现浇预应力连续箱梁专项施工方案.docx
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现浇预应力连续箱梁专项施工方案
璧山县黛山大道（南段）工程
现浇预应力连续箱梁专项施工方案
编制人：
刘应雷
复核人：
刚仁伟
审核人：
李先
中铁十八局长安北路项目经理部
二〇一二年二月
现浇预应力连续箱梁专项施工方案
一、编制依据与原则
1.1编制依据
1、璧山县渝遂、成渝高速公路交通连接线（南段）工程《施工图设计文件》。
2、中华人民共和国交通部及有关部委颁发的现行公路工程施工技术规范、规程、验收标准及相关文件。
3、法律、法规对质量、水土保持、环境保护、安全管理的规定。
4、本公司人员素质、技术装备、财务能力、资金状况等综合情况及可调用到本工程的各类资源。
5、本公司拥有的施工工艺、施工方法成果、机械设备、管理水平、技术装备及多年积累的类似工程施工经验。
1.2编制原则
1、严格遵守招标文件明确的设计规范，施工规范和质量评定验收标准。
2、坚持技术先进性，科学合理性，经济适用性，安全可靠性与实事求是相结合。
3、对施工现场坚持全员、全方位、全过程严密监控，动态控制，科学管理的原则。
二、工程概况
2.1概况
两叉河中桥位于璧山县渝遂、成渝高速公路交通连接线（南段）工程，为四跨（4*20）m的预应力砼连续箱梁桥，桥梁全长85m。
桥面纵坡1.55%，双向2%的横坡，平面位于直线段。
桥梁起终点桩号分别为K22+127.5、K22+212.5。
下部结构桥墩采用柱式墩，桩基础；桥台为桩柱式桥台，桩基础。
两叉河中桥桥跨为（4*20）m一联的预应力砼连续箱梁，桥宽为39.7m，上部结构设计为双箱单室箱梁。
全桥位于直线段上，箱梁底支座位置均设有调平楔块以保证与支座水平接触。
本桥上部箱梁采用双箱单室直腹板等高度连续箱梁，梁高1.3m，每个箱顶板宽9.923m，底板宽各5.923m，箱梁在中支点桥墩处和端支点桥台处设有横梁，箱梁采用C50混凝土。
2.2工程地质条件
2.2.1自然地理概况
两叉河中桥位于青杠镇棕树村7组，地理坐标：
X=62877.394～62807.597m；Y=29397.869～29448.112m。
场地有碎石路直接到达，交通条件便利。
2.2.2气象、水文
2.2.2.1 气象
璧山县属四川盆地亚热带湿润季风气候区，具有四季分明，气候温和，降雨丰沛，冬暖春旱，初夏多雨，盛夏炎热常伏旱，秋迟多有连绵阴雨，无霜期长，热量充沛以及风速小、湿度大、云雾多、日照少等特征。
年平均气温17.60°，年降雨量多年平均为1059.8mm，区内空气潮湿，相对湿度82%。
年降雨量一半集中在夏季，7月份最多，降水强度大，一月之内可达450mm；冬春两季少雨，秋季降雨虽只占20%。
常年1-2月最冷，均温1-4°，极端最低气温-3.8°。
3月开春，气温回升；夏季长达4个月以上，盛夏7-8月，均温26-28°，极端最高气温41.5°，9月立秋之后气温急降，日温变化达8-9°，10-12月，每日有半天是大雾茫茫。
2.2.2.2水文
桥址区内的地表水体主要为溪沟水，主要为一条由西南向东北流向与线路近乎直交的溪沟，溪沟宽约20.00m，沟深2.00m。
溪沟勘查期间水位：
274.60m，常年洪水位：
275.80m，最高洪水位：
276.30m。
2.2.3地形地貌
场地地形总体平缓，大致呈一宽缓的“U”字型地形。
璧山县城岸自然坡度角为1～3°；重庆主城区岸自然坡度角为3～6°。
地面高程为274.04～278.51m，相对高差为4.47m，地势起伏较小。
场地在地貌上属丘陵地貌。
2.2.4地质构造
