A30大跨径箱梁施工方案.docx
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A30大跨径箱梁施工方案
大跨径连续箱梁施工组织设计
一、工程概况
上海市A30高速公路（界河-外环线）第五合同段为沪崇苏立交工程，其中跨赵家沟东延伸（人工河）为三座大跨径连续梁桥（单跨径＞50m），下部结构为钻孔灌注桩φ100cm+承台+柱式墩+盖梁形式，上部结构采用单箱双室预应力混凝土变截面连续箱梁（砼标号为C50级），桥面系为桥面铺装和防撞护栏。
箱梁桥分别为主线58.04+91.292+58.054m跨、C匝道45.854+76.790+46.057m跨、D匝道45.751+74.242+45.751m跨，主线横桥向为双向四车道南北分离式断面（中间设3M中央分隔带），匝道均采用单向双车道断面。
主线、D匝道桥墩高6.0M，C匝道桥墩高20M。
且曲线半径仅350m，超高达6%。
箱梁梁高较高，其中主线梁高为2.5-5.0M，匝道梁高2.3-4.5M；单幅箱梁顶板宽12.05M，底板宽7.60M；箱梁顶、底板厚分别为主线0.22、0.25-0.509M，匝道0.22、0.25-0.65M；中、边腹板厚分别为主线0.35主、0.45、0.60M，匝道0.35、0.45、0.55M；两侧悬臂长均为2.225M。
全联仅在桥墩支点截面处设置端、中横梁，其中横梁宽2.50M，端横梁宽3.70M。
大跨径连续箱梁桥均处于旱地，综合考虑实际施工的难度和节约成本投资等因素，箱梁采用φ48×3.5mmWDJ碗扣式多功能钢管满堂支架，自高程低的一端向高的一端（单向）全断面现浇的方法施工。
二、施工组织管理及安排
1、施工组织
由项目部统一领导，桥梁工区作业队负责具体施工。
施工顺序安排：
主线桥→C匝道桥→D匝道桥。
2、工期安排
（1）主线箱梁双幅施工总体计划时间为2005年3月1日至8月31日；C匝道箱梁施工计划时间为2005年8月1日至10月31日；D匝道箱梁施工计划时间为2005年10月15日至11月30日。
（说明：
桩基及下构施工计划时间为2004年12月25日至2005年2月28日，桥面及护桩施工计划时间为2005年12月1日至12月31日）
（2）工序安排计划：
时间
项目
第1个月
第2个月
第3个月
第4个月
①
段
支架、底模、预压
30d
钢筋绑扎、砼浇筑
25d
张拉压浆
②
段
支架、底模
钢筋绑扎、砼浇筑
20d
张拉压浆
③
段
支架、底模
30d
钢筋绑扎、砼浇筑
25d
张拉压浆
▼左主线：
第1—4个月（t左=4个月）,右主线：
第3—6个月（t右=3个月）；
▼C匝道：
第5—8个月（tc=3个月，支架可一次搭设）；
▼D匝道：
第7—9个月（tc=2个月，支架可一次搭设）；
▼考虑采用两套（共180m长）支架、模板（见《分段施工流程图》主线“1-1、1-2”1套，“2-1、2-2”1套。
①、③段同时施工，②段后施工。
匝道三段整体搭设）
3、劳动力计划安排
项目经理：
刘少英项目总工：
徐发祥项目副经理：
袁亚芳技术科长：
肖必建质安科长：
张云实材设科长：
罗文兴
调度中心：
郑明科经营科长：
马慎安
人员
序号
工区长
结构
工程师
安全员
测量员
试验员
架子工
钢筋工
电焊工
模板工
砼工
机械工
普工
1
1人
王纯彬
4人
王纯彬
王世军
朱青锋
肖必建
3人
张云实
王昌林
任春园
4人
汪学良
芮双喜
范海波
郑建辉
2人
袁平
尚蕤
20
30
20
15
10
40
2
3
4
4、材料与机械设备配备
序号
材料或机械
规格型号
功率
单位
数量
备注
1
脚手架
WDJ碗扣式
φ48×3.5mm
T
1600
2
竹胶板
高强
15MM
M2
3600
3
木模板
M2
1200
4
木方
