一、编制依据

1、高速公路项目工程施工图设计文件及地勘报告，以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。

2、国家有关的、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文，以及现行有关施工技术规范、标准等。

3、现场勘察和研究所获得的资料，以及相关补充资料。

4、建设单位、监理单位对本工程施工的有关要求。

5、我单位施工类似工程项目的能力和技术装备水平。

6、参考《建筑施工支架架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《公路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。

二、工程概况

B匝道大桥为立交而设，B匝道桥是太平枢纽互通立交由渝湘高速转换接入渝黔高速的连接段（如图2.1），B匝道桥位于小半径曲线上，桥梁上部结构布置为4×19.8m+现浇梁（330m+420m+420m）。其中4×19.8m为1联T梁，其余3联为现浇箱梁。

本桥平面分别位于缓和曲线(起始桩号:BK0+099.532，终止桩号:BK0+157.975，参数A:140，左偏)、圆曲线(起始桩号:BK0+157.975，终止桩号:BK0+210.438，半径:170m，左偏)、缓和曲线(起始桩号:BK0+210.438，终止桩号:BK0+248.085，参数A:80，左偏)、缓和曲线(起始桩号:BK0+248.085，终止桩号:BK0+285.711，参数A:108，右偏)、圆曲线(起始桩号:BK0+285.711，终止桩号:BK0+321.347，半径:310m，右偏)、缓和曲线(起始桩号:BK0+321.347，终止桩号:BK0+366.5，参数A:55，右偏)和圆曲线(起始桩号:BK0+366.5，终止桩号:BK0+441.812，半径:55m，右偏)上，纵断面纵坡-2.66%；墩台径向布置。

图2.1  B匝道桥平面图

B匝道桥BK0+267.172，位于小半径曲线上，B匝道大桥共长183.5m，桥梁宽度渐变：9～9.5m。

30m跨箱梁梁高1.8m，桥面宽度9m，腹板厚度0.5m，边腹板厚度由0.5～0.8m，底板厚度0.25m，变底板厚度由0.25～0.45m。悬臂长度1.5m，梁底宽6m。如下图。

图2.2  30m跨箱梁典型断面图

20m跨箱梁梁高1.4m，桥面宽度9～9.5m，腹板厚度0.5m，边腹板厚度由0.5～0.8m，底板厚度0.25m，变底板厚度由0.25～0.45m。悬臂长度1.5m，梁底宽6m。如下图。

图2.3  20m跨箱梁典型断面图

三、施工方案

1、现浇箱梁砼施工工艺采用一次性浇筑成型。

2、据工程勘察报告，本区域地层主要特征如下：

地面下40m内深度地层包括：场地内地层①1、①2层杂填土，厚度变化较大，松散，均匀性很差，厚度为3-4m；下部②1、②2淤泥质粘土，流塑状态，高压缩性，易触变，为典型的软土，工程性能差，厚度为15-20m。其下分布的④1、④2层粉质粘土，物理力学性质较好,厚度为9-20m， 支架钢管桩基础主要以④1、④2层为持力层。

根据现场施工条件，决定采用Φ630mm钢管桩+贝雷梁的组合支架。即：钢平台采用：短跨度大钢管立柱贝雷梁支架。调节层采用：20号槽钢桁架调节横坡。

图3-1  支架横断面布置图（单位：cm）

4、钢平台纵梁采用贝雷梁，型号采用“321”型装配式公路钢桥桁架，钢材为Q345B钢。单片贝雷片尺寸高1.5m，长度有3m、2m、1.5m、1m计4种，配有相应尺寸加强弦杆。支撑架有1.35m、0.9m、0.45m计3种，可进行不同尺寸组合，使用更为方便灵活。

 单层标准贝雷片（规格3M*1.5M）允许弯矩为788kN*M, 允许剪力245KN。加强弦杆弯矩449 kN*M, 不增加剪力。

现浇箱梁有两种孔跨布置形式，支架设计结合箱梁跨径来进行布置，30m跨箱梁支架采用两跨13m的贝雷梁；20m跨箱梁，支架采用一跨15m的贝雷梁，墩顶位置纵向采用工字钢20支撑。

①贝雷桁架支墩：采用630*10mm钢管作为贝雷梁支墩，支墩布置尺寸：横向一排共设5根螺旋管，间距2.2m+2.5m+2.5m+2.2m，纵向布置30米跨桥贝雷梁为13.5m+13.5m两跨，共设3排支墩；20米跨桥贝雷梁为一跨15m，2排支墩。

