某公路互通立交匝道桥现浇箱梁跨既有高速公路施工方案及安全专项方案

**互通D匝道第五联跨**施工方案一、工程概述**互通D匝道桥全长1057.595m，共分12联。第五联跨越**高速公路，其中D匝道19#墩（桩基桩径1.3m，桩长20m；立柱直径1.2m，柱长14m。）位于**高速中央分隔带内。第五联采用20m+20+17.03m预应力混凝土现浇连续箱梁，桥面宽10.5m，采用单箱双室。为了不影响**高速公路的通车，在**高速南行和北行线搭设门洞，门洞净高9.9m，净宽8.5m，并且在门洞两端加设警示标牌及限速标志，摆放防撞沙桶，做好安全防护工作。二、施工工艺（一）、门洞设计D匝道第18#、19#、20#两跨梁体跨越**高速，其下搭设门洞。门洞由混凝土基础、钢管柱、工字钢、贝雷梁组成。门洞搭设步骤：混凝土基础14.5*0.5*1.0m钢管柱φ46.2cm*900cm*0.8cmI40a贝雷梁5mm钢板（见附图1）。1、门洞验算1．1、门洞纵梁验算支架纵梁采用19片贝雷梁拼装，每片贝雷梁长12米。①、每孔梁重:131.51m3×26KN/m3=3419KN每米梁体荷载：3419/20=171KN/m②、模板重量:q9.78m200kg/m2=2KN/m2（含贝雷梁之上的钢管及顶托、底托）（1.3×2+2×2+8）×2=29.2KN/m③、施工人员及机具200kg/m22×12×1=24KN/md、振捣时产生的荷载：2.0KPa2×12×1=24KN/m④、贝雷梁：[M]=788.2KN•m[Q]=245.2KN则贝雷梁荷载集度为：275×19×10/(3×1000)+24+24+29.2+171=265.6KN/m⑤、弯矩验算I40工字钢贝雷梁5mm防坠物钢板10*10cm方木碗扣支架底模梁体12*12cm方木图1支架纵梁受力图M=1/8×265.6×9.782×1/19=167.1KN•m＜[M]=788.2KN•m⑥、剪力：Q=1/2×265.6×9.78/19=68.36KN＜[Q]=245.2KN⑦、挠度：fmax=5ql4/384EI=[5×（1.3×1×26+5.3+2+2+2.4）×124]/（2×384×1.95×105×250500×10-8）=3.5㎜L/400=30㎜1.2、横梁验算（1）、荷载集度支架横梁采用双I40a型工字钢，自重135.2kg/mq=275×10/(3×1000)+24+24+29.2+171+1.352=250.5KN/m（2）、横梁受弯应力、剪力计算按2.5米跨度简支梁计算，计算简图见下图2qRRRRR2.52.52.52.5R2.511q2.5m图2支架横梁受力图M=1/8ql2=1/8×250.5×2.52=195.7KN/mσ=WM=21090107.1953=90Mpa【σ】=150MpaQ=2.5×250.5/2=313.13KNτmax=bIQS=2172042.121.8613.31344MPa1.3*85Mpa（3）、挠度验算fEIxql38454mmlmm25.640001.31017.21095.138425005.25058541.3、钢管柱验算每排横梁处设6根Φ42.6㎝×8㎜的钢管柱（计算长度9m）R=(12×265.6+1.352×29)×1/2×1/6=268.9KN钢管容许轴应力【σ】=140Mpa钢管截面特性：截面积：Am=3.14×426×8=105.055㎝2截面最小回转半径：r=AmIm/=055.105/91.22952=14.78㎝长细比：λ=L/r=900/14.78=60.893查稳定系数表得稳定系数：Φ=0.896强度验算：σ=ARMPa2610506109.2683【σ】=140Mpa稳定性验算：σ=MPa2910506896.0109.2683【σ】=140MPa1.4、基底承载力验算每根钢管重：10506×10-6×9×7850=494.83kg=7.27KN混凝土基础自重：1.25×1.0×0.5×26=16.25KN（混凝土基础尺寸：长×宽×高=1.25×1×0.5m）P=268.9+7.27+16.25=292.4KNσ=KPa11715.24.292【σ】=200MPa既有公路路面承载力大于200KPa,可满足要求。