M3
100
5
张拉设备
YCL
20KW
套
4
6
千斤顶
300T
个
4
7
汽车吊
QY16
16T
台
2
垂直运输
8
汽车吊
QY50
50T
台
1
垂直运输
9
汽车输送泵
HBT60B
60M3
台
2
商品砼站提供
10
砼运输车
6M3
206KW
辆
8
商品砼站提供
11
插入式振捣器
D40
台
10
12
钢筋切割机
GQ-40
3KW
台
5
13
钢筋弯曲机
Y100L2-4
3KW
台
5
14
电焊机
HS-500
ф14-ф50
台
10
15
发电机
50/GF
75KW
台
3
备用
16
塔吊
50TM
台
1
水平运输
5、施工场地布置（详见《施工平面布置图》）
三、施工方案
三跨箱梁分三段进行施工，分段方法详见“分段施工流程图”。
分段施工流程图
说明：
1、施工顺序依次为1→2→3。
2、主线和D匝道梁底标高为10M，原地面标高4.3M，支架高度计算按6M考虑；C匝道支架高度约20M。
3、主线第一施工段砼浇筑、张拉并强度满足后，先拆除1-1部位，待整体完工后，1-2、2-2与3一起拆除；C、D匝道三段整体搭投但分段浇筑。
4、主线L3=18m，C、D匝道未标识，根据以后设计表明尺寸施工。
5.设计未施加墩顶临时锚固钢筋，在承台上加钢管支撑。
四周每侧加3根长细比满足要求。
预应力混凝土连续箱梁施工工艺流程
预应力混凝土连续箱梁施工工艺流程图
（一）、地基处理
1、地基处理措施
现浇箱梁支架体系关键部位是桥下地基处理，桥梁施工范围内地基承载力应满足所承受的全部荷载，地基不发生沉陷现象。
桥宽范围内先清除表面杂草和废弃垃圾等，基底碾压合格后（密实度90%），做1层5%石灰土（厚20cm）和一层道渣垫层（厚15cm）密实度压至96%以上（重型），个别软弱地段抛填片石，进行加固处理后填筑石灰土；最后浇注15cm厚C20素混凝土作为面层，在桥墩两侧各5米范围内灰土厚度为40cm、道渣厚度为15cm、混凝土厚度为20cm，顶面做好排水处理。
（具体的地基处理根据现场试验和实际情况最后确定，地基处理见下图。
）
2、地基承载力验算
主线桥支架高度按6米计算，单根立杆的支架重量为：
5*（0.6+0.9）*5+6*5=67.5kg。
（φ48×3.5mm钢管每米自重3.84kg，加上扣件按5kg/m考虑）从支架、模板内力验算过程中得知各段立杆承受由纵梁传递来有荷载N分别为：
21.244KN；21.488KN；28.26KN；27.000KN。
立杆底托下用厚5cm×宽20cm的木板作垫板。
各段基础底面最大荷载P计算
0#～14#断面：
（21.244+67.5*10-3*9.8）/（1.5*0.2）=73.0KN/m2；
14#～20#断面：
（21.488+67.5*10-3*9.8）/（1.2*0.2）=92.3KN/m2；
24（27）#～26（29）#断面：
（28.26+67.5*10-3*9.8）/（1.2*0.2）=120.5KN/m2；
20#～23#断面：
（27.000+67.5*10-3*9.8）/（0.9*0.2）=153.7KN/m2。
基础底面下浇注15cm厚C20素混凝土和填筑15cm厚道渣、20cm厚5%石灰土（道渣按18KN/m3，灰土按17.2KN/m3计算）。
用公式：
pcz+pz≤fz，pz=b*p/（b+2Ztgθ）对5%石灰土地基进行验算。
pcz------垫层底面处土的自重压力（KN/m2）；
pz------垫层底面处的附加压力（KN/m2）；
fz------垫层底面处土层的地基承载力（KN/m2）；
b------基础底面的宽度（m）；
p------基础底面压力（KN/m2）,按最大值153.7（KN/m2）计算。
Z------基础底面下垫层的厚度（m）；
