洪金支线上跨分离式立交上部结构施工技术方案.docx

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洪金支线上跨分离式立交上部结构施工技术方案

洪金支线上跨分离式立交上部结构施工技术方案

一.工程概况

K142+550.00洪金公路分离式立交桥位于宁淮高速公路NH-MW4合同内，该立交桥全长236米，跨径组成为28m+60m+28m，引桥为二联3×20=60米连续钢筋混凝土箱梁。

本桥主桥为预应力混凝土拱拉桥，外加对称扇形单索面斜拉桥组成，钢塔与梁固结，塔高14米。

桥面宽度为：

净宽-11.0米+2.0（中央分隔带，索梁锚固区）+2×0.5（外栏杆）=14米。

桥面设2%的横坡，横坡由连续T梁和箱梁腹板变高度形成。

设计荷载：

汽车-20级，挂车-100，人群3.5KN/M2。

8度抗震。

设计风速31m/s。

支线上跨高速公路净高5米。

上部结构施工包括空腹段下弦施工、中墩临时固结、空腹段上弦施工、引桥施工、主桥压重段施工、合拢段施工、预应力张拉施工、主塔安装等。

二、地基处理

由于本桥的上部结构为全支架现浇，在地基处理上要考虑地基的沉降对支架稳定的影响，所以地基处理的好坏是关系到上部结构正常施工的关键一步，针对以上特点我部准备对地基进行如下处理：

先把桥位置地基表面的软土用机械清除掉并用汽车运出场地，然后用光轮压路机碾压直到不沉陷为止，在原地面处理好后再在上面上30cm厚5%的灰土，用推土机找平后用压路机压实，最后在梁体宽度范围内满浇10cm厚的C30混凝土并在四边及沿桥面每隔10米做水沟以避免雨水渗入地基内。

在地基顶层做地基承载力，达到250Kpa以上方可施工。

（以最重段计算，每根立杆支撑面积：

0.6m×0.6m=0.36m2故地基承载力必须大于（1÷0.36）×35.129=97.58Kpa，所以取250Kpa满足地基承载力要求）

三、支架搭设

一、支架布设

本桥除空腹段上、下弦施工中用钢管支架外，其余部分施工用碗扣支架。

根据钢管支架使用说明书以及本桥的特点及计算。

（一）支架设计

1、3×20连续钢筋砼箱梁

（1）荷载计算

支架承受的荷载主要有：

箱梁自重、模板及附件重、施工荷载、支架自重及风荷载等

箱梁各部位单位长度重量计算表

部位

每米长度砼方量m3

每米长度重量KN/m

平均重量

KN/m2

一般箱身截面

5.395

134.88

12.97

隔梁箱身截面

14.019

350.48

33.7

单侧翼板

0.477

11.93

1.147

由上表可知：

一般截面积及隔梁截面的箱身单位长度重量较大，翼缘板部位单位长度重量较小，为减少计算工作量，本方案仅就一般截面及隔梁截面的箱身进行支架设计，翼缘部位参照搭设一般截面箱身支架设计。

A、荷载计算

a、箱梁混凝土自重

q1=12.97KN/m2

b、模板及附件荷载统一取q2=1.4KN/m2

c、施工活载取q3=3KN/m2

d、钢管自重:

钢管步距为1.2m×1.2m×1.2m,共7层,钢管单位重为0.0384KN/m

q4=[0.0384×1.2×4/（1.2×1.2）]×7=0.896KN/m2

∑q=q1+q2+q3+q4=12.97+1.4+3+0.896=18.266KN/m2

考虑到风荷载及偶然荷载，故取安全系数K=1.25

Q=K×∑q=1.25×18.266=22.833KN/m2

e、立杆承受荷载

N=QA=22.833×1.2×1.2=32.88KN

B、立杆稳定验算

N/ψA≤［fc］

式中：

［fc］------钢管设计强度［fc］=215N/mm2

ψ------立杆稳定系数

A------钢管截面积A=489mm2

N------立杆承受的竖向力N=32.88KN

i------钢管回转半径i=15.8mm

ψ≥N/［fc］A=32.88×103/（215×489）=0.313

∵λ≥h/i=1200/15.8=75.95查表得ψ=0.754>0.313稳定

按设计强度计算立杆的压应力：

fc=N/A=32.88×103/489=67.24N/mm2<［fc］=215N/mm2

按稳定性计算立杆的压应力

fc=N/ψA=32.88×103/（0.754×489）=89.119N/mm2<［fc］=215N/mm2

结论立杆稳定。

C、支架刚度验算（挠度）

挠度验算

ωmax=5ql4/384EI

式中：

ωmax-----最大挠度

E------钢管弹性模量E=2.1×105N/mm2

q------均布荷载q=1.349KN/m=1.349N/mm

I-------钢管截面抵抗矩I=12.19cm4=12.19×104mm4

　ωmax=5×1.349×12004/（384×2.1×105×12.19×104）=1.42mm

容许挠度[ω]=L/400=1200/400=3mm>ωmax=1.42mm

结论：

支架刚度满足要求

D、纵向大枋强度验算

纵向大枋直接安放在立杆上部的调节杆上，拟断面尺寸为15cm×15cm，横向小枋为10cm×10cm，小枋间距取30cm计算。

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------纵枋弯矩Mmax=FL/2=11.72×1.2/2=7.03KN·m

F------纵枋承受的集中荷载

F=1/2×0.3×1.2×（12.97+3+1.4）×1.25×3=11.72KN

L-------杆距1.2m

Wn-------净截面抵抗矩，Wn=bh2/6=1503/6=562500mm2

fm-------木材抗弯强度设计值，fm=30N/mm2

δm-------7.03×106/562500=12.5N/mm2＜fm=30N/mm2

挠度：

Φ＜[Φ]

式中：

Φ----木枋挠度，Φ=19FL3384EI

[Φ]-----木枋容许挠度[Φ]=L/400=1200/400=3mm

F----木枋承受的集中荷载F=1.2×0.3×（12.97+3+1.4）=6.25

E-----木枋弹性模量E=1×104N/mm2

I-------木枋截面抵抗矩I=1/12×1504=42187500mm4

Φ=19×6.25×103×12003/384×104×42187500=1.27＜[Φ]=3mm

结论：

纵向大枋断面尺寸为15×15cm安全

E、木枋强度验算

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------木枋弯矩Mmax=qL2/8=6.514×1.22/8=1.173KN·m

q------木枋承载的均布荷载

q=0.3×17.37×1.25=6.514KN/m

L-------跨距L=1.2m

Wn-------净截面抵抗矩，Wn=bh2/6=1003/6=166667mm3

fm-------木材抗弯强度设计值，fm=30N/mm2

δm------1.173×106/166667=7.040N/mm2＜fm=30N/mm2

挠度：

Φ＜[Φ]

式中：

Φ----木枋挠度，Φ=5ql4/384EI

[Φ]-----木枋容许挠度[Φ]=L/400=1200/400=3mm

q------承载的均布荷载q=0.3×17.37×1.25=6.514KN/m

E-----木枋弹性模量E=1×104N/mm2

I-------木枋截面抵抗矩I=1/12×bh3=1/12×1004=8.333333mm4

Φ=5×6.514×12004/384×1×104×8.333333=2.11mm＜[Φ]=3mm

结论：

横向枋木断面尺寸为10×10cm安全

总结论：

根据以上计算，一般箱身截面，立杆纵距1.2，横距1.2，步距1.2，架顶纵横向枋木，能够满足施工的要求，同时为增强支架的整体稳定性和刚度，对支架进行适当加固，沿纵向每4排横向杆一排剪力撑。