②支撑横梁：采用I32b工字钢双拼，上部搭设贝雷梁片，下部设调节砂筒与钢管支墩连接。

③贝雷梁：贝雷梁横向共布置5组，横向布置腹板底部各3组，两侧翼板各1组，贝雷梁与横梁采用U型卡固定、分配梁和每榀贝雷梁之间按规范和受力要求做好连接。

④横向分配梁：采用[20槽钢加工成型桁架与贝雷梁连接，纵向铺设间距90cm。

⑤纵、横向方木：分配梁上铺设10×10cm的纵向枋木，间距@30cm（腹板处加密)及横向10×10cm枋木,间距@30cm（隔墙处加密)，两侧翼板处在[20槽钢之上搭设盘扣式支架，支架上铺设纵、横向方木。

⑥模板宜用厚1.8cm的优质木胶板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。

⑦箱梁翼板位置盘扣式支架的立柱纵、横向间距及步距等搭设要求如下：竖杆纵、横向间距90×90m，步长设扫地杆和顶杆可满足安全要求，纵向5米加一道横向斜撑。

3.1 地基处理

首先对钢管支墩基础布置范围内的表土、杂物及淤泥进行清除，并将桥下范围内泥浆池及基坑采取抽水排干后，用建筑弃渣或砂石将泥浆池及基坑回填密实，以防止局部松软下陷。

一般地段地基处理（墩中间）：将原地面进行整平，钢管支墩设计支撑位置作11.4m长、1m宽、1m高的现浇混凝土基础，其上搭设钢管支墩。

桥下地面整平并设2%的人字型横坡排水，同时在两侧设置排水沟，防止积水使地基软化而引起支架不均匀下沉。

3.2测量放线

在支墩支架搭设之前，放样出桥墩设计中心线及现浇箱梁位置，以使支墩支架的位置准确，保证基础的受力均匀，钢管柱安装前需对钢管的设计位置进行放样，保证支架墩位置准确无误。

3.3支架支墩

贝雷梁支架支墩采用钢管Φ630×10mm螺旋钢管柱，由5根钢管柱并排而立，钢管柱间距为2.5m+2.2m+2.2m+2.5m,钢管柱间横向连接采用20号槽钢。钢管柱两端均焊接封口钢板，封口钢板与条形基础预埋钢板满焊，固定处采用加劲板加固（单根柱子六个加劲板）。墩顶横向安装双拼I32b工字钢，单根钢管柱顶设落梁砂筒，砂筒与钢管支墩需焊接加劲板固定，横梁工字钢与砂筒活塞应焊接牢固，增加整个支撑系统整体稳定性。

3.5 支架布置

图3-2  30m跨支架纵断面图（单位：cm）

图3-3  20m跨支架纵断面图（单位：cm）

四、支架现浇结构计算

(一）计算模型建立

计算采用midas civil 7.8软件，对太平枢纽互通B匝道现浇梁支架现浇中支架各构件、材料、约束与工况荷载进行模拟，最后达到计算检验的目的。

1、计算建模依据

（1）太平枢纽互通B匝道现浇梁施工图及标准梁设计图；

（2）《钢结构设计规范》（GB 50017―2003）；

（3）《桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2―2005）。

（4）《预应力混凝土连续梁（钢构）悬臂浇筑施工技术指南》（TZ324―2010）

（5）《路桥施工计算手册》（2001.5）

2、单元定义

现浇梁支架各构件分三类单元进行模拟：

（1）板单元

现浇梁底模采用1.8cm厚木胶板底模，现浇梁钢筋混凝土重力及各类施工荷载（除墩顶部分外），均直接作用在底模木板上。在计算模型中用板单元进行模拟。

（2）梁单元

现浇梁支架主要承压受力构件（贝雷梁横梁、垫梁、分配梁、钢管支墩连系梁等）采用Q235级型钢（[20槽钢、I40b工字钢）、16Mn钢（军用贝雷梁）组合而成，在计算模型中均用梁单元进行模拟。

