【桥梁方案】某变截面连续箱梁0号块施工计算

西藏xxxx桥箱梁0号块施工1、工程概况xxxx桥为西藏40周年大庆献礼项目，也是西藏40周年大庆中央援建的最大的市政项目，xx八一第二大桥位于西藏自治区xx八一镇，横跨尼洋河，桥梁总长度1009.4m，桥面宽17.5m（2.0m人行道+3.0m非机动车道+3.5m机动车道+0.5m双黄线+3.5m机动车道+3.0m 非机动车道+2.0m人行道）。

主桥第四联采用变截面斜腹板预应力砼连续箱梁，桥面布置为50+3×80+50=340m，第一联、第二联、第三联、第五联引桥分别为6×30m、5×30m、5×30m、6×30m等截面腹板预应力混凝土连续箱梁，桥墩均采用花瓶型墩，基础均采用钻孔灌注桩。

主桥箱梁设计为单箱单室，桥面宽度为17.5m，箱梁顶双向横坡为2%，纵向箱梁梁高由根部向跨中按二次抛物线变化，端部梁高为4.575m，中跨部分梁高为2.175m。

0号块长13m，高4.575m ，采用落地支架施工，箱梁1～9#块段采用挂篮对称悬浇施工。

2、变截面连续箱梁悬浇施工总体方案2．1、0号块施工0号块长13m，高4.575m，混凝土总方量为247m3，为了尽量减少施工缝，考虑一次浇筑完成，由于0号块距离地面高度只有十米左右且天然地基层为卵石层，沉降量小，施工采用落地钢管支架现浇；同时将0号块一部分支架作为箱梁的部分临时支撑系统，另一部分临时锚固系统为墩身预埋的φ32和φ25精扎螺纹钢。

2．2、挂篮悬浇施工节段长度有３m、３.５m、４m三种,最重节段重量为139吨，根据工程情况，采用自行设计制造的三角形挂篮进行悬臂浇注，三角形挂蓝设计轻巧，操作简单，经济实用，挂蓝单件重量小，方便吊装。

2．3、直线段施工直线段采用支架现浇。

2．4、合拢段施工合拢顺序为先边跨，然后次边跨，最后是中跨。

3、0号块支架设计及施工3．1、0号块施工支架设计0号块施工支架设计时，既要满足0号块施工的要求，又要达到临时锚固的要求,根据工程所在地实际情况我们选择钢管落地支架、型钢横梁、方木纵梁、竹胶板底模的支架结构，并对整个结构系统亲自进行了计算。

支架结构照片如下，设计思路后述。

3.1.1、设计思路由于钢管结构的抗压及稳定性好，支架设计采用钢管结构，如图1所示。

0号块支架系统主要由砼基础、钢管预埋件、支撑钢管及钢管平联、牛腿、卸落块、纵横梁、脚手架、斜撑等组成。

其中混凝土基础减少了支架系统的沉降量；钢管预埋件增大了钢管与混凝土基础的接触面，使混凝土基础均匀受力；钢管间的平联及斜撑采用型钢，其增强了支架系统的整体性和抵抗风荷载的能力；在钢管桩顶上设置卸落块，以便在支架拆卸过程中纵梁易于拆卸。

图1 0号块施工支架3.1.2 、钢管桩受力计算钢管桩作为整个支架系统的主要受力构件，箱梁重力、模板、脚手架、纵横梁以线荷载的形式传递到钢管上，其布置位置决定了其受力状况。

钢管受力计算时，主要考虑以下荷载：（1）钢管支撑局部区域内箱梁自重；局部区域指将对应钢管与相邻各钢管间距离的中心点的连线形成的区域。

（2）箱梁施工模板及模板支撑体系的重量。

（3）纵横梁自重。

3.1.2.1、钢管偏心受压计算钢管在施工中作为受压构件，考虑在施工过程中各种因素的影响，如：卸落块安放不居中，钢管不竖直。

所以钢管实际并不是垂直受压，而是偏心受压，取偏心矩e=r/2，根据偏心受压计算公式：()[]σσ<+⨯=Ai e N /1则钢管桩偏心受压满足要求。

式中σ为压应力；N 为垂直压力；A 为钢管截面面积；e 为偏心矩；i 为截面回转半径；[σ]为容许压应力。

3.1.2.2、钢管稳定性计算钢管的承载能力并不完全取决轴向压缩的抗压强度，还需考虑钢管的抗弯刚度。

由于钢管长宽比较大，可将其视为受压杆件，则需考虑其受压后的稳定性。

由于钢管与底部预埋件焊接，可将视为一端固定，出于安全考虑另一端为视为可自由活动端。

根据欧拉公式：()N l EI p cr >=22μπ则钢管的抗压稳定性满足要求。

式中cr p 为临界力；E 为弹性模量；I 为横截面对某一形心主惯性轴的惯性矩；μ为钢管的长度系数，与杆端的约束情况有关；l 为钢管的长度；N 为钢管所受垂直压力。