（二）隔梁箱身载面支架设计

A、荷载计算

a、箱梁自重

q1=33.7KN/m2

b、模板及附件荷载重取q2=1.4KN/m2

c、施工活荷载取q3=3KN/m2

d、钢管自重q4按8.4米7层钢管计

q4=[0.0384×（1.2×2+0.6×2）]/1.2×0.6×7=1.344KN/m2

∑q=q1+q2+q3+q4=33.7+1.4+3+1.344=39.44KN/m2

考虑到风荷载及偶然荷载，故取安全系数K=1.25

Q=K×∑q=39.44×1.25=49.3KN/m2

e、立杆承受荷载

N=QA=49.3×0.6×1.2=35.5KN

B、立杆稳定验算

N/ψA≤［fc］

式中：

［fc］------钢管设计强度［fc］=215N/mm2

ψ------立杆稳定系数

A------钢管截面积A=489mm2

N------立杆承受的竖向力N=35.5KN

i------钢管回转半径i=15.9mm

ψ≥N/［fc］A=35.5×103/215×489=0.338

∵λ≥h/i=1200/15.9=75.47查表得ψ=0.717>0.338稳定

按设计强度计算立杆的压应力：

fc=N/A=35.5×103/489=72.6N/mm2<［fc］=215N/mm2

按稳定性计算立杆的压应力

fc=N/ψA=35.5×103/0.717×489=101.25N/mm2<［fc］=215N/mm2

结论：

立杆稳定。

C、支架刚度验算（挠度）

挠度验算

ωmax=5ql4/384EI

式中：

ωmax-----最大挠度

E------钢管弹性模量E=2.1×105N/mm2

q------均布荷载q=0.82N/mm

I-------钢管截面抵抗矩I=12.19cm4=12.19×104mm4

　ωmax=5×0.82×12004/（384×2.1×105×12.19×104）=0.9mm

容许挠度[ω]=L/400=1200/400=3mm>ωmax=0.9mm

结论：

支架刚度满足要求

D、纵向大枋强度验算

纵向大枋直接安放在立杆上部的调节杆上，拟断面尺寸为15×15cm，横向小枋为10cm×10cm，小枋间距取20cm计算。

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------纵枋弯矩Mmax=FL/2=8.57×0.6/2=2.57KN·m

F------纵枋承受的集中荷载

F=（33.7+3+1.4）×0.3×1.2×1.25/2=8.57KN

L-------杆距L=0.6m

Wn-------净截面抵抗矩，Wn=bh2/6=1503/6=562500mm2

fm-------木材抗弯强度设计值，fm=30N/mm2

δm-------2.57×106/562500=4.57N/mm2＜fm=30N/mm2

挠度：

Φ＜[Φ]

式中：

Φ----木枋挠度，Φ=19FL3/384EI

[Φ]-----木枋容许挠度[Φ]=L/400=1200/400=3mm

F----木枋承受的集中荷载F=1/2×38.×1.2×0.3×1.25=8.57KN

E-----木枋弹性模量E=1×104N/mm2

I-------木枋截面抵抗矩I=bh2/12=1/12×1504=42187500mm4

Φ=19×8.57×103×6003/384×104×42187500=0.217＜[Φ]=3mm

结论：

纵向大枋断面尺寸为15×15cm安全

E、模枋强度验算

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------木枋弯矩Mmax=qL2/8=9.525×1.22/8=1.715KN·m

q------木枋承载的均布荷载

q=0.2×38.1×1.25=9.525KN/m

L-------跨距L=1.2m

Wn-------净截面抵抗矩，Wn=bh2/6=1003/6=166667mm3

fm-------木材抗弯强度设计值，fm=30N/mm2

δm------1.715×106/166667=10.29N/mm2＜fm=30N/mm2

挠度：

Φ＜[Φ]