Q235级钢材的弯曲允许应力为[σ]=145*1.25=181MPa，Mn钢材料的允许应力为[σ]=210*1.25=262.5MPa。

（3）实体单元

现浇梁自重及施工荷载主要作用于墩身（与垫石）及支架，墩身为钢筋混凝土结构，在计算模型中均用实体单元进行模拟。

（二）现浇箱梁支架验算

本计算书以太平枢纽互通B匝道4X20一联预应力混凝土箱梁为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算，本次采用迈达斯建模验算。

㈠、荷载计算

1、荷载分析

根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

⑴ q1—— 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。

⑵ q2—— 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。

⑶ q3—— 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。

⑷ q4—— 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。

⑸ q5—— 支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重不同。

2、荷载组合

模板、支架设计计算荷载组合

3、荷载计算

经过对设计图分析，采用迈达斯建立模型，受力分析如下：

现浇梁梁体受力分布

㈡、结构检算

迈达斯建立模型如下图：

箱梁现浇支架模型

结构受力分析：

整体最大变形为6.53mm，最大应力为158.1MPa。

‘

最大变形为6.53mm

最大应力为158.1MPa

1、钢管支墩强度及稳定性验算

钢管支墩属于钢桁架结构，以立杆承受竖向荷载作用为主。   

最大位移为6.53mm

钢管最大变形6.53mmm，故

最大应力为173.6MPa

钢管强度、刚度均满足要求，所以采用Ф630*10mm钢管。

2、箱梁底模下横桥向方木验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L＝30cm进行受力计算,在墩顶横梁截面及横隔板梁处按L＝30cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

按主桥墩顶截面处3m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝30cm进行验算。

① 方木间距计算

q＝（41.6+1.0+2.5+2)×3=141.3kN/m

M＝(1/8) qL2=(1/8)×141.3×0.42＝2.826N·m

W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3

则： n= M/( W×［δw］)=2.826/(0.000167×11000×0.7)=2.2(取整数n＝3根)

     d＝B/(n-1)=3/2=1.5m

       注：0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于1.5m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，上层方木间距d取0.4m，则n＝3/0.4＝9。

② 每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4

则方木最大挠度：

fmax=(5/384)×［(qL4)/(EI)］=(5/384)×［(196.8×0.44)/(12×9×106×8.33×10-6×0.9)］

   =8.1×10-5m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m (挠度满足要求)

③ 每根方木抗剪计算

δτ＝(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)×(141.3×0.0001×0.4)/(10×0.1×0.1×0.7)=0.404MPa＜［δτ］=1.7MPa符合要求。

3、贝雷梁片支架体系验算：

本桥施工方案中现浇梁采取贝雷梁片平台支架体系，贝雷梁片平台支架体系由贝雷梁上铺设的[20槽钢分配梁（纵桥向间距0.9m）、槽钢上纵向铺设10×10cm方木、横向铺设10×10cm方木，间距0.3m，贝雷梁下铺设的2I32b工字钢横梁（下对应钢管支墩）。

工字钢平台支架体系构造图另见附图。

               贝雷梁片位移图（单位mm）

软件分析结果可知，最大位移5.23mm小于2cm(刚性支撑架规范

贝雷梁片应力图（单位MPA）

软件分析结果可知，最大应力157.9MPa小于262.5MPa

4、工字分布梁检算

工字钢分布梁位移图（单位mm）

工字钢整体最大变形5.23mmm，故

工字钢分布梁应力图（单位MPa）

       max=144.2Mpa<1.25×145 Mpa(1.25为容许应力增大值)

I20a强度、刚度满足要求，所以采用I20a。

5、工字钢垫梁验算：

工字钢垫梁最大应力156.3MPa（单位MPa）

工字钢垫梁位移图（单位mm）

工字钢最大变形5.61mm，故

I32b强度、刚度满足要求，所以采用I32b。

六、验算支架基础承载力

        支架基础采用C25号砼浇筑而成，其几何尺寸为长11.4米，宽1.0米，高1.0米，由验算立柱刚度的计算过程可知，当梁体荷载作用于柱顶时，对基础的压力最大，其数值为F=650KN。立柱采用1块80×80(cm)的钢板作为支座，即对支架基础产生的压力为p=F/A=650/(0.6×0.6)=1805.6KPa =1.805 MPa <25 MPa (满足要求) 。