θ------垫层的压力扩散角，灰土取30°；
pz=b*p/（b+2Ztgθ）=0.2*153.7/（0.2+2*0.35*tg30°）=50.87（KN/m2）；
pcz=24*0.15+17.2*0.2+18*0.15=9.74（KN/m2）；
从地质报告的土层物理力学性质参数表中得知地基承载力荷载fz=95（KN/m2）。
pcz+pz=50.87+9.74=60.61≤fz=95，满足要求。
计算中未考虑面层C20混凝土的影响，如考虑此因素安全系数会更高。
在实际施工中再对5%石灰土进行试验，得出其各项详细参数，并通过用太沙基（K.Terzaghi）公式计算5%石灰土地基极限荷载来进行复核：
pu=0.4γbNγ+1.2cNc+γdNq
pu------地基极限荷载,KPa；
γ------基础底面以下地基土的天然重量，KN/m3；
c------基础底面以下地基土的粘聚力，KPa；
d------基础埋深，m；
b------基础边长，m；
Nγ；Nc；Nq------地基承载力系数，均为tgα=tg（45+φ/2）的函数，亦即φ的函数可直接计算或查有关图表确定。
考虑到支架底托直接立在地基表面上，没有埋深，所以：
pu=0.4γbNγ+1.2cNc
地基承载力f=pu/K（K---地基承载力安全系数，K≥3.0）。
（二）、排水防雷
1、排水处理措施
出现沟浜时，先将桥下水系调整，通过两侧排水沟流走，将原沟浜清淤后开挖台阶并分层压实回填起来，待箱梁施工完后，再恢复原有水系。
地基处理时做好地基的排水，防止雨水或砼浇注和养生过程中滴水对地基的影响，做好1%的横坡，让水排到桥两侧临时小排水沟流走，两侧小排水沟每隔一段距离再通过便道内埋设管道流入界沟和外界水系。
2、防雷技术措施
从桩基到箱梁以及今后施工的防撞护栏内，设置通长接地钢筋，做好防雷准备。
支架、塔吊等防雷做好接地和安装避雷装置。
（三）、主线桥支架架设、立模方法
首先进行测量放线（中心轴线和中心点法线），然后在搭设支架的带状位置用干硬性水泥砂浆精平地面，再铺上厚5cm×宽20cm的木板，木板间再加以横向连接，最后在木板上搭设支架。
支架以中心线为轴线，并垂直于中心点法线往两翼和跨两端对称搭设。
在拐弯交接处用扣件式钢管脚手架联接，
由于该桥梁板高度、腹板宽度及梁端的横截面形式和截面积有很大的差异，造成各截面因新浇筑结构混凝土产生的荷载而不同，依照现有图纸将其划分为0#～14#断面、14#～20#断面、24（27）#～26（29）#断面、20#～23#断面（断面图附后）等四段分别进行计算，各段设计荷载的限值取该段最大净截面积的荷载。
经过计算比较选出最佳组合，竖杆纵横向间距依次分别为：
90cm×60cm、60cm×60cm、60cm×60cm、60cm×30cm，支架步距视架子实际高度采用120cm或60cm，利用可调下托调整支架横杆使之保持整体水平。
在支架搭设过程中结合模板、横梁、纵梁厚度，通过跟踪测量调整支架高度，同时确保可调U型顶托螺旋调节幅度不超过25cm。
在支架U型顶托上沿线路纵向摆放横截面为10cm×15cm方木作为纵梁，在纵梁上横向摆放横截面为5cm×10cm、间距20cm方木作为横梁，方木均使用东北红杉。
在20#～23#断面处在纵梁上加一层10cm×15cm方木将模板跨距控制在40cm。
最后在横梁上铺设模板（厚1.5cm的防水竹胶板），模板接头之间放置海绵双面帖，以防止因模板摆放时间过长热胀冷缩造成模板鼓起或缝隙过大。
支架架设结构（见图1）。
说明：
①支架搭设
★WDJ碗扣式多功能支架根据使用说明书，支撑立杆的设计荷载为：
●当横杆竖向步距为600MM时，每杆立杆可承受最大竖直荷载为40KN；
●当横杆竖向步距为1200MM时，每杆立杆可承受最大竖直荷载为30KN；
