣件、旋转扣件中心点的相互距离不宜大于15厘米；

（3）各杆件端头伸出扣件边缘的长度不应小于100mm；

（4）立杆的垂直偏差应不大于架高的1／300；

（5）上下横杆的接长位置应错开布置在不同的立杆纵距中，与相连立杆的距离不大于纵距的1/3；

（6）安全网应满挂在外排杆件内侧大横杆下方，用26＃铁丝把网眼与杆件绑牢。

（7）主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。

主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。

3.2支架受力验算

3.2.1模板支撑设计及验算

箱梁侧模板采用1.2cm厚竹胶板。

竖向内楞采用8×5cm方木，布置间距为20cm；外楞采用壁厚为3.5㎜的φ48钢管，纵向布置三排，间距为0.45m；两模板间采用M14对拉螺杆，间距为0.45×0.5m，外楞用φ48钢管加顶托作外支撑，上、下各1排。

（一）、侧模板支撑验算

（1）计算参数:

依据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86》和《路桥施工计算手册（2001年版）》，其中竹胶板参数参照《建筑施工模板安全技术规程JGJ162-2008》

①钢筋砼的重力密度γc=26KN/m3

②砼浇筑速度V=1.45m/h（第一次浇注高度1.45m），浇筑温度T=28oC

③倾倒时产生的水平荷载：

P3=2KN/m2（导管输出）

④振捣砼时产生的水平荷载：

P4=4KN/m2

⑤掺缓凝外加剂修正系数K取1.2

⑥模板用12mm竹胶板，容许弯应力为[σw]=35MPa，弹性模量E=9.898×103MPa

（2）模板侧压力P

有效压头高度：

h=1.53+3.8

=1.53+3.8×

=1.73m>H=1.45m,取h=1.45m

作用于侧模板的最大压力：

Pm=K×γc×h=1.2×26×1.45=45.24kpa

（3）按强度要求计算

验算强度时侧压力组合：

P计=1.2Pm+1.4（P3+P4）=1.2×45.24+1.4×（2+4）=62.69KN/m2

内楞间距为0.20m，设模板按连续梁计算，取1m将侧压力化为线布荷载，q=62.69×1.0=62.69KN/m

Mmax=

qL2=

×62.69×0.202=0.25KN·m

需要Wn=

=7143mm3

截面抵抗矩W=bh2/6=

×1000×122=24000mm3>Wn

可满足要求

（4）按刚度（挠度）要求计算

验算刚度（挠度）时侧压力组合：

P计=1.2Pm=1.2×45.24=54.29KN/m2

q=54.29×1.0=54.29KN/m

f=

==0.476mm

[f]=

=0.5mmf<[f]

能满足要求

（二）、侧模板下内楞验算

竖向内楞采用8×5cm方木，布置间距为20cm。

木材用东北落叶松，容许弯应力为[σw]=14.5MPa，容许弯曲剪应力[τ]=2.3MPa，弹性模量E=1.0×104MPa，容许应力折减系数β1=0.85

（1）强度验算：

按上述计算，验算强度时侧压力组合：

P计==62.69KN/m2

因为纵向钢管支撑间距为45cm，则有：

q1=P计×0.2=62.29×0.2=12.46kN/m

W=bh2/6=8×52/6=33.3cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=q1L2/8W=12.46×4502/（8×33.3×103）=8.71Mpa<β1[σw]=12.32Mpa

强度满足要求。

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=3×12.46×（450/2）/（2×100×100）=0.42Mpa<β1[τ]=1.95Mpa

强度满足要求。

（2）刚度（挠度）验算：

按上述计算，验算刚度（挠度）时侧压力组合：

P计=54.29KN/m2

q1=P计×0.20=52.29×0.20=10.46kN/m

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=1.0×104Mpa；I=bh3/12=8×53/12=83.3cm4

Fmax=5q1L4/384EI=5×10.46×4504/（384×1.0×104×83.3×104）

=0.67mm<[f]=1.12mm（[f]=L/400=450/400=1.12mm）

刚度（挠度）满足要求。

（三）、底模板支撑验算

底模板采用15mm竹胶板，容许弯应力为[σw]=35MPa，弹性模量E=9.898×103MPa，底模下纵向次梁木枋间距20cm。

底模处砼箱梁荷载：

P1=1.95m×26KN/m3=50.7kN/m2（按最不利位置1.95m箱梁厚度计算,取钢筋砼容重γc=26KN/m3）

施工机具、人行、材料堆放荷载：

P2=2.5KN/m2（验算模板和小棱时）

倾倒时产生的竖向荷载：

P3=2KN/m2（导管输出）

振捣砼时产生的竖向荷载：

P4=2KN/m2

（1）按强度要求计算

验算强度时荷载组合：

P计=1.2P1+1.4（P2+P3+P4）=69.94kN/m2

设模板按连续梁计算，取1m将侧压力化为线布荷载：

q=69.94×1.0=69.94kN/m

Mmax=

qL2=

×69.94×0.202=0.28KN·m

需要Wn=

=8000mm3

截面抵抗矩W=bh2/6=

×1000×152=37500mm3>Wn

可满足要求

（2）按刚度（挠度）要求计算

验算刚度（挠度）时侧压力组合：

P计=1.2P1=1.2×50.7=60.84KN/m2

q=60.84×1.0=60.84KN/m

f=

==0.27mm

[f]=

=0.5mmf<[f]