拟建桥位区地质构造位上，处于大地构造部位属扬子准地台（Ⅰ级）重庆台坳（Ⅱ级）重庆褶皱束（Ⅲ级）华蓥山穹褶束（Ⅳ级），特点是构造运动不强烈，构造行迹微弱，一般无明显线形构造，褶曲是平坦舒缓状，岩层倾角平缓，断裂构造不发育。
路线区位于璧山向斜东翼，岩层呈单斜产出，岩层平缓，产状为：
25°∠6°。
根据场地附近基岩露头量测统计，桥位区岩体构造节理裂隙较发育，主要发育有2组：
Ⅰ组裂隙，其产状为95～115°∠82～87°，间距为1.50～3.00m，延伸3.00～7.00m，微张，裂面平整，张开2～15mm，局部粘土充填；
Ⅱ组裂隙，其产状为180～200°∠80～85°，间距为1.00～3.00m，延伸2.00～5.00m，闭合～微张，裂面平整，张开0～5mm，局部粘土充填。
2.2.5地层岩性
据工程地质测绘及钻探揭露，桥址区基本被第四系冲洪积粉质粘土（Q4al+pl）、残坡积粉质粘土（Q4el+dl）覆盖，下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组（J2s）的泥岩、砂岩、泥质砂岩。
三、施工准备
复核图纸，检修施工所需的机械、设备，检查原材料及水电供应情况，确保能够正常施工。
3.1施工放样
在支架搭设前，用全站仪检测桥台，墩柱位置及高程，同时用红漆标注支架搭设范围。
支架预压结束后，在底模上放出梁板中线，边线及内模位置，指导模板安装。
3.2材料
本工程支架立杆采用φ48×3.0mm钢管，木方采用150×150mm的木方和100×100mm。
立杆下部采用200×200mm枕木作为垫块，垫块下依次为20cm厚C20混凝土，20cm碎石，压实土基（砂卵石回填）。
预应力钢绞线采用公称直径15.2mm的七股Ⅱ级松弛（底松弛）钢绞线。
标准抗拉强度fpk=1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa。
设计采用R235、HRB335钢筋：
R235钢筋其抗拉、压设计强度为195MPa，其质量应符合GB1499.1—2008；HRB335级钢筋其抗拉、压设计强度为280Mpa，其质量符合GB1499.2—2007的规定，除特殊说明外，直径≥12mm者采用HRB335热扎螺纹钢筋；直径＜12mm者采用R235热扎圆钢筋。
钢筋直径≥20mm的钢筋连接采用等强度直螺纹机械连接，连接等级达到A级标准且应符合《带肋钢筋套筒挤压技术规范》（JGJ108-96）和《钢筋机械连接通用技术规范》（JGJ107-2003）的规定。
模板采用酚醛树脂模板。
混凝土采用外购C50商品混凝土。
采用高强度水泥浆对预应力管道进行灌浆处理，水泥浆强度等级不低于构件混凝土强度的80%，并应保证灌浆饱满。
3.3机械、设备
施工中拟投入的主要机械设备见表3-1。
表3-1机械设备投入一览表
设备名称
规格型号
单位
数量
设备名称
规格型号
单位
数量
履带挖掘机
PC300
台
2
钢筋调直机
GT3-12
台
4
振动压路机
LT622S
台
2
电焊机
BX500
台
5
吊车
QY25E
台
2
发电机组
KLD200GF
台
2
预应力张拉设备
OVM
台
12
真空压浆机
ZB-500
台
2
张拉设备
QYCW300
台
8
灰浆搅拌机
HJ-180
台
4
钢筋弯曲机
GW40
台
4
钢筋切割机
GQ40
台
4
3.4施工人员安排
根据工程情况，组织人员64人，其详细分工见表3-2。
表3-2施工人员投入一览表
名称
数量
职责范围
管理人员
10名
负责现场管理、技术和对外协调；
电工
4名
电力架设、配电设备维修等
钢筋工
15名
钢筋加工、运输、安装等
砼工
20名
混凝土浇筑、养护等
木工
10名
模板加工、安装、拆除等
普工
5名
配合
四、施工方案及工艺流程
4.1施工方案
K22+170两叉河中桥为预应力砼现浇连续箱梁。