★由于一般计算时是按平均布载，所以在腹板和横隔板下将横杆高度步距加密到0.60M。
另外，还要落架增加纵横梁一道，满足立杆竖向荷载要求。
★斜撑布置一般在整架四周満框布置，也在隔墙及腹板下満框布置。
②支架拆除
●箱梁砼强度达到100%设计强度且钢束张拉结束后，才能拆除支架；拆除支架注意拆除顺序：
先拆除跨中支架，再对称拆除两边支架。
★脚手架拆除从顶层开始，先拆横杆，后拆立杆，逐层往下拆除，禁止上下层（阶梯形）同时拆除。
图1：
支架架设结构图
（四）、主线桥支架、模板内力验算
下面就按上述四段分别对其进行验算（参考《路桥施工计算手册》（2001）、多功能支架根据使用说明书》、《预应力砼连续梁桥》（范立础）、《桥梁施工百问》、《桥涵》、《建筑施工手册》、《土力学与地基基础》、《箱梁设计图》、《岩土工程详细勘察报告》、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》等文献）。
下面就主线支架、模板内力进行验算，D匝道梁高小于主线，只要主线支架、模板内力验算满足，D匝道更能满足。
C匝道支架、模板内力另进行验算。
1、0#～14#断面
支架竖杆纵横向间距为90cm×60cm，支架步距采用120cm，模板采用1.5cm竹胶板。
（1）模板计算
新浇筑结构混凝土平均荷载g1=8.6*26/7.6=29.4KN／m2（“8.6”为截面积）；施工人员、料、具行走运输堆放载荷gr=2.5KN／m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷载均按2KN／m2考虑；支架高度＜10m，风荷载0.5*10m（支架高）/12.05m（桥面宽）按0.5KN／m2。
根据规范要求计算模板及支架时，所采用的荷载设计值，应取荷载标准值分别乘以相应的荷载分项系数，然后再进行组合。
该段组合后的设计荷载为：
29.4*1.1+6.5*1.0+0.5*1.0=39.34KN／m2。
模板跨径L1=0.9m，模板宽度b=0.2m。
模板每米上的荷载为：
g=39.34×0.2=7.868KN／m。
模板跨中弯距计算：
M1/2=gL12/10=7.868×0.92/10=0.637KN•m。
竹胶板其容许弯应力［σw］=90Mpa,并可提高1.2，模板需要的截面模量：
W=M/（1.2×［σw］）=0.637/（1.2×90×103）=5.901×10-6m3。
根据W、b得h为：
h=√6×W／b=√6×5.901×10-6／0.2=0.013m
故模板厚度选择采用0.015m。
（2）纵梁计算
纵梁跨度：
L2=0.9m；横桥向宽度L1=0.6m；那么有：
纵梁单位荷载：
g=39.34L1=39.34×0.6=23.604KN/m。
跨中弯距：
M1/2=gL22／8=23.604×0.92／8=2.39KN•m。
需要的截面模量：
W=M/（1.2×［σw］）=2.39/（1.2×13×103）=1.532×10-4m3。
（杉木容许弯应力［σw］=13.0MPa，并可提高1.2模板需要的截面模量）
纵梁方木宽度b为0.10m，那么有：
h=√6×w/b=√6×1.532×10-4／0.10=0.096m。
纵梁方木截面积取0.10m×0.15m，核算其挠度，则有：
I=bh3／12=0.1×0.153／12=2.8125×10-5m4
F=5×gL24/（384×EI）=5×23.604×0.94/（384×10×106×2.8125×10-5）=7.17×10-4m。
（木材弹性模量E＝10×106KN/M2）
F/L2=7.17×10-4/0.9=1/1255<［f/l］=1/400，符合要求。
（3）支架立杆强度、稳定性计算
（由于碗扣支架是配套产品，在桥梁建设中仅计算竖向荷载满足要求即可，此话摘自《桥梁施工百问》P257。
