新光大桥引桥砼箱梁施工方案.docx

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新光大桥引桥砼箱梁施工方案

新光大桥引桥砼箱梁

施工方案

贵州省桥梁工程总公司

2004年1月8日

新光大桥引桥砼箱梁施工方案

一、工程概况

新光大桥引桥属后张法预应力砼箱梁，道路等级：

城市快速路。

设计速度：

80km/h。

桥梁宽度为2×12m车行道，全宽25.5m。

桥梁坡度为：

最大纵坡3%,双向横坡2%。

设计荷载：

汽车－20级，挂车－120级，局部构件：

城市－A级。

基本烈度：

7度（按8度设防）。

单跨跨径为50米，南北引桥各长150米，纵向亦为等高度，结构高度为2.6m，横截面为单箱单室外斜腹板的箱形截面，每幅顶板宽12.75m，底板宽6.75m。

二．砼箱梁施工

引桥砼纵向箱梁均采用支架现浇施工。

（一）引桥砼纵向箱梁施工

1．现浇支架临时支墩设置

南、北两岸每跨内支架按净跨15米布设，现浇支架临时支墩采用Ф60cm钢管组成，软基地段的支墩基础采用打入Ф50cm砼预制桩，桩顶采用一现浇承台，在承台内预埋钢护筒、直至贝雷梁底。

