大桥悬臂箱梁方案.docx
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大桥悬臂箱梁方案
前王家山2#大桥悬臂箱梁施工方案
1.施工方案编制说明
1.1.编制依据
1、国家现行颁布的标准；铁道部现行颁布的施工规范、工程质量检验评定标准、试验规程、安全规程、施工指南等。
具体情况详见表1.1-1《施工技术文件、标准、规范及施工指南表》。
2、铁道第三勘察设计院编制的太原至中卫（银川）线ZK-Ⅵ标前王家山2号大桥施工图。
3、太中银铁路公司筹备组发布的《新建铁路太原至中卫（银川）线站前及重点工程（第一期）施工招标文件吴堡隧道、前王家山2号大桥指导性施工组织设计》。
4、太中银铁路公司筹备组《关于冬期施工有关问题的通知》（太中银铁筹工管函[2006]124号）。
5、近年来铁路、高速公路等类似工程施工经验、施工工法、科技成果；国内外相关高速铁路的施工工艺及科研成果；中铁十六局集团有限公司通过质量体系认证中心认定的ISO9001：
2000《质量手册》和《程序文件》。
表1.1-1铁道部施工技术文件、标准、规范及施工指南表
序号
标准名称
文件编号或标准号
1
铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准
TB10415—2003
2
铁路桥涵工程施工质量验收标准
TBl0417—2003
3
铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准
TB10424—2003
4
铁路桥涵施工规范
TB10203－2002
5
铁路工程结构混凝土强度检测规程
TB10426—2004
6
铁路混凝土与砌体工程施工规范
TB10210－2001
7
铁路工程制图图形符号标准
TB/T10059-98
8
铁路工程劳动安全卫生设计规范
TBl0061—98
9
铁路混凝土施工技术指南
TZ210-2005
10
铁路混凝土强度检验评定标准
TB10425－94
11
铁路工程结构混凝土强度检测规程
TB10426－2004
12
客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准
铁建设[2005]160号
1.2.编制范围
新建铁路太原至中卫（银川）线ZK-Ⅵ标段前王家山2号大桥100+100T构悬臂浇筑箱梁施工。
1.3.编制原则
⑴遵循铁道第三勘察设计院《太原至中卫（银川）线施工资料前王家山2号大桥设计图纸》（图号：
太中银施桥-II-61-II）的原则。
严格按招标文件及施工合同要求的工程质量、安全、施工等目标编制本方案，使发包人的各项要求均得到有效保证。
⑵遵循“以人为本、安全第一、质量百年大计”的原则。
严格按照铁路施工规范、标准、安全操作规程，从各方面制定切实可行的措施，确保施工质量及安全，服从发包人指令，服从监理工程师的监督检查，严格按规程办事。
2.工程概况
2.1、设计主要技术标准
铁路等级：
Ⅰ级。
牵引种类：
电力。
旅客列车速度目标值：
160公里/小时，预留200公里/小时条件。
牵引质量：
4000吨，5000吨。
2.2、工程情况介绍
前王家山2号大桥起止里程DK226+828.10～DK227+072.18，中心里程为DK226+951.14，全长244.08m。
本桥平面位于R=2800m的圆曲线上，纵坡0.1％。
桥跨结构为（100+100）m预应力混凝土T形刚构+1-32m预应力混凝土梁，桥梁主跨跨越307国道。
1#桥墩是大桥的主墩，位于前王家山2号大桥进口前方的张家鄢沟中，结构形式为空心墩，墩身净高47.5米，基础为桩基承台，共有桩24棵，墩身立面图见图2.2-1。
2号为挖井基础，墩身形式为圆端形实心墩，太方桥台和中卫方桥台为明挖基础，结构形式为双线T形台。
主桥上部结构与主桥墩刚性连接，悬臂浇注变截面连续箱梁0号块长18米，根部高11.4米，在托架上浇注，1号块～19号块采用挂篮悬臂浇注，桥面宽12.4m，腹板宽7.4米，单箱断面，梁高按二次抛物线变化，21号块长19.0m，在支架上浇注，20号块长2米，为合拢段。
主桥布置图见图2.2-2，悬臂梁段分块见图2.2-3。