七、支架变形

由模型计算结果可知，支架最大变形量值F＝6.53㎜

八、钢管柱墩施工

钢管柱墩采用630螺旋钢管。搭设时，先在基础混凝土中预埋80cm*80cm钢板垫+锚固钢筋，在钢管支墩底下，垫板与砼锚固。钢管支架顶部设置垫梁，垫梁上设纵梁，上铺纵向方木，其上铺设梁体模板。支架纵横向设置剪力撑，以增加其整体稳定性。支架采用同种型号钢材进行搭设，剪力撑、横向斜撑立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设，并且在砼浇注和张拉过程中，进行全过程监测和专人检查。

支架搭设完后，上报监理检查，经监理同意后，进行支架预压：按支架现浇墩身以外部分钢筋混凝土重量及其他施工荷载的1.2倍、模板重量及施工荷载组合，确定压载系数，采用砂袋均匀布设堆压于支架上进行堆载预压，预压前在底模和地基上布好沉降观测点。观测点沿纵桥向分别在贝雷梁支点处、L/4、跨中、3L/4跨处布设，横桥向则在跨中和2个外腹板处设点，从而形成一个沉降观测网。

①、加载和观测

加载前先观测出观测网各点初始数据，加载完成后开始观测。观测重点为：压重前；压重至50%时；压重至100%时；压重至120%时，每级加载完成后每4h观测1次，直至不产生明显沉降为准。

②、卸载并观测

在地基沉降稳定后就可卸载，卸载后再观测1次，卸载前后的差值可认为是地基及支架的弹性变形，在安装箱梁底模时设预拱度以消除之。预压完后，请测量监理工程师复核中线及标高，合格后在进行下道工序。

支架现浇结构（跨径30m）计算书

(一）计算模型建立

计算采用midas civil 7.8软件，对太平枢纽互通B匝道现浇梁支架现浇中支架各构件、材料、约束与工况荷载进行模拟，最后达到计算检验的目的。

1、计算建模依据

（1）太平枢纽互通B匝道现浇梁施工图及标准梁设计图；

（2）《钢结构设计规范》（GB 50017―2003）；

（3）《桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2―2005）。

（4）《预应力混凝土连续梁（钢构）悬臂浇筑施工技术指南》（TZ324―2010）

（5）《路桥施工计算手册》（2001.5）

2、单元定义

现浇梁支架各构件分三类单元进行模拟：

（1）板单元

现浇梁底模采用1.8cm厚木胶板底模，现浇梁钢筋混凝土重力及各类施工荷载（除墩顶部分外），均直接作用在底模木板上。在计算模型中用板单元进行模拟。

（2）梁单元

现浇梁支架主要承压受力构件（贝雷梁横梁、垫梁、分配梁、钢管支墩连系梁等）采用Q235级型钢（[20槽钢、I32b工字钢）、16Mn钢（军用贝雷梁）组合而成，在计算模型中均用梁单元进行模拟。

Q235级钢材的弯曲允许应力为[σ]=145*1.25=181MPa，Mn钢材料的允许应力为[σ]=210*1.25=262.5MPa。

（3）实体单元

现浇梁自重及施工荷载主要作用于墩身（与垫石）及支架，墩身为钢筋混凝土结构，在计算模型中均用实体单元进行模拟。

（二）现浇箱梁支架验算

本计算书以太平枢纽互通B匝道3*30一联预应力混凝土箱梁为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算，本次采用迈达斯建模验算。

㈠、荷载计算

1、荷载分析

根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

⑴ q1—— 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。

⑵ q2—— 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。

⑶ q3—— 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。

⑷ q4—— 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。

⑸ q5—— 支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重不同。

2、荷载组合

模板、支架设计计算荷载组合

3、荷载计算

经过对设计图分析，采用迈达斯建立模型，受力分析如下：

现浇箱梁梁体受力分布

㈡、结构检算

迈达斯建立模型如下图：

现浇箱梁支架模型

结构受力分析：

整体最大变形为6.94mm，最大应力为129.8MPa。

最大变形为6.94mm

最大应力为129.8MPa

1、钢管支墩强度及稳定性验算

钢管支墩属于钢桁架结构，以立杆承受竖向荷载作用为主。   

最大位移为6.49mm

钢管最大变形6.49mmm，故

最大应力为175.6MPa

钢管强度、刚度均满足要求，所以采用Ф630*10mm钢管。

2、箱梁底模下横桥向方木验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L＝30cm进行受力计算,在墩顶横梁截面及横隔板梁处按L＝30cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

