邵阳北互通跨线桥上部构造施工方案.docx
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邵阳北互通跨线桥上部构造施工方案
安化（梅城）至邵阳高速公路TJ5标段
（K193+700～K224+477.747）
K196+581邵阳北互通跨线桥
上部构造施工技术方案
编制：
复核：
审批：
中铁二十三局集团有限公司安邵高速公路TJ5标项目经理部
二○一一年十月
K196+581邵阳北互通跨线桥上部构造
施工技术方案
一、工程概况
1.1工程简介
本桥位于湖南省新邵县严塘镇坳背村,跨越衡邵高速及D匝道，采用30+45+30m预应力混凝土现浇箱梁跨越，交角为99°。
本桥位于直线段，桥梁中心桩号为K196+581，起点桩号K196+525.5,终点桩号K196+636.5，桥梁全长111.0m。
桥梁分上下行两幅并列独立桥梁，左幅桥梁宽度为12.75m；右幅桥梁宽度为16.75m，第一跨存在16cm的变宽。
本桥上部结构为预应力混凝土现浇连续箱梁，箱梁采用C50混凝土，箱梁顶底板横坡同桥面横坡，左幅横坡率2.306%，右幅横坡率-1.690%～-1.689%。
本桥上部箱梁采用等截面箱梁高度为2.5米，横向根据桥面宽度布置为单箱双室或三室。
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，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，松弛率为2.5%。
本全桥上部构造主要工程量:
C50现浇砼2607.2m3；钢绞线89929.8kg；II级钢筋540934.3kg；I级钢筋3023.7kg。
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合同段第五册第三分册“邵阳北互通跨线桥”施工图
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2011年11月1日至2012年1月15日，计划工期76天；桥面铺装计划从2012年1月16日至2012年1月24日，计划工期9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
右幅现浇箱梁
2011.11.1～2011.12.30
2
左幅现浇箱梁
2011.11.20～2011.1.15
3
桥面铺装
2012.1.16～2012.1.24
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
YCW500B
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采用碗扣式满堂支架现浇法施工，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，要求原地面承载力达到220kpa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220kpa以上后，地基顶面再浇注15cm厚C20素砼。
图3-1现浇连续箱梁施工工艺流程
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，在可调顶托上纵向铺设I14cm工字钢（箱室下方受力较小位置为I12cm工字钢）；然后在其上铺设横向15×15mm方木，间距20cm铺设（如图3-5所示）。
底模、侧模及翼缘模板采用12mm竹胶板，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0.60m；两模板间采用M14对拉螺杆，间距为0.6×0.6m，外楞用φ48钢管加顶托作外支撑，上、中、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=1.5m/h（根据现场施工情况，取最大浇筑速度），浇筑温度T=10℃
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×
=2.1m>H=1.5m,取h=1.5m
作用于侧模板的最大压力：
Pm=K×γc×h=1.2×26×1.5=46.8kpa
（3）按强度要求计算
验算强度时侧压力组合：
P计1=1.2Pm+1.4（P3+P4）=1.2×46.8+1.4×（2+4）=64.56KN/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=64.56×1.0=64.56KN/m
Mmax=
qL2=
×64.56×0.202=0.258KN·m
需要Wn=
=7371mm3
截面抵抗矩W=bh2/6=
×1000×122=24000mm3>Wn
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2=1.2Pm=56.16KN/m2
q=56.16×1.0=56.16KN/m
f=
=
=0.49mm
[f]=
=0.5mmf<[f]
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1=64.56KN/m2
因为纵向钢管支撑间距为60cm，则有：
q1=P计1×0.2=64.56×0.2=12.91kN/m
W=bh2/6=5×82/6=53.3cm3
由梁正应力计算公式得：
σ=q1L2/8W=12.91×6002/（8×53.3×103）=10.9Mpa<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=3×12.91×（600/2）/（2×80×50）=1.45Mpa<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2=56.16KN/m2
q1=P计2×0.20=56.16×0.20=11.23kN/m
由矩形简支梁挠度计算公式得：
E=1.0×104Mpa；I=bh3/12=5×83/12=213.3cm4
Fmax=5q1L4/384EI=5×11.23×6004/（384×1.0×104×213.3×104）
=0.89mm<[f]=1.5mm（[f]=L/400=600/400=1.5mm）
刚度（挠度）满足要求。
（三）、底模板支撑验算
底模板采用12mm竹胶板，容许弯应力为[σw]=35MPa，弹性模量E=9.898×103MPa，底模下横向次梁木枋间距30cm。
底模处砼箱梁荷载：
P1=2.5m×26KN/m3=65kN/m2（按箱梁高度2.5m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3=1.2P1+1.4（P2+P3+P4）=87.1kN/m2
设模板按连续梁计算，取1m将重力化为线布荷载：
q=87.1×1.0=87.1kN/m
Mmax=
qL2=
×87.1×0.152=0.196KN·m
需要Wn=
=5600mm3
截面抵抗矩W=bh2/6=
×1000×122=24000mm3>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4=1.2P1=1.2×65=78KN/m2