图2.2-2：
主桥布置图
箱梁尺寸参数及混凝土体积表
断面编号
1～4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
箱梁高（cm）
450
454
457
456
477
492
511
533
558
586
618
653
692
729
768
810
854
901
951
995
1042
1090
1140
1140
顶板厚（cm）
70
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
35
50
底板厚（cm）
80
50
51
52
53
54
56
58
61
64
67
71
75
78
82
87
91
96
101
105
11
115
120
200
腹板厚（cm）
70
55
55
55
55
68
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
100
100
100
100
100
100
120
梁段编号
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0/2
左线中心线处长度（cm）
1900
200
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
350
350
350
350
350
350
300
300
300
900
梁段体积（m3）
280
256
51
51
51
51
51
51
51
51
51
51
71
74
77
80
89
98
88
91
95
414
梁段重量（t）
728
66
133
135
143
157
167
172
178
185
193
201
184
191
199
208
231
255
228
237
247
1075
2.3、重点与进度情况
由于种种原因，本桥开工较晚，前期施工组织不力，目前本桥1#墩墩身、T形刚构悬臂浇筑工期严重滞后；太原方向现浇段紧邻307国道，该处基础开挖及施工对边坡的影响，都给307国道行车安全带来严重隐患。
因此确定上述内容为前王家山2#大桥的工程重点。
目前，本桥1#墩已完成桥墩41.5米实体段浇筑，2#墩已完成墩身12米。
除1#墩墩身及T形刚构悬臂浇筑外，其余工程项目均不控制工期。
3.施工准备
3.1.测量工作安排
平面控制测量:
采用设计院提供的B级平面控制网，控制网由双基线的三角网构成。
一台索佳SET2130R（2″，2mm+2ppm）全站仪布、测设桩位。
每个桥墩及桥台胸墙布设骑马十字护桩控制桥墩施工，为保证绑扎钢筋、立模等工序提供准确依据，在墩身与现浇梁的施工过程中，每段混凝土浇筑前均对墩身的模板进行平面和高程测量，及时调整施工中出现的误差。
以达到验收标准和规范要求，经常进行换手复测，防止杜绝出现人为的错误。
高程控制：
采用由设计院提供的二等水准点及成果，施工控制测量中由一台苏州一光（DSZ2）的水准仪控制高程和水准点的引测工作。
在引测水准点时，均采用往返测启闭于设计院提供的水准点控制网。
闭合差fH＜12√n达到三等水准的要求。
且在桥墩台设置沉降观测点，定期观测，精度达到三等水准要求。
各种仪器在施工中定期检校、维护以保证在施工中的良好状态。
以保证桥梁的各个部位施工满足施工规范及设计要求。
3.2.施工要素准备
由副指挥长组织施工技术和物资设备部相关人员对上场机械设备进行核查，督促并检查设备按计划数量、型号、质量上场，配备的各类相关人员。
施工技术部及调度检查落实临时工程完工情况，对供风、供水、供电、拌合站、设备进行正式施工前的试运转与调试，在设备配套、性能上满足施工要求。
计划及物资设备部门在开工前，备足开工项目所需材料。
3.3.技术交底准备
施工技术交底及培训，工程开工前，主管工程师根据设计及技术要求编写技术交底书和施工管理措施，并向参与施工的全体人员进行技术交底。
4.0号块施工
4.1、0号块主要情况概述
0号块与大桥主墩刚性连接，顺桥向总长18米，每端伸出墩帽3米，桥面宽12.48米，腹板在墩顶部位宽7.9米，挑出部分宽7.4米，根部梁高11.4米，底板厚1.2米，墩顶设2道横隔梁，设计方量828m3。