式中：

Φ----木枋挠度，Φ=5ql4/384EI

[Φ]-----木枋容许挠度[Φ]=L/400=1200/400=3mm

q------承载的均布荷载q=38.1×0.2×1.25=7.62KN/m

E-----木枋弹性模量E=1×104N/mm2

I-------木枋截面惯性矩I=1/12×bh3=1/12×1004=8.333333mm4

Φ=5×7.62×12004/384×1×104×8.333333=2.47mm＜[Φ]=3mm

结论：

横向枋木断面尺寸为10×10cm安全

（三）主桥三跨空腹式连续刚架

（1）荷载计算

支架承受的荷载主要有：

箱梁自重、模板及附件重、施工荷载、支架自重及风荷载等

箱梁各部位单位长度重量计算表

部位

每米长度砼方量m3

每米长度重量KN/m

平均重量

KN/m2

端横梁箱身截面

24.86

621.4

59.75

一般截面箱身

6.365

159.125

15.3

中、边孔结点位置箱身截面

30.85

764.4

73.5

刚架腿截面箱身

5.67

141.75

13.63

刚架上部箱身截面

6.365

159.125

15.3

单侧翼缘板

0.1495

12.375

1.19

为简化公式，端横梁部位和中孔结点位置拟采用同一支架结构型式：

60cm×30cm；一般截面箱身和刚架腿下部拟采用同一支架形式：

90cm×90cm；刚架腿上部支架拟采用90cm×90cm；翼缘板支架参照普通连续钢筋砼箱梁支架搭设。

以上三种截面形式均取最不利荷载计算。

中、边孔结点截面箱身支架设计

A、荷载计算

a、箱梁自重

q1=73.5KN/m2

b、模板及附件荷载重取q2=1.4KN/m2

c、施工活荷载取q3=3KN/m2

d、钢管自重q4按7.2米12层钢管计

q4=[0.0384×（0.6+0.3）×2/0.6×0.3]=4.608KN/m2

∑q=q1+q2+q3+q4=82.51KN/m2=82.51N/mm2

考虑到风荷载及偶然荷载，故取安全系数K=1.25

Q=K×∑q=1.25×82.51=103.14KN/m2

e、立杆承受荷载

N=QA=0.6×0.3×103.14=18.57KN

B、立杆稳定验算

N/ψA≤［fc］

式中：

［fc］------钢管设计强度［fc］=215N/mm2

ψ------立杆稳定系数

A------钢管截面积A=489mm2

N------立杆承受的竖向力N=18.57KN

i------钢管回转半径i=15.8mm

ψ≥N/［fc］A=18.57×103/215×489=0.177

∵λ≥h/i=600/15.8=37.97查表得ψ=0.938>0.177稳定

按设计强度计算立杆的压应力：

fc=N/A=18.57×103/489=37.98N/mm2<［fc］=215N/mm2

按稳定性计算立杆的压应力

fc=N/ψA=18.57×103/0.938×489=40.486N/mm2<［fc］=215N/mm2

结论：

立杆稳定。

C、支架刚度验算（挠度）

挠度验算

ωmax=5ql4/384EI

式中：

ωmax-----最大挠度

E------钢管弹性模量E=2.1×105N/mm2

q------均布荷载q=0.201N/mm

I-------钢管截面抵抗矩I=12.19cm4=12.19×104mm4

　ωmax=5×0.201×6004/（384×2.1×105×12.19×104）=0.013mm

容许挠度[ω]=I/400=600/400=1.5mm>ωmax=0.013mm

结论：

支架刚度满足要求

D、纵向大枋强度验算

纵向大枋直接安放在立杆上部的调节杆上，拟断面尺寸为15×15cm，横向小枋为10×10cm，小枋间距取0.2m计算。

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------纵枋弯矩Mmax=FL/2=11.685×0.6/2=3.506KN·m

F------纵枋承受的集中荷载

F=1/2×（73.5+1.4+3）×0.2×0.6×1.25×2=11.685KN

L-------杆距L=0.6m

Wn-------净截面抵抗矩，Wn=bh2/6=1503/6=562500mm2

fm-------木材抗弯强度设计值，fm=30N/mm2

δm-------3.506×106/562500=6.233N/mm2＜fm=30N/mm2

挠度：

Φ＜[Φ]

式中：

Φ----木枋挠度，Φ=19FL3/384EI

[Φ]-----木枋容许挠度[Φ]=L/400=600/400=1.5mm

F----木枋承受的集中荷载F=0.6×0.2×（73.5+1.4+3）×1.25/2=5.834KN

E-----木枋弹性模量E=1×104N/mm2

I-------木枋截面抵抗矩I=bh2/12=1/12×1504=42187500mm4

Φ=19×5.834×103×6003/384×1×104×42187500=0.15mm＜[Φ]=1.5mm

结论：

纵向大枋断面尺寸为15×15cm安全

E、木枋强度验算

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------木枋弯矩Mmax=qL2/8=19.475×0.62/8=0.876KN·m

q------木枋承载的均布荷载

q=0.2×77.9×1.25=19.475KN/m

L-------跨距L=0.6m

Wn-------净截面抵抗矩，Wn=bh2/6=1003/6=166667mm3

fm-------木材抗弯强度设计值，fm=30N/mm2

δm------0.876×106/166667=5.256N/mm2＜fm=30N/mm2

挠度：

Φ＜[Φ]