每一横向截面布设四个支柱，每承台布设4根预制砼桩，经计算预制桩须进入亚粘土层。

陆地地段采用砼扩大基础。

具体计算详见后附计算书。

2．贝雷梁支架

现浇支架纵梁均采用贝雷梁组拼。

根据引桥箱梁自重，施工模板、钢管、施工机具等载荷进行计算，半幅每一横截面可用4组单层2排、2组单层3排贝雷梁组合即可满足施工要求。

每排贝雷梁间由支承片连接，上下加钢管及扣件锁定，加强其整体刚度和横向稳定性。

贝雷梁上设一层50-80cm钢管支架，支架间距按80×80cm间距进行布设调节安装底模。

以调整箱梁底面高程。

支架预拱度根据结构算出的弹性变形和非弹性变形值确定即可。

3．模板

为确保城市桥梁的外观质量，箱梁的外侧模板采用定制新加

工的大块钢模，模板的设计强度和刚度、加工精度及接缝处理均需满足设计和规范要求。

内侧模板及箱内模采用组合钢模，待侧板砼浇筑完毕后拆除。

为有效地控制箱梁底板砼厚度，在箱内底板钢筋上设立厚度定位筋，另外在箱底加设排气孔。

箱梁顶板底模在浇完顶板后预留工作窗，以便人能进入拆除底模，之后封闭工作窗。

4．砼浇筑

①　砼配合比设计

砼配合比的设计除应满足设计强度要求外，还应考虑砼输送的要求。

骨料大小应考虑钢筋及波纹管密度情况易于入模及振捣密实，还应掺入适量的高效早强缓凝剂，使每一分段浇筑时间在初凝前完成。

②　砼拌和及泵送设备

南岸设750L强制式拌和机2台，拌和设备均配有自动计量系统。

砼采用输送泵输送，且配有两台HBT60C型砼输送泵及相应的管线。

北岸采用东浦拌合站拌制的砼施工即可。

③　分层浇筑程序

副跨箱梁浇筑分两次进行，即第一次浇底板、腹板、横隔板；第二次浇顶板和翼板。

其施工程序为：

首先在支架上放样安装底模、外侧模。

接着绑扎底板、腹板钢筋，安装波纹管及锚板，然后安装内侧模板，之后浇底板砼，达到设计厚度后立即加顶压板，接着浇腹板、浇隔板砼，完成第一次（开口箱）砼浇筑。

待砼达到一定强度后，然后安装顶板底模，绑扎顶板和翼板钢筋，浇筑顶板和翼板砼，即完成整段箱梁的砼浇筑。

上述施工程序及关系详见后附《预应力引桥箱梁施工工艺框图》。

预应力引桥箱梁施工工艺框图

施工准备

预应力砼横梁施工工艺框图

施工准备

④砼振捣工艺

结合引桥箱梁的实际情况，因该跨砼浇注分两次，即第一次浇底板、腹板（腹板浇注196cm）、浇横隔板；第二次浇顶板和翼板。

通过分层浇注，采用Ф5.0cm的插入式振动棒均可满足要求，在进行浇注操作时须按下列方法进行：

a、振动棒移动间距不能超过振动器作用半径的1.5倍，一般在25cm左右为宜。

与侧模应保持5-10cm的距离，在上下层接插时，应插入下层砼5-10cm为宜，每处振动完毕后应边振边徐徐提出振动棒；同时应防止振动棒撞击波纹管。

b、对每一振动部位，必须振动到该部位砼密实为止。

密实的标志是砼停止下沉，不在冒气泡，表面呈现平坦、泛浆即可。

⑤砼养生

为了保证砼的强度，前期养生工序尤为重要，在此特制定如下养生措施：

a、成立养生队伍；

b、根据当前气温，在砼浇注初凝后即开始洒水养生，每天洒水次数以能保持砼面湿润状态为度，养护时间一般为7－14天。

⑥预应力钢绞线制作、安装及张拉工艺

a、制作：

根据设计要求副跨箱梁预应力钢束的制作按其设计长度加工作长度进行下料，下料机具采用砂轮切割机切割。

b、安装：

首先将钢绞线拖入安装位置，进行编束，编束时应逐根理顺，绑扎牢固，防止相互缠绕。

其次套上波纹管，安装定位筋，将其安装定位。

c、张拉工艺：

张拉应在砼养护7天并达到设计强度的95%后方可进行。

各预应力钢束顺序分三次张拉至设计吨位。

三次张拉力分别为设计值的50%、80%和100%。

预应力张拉采用伸长值和张拉力双控，以伸长值为主，其伸长值参见预应力筋计算表，张拉力误差不超过设计和规范允许值。

初张力按10%控制，张拉过程应如实记录，如发现张拉力和相应的伸长量与计算值出入较大时，应立即停止并报告设计方，找出原因并确定处理方案后方可继续张拉。

如滑丝断丝数量超过设计或规范允许值，必须退锚换束。

张拉设备使用前必须经过标定，并由专人操作。

预应力筋张拉伸长值计算见后附表。

（二）预应力管道压浆、封锚工艺

在钢绞线张拉完毕后，孔道应尽早压浆。

1、压浆水泥强度宜不低于42.5，水泥不得含有任何团块。

2、压浆用水必须使用清洁的饮用水，外加剂应掺入具有低含水量、流动性好、最小渗出及膨胀性等特性的外加剂。

3、水灰比宜为0.40—0.45，水泥浆稠度宜控制在14—18s之间。

4、孔道压浆前的准备，压浆前应对金属管道进行清洁处理，以清出有害物，然后用压缩空气将孔道内的积水吹出。

5、水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间应视气温情况而定，一般控制在30—45min范围内，水泥浆在使用过程中应连续搅拌。

压浆时，对曲线孔道和竖直孔道应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。

压浆应缓慢、均匀，不得中断。

6、对掺外加剂泌水率较小的水泥浆，通过试验证明能达到孔道内饱满时，可采用一次压浆的方法；不掺外加剂的水泥浆，可采用二次压浆的方法，两次压浆的时间间隔宜为30—45min。

7、压浆应用活塞式压浆泵，压浆的最大压力宜为0.5—0.7MPa；当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0MPa，压浆应达到排气孔排出与规定稠度的水泥浆为止。

为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5MPa的稳压期，该稳压期不宜少于2min。

8、压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。

当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。

9、压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正。

压浆时，每一工作班应留取不少于3组的70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试件，标准养护28d，检查其抗压强度，作为评定水泥浆质量的依据。