采用满堂支架施工。
其主要施工步骤为：
首先，根据现有地形，进行基础换填，回填透水性良好的砂卵石并碾压密实，在表面浇筑20cm厚的C20混凝土基础。
然后搭设碗扣式支架。
碗扣式支架底托坐落于200×200mm枕木上，顶托顺桥向上按放截面尺寸为150*150mm的木方，然后横桥向上铺100*100mm的木方，上铺现浇箱梁底、侧模。
钢筋在钢筋棚内集中加工，汽车吊起吊入模，人工绑扎。
混凝土采用商品混凝土，砼罐车运输，泵送入模，插入式振动器捣固，洒水养生。
在混凝土强度达到设计要求后，采用预应力张拉设备进行张拉，真空压浆机压浆。
待张拉、压浆完毕，封锚结束后满足要求后即可拆除模板，同时拆除碗扣式支架。
4.2施工工艺流程
施工工艺流程见图4-1。
图4-1施工工艺流程图
五、施工方法及技术措施
5.1地基处理
1、施工方法
（1）将原地表腐蚀土及淤泥挖除、清运，采用透水性好的砂卵石回填并碾压密实，使其密实度不得低于90%。
地基处理时沿桥梁中线向两侧做“人”字形排水坡，坡度按2%控制；在地基外侧双向做纵向排水沟，保证地基排水顺畅。
（2）在处理好的地基上，浇筑一层20cm厚的C20混凝土作为支架基础，其宽度应在桥面正投影面上左右各加宽1m。
布置见图5-1所示。
图5-1基础处理示意图
（3）在向阳沟1＃、2＃墩间10m支架现浇段由于向阳沟的过水需要，无法采用常规的处理方式，需在1#、2#墩柱间浇筑3个扩大基础，在基础上搭设贝雷梁作为支架搭设平台，然后搭设满堂支架。
布置见图5-2所示。
图5-2贝雷梁布置示意图
2、技术措施
（1）回填砂卵石前，应对基底进行压实处理，压实度不小于95%。
若压实度达不到要求，可掺入5%水泥。
（2）贝雷梁扩大基础应嵌入稳定基岩内。
采用钢模板浇筑C25混凝土，振捣密实。
（3）贝雷梁底面高程应大于向阳沟百年一遇洪水位。
5.2模板及支架的搭设
5.2.1、箱梁结构及计算理念
主线部分预应力混凝土连续箱梁梁体高1.3m，计算按梁体高1.3m的箱梁为计算依据，支架采用碗扣支架，具体搭设方案：
纵向为横梁向两边各1.2m范围内支架间距按60cm布置，跨中部分间距按90cm布置；横向搭设间距按90cm、布置，步距均按90cm布置。
详见下图。
支架搭设布置图
5.2.2一般截面箱身支架设计：
①、荷载计算
a．箱梁砼自重
G=1952.8m3×25KN/m3=48820KN
偏安全考虑，取安全系数r=1.2，假设梁体全部重量仅作用于底板区域，底板面积为1687m2，计算单位面积压力：
q1=G÷S=48820KN÷3374.5=25.91KN/m2
b.模板及附件重统一取q2=1.4KN/m2
c.施工活载取q3=3KN/m2
d.钢管自重q4按最高10米11层钢管考虑
q=0.106×10=1.06kN/m2
∑q=Q=K（q1+q2+q3+q4）
=1.2×（25.91+1.4+3.0+1.06）=37.64kN/m2
式中:
K--安全系数取K=1.2
②、立杆强度验算
a.立杆承受荷载强度计算
N=QA=37.64×0.9×0.9=30.49KN
故立杆满足强度要求。
b.立杆稳定验算
K1fc≤［fc］
式中:
［fc］——钢管设计强度，［fc］=205N/mm2；
K1——立杆稳定系数
A——钢管截面积，A=424.1mm2
N——立杆承受的竖向力，N=30.49KN
i——钢管回转半径，
i=0.25（D4+d4）-2=0.25×（484+424）-2=15.8mm
[φ]≥N·（205A）-1=30.49×（205×424）-1=0.35
∵λ=L/i=900/15.8=56.96
查表得φ=0.894>0.35稳定
按设计强度计算立杆的压应力:
fc=P/A=30.49×103/424=71.91N/mm2<[fc]=205N/mm2
按稳定性计算立杆的压应力:
fc=P/φA
=30.49×103÷（0.894×424）=80.44N/mm2<[fc]=205N/mm2
结论:
立杆稳定。
5.2.3梁端截面箱身支架设计：
①、荷载计算
a．箱梁砼自重
按最不利因素考虑，取安梁高1.3m作用在单位面积上，计算单位面积压力：
q1=1.3×1×1×25KN/m3=32.5KN/m2
b.模板及附件重统一取q2=1.4KN/m2
c.施工活载取q3=3KN/m2
d.钢管自重q4按最高10米11层钢管考虑
q=0.106×10=1.06kN/m2
∑q=Q=K（q1+q2+q3+q4）=1.2×（32.5+1.4+3.0+1.06）=45.55kN/m2
式中:
K--安全系数取K=1.2
②、立杆强度验算
b.立杆承受荷载强度计算
N=QA=45.55×0.6×0.9=24.6KN
故立杆满足强度要求。
b.立杆稳定验算
K1fc≤［fc］
式中:
［fc］——钢管设计强度，［fc］=205N/mm2；
K1——立杆稳定系数
A——钢管截面积，A=424.1mm2
N——立杆承受的竖向力，N=24.6KN
i——钢管回转半径，
i=0.25（D4+d4）-2=0.25×（484+424）-2=15.8mm
[φ]≥N·（205A）-1=24.6×（205×424）-1=0.28
∵λ=L/i=900/15.8=56.96
查表得φ=0.894>0.28稳定
按设计强度计算立杆的压应力:
fc=P/A=24.6×103/424=58.02N/mm2<[fc]=205N/mm2
按稳定性计算立杆的压应力:
fc=P/φA
=24.6×103÷（0.894×424）=64.9N/mm2<[fc]=205N/mm2
结论:
立杆稳定。
③、横向杆稳定验算
因为荷载全部由立杆上部的顶升降杆承担，传给立杆，所以，横向杆基本上不承担外荷载，因横杆两端为铰接，水平推力为零，只在施工时承担部分施工荷载及自身重力。
q=q1+q2=1.5+0.105=1.605KN/m2
式中q1为施工人群荷载，q2为自身重力
弯矩Mmax=qL2/8=1.605×0.92/8=0.163KN·m
横向杆的容许弯矩
[M]=[fc]W
式中：
[fc]——钢管设计抗弯强度[fc]=205KN/mm2
W——钢管截面抵抗矩
W=3.14×（D4-d4）/32d
=3.14×（484-424）/32×42=5132mm3
[M]=205×5132=1052104N·mm=1.052KN·m
Mmax=0.163KN·m<[M]=1.052KN·m
结论:
横向杆抗弯强度满足要求。
5.2.4支架刚度（挠度）验算
a.挠度验算
ωmax=5qL4/384EI
式中：
ωmax——最大挠度
E——钢管弹性模量E=206×103N/mm2;
q——均布荷载q=1.605KN/m=1.605N/mm;
I——钢管截面抵抗矩
I=0.049×（D4-d4）=0.049×（4.84-4.24）=10.76×104mm4
ωmax=1.605×9003/（48×206×103×10.76×103）=1.1mm
容许挠度[ω]=L/400=900/400=2.25mm>ωmax=1.1mm
结论:
支架刚度满足要求。
5.2.5支架稳定性验算
根据《实用建筑施工手册》轴心受压构件的稳定性计算：
N—轴心压力；
--轴心受压构件的稳定系数；
A—构件的毛截面面积；
—钢材的抗压强度设计值，取205N/mm2；
--材料强度附加分项系数，根据有关规定当支架搭设高度小于25m时取值1.35。
（1）立杆长细比计算:
钢管断面示意图见下图。
回转半径计算：
=