q=78×1.0=78KN/m
f=
=
=0.22mm
[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（15×15cm木枋）验算，底模下纵向工字钢按照60cm间距布置，横向次梁木枋间距30cm，对于横向次梁木枋的验算，取计算跨径为0.6m，按连续梁受力考虑，现以箱梁高度为2.5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=2.5m×26KN/m3=65kN/m2（按箱梁高度2.5m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12mm竹胶板，模板自重：
P5=0.012m×6.0KN/m3=0.07KN/m2
横向次梁方木自重:
P6=（0.15m×7.5KN/m3）/2=0.56KN/m2
（1）强度验算：
验算强度时荷载组合：
P计5=1.2（P1+P5+P6）+1.4（P2+P3+P4）=87.86kN/m2
因为横向次梁木枋间距为30cm，则有：
q1=P计5×0.30=87.86×0.30=26.36kN/m
W=bh2/6=15×152/6=562.5cm3
由梁正应力计算公式得：
σ=q1L2/10W=26.36×6002/（10×562.5×103）=1.69Mpa<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=3×26.36×（600/2）/（2×150×150）=0.53Mpa<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6=1.2（P1+P5+P6）=78.76kN/m2
q1=P计6×0.30=78.76×0.30=23.63kN/m
由矩形连续梁挠度计算公式得：
E=1.0×104Mpa；I=bh3/12=4218.75cm4
Fmax=q1L4/128EI=23.63×6004/（128×1.0×104×4218.75×104）
=0.06mm<[f]=1.5mm（[f]=L/400=600/400=1.5mm）
刚度（挠度）满足要求。
3.2.3顶托主梁验算
顶托主梁I14工字钢验算：
底板处脚手管立杆横向间距为0.6m，纵向间距为0.9m，按连续梁受力验算，取计算跨径为0.9m，仅验算底模腹板对应位置即可：
I14工字钢：
截面面积A=21.5cm2，单位重量G=16.88kg/m，Ix=712cm4，Wx=101.7cm3，抗拉、抗压、抗弯应力[σ]=205MPa，弹性模量E=2.06×105MPa，容许应力折减系数β1=0.85
底模处砼箱梁荷载：
P1=2.5m×26KN/m3=65kN/m2（按箱梁高度2.5m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12mm竹胶板，模板自重：
P5=0.012m×6.0KN/m3=0.07KN/m2
横向次梁方木自重:
P6=（0.15m×7.5KN/m3）/2=0.56KN/m2
纵向I14工字钢自重：
P7=（16.88×9.8×10-3）/0.6=0.28KN/m2
（1）强度验算：
验算强度时荷载组合：
P计7=1.2（P1+P5+P6+P7）+1.4（P2+P3+P4）=86.79kN/m2
纵向I14工字钢间距为60cm，为简化计算，将竖向压力化为均布荷载，则有：
q1=P计7×0.6=86.79×0.6=52.07kN/m
由梁正应力计算公式得：
σ=q1L2/10W=52.07×9002/（10×101.7×103）=41.47Mpa<β1[σ]=174.25Mpa
抗弯强度满足要求；
由梁弯曲剪应力计算公式得：
τ=QS/Ib=52.07×（900/2）×58.4×103/（712×104×140/2）=2.75Mpa<β1[τ]=106.25Mpa
抗剪强度满足要求；
（2）刚度（挠度）验算：
验算刚度（挠度）时荷载组合：
P计8=1.2（P1+P5+P6+P7）=79.09kN/m2
q1=P计8×0.60=79.09×0.6=47.45kN/m
由连续梁挠度计算公式得：
Fmax=q1L4/128EI=47.45×9004/（128×2.06×105×712×104）
=0.17mm<[f]=2.25mm（[f]=L/400=900/400=2.25mm）
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
按整个梁高2.5m计算荷载组合（不含支架自重）：
P计9=1.2×（2.5×26+0.07+0.56+0.28）+1.4×（1.5+2+2）=86.79kN/m2
φ48×3.5钢管每米重量38.4N/m，支架最大高度5.3m，叠加到单根支架立管上的自重：
F=38.4×[5.3+（0.6+0.9）×5]=492N
单根支架传递荷载Nmax=P计9×A+1.2F=86.79×0.6×0.9+1.2×0.492=47.46KN<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5.3m计算）
△L=NL/EA=47.46×103×5.3×103/（2.06×105×4.89×102）=2.50mm
压缩变形不大。
（2）支架横向稳定验算：
取左幅箱梁单排支架进行横向稳定验算，支架横向跨度为12m（见图3-5）,把均布荷载简化为集中荷载：
N=86.79kN/m2×0.9m×12m=937KN
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5.3m验算：
F=0.05N=0.05×5622=281kN
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=47.46KN，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=47.46/（0.4×0.6×0.9）=220kPa
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=47.46×103/（150×150）=2.1MPa
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220kpa，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=（220×0.6）×0.9/2=59.4KN
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=220kpa
Al=0.6×0.15+（0.45+0.6）/2×0.075=0.13m2
Fl=pjAl=220×0.13=28.6KN
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。
本桥左幅箱梁混凝土1091.2m3，自重约28371KN，按图3-5间
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