（二）、现浇梁碗扣支架验算2.1、支架及模板设计验算现浇箱梁高度均不超过18m,采用碗扣式支架搭设碗扣，立杆外径为φ48mm钢管，壁厚3.5mm，支架横向间距0.6，（翼缘板下横距0.9m），纵向间距0.9m，纵横杆距1.2m，支架顶部及底部分别设顶托和底托来调整高度（顶托和底托外露长度满足相关规范要求），支架水平和高度方向分别采用钢管加设水平连接和竖向剪力撑，横桥向剪力撑间距为4m，纵向间距亦不大于4m。箱梁底模采用δ=18mm的竹胶板，底模小楞采用间距0.3m的10×10cm方木，大楞采用15×15cm方木，翼缘板采用钢模(D、G匝道桥位于R180m的曲线段外)。2.1.1支架截面特性：碗扣支架立杆的截面特性，外径D=48mm，壁厚t=3.5mm，截面积A=489mm2，惯性矩I=121900mm4，抵抗距W=5080mm3，回转半径i=15.78mm，每米自重N=3.84Kg2.1.3荷载分析（1）、混凝土自重按26KN/m3计，每孔箱梁混凝土数量190m3，翼缘板长度为2m，则箱底荷载q1=20.15KP,翼缘板下q1/=9.1KP（2）、模板自重（含内模，侧模及支架）以混凝土自重的5%计，则箱底荷载q2=1Kpa，翼缘板下q2/=0.5Kpa（3）、施工人员，机具，荷载q3=2.0Kpa（4）、浇筑混凝土时的冲击力荷载q4=2.0Kpa（5）、振捣混凝土产生的荷载q5=2.5Kpa荷载组合：计算强度：q=1.3×(q1+q2)+1.4×(q3+q4+q5)计算刚度：q=1.3×(q1+q2)2.2、底模验算（只验算箱底），底模为δ=18mm的竹胶板，搁置在L=0.3m的横向方木上，按连续梁考虑，取单位长度1.0m板宽计算。2.2.1、跨中部分①q=1.3×(20.15+1)+1.4×(2.0+2.0+2.5)=36.6KN/m2②δ=18mm胶合板静曲强度〔a〕=20mpa（横纹）弹性模量E=6500mpa惯性矩I=4.86×10-7m4抵抗距W=5.4×10-5m3③跨中弯矩M=0.08qL2=0.08×36.6×0.32=0.26KN.m中支点弯矩M=-0.1qL2=0.33KN.m则抗弯承载力W=M/σ=0.33/5.4×10-6=6.1mpa＜〔σ〕=20mpa挠度：f=0.677qL4/100EI=（0.677×36.6×0.34）/（100×6.5×109×4.86×10-7）=0.64mm〔f〕=L/400=300/400=0.75mm2.2.2、端部端头底模计算时考虑箱梁为实心，方木间距为25cm。q=1.3×(39+1)+1.4×(2.0+2.0+2.5)=61.1KN/m2M=-0.1qL2=-0.1×61.1×0.252=0.38KN.mσ=0.38/5.4×10-6=7mpa〈〔a〕=20mpaf=0.677qL4/100EI=（0.677×61.1×0.254）/（100×6.5×109×4.86×10-7）=0.5mm〔f〕=250/400=0.625mm2.2.3、胶合板下方木（横向分配梁）强度及挠度验算（分配梁间距跨中为0.3m端部0.25m，跨度0.6m），松木最低抗弯强度值〔σ〕=12mpa，弹性模量E=9000MPa〔T〕=1.9mpa,方木截面10×10cm，跨度L=60cm（1）、跨中区段跨中区间单根方木线荷载q=0.3×36.6=11KN/m按三跨连续梁计算中支点弯矩M=-0.08qL2=0.08×11×0.62=0.32KN.m中支点剪力Q=0.6qL=0.6×11×0.6=3.96KN方木截面惯性距I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