=0.35×（48+41）÷2=15.575mm
长细比λ计算：
λ=
=10/15.575=64＜［λ］=150
（2）由长细比可查得，轴心受压构件的纵向弯曲系数
=0.707
（3）立杆钢管的截面积：
Am=
=
=489mm2
（4）稳定性验算
=
（0.9×27.47×103）/（0.707×489）=71.5N/mm2≤
=
=152N/mm2
支架稳定性满足要求。
综上，碗扣支架受力满足要求。
5.2.6底模强度计算
箱梁底模采用高强度酚醛树脂板，板厚t=15mm，酚醛树脂板方木背肋间距为250mm，所以验算模板强度采用宽b=250mm平面酚醛树脂板。
荷载按最不利因素计算，梁端截面受力分析，计算断面见下图。
1、模板力学性能
（1）弹性模量E=0.1×105MPa。
（2）截面惯性矩：
I=
=25×1.53/12=7.03cm4
（3）截面抵抗矩：
W=
=25×1.52/6=9.375cm3
（4）截面积：
A=bh=25×1.5=37.5cm2
2、模板受力计算（方木布置见下图）
（1）底模板均布荷载：
F=F1+F2+F3+F4=32.5+1.4+3.0+1.06=37.96KN/m2
q=F×b=37.96×0.25=9.49KN/m
（2）跨中最大弯矩：
M=
=9.49×0.252/8=0.074KN•m
（3）弯拉应力：
σ=
=0.074×103/9.375×10-6
=7.89MPa＜［σ］=11Mpa
酚醛树脂板板弯拉应力满足要求。
（4）挠度：
从酚醛树脂板下方木背肋布置可知，酚醛树脂板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算。
根据《建筑施工计算手册》，计算公式为：
--挠度值；
--连续梁上均布荷载；
--跨度；
--弹性模量；
--截面惯性矩；
--挠度系数，三等跨均布荷载作用连续梁按照活载最大，取值0.677。
挠度计算：
0.677×9.49×0.254）/（100×0.1×108×7.03×10-8）
=3.52×10-4m=0.35mm＜L/400=250/400=0.625mm
酚醛树脂板挠度满足要求。
综上，酚醛树脂板受力满足要求。
为了增强支架的整体稳定性和刚度，应进行适当的加固，沿纵向每4排横向杆设一排横向剪刀撑。
全部外围设剪刀撑。
5.2.7纵梁强度计算
纵梁为15×15cm方木，墩身处端部跨径为0.6m，中部箱梁标准截面跨径为0.9m按照跨径为0.9m进行计算，间距为0.9m。
1、方木（落叶松）的力学性能
（方木断面图见下图）
=（
（1）落叶松容许抗弯应力［σ］=14.5MPa，弹性模量E=11×103Mpa
（2）截面抵抗矩：
W=
=0.15×0.152/6=5.63×10-4m3
（3）截面惯性矩：
I=
=0.15×0.153/12=4.22×10-5m3
2、方木受力计算
（1）作用在纵梁上的均布荷载为：
q=（q1+q2+q3+q4）=（32.5+1.4+3.0+1.06）=37.96×0.9=34.16KN/m
（2）跨中最大弯矩：
计算简图见下图。
M=
=34.16×0.92/8=3.46KN•m
（3）纵梁弯拉应力：
σ=
=3.46×103/5.63×10-4=6.15MPa＜［σ］=14.5Mpa
横梁弯拉应力满足要求。
3、纵梁挠度：
f=
=（5×34.16×103×0.94）/（384×11×109×4.22×10-5）
=0.63mm＜L/400=900/400=2.25mm
横梁弯曲挠度满足要求。
综上，横梁强度满足要求。
5.2.8贝雷支架的强度验算
以上层贝雷架顺桥向最大间距5米、且上方有腹板位置为例，验算其强度。
为了便于计算，取一段近视为简支梁结构，假设梁体全部重量仅作用于底板区域，底板面积为1100m2，计算单位面积压力：