按主桥墩顶截面处3m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝30cm进行验算。

① 方木间距计算

q＝（41.6+1.0+2.5+2)×3=141.3kN/m

M＝(1/8) qL2=(1/8)×141.3×0.42＝2.826N·m

W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3

则： n= M/( W×［δw］)=2.826/(0.000167×11000×0.7)=2.2(取整数n＝3根)

     d＝B/(n-1)=3/2=1.5m

       注：0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于1.5m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，上层方木间距d取0.4m，则n＝3/0.4＝9。

② 每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4

则方木最大挠度：

fmax=(5/384)×［(qL4)/(EI)］=(5/384)×［(196.8×0.44)/(12×9×106×8.33×10-6×0.9)］

   =8.1×10-5m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m (挠度满足要求)

③ 每根方木抗剪计算

δτ＝(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)×(141.3×0.0001×0.4)/(10×0.1×0.1×0.7)=0.404MPa＜［δτ］=1.7MPa符合要求。

3、贝雷梁片支架体系验算：

本桥施工方案中现浇梁采取贝雷梁片平台支架体系，贝雷梁片平台支架体系由贝雷梁上铺设的[20槽钢分配梁（纵桥向间距0.9m）、槽钢上纵向铺设10×10cm方木、横向铺设10×10cm方木，间距0.3m，贝雷梁下铺设的2I32b工字钢横梁（下对应钢管支墩）。

工字钢平台支架体系构造图另见附图。

               贝雷梁片位移图（单位mm）

软件分析结果可知，最大位移3.79mm小于2cm(刚性支撑架规范)

贝雷梁片应力图（单位MPA）

软件分析结果可知，最大应力129.7MPa小于262.5MPa

4、工字分布梁检算

工字钢分布梁位移图（单位mm）

工字钢整体最大变形3.74mmm，故

工字钢分布梁应力图（单位MPa）

       max=141.6Mpa<1.25×145 Mpa(1.25为容许应力增大值)

I20a强度、刚度满足要求，所以采用I20a。

5、工字钢垫梁验算：

工字钢垫梁最大应力146.8MPa（单位MPa）

工字钢垫梁位移图（单位mm）

工字钢最大变形2.24mm，故

I32b强度、刚度满足要求，所以采用I32b。

六、验算支架基础承载力

       支架基础采用C25号砼浇筑而成，其几何尺寸为长11.4米，宽1.0米，高1.0米，由验算立柱刚度的计算过程可知，当梁体荷载作用于柱顶时，对基础的压力最大，其数值为F=650KN。立柱采用1块80×80(cm)的钢板作为支座，即对支架基础产生的压力为p=F/A=650/(0.6×0.6)=1805.6KPa =1.805 MPa <25 MPa (满足要求) 。

七、支架变形

由模型计算结果可知，支架最大变形量值F＝6.94㎜

八、钢管柱墩施工

钢管柱墩采用630螺旋钢管。搭设时，先在基础混凝土中预埋80cm*80cm钢板垫+锚固钢筋，在钢管支墩底下，垫板与砼锚固。钢管支架顶部设置垫梁，垫梁上设纵梁，上铺纵向方木，其上铺设梁体模板。支架纵横向设置剪力撑，以增加其整体稳定性。支架采用同种型号钢材进行搭设，剪力撑、横向斜撑立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设，并且在砼浇注和张拉过程中，进行全过程监测和专人检查。

支架搭设完后，上报监理检查，经监理同意后，进行支架预压：按支架现浇墩身以外部分钢筋混凝土重量及其他施工荷载的1.2倍、模板重量及施工荷载组合，确定压载系数，采用砂袋均匀布设堆压于支架上进行堆载预压，预压前在底模和地基上布好沉降观测点。观测点沿纵桥向分别在贝雷梁支点处、L/4、跨中、3L/4跨处布设，横桥向则在跨中和2个外腹板处设点，从而形成一个沉降观测网。

①、加载和观测

加载前先观测出观测网各点初始数据，加载完成后开始观测。观测重点为：压重前；压重至20%时；压重至60%时；压重至80%时；压重至100%时；压重至120%时，每级加载完成后每12h观测1次，直至不产生明显沉降为准。

②、卸载并观测

在地基沉降稳定后就可卸载，卸载后再观测1次，卸载前后的差值可认为是地基及支架的弹性变形，在安装箱梁底模时设预拱度以消除之。预压完后，请测量监理工程师复核中线及标高，合格后在进行下道工序。下载本文