0号块立面见图4.1-1：
图4.1-1：
0号块立面
4.2、0号块施工工艺框图：
测量定位
托架挠度测定
安装托架
托架制作
安装纵横梁
测量设置预拱度
安装底模板
安装外侧模
绑扎底板、腹板、横隔板钢筋，安装预应力管道
安装内模
安装端模板
浇筑第一次混凝土，养护凿毛
绑扎钢筋，安装模板（与第一次相同）
浇筑第二次混凝土，养护，梁端凿毛
穿束、张拉、压浆
4.3、主要工序施工方法
4.3.1测量定位：
在墩帽施工完成后，及时放出桥梁的线路中线和高程，核对无误后开始梁部的施工。
4.3.2托架制作与安装：
（1）托架形式：
本桥托架由主托架和横梁两部分组成。
主托架部分由纵梁、斜杆和腹杆三部分构成，平行布置5排，距离参照图纸，其中纵梁为I36b工字钢，斜杆为I20a工字钢，腹杆为2根[25槽钢焊接而成；横梁为6根I25b工字钢并排布置，搭接在主托架上。
托架及平台见图4.3.2-1，三角形主桁架及杆件见图4.3.2-2。
图4.3.2-1托架平面图
图4.3.2-2主托架立面及杆件图
（2）托架受力验算：
施加在横梁上的荷载包括混凝土自重、施工荷载、振捣荷载和模板重量，根据设计规范钢筋混凝土容重取γ=26kN/m3，施工荷载取2.5kN/m2，振捣荷载取2.0kN/m2，模板荷载取120kg/m2。
采用beam188单元自定义截面进行模拟，对托架各部件进行受力分析后，可知各部件的应力均小于1/1.5×2.35×108N/m2＝1.57×108N/m2，在设计允许的应力范围内，满足要求。
通过分析计算得知托架最大挠度发生在前排横梁端头,挠度值为：
1.45cm；主托架立体效果与应力见图4.3.2-3。
图4.3.2-3主托架立体效果与应力
5排托架的受力状况不同，其中两边托架的应力最大；所以将边托架的应力图进行单独分析，见图4.3.2-4。
图4.3.2-4边托架应力图
分析得知最大拉应力97.4MPa,发生在纵梁与墩身联结处，该处为两根工字钢叠焊，对其焊缝进行验算：
1、
节点信息
弯矩M=
50
KN.m
轴力（压力）N=
813
KN
剪力V=
240
KN
2、
截面信息
腹板高H=
360
mm
翼板宽W=
100
mm
腹板厚tb=
8
mm
翼板厚tw=
12
mm
3、
材质特性
抗剪强度fvw=
185
N/mm2
抗拉强度ftw=
315
N/mm2
4、
截面特性
面积Aw=
52.8
cm2
面积距Sw=
352.8
cm3
惯性距Iw=
11413
cm4
抗弯模量Ww=
594.45
cm3
翼缘面积距S1=
223.2
cm3
5、
计算各应力值
拉力作用下应力σN=
153.98
N/mm2
弯矩作用下应力σM=
84.111
N/mm2
腹板端部正应力σ1=
78.854
N/mm2
腹板端部剪应力τ1=
58.668
N/mm2
剪应力τmax=
92.733
N/mm2
<
fvw=
185
N/mm2
正应力σmax=
238.09
N/mm2
<
ftw=
315
N/mm2
翼腹相交处折算应力=
254.04
N/mm2
<
1.1ftw=
347
N/mm2
中和轴处折算应力=
222.5
N/mm2
<
1.1ftw=
347
N/mm2
通过验算，可知该部位各项应力均满足要求。
最大压应力为80.4MPa，发生在斜杆根部，该处预埋件为36b工字钢，按照钢牛腿设计对其进行验算：
作用于牛腿根部的弯炬M和剪力V
M=F*e=
141.02
kN.m
F=641KN
e=39.91*2=79.82cm2
V=
641
kN
牛腿根部的净截面积An
An=bf1*t1+bf2*t2+ts*hw=
7800
mm2
上翼缘板中心至截面形心轴处的距离y
y=（ts*hw*0.5*（hw+t1）+bf2*tf2*（hw+0.5*tf1））/An=
170.34
mm
形心轴以上面积对形心轴的面积矩S
S=（y-0.5*t1）*ts*0.5*（y-0.5*t1）+t1*bf1*y=
515835.9028
mm3
净截面的惯性矩In
腹板中心距与y的距离a=
（0.5*hw+0.5*t1-y）