能满足要求

3.2.2底模板下次梁验算

底模板下次梁（10×10cm木枋）验算，底模下脚手管立杆按照90cm布置，纵向次梁木枋间距20cm，对于纵向次梁木枋的验算，取计算跨径为0.9m，按简支梁受力考虑，现以第一联中跨32米跨径进行验算，考虑支点梁高为1.95米，验算底模下腹板对应位置（最不利位置）：

木材用东北落叶松，容许弯应力为[σw]=14.5MPa，容许弯曲剪应力[τ]=2.3MPa，弹性模量E=1.0×104MPa，容许应力折减系数β1=0.85

底模处砼箱梁荷载：

P1=1.95m×26KN/m3=50.7kN/m2（按最不利位置1.95m箱梁厚度计算,取钢筋砼容重γc=26KN/m3）

施工机具、人行、材料堆放荷载：

P2=2.5KN/m2（验算模板和小棱时）

倾倒时产生的竖向荷载：

P3=2KN/m2（导管输出）

振捣砼时产生的竖向荷载：

P4=2KN/m2

模板采用15mm竹胶板，模板自重：

P5=0.015m×6.0KN/m3=0.09KN/m2

纵向次梁方木自重:

P6=（0.1m×7.5KN/m3）/2=0.38KN/m2

（1）强度验算：

验算强度时荷载组合：

P计=1.2（P1+P5+P6）+1.4（P2+P3+P4）=70.5kN/m2

因为纵向次梁木枋间距为20cm，则有：

q1=P计×0.20=70.5×0.20=14.1kN/m

W=bh2/6=10×102/6=166.7cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=q1L2/8W=14.1×9002/（8×166.7×103）=8.56Mpa<β1[σw]=12.32Mpa

强度满足要求。

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=3×14.1×（900/2）/（2×100×100）=0.95Mpa<β1[τ]=1.95Mpa

强度满足要求。

（2）刚度（挠度）验算：

验算刚度（挠度）时荷载组合：

P计=1.2（P1+P5+P6）=61.4kN/m2

q1=P计×0.20=61.4×0.20=12.28kN/m

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=1.0×104Mpa；I=bh3/12=833.3cm4

Fmax=5q1L4/384EI=5×12.28×9004/（384×1.0×104×833.3×104）

=1.25mm<[f]=2.25mm（[f]=L/400=900/400=2.25mm）

刚度（挠度）满足要求。

3.2.3顶托横梁验算

顶托横梁10×15cm（15cm面竖放）木枋验算，底板处脚手管立杆横向间距为0.6m，纵向间距为0.9m，为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，取计算跨径为0.6m，仅验算底模腹板对应位置即可：

木材用东北落叶松，容许弯应力为[σw]=14.5MPa，容许弯曲剪应力[τ]=2.3MPa，弹性模量E=1.0×104MPa，容许应力折减系数β1=0.85

底模处砼箱梁荷载：

P1=1.95m×26KN/m3=50.7kN/m2（按最不利位置1.95m箱梁厚度计算,取钢筋砼容重γc=26KN/m3）

施工机具、人行、材料堆放荷载：

P2=1.5KN/m2（验算支承小棱的梁时）

倾倒时产生的竖向荷载：

P3=2KN/m2（导管输出）

振捣砼时产生的竖向荷载：

P4=2KN/m2

模板采用15mm竹胶板，模板自重：

P5=0.015m×6.0KN/m3=0.09KN/m2

纵向次梁和顶托横梁方木自重:

P6=（0.1m×7.5KN/m3）/2+（0.15m×7.5KN/m3）×（0.1/0.9）=0.5KN/m2

（1）强度验算：

验算强度时荷载组合：

P计=1.2（P1+P5+P6）+1.4（P2+P3+P4）=69.25kN/m2

顶托横梁木枋间距为90cm，为简化计算，将竖向压力化为均布荷载，则有：

q1=P计×0.9=69.25×0.9=62.33kN/m

W=bh2/6=10×152/6=375cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=q1L2/8W=62.33×6002/（8×375×103）=7.48Mpa<β1[σw]=12.32Mpa