10、对需封锚的锚具，压浆后应先将其周围冲洗干净并对梁端混凝土凿毛，然后设置钢筋网浇筑封锚混凝土。

封锚混凝土的强度应符合设计规定，一般不宜低于构件混凝土的强度等级值的80%。

必须严格控制封锚后的梁体长度。

长期外露的锚具，应采取防锈措施。

11、孔道压浆应填写施工记录。

（三）墩顶横梁

墩顶横梁利用钢管支架立模浇筑，支架结构详见《引桥箱梁现浇支架图》。

横梁砼分两次浇筑完成，施工程序为：

先放样安装底模，绑扎钢筋，安装波纹管，然后安装侧模，浇筑横梁砼，待砼强度达到设计要求后穿束张拉预应力即告完成。

其施工程序及关系详见上《预应力横梁施工工艺框图》。

（四）支架、模板拆出

在砼浇筑完毕，强度达到80%后即可拆出支架、模板。

模板拆除顺序为：

从一端向另一端，或从中部向两端。

三、引桥砼箱梁支架、支墩受力计算

（一）、1-4、7-10号墩跨间贝雷梁支架组拼

净跨跨径按15m布设，每一截面由8组单层两排、4组单层三排贝雷梁组成，荷载组成如下：

1、主要断面（见现浇支架结构图）传递活载情况如下：

q活b=q活e=q活h=q活k=6.45t/m，

q活a=q活f=q活g=q活l=0.9t/m，

q活c=q活d=q活i=q活j=2.2t/m，

（包括钢筋、砼、钢绞线、锚具、钢模、等自重）；

2、每组贝雷梁承受均布活载：

q活=0.4t/m（包括调节钢管、施工机具等）；

3、单层两排每组贝雷梁自重q恒=0.2t/m，单层三排每组贝雷梁自重q恒=0.3t/m。

因荷载作用于每组贝雷梁顶的载荷是不均匀布置，于是每组贝雷梁承受总荷载如下：

q活a=q活f=q活g=q活l=q活a+q活+q恒=1.5t/m，

q活b=q活e=q活h=q活k=q活b+q活+q恒=7.15t/m，q活c=q活d=q活i=q活j=q活c+q活+q恒=2.8t/m

查《桥涵》公路施工手册得：

单层两排非加强型贝雷梁能承受的最大弯矩、剪力如下：

[M]=157.6t.m[N]=49t

单层三排非加强型贝雷梁能承受的最大弯矩、剪力如下：

[M]=224.6t.m[N]=68.9t

计算结构按等跨连续梁计算，计算简图如下：

（二）每组贝雷梁在均布活载作用下产生的弯矩、剪力、支反力、挠度计算如下

1a、f、g、l组贝雷梁（见现浇支架结构图布置）

M1=M3=c1q总L2（AB段为M1、BC段为M2、CD段为M3）M2=c2q总L2

MB=MC=c3q总L2，按等跨连续梁计算，查（工程土木施工手册）得：

c1=0.08c2=0.025c3=-0.10

M1=M3=c1q总L2=0.08×1.5×152=27t.m<[M]=157.6t.m

M2=c2q总L2=0.025×1.5×152=8.4t.m<[M]=157.6t.m

MB=MC=c3q总L2=-0.1×1.5×152=-33.75t.m<[M]=157.6t.m

QA=QD=K1q总L=0.4×1.5×15=9t<[Q]=49t（K1=0.4）

QB左=QC右=K2q总L=0.6×1.5×15=13.5t<[Q]=49t（K2=0.6）

QB右=QC左=K3q总L=0.5×1.5×15=11.25t<[Q]=49t（K5=0.5）

NB=NC=q总L=1.5×15=22.5t

f活=5q1L4/384EIq1=1.3t/mE=210GpaI=500994cm3

=5×1.3×154×1010/384×2.1×107×500994=0.81cm

f恒=d（n2-1）/8n=5d=0.3556

=0.3556×（52-1）/8=1.067cmf总=f活+f恒=1.87cm

2b、e、h、k组贝雷梁（见现浇支架结构图布置）

M1=M3=c1q总L2（AB段为M1、BC段为M2、CD段为M3）M2=c2q总L2

MB=MC=c3q总L2，按等跨连续梁计算，查（工程土木施工手册）得：

c1=0.08c2=0.025c3=-0.10

M1=M3=c1q总L2=0.08×7.15×152=128.7t.m<[M]=224.6t.m

M2=c2q总L2=0.025×7.15×152=40.2t.m<[M]=224.6t.m

MB=MC=c3q总L2=-0.1×7.15×152=-160.8t.m<[M]=224.6t.m