In=t1*bf1*y*y+t2*bf2*y*y+ts*hw*hw*hw/12+ts*hw*a*a
=
160528359.4
mm4
净截面的上、下抵抗矩Wn1、Wn2
Wn1=In/（y+0.5*t1）=
902673.66
mm3
Wn2=In/（hw+t1+0.5*t2-y）=
881232
mm3
下翼缘外边的正应力σ
σ=M/Wn2=
160.03
N/mm2<215N/mm2
满足要求
截面形心轴处的剪应力τ
τ=VS/（Itw）=
205.98
N/mm2<215N/mm2
满足要求
截面腹板下端抵抗矩W’n2
W’n2=In/（hw+0.5*t1-y）=
960307.7
mm3
下翼缘对形心轴的面积矩S1
S1=t2*bf2*（hw+0.5*t1+0.5*t2-y）=
392992.8
mm3
腹板下端的正应力σ1
σ1=M/W’n2=
146.85
N/mm2
腹板下端的剪应力τ1
τ=VS1/（Itw）=
156.92
N/mm2
腹板下端的折算应力
√（σ12+3τ12）=
308.93
N/mm2>1.1*215N/mm2
通过验算，可知该部位各项应力均满足要求。
（3）托架制作与安装：
托架采用型钢焊接拼制而成，其主要受力部件为顺桥向三角形主桁架和横梁。
托架杆件连接以焊接为主，所有焊缝必须满焊，前一遍焊接完成后将焊渣及时敲除，方可焊接下一遍，焊高为较薄实体的0.8倍，必须确保焊缝强度。
三角形主桁架焊制成一体后，由塔吊提升至墩顶，与托架的预埋件进行焊接。
4.3.3安装底模：
（1）每侧5片主托架安装完成后，在其上放置横梁，墩身侧面安装小托架，与主托架形成操作平台。
（2）平台预压：
平台在底模安装前进行预压，以消除非弹性变形和求得预拱度参数。
宇洋热线www预压面积90平方米，压重荷载包括混凝土自重、施工荷载、振捣荷载和模板重量，根据设计规范钢筋混凝土容重取γ=26kN/m3，施工荷载取2.5kN/m2，振捣荷载取2.0kN/m2，模板荷载取120kg/m2。
宇洋热线www.yu- 加载及卸载顺序：
宇洋热线www.yu-按荷载总重的0→25%→50%→100%→50%→25%→0进行加载及卸载，并测得各级荷载下的测点的变形值；
宇洋热线www.yu- 预压时间：
荷载施加100%后，0h、2h、4h、8h、12h、24h、48h各观察一次，测量并记录各测点数据。
（3）底模安装：
平台预压完成后，在梁底部位用型钢焊制成桁架作为纵梁，在纵梁上铺设底模，底模由专业模板工厂制作。
底模按照预压取得的参数设置预拱度。
4.3.4安装外侧模：
底模安装完成后，安装外侧模，外侧模采用定型钢模，由专业工厂制作。
外侧模由塔吊提升，高度分三层制作，第一次浇筑混凝土时，安装一、二层模板，第二次浇筑混凝土时，安装第三层模板和翼缘板模板。
4.3.5安装钢筋，预应力管道：
钢筋由工地加工制作，由塔吊提升绑扎成形,顶板、底板、腹板内有大量的预埋波纹管，为了不使波纹管损坏，一切焊接在波纹管埋置前进行，管道安装后尽量不焊接，当普通钢筋与波纹管位置发生矛盾时，适当移动钢筋位置，准确安装定位钢筋网，确保管道位置准确。
钢筋绑扎前由测量人员复测模板的平面位置及高程，其中高程包括按吊架的计算挠度所设的预拱度，无误后方进行钢筋绑扎。
悬浇梁段及现浇段先进行底板普通钢筋绑扎及竖向预应力钢筋梁底锚固端（包括垫板、锚固螺母及锚下螺旋筋）的安装，再进行腹板钢筋的绑扎、竖向波纹管及预应力钢筋的接长、腹板内纵向波纹管的安装，最后进行顶板普通钢筋的绑扎、顶板内纵向波纹管的安装、横向钢绞线及波纹管的安装。
为使保护层数据准确，保护层垫块不被压坏，箱梁施工垫块采用同强度混凝土垫块。
4.3.6浇筑混凝土：
（1）混凝土浇筑：
检查钢筋、模板工程，质量符合要求后，浇筑梁段混凝土。
混凝土强度C55，由大桥拌合站自拌，罐车运至工地后，采用混凝土输送泵泵送入模。
0#块施工，分两次浇筑，先浇筑至顺桥方向T构箱梁人孔顶端，再立顶板模板、绑扎顶板钢筋，第二次浇筑顶板混凝土。