式中：

Φ----木枋挠度，Φ=5ql4/384EI

[Φ]-----木枋容许挠度[Φ]=L/400=600/400=1.5mm

q------承载的均布荷载q=0.2×77.9×1.25=19.475KN/m

E-----木枋弹性模量E=1×104N/mm2

I-------木枋截面惯性矩I=1/12×bh3=1/12×1004=8.333333mm4

Φ=5×19.475×6004/384×1×104×8.333333=0.4mm＜[Φ]=1.5mm

结论：

横向枋木断面尺寸为10×10cm间距为0.2m安全

总结论：

根据以上计算，边、中孔结点小端横隔梁箱身截面，纵距0.3m，横距0.6m，步距0.6m，架顶纵横向枋木，均能够满足实际施工的要求。

同时为增强支架的整体稳定性和刚度，对支架进行适当加固，沿纵横向每隔一排设一排剪力撑，全部外围设剪力撑

（四）刚架腿下部截面箱身支架设计

A、荷载计算

a、箱梁自重

q1=13.63+15.3=28.93KN/m2ψ

b、模板及附件荷载重取q2=1.4KN/m2

c、施工活荷载取q3=3KN/m2

d、钢管自重q4按7.2米8层钢管计

q4=（0.0384×0.9×4/0.9×0.9）×8=1.365KN/m2

∑q=q1+q2+q3+q4=34.695KN/m2

考虑到风荷载及偶然荷载，故取安全系数K=1.25

Q=K×∑q=1.25×34.695=43.369KN/m2

e、立杆承受荷载

N=QA=43.369×0.9×0.9=35.129KN

B、立杆稳定验算

N/ψA≤［fc］

式中：

［fc］------钢管设计强度［fc］=215N/mm2

ψ------立杆稳定系数

A------钢管截面积A=489mm2

N------立杆承受的竖向力N=35.129KN

i------钢管回转半径i=15.8mm

ψ≥N/［fc］A=35.129×103/215×489=0.334

∵λ≥h/i=900/15.8=56.96查表得ψ=0.855>0.334稳定

按设计强度计算立杆的压应力：

fc=N/A=35.129×103/489=71.84N/mm2<［fc］=215N/mm2

按稳定性计算立杆的压应力

fc=N/ψA=35.129×103/0.855×489=84.02N/mm2<［fc］=215N/mm2

结论：

立杆稳定。

C、支架刚度验算（挠度）

挠度验算

ωmax=5ql4/384EI

式中：

ωmax-----最大挠度

E------钢管弹性模量E=2.1×105N/mm2

q------均布荷载q=1.127N/mm

I-------钢管截面抵抗矩I=12.19cm4=12.19×104mm4

　ωmax=5×1.127×9004/（384×2.1×105×12.19×104）=0.38mm

容许挠度[ω]=I/400=900/400=2.25mm>ωmax=0.38mm

结论：

支架刚度满足要求

D、纵向大枋强度验算

纵向大枋直接安放在立杆上部的调节杆上，拟断面尺寸为15×15cm，横向小枋为10cm×10cm，小枋间距取0.3m计算。

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------纵枋弯矩Mmax=FL/2=7.031×0.9/2=3.164KN·m

F------纵枋承受的集中荷载

F=1/2×0.3×0.9×（28.93+1.4+3）×1.25=7.031KN

L-------杆距L=0.9m

Wn-------净截面抵抗矩，Wn=bh2/6=1503/6=562500mm2

fm-------木材抗弯强度设计值，fm=30N/mm2

δm-------3.164×106/562500=5.625N/mm2＜fm=30N/mm2

挠度：

Φ＜[Φ]

式中：

Φ----木枋挠度，Φ=19FL3/384EI

[Φ]-----木枋容许挠度[Φ]=900/400=2.25mm

F----木枋承受的集中荷载F=0.9×0.3×33.3×1.25=11.239KN

E-----木枋弹性模量E=1×104N/mm2

I-------木枋截面抵抗矩I=1/2bh2=1/12×1504=42187500mm4

Φ=19×11.239×103×9003/384×1×104×42187500=0.96＜[Φ]=2.25mm

结论：

纵向大枋断面尺寸为15×15cm安全

E、模枋强度验算

抗弯承载力δm=M/Wn≤fm

式中：

M------木枋弯矩Mmax=qL2/8=1.264KN·m

q------木枋承载的均布荷载

q=0.3×33.3×1.25=12.4