∑q=Q=K（q1+q2+q3+q4）
=1.2×（25.91+1.4+3.0+1.06）=37.64kN/m2
式中:
K--安全系数取K=1.2
这种近视算法只会夸大其所承受的弯矩，对结果无影响。
则其受力如下图：
q=37.64kN/m
根据施工手册查得单排单层贝雷钢桥可容许弯矩[M]=772.44KN·m，容许剪力[
]=240.29KN
最大弯矩为
Mmax=
=37.64×25/8=117.63KN·m<[M]=772.44KN·m
最大剪力为
37.64×5/2=94.1<[
]=240.29t
弯矩和剪力满足要求。
5.2.9贝雷支架的钢度计算：
贝雷架的EI=5.356×105KN·m2=5.356×108N·m2
q=37.64kN/m
贝雷架产生最大挠度为
=5×37.64×54/384×5.356×108=5.72×10-4m=0.572mm
而允许变形量为
=
=12.5mm，实际变形量在允许范围内，满足要求。
通过以上计算和受力分析可知，贝雷支架的强度、刚度以及稳定性均能够满足施工要求和安全储备。
故该种布设的支架可以用作本箱梁的支撑进行施工。
5.2.10支架抗风荷载计算
支架上的荷载除以上计算外，还应考虑风荷载的作用。
根据《公路技术通用技术规范》2.3.8规定，计算桥梁的强度和稳定时，应考虑作用在桥梁上的风力。
在风力较大的地方应按照季节性进行风荷载计算。
计算方法为：
横向风力为横向风压乘以迎风面积。
横向风压按照下公式计算：
W0=K1K2K3K4W0
K1=0.85，K2=1.3，K3=1.0，K4=1.3，WO=600Kpa
W0=0.862Kpa=86.2kg/m2，纵向风压为横向的40%，且纵向受力面积较小，因此计算时仅考虑横向风荷载。
风荷载按中心集中力加载在立杆上，立杆均按两端铰接计算。
立杆受力稳定性按组合风荷载计算:
水平荷载计算风荷载标准值WK=0.7µZµSW0
µZ---风压高度变化系数取1.46
µS---脚手架风荷载体形系数1.3ω
ω---脚手架挡风系数0.087
WK=0.7×1.46×1.3×0.087×86.2=9.96kg/m2
La---纵杆间距0.9m
h---步距0.9m
风荷载产生的弯矩M=0.85×1.4×WK×Lah2/10
=0.85×1.4×9.96×0.9×0.9/5=19.2N/m2
φ48×3.5支架钢管的抵抗矩W=5×103mm3
截面积A=4.89×102mm2
由以上计算知，立杆所受最大竖向荷载为27.47KN
N/A+M/W=27.47×103/4.89×10-4+19.2/5×10-6
=56.1864.22Mpa≤容许应力σ=205Mpa
综上，支架抗风荷载验算满足要求。
5.3支架预压
为了减少或消除支架系统的非弹性变形及预测弹性变形值，便于准确控制梁底标高，必须对支架系统进行预压。
根据工程设计及支架施工特点，预压采用沙袋法。
布置见图5-3所示。
1、施工方法
支架顶部铺设方木，用以支承底模板。
在支架顶部铺纵向方木及横向方木，上垫酚醛树脂板作为临时底模，然后安放沙袋。
在模板上（按梁体两端、中部、1/4处）位置设立观测点（可根据情况适当加密），按箱梁自重的120%进行预压，预压前用水准仪观察观测点原始标高，并作好记录。
然后每24小时用水准仪检测标高变化，在连续三天检测标高无变化后，再卸载。
然后隔6小时再检查标高的变化，检测支架的弹性、非弹性变形及稳定性，借以调整底模的标高。
2、技术措施
（1）支架预压加载采取三次加载方法：
第一次加载到60%，观测24小时稳定后，第二次加载9
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