m41/2截面的面积矩S=bh2/8T=QS/bI=3Q/2bh=（3×3.96）/（2×0.1×0.1）=594Kpa＜〔T〕=1.9Mpaf=0.677qL4/100EI=（0.677×11×0.64）/（100×9000×106×8.33×10-6）=0.13mm〔f〕=L/400=600/400=1.5mm（2）、端部单根方木线荷载q=0.25×61.1=15.3KN/m中支点弯矩M=-0.08qL2=-0.08×15.3×0.62=0.44KN.m中支点剪力Q=0.6qL=0.6×15.3×0.6=5.5KNσ=M/W=0.44/1.67×10-4=2.6Mpa＜〔σ〕=12MpaT=3Q/2bh=(3×5.5)/(2×0.01)=825KPa＜〔T〕=1.9Mpaf=0.677qL4/100EI=(0.677×15.3×103×0.64)/(100×9000×106×8.33×10-6)=0.18mm〔f〕=L/400=600/400=1.5mm2.2.4、支架顶托上方木（纵向分配梁）强度及挠度验算纵向分配梁在跨中及端部间距均为60cm，方木跨度在跨度为90cm，在端部为60cm，即L=0.9(0.6)m。（1）、跨中部分跨中区间单根方木线荷载q=0.6×36.6=22KN/m方木按两跨连续梁计算中支点弯矩M=-0.125qL2=-0.125×22×0.92=2.23KN.m中支点剪力Q=0.625qL=0.625×22×0.9=12.4KN方木截面抵抗矩W=bh2/6=(0.1×0.152)/6=3.75×10-4m3方木惯性矩I=bh3=(0.1×0.152)/12=2.18X10-5m41/2截面的面积矩S=bh2/8方木弯应力σ=M/W=2.23/3.75×10-4=5.95MPa〈〔σ〕=12Mpa方木剪应力T=QS/bI=3Q/2bh=3×12.4/2×0.1×0.15=1.24Mpa＜〔T〕=1.9Mpa挠度f=0.521qL4/100EI=(0.521×22×0.94)/(100×9×109×2.81×10-5)=0.69mm〔f〕=L/400=900/400=2.25mm（2）端部端部区段单根方木线荷载q=0.6×61.1=36.66KN/m按三跨连续梁计算中支点弯矩M=-0.08qL2=0.08×36.66×0.62=1.06KN.m中支点剪力Q=0.6qL=0.6×36.66×0.6=13.2KN方木弯应力σ=M/W=1.06/3.75×10-4=2.83MPa＜〔σ〕=12Mpa方木剪应力T=3Q/2bh=(3×13.2)/(2×0.1×0.15)=1.32Mpa＜〔T〕=1.9Mpa由于翼板下荷载远远小于箱梁底部荷载，故不再验算。2.2.5、碗扣支架验算每根立杆所承受的竖向力按其所支撑的面积内的荷载计算，则纵向分配梁传递下来的集中力为：跨中箱底P1=36.6×0.9×0.6=19.8KN箱梁端部P1′=61.1×0.6×0.6=22KN支架高度按最大高度18m计算，则立杆及横杆的自重折合12KN/m，则自重产生的竖向荷载为0.12×18=2.2KN。单根立杆所承受的最大竖向力为N=22+2.2=24.2KN（1）立杆稳定性横杆步距为1.2m，故立杆计算长度取1.2m长细比入=L/i=1200/15.8=7680故Φ=1.02-0.55{（λ+20）/100}2=0.513KN〔N〕=ΦA〔σ〕=0.513×489×215=53.93KN。N〔N〕合格（2）、强度验算σa=N/A=24.2/489=49.5MPa〔σ〕=215Mpa合格2.3、地基承载力验算碗扣式支架立杆支撑在横向布置的宽度20cm的条形C20混凝土基础上，基础下部为厚度100cm的片碎石换填。支架立杆所受最大竖向力为24.2KN，条形基础受力面积为0.2×0.6=0.12㎡，故基底应力为σ=24.2/0.12=201Kpa，经过片碎石换填后可满足要求，片碎石换填