施工时由中间向两边一次浇筑成形,先底板,后腹板,再顶板,T构两侧对称进行,分层浇筑，每层30cm，从前端向后端浇筑，在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，保证无层间冷缝，混凝土的振捣严格按振动棒的作用范围进行，严防漏捣、欠捣和过度振捣，当预应力管道密集，空隙小时，配备小直径30型的插入式振捣器,振捣时不可在钢筋上平拖，不可碰撞预应力管道、模板、钢筋、辅助设施（如定位架等）；混凝土在振捣平整后即进行第一次抹面，顶板混凝土应进行二次抹面,第二次抹面应在混凝土近初凝前进行，以防早期无水引起表面干裂,混凝土浇筑完毕后，覆盖土工布进行湿润养护。
（2）混凝土养护：
浇筑时产生大量的水化热，必须派专人在表面覆盖土工布进行湿润养护。
冬季施工时，混凝土用热水搅拌，在顶托上铺彩条布，混凝土施工完成将箱梁全部覆盖通蒸气养护。
4.3.7预应力施工：
（1）波纹管施工：
纵向和横向预应力钢束管道采用金属波纹管，竖向预应力管道采用铁皮管。
波纹管在现场卷制，注意运输过程中不能使波纹管变形、开裂，并保证尺寸，管道存放要顺直，不可受潮和雨淋锈蚀。
按设计图纸所示位置布设波纹管，并用定位筋固定，安放后的管道必须平顺、无折角。
管道所有接头长度以5d为准，采用大一号的波纹管套接，要对称旋紧，并用胶带纸缠好接头处以防止混凝土浆掺入，当管道位置与非预应力钢筋发生矛盾时采取以管道为主的原则，适当移动钢筋保证管道位置的正确。
注意施工中人员、机械、振动棒不能碰撞管道。
浇注混凝土之前对管道仔细检查，主要检查管道上是否有孔洞，接头是否连接牢固、密封，管道位置是否有偏差，严格检查无误后，采用空压机通风的方法清除管道内杂物，保证管道畅通。
（2）预应力筋的加工及安装：
①竖向预应力加工及安装：
为确保竖向预应力筋的位置准确、垂直，在中部采用定位钢筋、在顶面用角钢定位。
竖向预应力筋锚固端与腹板及顶板钢筋位置发生矛盾时，应保证锚垫板和锚下螺旋筋的位置准确，可适当调整腹板及顶板钢筋位置。
预应力钢筋必须用切割机切割，钢筋端部用砂轮修平，以便上锚。
严格按要求下料，下料尺寸误差不大于±10mm。
钢筋下螺帽旋紧后露头不小于3.5cm，并用环氧树脂将螺帽垫板、波纹管固定在一起，并防止漏浆。
对于使用连接器的钢筋，其接头必须严格居中，接长钢筋应严格伸入连接器长度的1/2，并防止松动。
②纵向预应力加工及安装：
纵向钢束为15.24mm钢绞线，现场下料编束，用卷扬机穿束，采取整束牵引的方法：
即制作一套架子，立于悬臂箱梁两端，通过架子上的滑车，先使钢绳穿入管道内，钢丝绳在另一端穿出后绑上钢绞线接头，用卷扬机通过滑车慢慢把钢绞线引进管道内。
③横向预应力加工及安装：
横向预应力钢绞线及波纹管在竖向和纵向预应力管道安装完毕后安装。
采用人工穿束，把钢绞线一头用挤压套筒锚固，另一头慢慢穿入扁型波纹管道内。
（3）预应力筋的张拉：
预应力张拉设备使用前应先委托专业具备资质的单位进行校定，测定油泵线性回归方程，根据千斤顶的张拉力计算出压力表读数，施工过程中实行双控，以油表读数为主，伸长值为辅。
①纵向预应力筋的张拉：
纵向预应力采用YCW460型千斤顶整体张拉，张拉时两端对称进行。
②横向预应力筋的张拉：
横向预应力钢绞线采用YDC250Q型千斤顶，利用翼板的支架搭设工作平台，由墩顶现浇段中心向两侧对称逐束单根张拉。
③竖向预应力筋的张拉：
竖向预应力钢筋在安装前均按设计张拉力在台位上进行预拉，其锚固端在施工前先将螺母及垫板用环氧树脂将螺母下端与粗钢筋固定，采用YG70型千斤顶由墩顶现浇段向两边与桥轴线对称单向张拉。
④张拉控制：
预应力筋张拉采用张拉力与伸长量双控，以张拉力为主，实际伸长量与计算伸长量差值控在6%以内，张拉时混凝土强度和弹性模量须达到设计值的100%以上。
⑤张拉步骤：
钢绞线张拉步骤：
0→20%σK→100%σK→持荷2分钟→100%σK锚固
精扎螺纹钢张拉步骤：
0→10%σK→100%σK→持荷2分钟→100%σK锚固
⑥伸长量控制：
在初始张拉力20%（10%）σK状态下作出标记，钢绞线张拉20%σK，精扎螺纹钢张拉10%σK的伸长值采用理论伸长值，与20%（10%）σK～100%σK的伸长值相加作为实测伸长值。
对伸长量不足的查明原因，采取补张拉措施，并观察有无滑丝、断丝现象，并作好张拉记录。
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