）
立杆承受由纵梁传递来的荷载N=gL2=23.604×0.9=21.244KN。
钢管截面最小回转半径i=15.78mm，支撑立柱步距为1.2m，长细比λ=l/i=1200／15.78=76,查表得φ=0.744。
强度验算：
σa=N/Aji=21244/489=43.4MPa<［σa］=215MPa；
稳定验算：
σa=N/φA0=21244/（0.744*489）=58.4MPa<［σa］=215MPa，满足要求。
（钢材强度极限值为215MPa）
结论：
支架竖杆纵横向间距90cm×60cm，考虑到横杆竖向步距120cm时，立杆荷载Pmax＝30KN，同时计算时是按平均布载，故在腹板和横隔板下将横杆高度步距加密到60cm。
2、14#～20#断面
支架竖杆纵横向间距为60cm×60cm，支架步距采用120cm，模板采用1.5cm竹胶板。
（1）模板计算
新浇筑结构混凝土平均荷载g1=14.0*26/7.6=47.9KN／m2；施工人员、料、具行走运输堆放载荷gr=2.5KN／m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷载均按2KN／m2考虑；支架高度为＜10m，风荷载0.5*10m（支架高）/12.05m（桥面宽）按0.5KN／m2。
根据规范要求计算模板及支架时，所采用的荷载设计值，应取荷载标准值分别乘以相应的荷载分项系数，然后再进行组合。
该段组合后的设计荷载为：
47.9*1.1+6.5*1.0+0.5*1.0=59.69KN／m2。
模板跨径L1=0.6m，模板宽度b=0.2m。
模板每米上的荷载为：
g=59.69×0.2=11.938KN／m。
模板跨中弯距计算：
M1/2=gL12/10=11.938×0.62/10=0.428KN•m。
竹胶板其容许弯应力［σw］=90Mpa,并可提高1.2，模板需要的截面模量：
W=M/（1.2×［σw］）=0.428/（1.2×90×103）=3.979×10-6m3。
根据W、b得h为：
h=√6×W／b=√6×3.979×10-6／0.2=0.011m
故模板厚度选择采用0.015m。
（2）纵梁计算
纵梁跨度：
L2=0.6m；横桥向宽度L1=0.6m；那么有：
纵梁单位荷载：
g=59.69L1=59.69×0.6=35.814KN/m。
跨中弯距：
M1/2=gL22／8=35.814×0.62／8=1.612KN•m。
需要的截面模量：
W=M/（1.2×［σw］）=1.612/（1.2×13×103）=1.033×10-4m3。
纵梁方木宽度b为0.10m，那么有：
h=√6×w/b=√6×1.033×10-4／0.10=0.079m。
纵梁方木截面积取0.10m×0.15m，核算其挠度，则有：
I=bh3／12=0.1×0.153／12=2.8125×10-5m4
F=5×gL24/（384×EI）=5×35.814×0.64/（384×10×106×2.8125×10-5）=2.15×10-4m。
F/L2=2.32×10-4/0.6=1/2791<［f/l］=1/400，符合要求。
（3）支架立杆强度、稳定性计算
立杆承受由纵梁传递来的荷载N=gL2=35.814×0.6=21.488KN。
钢管截面最小回转半径i=15.78mm，支撑立柱步距为1.2m，长细比λ=l/i=1200／15.78=76,查表得φ=0.744。
强度验算：
σa=N/Aji=21488/489=43.9MPa<［σa］=215MPa；
稳定验算：
σa=N/φA0=21488/（0.744*489）=59.1MPa<［σa］=215MPa，满足要求。
结论：