QA=QD=K1q总L=0.4×7.15×15=42.9t<[Q]=68.9t（K1=0.4）

QB左=QC右=K2q总L=0.6×7.15×15=64.3t<[Q]=68.9t（K2=0.6）

QB右=QC左=K3q总L=0.5×7.15×15=53.6t<[Q]=68.9t（K5=0.5）

NB=NC=q总L=7.15×15=107.3t

f活=5q1L4/384EIq1=6.95t/mE=210GpaI=751491.6cm3

=5×6.95×154×1010/384×2.1×107×751491.6=2.90cm

f恒=d（n2-1）/8n=5d=0.3556

=0.3556×（52-1）/8=1.067cmf总=f活+f恒=3.96cm

3c、d组贝雷梁（见现浇支架结构图布置）

M1=M3=c1q总L2（AB段为M1、BC段为M2、CD段为M3）M2=c2q总L2

MB=MC=c3q总L2，按等跨连续梁计算，查（工程土木施工手册）得：

c1=0.08c2=0.025c3=-0.10

M1=M3=c1q总L2=0.08×2.8×152=50.4t.m<[M]=157.6t.m

M2=c2q总L2=0.025×2.8×152=15.75t.m<[M]=157.6t.m

MB=MC=c3q总L2=-0.1×2.8×152=-63t.m<[M]=157.6t.m

QA=QD=K1q总L=0.4×2.8×15=16.8t<[Q]=49t（K1=0.4）

QB左=QC右=K2q总L=0.6×2.8×15=25.2t<[Q]=49t（K2=0.6）

QB右=QC左=K3q总L=0.5×2.8×15=21t<[Q]=49t（K5=0.5）

NB=NC=q总L=2.8×15=42t

f活=5q1L4/384EIq1=2.6t/mE=210GpaI=500994cm3

=5×2.6×154×1010/384×2.1×107×500994=1.62cm

f恒=d（n2-1）/8n=5d=0.3556

=0.3556×（52-1）/8=1.067cmf总=f活+f恒=2.69cm

通过上述计算NB、NC处支反力最大，总支反力为：

N总=22.5×4+107.3×4+42×4=687.2t

按现浇支架图的布置情况，于是每根主支墩平均承受的力为：

N平均=（687.2-58.6）/4=157.15t

于是在跨中预设最大预拱值为3.96cm。

（三）、最大支墩桩基础设计计算

1、桩基布置及计算

每支墩桩基础布设四根φ50cm×14m砼预制管桩，间距按170cm×170cm。

作用于单根桩基顶面的轴心竖向力N=（F+G）/n

F=157.15tG1=15.6tG2=14.2tn=4

N=（157.15+18.7+15.2）/4=47.76t=477.6KN

又因为轴心竖向力作用下需满足：

γ0N≤R

查（建筑桩基技术规范）得：

在淤泥层的桩侧摩阻力均取12Kpa,粘土层的桩侧摩阻力取66Kpa,桩端阻力取1500Kpa。

于是有单桩桩端极限阻力标准值：

RPK=ηPαqPKAP/γP=1.18×0.75×1500×0.25/1.65=201KN查（建筑桩基技术规范）（α=0.75、ηP=1.18、γP=1.65）

单桩桩侧极限摩阻力标准值：

RSK=ηPμΣliqSiK/γS=0.96×2.5×（12×12＋2×60）/1.65=384KN

RCK=ηCQCK/γC=0.96×14×0.25/1.7=1.97KN

单桩极限承载力设计值为：

R1=RPK+RSK+RCK=585KN

于是有：

R≥Nγ0=477.6KN

所以复合桩基的竖向承载力设计值：

R=4R1=2324KN≥4Nγ0=1910KN　　满足承载要求

2、桩基沉降计算：

从实际情况分析：

该复合桩只能按打入或震动下沉的摩擦单桩进行沉降计算，其沉降值为：

S=（NL0/EA）+（2Nh/3EA）+（N/C0A0）

N=467.3×4=1910KNE=2.3×106L0=0.8m

A=0.25m2h=13.2m查（桥梁桩基计算与检测）可得桩底土层硬塑粉砂质泥岩亚粘土地基比例系数为m0=10000-20000KN/m4,因此有C0=m0h=112000-224000KN/m3