强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=3×62.33×（600/2）/（2×100×150）=1.87Mpa<β1[τ]=1.95Mpa

强度满足要求；

（2）刚度（挠度）验算：

验算刚度（挠度）时荷载组合：

P计=1.2（P1+P5+P6）=61.55kN/m2

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=1.0×104Mpa；I=bh3/12=2812.5cm4

Fmax=5q1L4/384EI=5×61.55×6004/（384×2812.5×104×1.0×104）

=0.37mm<[f]=1.5mm（[f]=L/400=600/400=1.5mm）

刚度（挠度）满足要求。

3.2.4支架验算

（1）支架竖向受力验算：

脚手管（φ48×3.5）立杆的横向间距为0.6m，纵向间距为0.9m，步距1.2m，因此单根立杆承受区域即为底板0.6m×0.9m箱梁均布荷载，由横桥向木枋集中传至杆顶。

对于脚手管（φ48×3.5），参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）可知：

i—截面回转半径，查附录B表B可得，i=1.58cm

f—钢材的抗压强度设计值，f=205MPa

A—立杆的截面面积，查附录B表B可得A=4.89cm2

由于大横杆步距为1.2m，长细比为λ=L/i=120/1.58=76

由长细比查附录C表C可得轴心受压构件稳定系数φ=0.744，取折减系数β2=0.85则有：

β2[N]=β2φAf=0.85×0.744×489×205×10-3=63.39kN

由上一节计算，有P计=69.25kN/m2（不含支架自重）

φ48×3.5钢管每米重量38.4N/m，支架最大高度16.5m，叠加到单根支架立管上的自重：

F=38.4×[16.5+（0.6+0.9）×14]=1440N

单根支架传递荷载Nmax=P计×A+1.2F=69.25×0.6×0.9+1.2×1.44=39.12KN<β2[N]

抗压强度满足要求。

另由压杆弹性变形计算公式得：

（按最大高度16.5m计算）

△L=NL/EA=39.12×103×16.5×103/（2.1×105×4.89×102）=6.29mm

压缩变形不大。

（2）支架横向稳定验算：

取单排支架进行横向稳定验算，支架横向跨度为12.6m（见图3-3）,把均布荷载简化为集中荷载：

N=69.25kN/m2×0.9m×12.6m=785.3Kn

抗倾覆力矩：

取5%的上部荷载作为水平荷载，作用于支架顶部，按支架最大高度16.5m验算：

F=0.05N=0.05×785.3=39.3kN

水平倾覆力矩：

故支架横向稳定满足要求。

因支架纵向跨度较大，且可利用桥墩使支架支顶牢固，故不需进行纵向稳定验算。

3.2.5地基承载力验算

由上步计算得，单根支架立杆传递的荷载为Nmax=39.12KN，支架立杆间距为0.6m×0.9m。

原地面为粘土，部分为回填土，取地基承载系数φ=0.4，故地基承载力设计值为：

f=Nmax/φA=39.12/（0.4×0.6×0.9）=181kPa，取f=190kPa

支架立杆底托采用15mm×15mm钢板，则实际地基接触应力为：

σ=Nmax/A1=39.12×103/（150×150）=1.74MPa

为了整个支架的结构安全，需对原地基进行加固处理。

处理方法：

对原地面进行碾压整平，要求碾压后地基承载力达到190kpa，然后在其上铺设15cm厚C20混凝土，承载力设计值为fc=9.6MPa，此时混凝土底板抗压承载力能满足要求。

（1）混凝土底板抗剪承载力验算如下：

依据《混凝土结构计算手册》（第三版）

查表得：

ft=1.1MPa，h0=150mm，b=900mm，由于h0<800mm，故取βh＝1.0

Vmax=Fb/2=（190×0.6）×0.9/2=51.3KN

0.7βhftbh0=0.7×1.0×1.1×900×150=103.95KN>Vmax

故底板抗剪承载力满足要求。

（2）混凝土底板抗冲切承载力验算如下：

依据《混凝土结构计算手册》（第三版）

查表得：

ft=1.1MPa，h0=150mm，由于h0<800mm，故取βhp＝1.0

pj=f=190kpa

Al=0.6×0.15+（0.45+0.6）/2×0.075=0.13m2

Fl=pjAl=190×0.13=24.7KN

am=（at+ab）/2=（150+450）/2=300mm

0.7βhpftamh0=0.7×1.0×1.1×300×150=34.65KN>Fl

故底板抗冲切承载力满足要求。

第一联箱梁混凝土734.34m3，自重约1909KN，按上述间距布置底座，则箱梁下共有1440根立杆，可承受4320KN荷载（每根杆约可承受30kN），安全比值系数为4320/19