支架竖杆纵横向间距60cm×60cm，考虑到横杆竖向步距120cm时，立杆荷载Pmax＝30KN，同时计算时是按平均布载，故在腹板和横隔板下将横杆高度步距加密到60cm，横向间距加密到30cm。
3、24（27）#～26（29）#断面
支架竖杆纵横向间距为60cm×60cm，支架步距采用120cm，模板采用1.5cm竹胶板。
（1）模板计算
新浇筑结构混凝土平均荷载g1=19*26/7.6=65KN／m2；施工人员、料、具行走运输堆放载荷gr=2.5KN／m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷载均按2KN／m2考虑；支架高度＜10m，风荷载0.5*10m（支架高）/12.05m（桥面宽）按0.5KN／m2。
根据规范要求计算模板及支架时，所采用的荷载设计值，应取荷载标准值分别乘以相应的荷载分项系数，然后再进行组合。
该段组合后的设计荷载为：
65*1.1+6.5*1.0+0.5*10=78.5KN／m2。
模板跨径L1=0.6m，模板宽度b=0.2m。
模板每米上的荷载为：
g=78.5×0.2=15.7KN／m。
模板跨中弯距计算：
M1/2=gL12/10=15.7×0.62/10=0.565KN•m。
竹胶板其容许弯应力［σw］=90Mpa,并可提高1.2，模板需要的截面模量：
W=M/（1.2×［σw］）=0.565/（1.2×90×103）=5.234×10-6m3。
根据W、b得h为：
h=√6×W／b=√6×5.234×10-6／0.2=0.013m
故模板厚度选择采用0.015m。
（2）纵梁计算
纵梁跨度：
L2=0.6m；横桥向宽度L1=0.6m；那么有：
纵梁单位荷载：
g=78.5L1=78.5×0.6=47.1KN/m。
跨中弯距：
M1/2=gL22／8=47.1×0.62／8=2.2KN•m。
需要的截面模量：
W=M/（1.2×［σw］）=2.2/（1.2×13×103）=1.358×10-4m3。
纵梁方木宽度b为0.10m，那么有：
h=√6×w/b=√6×1.358×10-4／0.10=0.090m。
纵梁方木截面积取0.10m×0.15m，核算其挠度，则有：
I=bh3／12=0.1×0.153／12=2.8125×10-5m4
F=5×gL24/（384×EI）=5×47.1×0.64/（384×10×106×2.8125×10-5）=2.826×10-4m。
F/L2=2.826×10-4/0.6=1/2123<［f/l］=1/400，符合要求。
（3）支架立杆强度、稳定性计算
立杆承受由纵梁传递来的荷载N=gL2=47.1×0.6=28.26KN。
钢管截面最小回转半径i=15.78mm，支撑立柱步距为1.2m，长细比λ=l/i=1200／15.78=76,查表得φ=0.744。
强度验算：
σa=N/Aji=28260/489=57.8MPa<［σa］=215MPa；
稳定验算：
σa=N/φA0=28260/（0.744*489）=77.7MPa<［σa］=215MPa，满足要求。
结论：
支架竖杆纵横向间距60cm×60cm，考虑到横杆竖向步距120cm时，立杆荷载Pmax＝30KN，同时计算时是按平均布载，故在腹板和横隔板下将横杆高度步距加密到60cm，横向间距加密到30cm。
4、20#～23#断面
支架竖杆纵横向间距为60cm×30cm，支架步距采用120cm，模板采用1.5cm竹胶板。
（1）模板计算
新浇筑结构混凝土平均荷载g1=38*26/7.6=130KN／m2；施工人员、料、具行走运输堆放载荷gr=2.5KN／m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣
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