A01=л（d/2+htg（Φ/2））2　　　①

A02=лL12/4　　　　　　　　　②

因按单桩考虑，故应按①式进行计算（内摩擦角以淤泥层进行取值Φ＝60-120）A0=2.2-6.4

于是桩基沉降量：

S=（NL0/EA）+（2Nh/3EA）+（N/C0A0）

S1=7mmS2=1.2mm于是有S=1.2-7mm　　　

根据计算得出的沉降量值，在进行支墩位置支架搭设时，应预留相应的预拱值。

3、承台设计

承台按250×250×120cm设计，混凝土设计强度为C25。

根据其桩位布置情况，支墩护筒完全作用于各管桩中心，该承台属受压构件，弯矩、冲切、剪力均较小，故采用满足承台配筋要求即可：

主筋按Φ18＠200、箍筋按Φ12＠200。

4、扩大基础设计与验算

①基础情况

从3～4#墩之间表层2m范围属中粗砂沉积土。

查软土地基的容许承载力，可得该层土体的容许承载力σ=200Kpa。

②扩大基础的设计

根据计算传至每支墩基础顶面的最大竖向载荷为205t，扩大基础的底面尺寸按4.0×4.0×1.2m设计，具体设计见支架现浇结构图。

③地基应力验算

基础支承面积为：

16m2，因此作用于地基表面的应力为：

σ=N/A=219×104/16=137KPa＜[σ0]=200KPa

通过上述验算，地基应力满足承载要求。

（四）、稳定验算

1、承台顶支墩护筒的稳定验算（选取7-1#支墩）

考虑钢护筒尺寸为φ1500×14mm的在最不利状态时承载力N=157.15t。

同时考虑护筒施工误差偏心矩按e=0.10m，则偏心弯距M=157.15×0.1=15.7t-m。

D=1.5m、d=1.472m、α=d/D=0.981

A=π（D2－d2）/4=0.0653（m2）

W=πD3×（1－α4）/32=0.0244（m3）

I=πD4×（1－α4）/64=0.0184（m4）

i=I/A=0.53（m）

按一端固结，一端自由的受压构件

计算长度l0=27.15×2=54.3m

构件长细比λ=l0/i=54.3/0.53=102.4＜[λ]=150

查规范（GBJ17-88）柱的容许长细比[λ]=150

查《钢结构设计规范》附录C表C-2得φ1=0.3918

N/A=24Mpa＜φ1[σ]=84.23Mpa[σ]=215MPa

μ=（1－n1Nλ2/π2EA）m

式中，n1=1.4m=1.4则μ=1.37

稳定验算：

σ=（N/φ1A）+（M/μW）=66.12MPa＜[σ]=215Mpa满足要求。

2、桩基、承台、支墩共同体的稳定验算

考虑变截面共同体在最不利状态时承载力N=157.15t。

同时考虑施工误差偏心矩为e=0.10m，则偏心弯距M=（157.15×0.1=15.7t-m。

因承台以下部分为变截面，故按最不利的7－1#支墩变截面进行验算其稳定。

变截面宽度按同一截面桩的计算宽度确定。

即b1=kkf（1.5d+0.5）按两桩净间距为1.2m，根据公式kf=0.6+（0.4/0.6）×1.2/4.5=0.777于是有b1=0.9×0.777×（1.5×0.5+0.5）=0.874m

b=2b1=1.748mA=b×b=3.055（m2）

W=b×b2/6=0.89（m3）

I=b×b3/12=0.778（m4）

i=I/A=0.504（m）

淤泥质土的地基比例系数m=5000kN/m4

基础变形系数α=5mb/EI=0.355

假设固结点x=1.748/α=4.927m，

按一端固结，一端自由的受压构件

计算长度l0=（27.15+4.927）×2=64.15m

构件长细比λ=l0/i=64.15/0.504=127.28＜[λ]=150

查规范（GBJ17-88）柱的容许长细比[λ]=150

查《混凝土结构设计规范》表4.1.13得稳定系数φ=0.388

N/A=0.54Mpa＜φfc=0.388×12.5×0.95=4.62Mpa

μ=（1－n1Nλ2/π2EA）m

式中，n1=1.4m=1.4则μ=1.399

稳定验算：

σ=（N/φA）+（M/μW）=1.45MPa＜[σ]=11.87Mpa满足要求。

四、质量保证措施

（一）为了保证桥体的外观质量，采用新制定型大块钢模施工。

模板强度、刚度均满足设计和规范要求。

模板加工完成后，对模板尺寸、精度须进行严格检查，以确保砼外观尺寸与不变形。

立模时，必须保证构造物成型后正好满足几何尺寸的要求。

如钢模多次周转使用，在使用前必须将表面清扫干净，在内壁上涂清机油，以利浇筑后脱模，并使浇筑后的砼表面色泽一致，保证桥体的整体美观、协调。

在砼浇筑施工过程中，必须严格做到以下几点：

1．必须严格保证模板表面的光洁度，对表面的污、锈迹需用粗砂布及钢丝刷在每次使用前进行处理。

2．模板与模板、模板与底模间的接缝必须密合，如有缝隙，用胶带纸、塑料皮等塞堵严密，保证不漏浆。

在每次砼浇筑前和浇筑过程中严格检查，发现问题，及时解决。

3．对砼配合比和设计除按设计要求保证强度外，还应考虑构件钢筋间距大小，选择合适的粗骨料大小和级配。

砼要充分拌和，使其具有良好的和易性，施工时严格按照部颁标准采取适当的振捣方法对砼充分、均匀地振捣，以保证砼密实。

对腹板、锚头砼等部位，考虑到尺寸小、钢筋密、砼不易密实的特点，安排专人在施工过程中用小手锤进行跟踪检查，及时发现、及时补救。

4．砼拆模及养生：

当砼达到设计标号25%以后，可拆除侧模，其余模板在预应力筋张拉完毕或张拉到一定数量后再拆除，以避免梁体砼受拉。

砼的养生应进行湿润养生，用人工洒水或覆盖麻袋养护。

（二）钢筋的检查、加工及钢筋骨架片的制作要求：

所使用的钢筋应符合部颁技术规范及设计要求，钢筋应平直，无局部弯折，使用前应清除表面油渍、漆皮、鳞锈，表面如粘有泥土，应用水洗干净，钢筋制作时弯制和末端应符合设计要求及规范，钢筋的接头采用搭接或帮条电弧焊，当采用双面焊缝有困难时，可采用单面焊，接头长度按规范要求执行。

钢筋骨架的制作需注意下列几项：

1．钢筋加工完成后，在坚固的工作台上进行焊接拼装，按设计图放大样，放样时应考虑焊接的变形和预留拱度。

2．钢筋拼装前，对有焊接接头的钢筋应检查每根接头是否符合焊接要求。

3．拼装时，在需要焊接的位置用楔形卡卡住，防止电焊时局部变形，待所有焊接点卡好后，先在焊缝两端点焊定位，然后进行焊缝施焊。

4．施焊顺序由中到边对称地向两端进行，先焊骨架下部，后焊骨架上部。

相邻的焊缝采用分区对称跳焊，不得顺方向一次焊成。

5．绑扎或焊接的钢筋网和钢筋骨架不得有变形、松脱和开焊，位置的偏差应符合规范要求。

在钢筋与模板间设置砼垫块，垫块与钢筋扎紧，并互相错开，以保证保护层厚度，非焊接钢筋骨架的多层钢筋之间，应用短钢筋支垫，保证位置准确。

（三）对于桥面铺装施工，由于施工砼面积较大，加入适量的微膨胀剂，防止出现裂纹。

桥面铺装施工时严格控制砼的坍落度和水灰比。

（四）使用材料的控制，材料科对每一批的进场材料、配件和半成品等材料建立严格的检查、验收和取样送检，杜绝不合格材料进场，另外还需作好资料的收集、整理工作。

（五）由于工期安排上会遇到雨季，在施工时尽量考虑周全，采取防范措施，尽可能减少或避免雨季或台风的影响。

同时还要考虑安全问题，作到防患于未然，以确保施工的顺利进行。

五、安全保证措施

结合引桥的实际情况，均为高空作业，为了保证引桥砼箱梁能顺利、安全地施工，特制定如下的安全保证措施：

1、施工之前，首先对施工作业班组进