3.1.3、纵横梁计算纵横梁是支架系统中最重要的抗弯构件，横梁采用型钢，其通过卸落块与钢管顶部间接的焊接在一起，其上的纵梁将荷载以点荷载的形式传递到横梁上；纵梁采用型钢与木方组合，焊接或搭接在横梁上，其上的模板将荷载以线荷载的形式传递到横梁上。

由于在计算中简支体系较超静定体系更为安全、简单，故可将纵横梁视为简支在两点之间的简支梁。

纵横梁的结构计算也决定了钢管桩的布置位置。

3.1.4、混凝土基础计算混凝土基础将钢管桩传递下来的的压力均匀分布在天然地基上，有效减少了支架系统的沉降。

钢管桩通过加劲板以及预埋件将压力匀布在混凝土基础上，则混凝土基础受到面荷载作用。

由于受力均匀对称，混凝土基础考虑正方形截面，体积为H L L ⨯⨯。

3.1.4.1、混凝土基础受压计算钢管将压力通过预埋件间接传递给基础，及混凝土基础受到的压应力为A N /=σ，式中N 为钢管压力；A 为混凝土基础表面积。

如压应力小于混凝土基础的容许压应力则满足受压要求。

3.1.4.2、混凝土基础抗弯计算根据《公路与桥梁施工计算手册》中弹性地基梁的定义，可将混凝土基础视为弹性地基梁进行计算。

根据弹性地基梁公式：()()2/2/2/2/22/12/1L L L L L B L B D C B A B C C B p M +-⨯=α 404/EI L k =α式中M 为混凝土基础所受最大弯矩；p 为混凝土承受线荷载，将钢管传递的面荷载转换为线荷载；D C B A ,,,为系数，查表可知；L 为混凝土基础宽度；1B 为()2/D L -，D为钢管直径；0k 为地基弹性抗力系数，砾沙、卵石地基取36/10m KN ；EI 为混凝土基础抗弯刚度。

混凝土基础如能抵抗最大弯矩M 则满足抗弯要求。

3.1.5、牛腿设计牛腿预埋在墩身上，为横梁在墩身位置提供支撑平台。

牛腿分为两个部分：一部分是由与墩身平行钢板及水平槽钢组成的预埋部分，钢板承载了部分压力，槽钢承载了全部拉力；另一部分是由三块钢板组成的支撑平台将横梁传递下来的压力转化为弯矩和压力作用在预埋部分，再传递到墩身混凝土上。

需进行下列计算：（1）预埋件计算；（2）牛腿板计算；（3）焊缝验算。

3.1.6、模板系统设计xx 地区木材相对丰富，模板系统采用木模，由面板、大肋、小肋、拉杆和支撑组成。

由于是箱形梁，且有中横梁，在模板计算中，又可分为内模计算、中横梁模板计算、外模计算、底模计算。

模板受力计算时，应该考虑以下荷载：（1）混凝土压力，其中包括了垂直压力及侧压力，由于xx 桥箱梁为斜腹板，其侧压力较相同梁高的直腹板大；（2）模板荷载；（3）设备及人工荷载；（4）混凝土振捣荷载。

3.1.7、支架设计注意事项3.1.7.1、0号块内模、外模支架及拉杆0号块采用一次浇筑完成，由于是斜腹板，内模及外模板受力为砼垂直荷载及水平荷载组合；支架在完成浇筑砼以后处于最不利状态，外侧支架由于偏心荷载需校核其稳定性，内侧支架由于受力较大，需校核其承载力；拉杆设计根据模板大肋受力控制。

3.1.7.2、钢管桩底部与承台锚固钢管桩底座预埋件在承台及砼基础内，用于支撑钢管的底脚锚固，预埋件与钢管用数个小三角钢板加强其受力传递，锚筋采用φ25螺纹钢筋。

3.1.7.3、临时锚固为了保证箱梁在合龙前不发生整体倾覆，且保证支座在合龙前不受力，在施工过程中必须对箱梁结构采取有效固结设计，保证桥梁结构安全。

墩梁临时固结设计采用在墩顶制作临时砼支座抗压，预埋精轧螺纹钢抗拉的方式进行墩梁临时固结，此方案可以充分发挥砼抗压强的优点、精轧螺纹钢抗拉强的特点，且不受承台尺寸、梁底尺寸的影响。

3．2、0号块施工为了尽量减少施工缝，因此0号块箱量采用混凝土罐车运输、混凝土泵车泵送入模工艺一次性浇筑完成，施工照片见下图：3.2.1、0号块支架搭设及模板安装0号块支架架在0号块施工过程中作现浇支架用，在箱梁悬浇施工过程中作临时锚固体系。

墩身施工完毕模板拆除后，安装0号块支架，由于采用一次性现浇施工，外模拉杆及支架的可靠性极其重要。

考虑到部分钢管分布在承台周围的地基上，采用沙袋预压方案检查地基的承载能力是否满足要求，并消除支架系统的非弹性变形。

3.2.2、钢筋绑扎及预应力安装0号块支架搭设及模板复测完成后，开始绑扎钢筋。

首先进行横隔墙、底板、腹板钢筋绑扎，同时穿插安装腹板及横隔墙内的竖向预应力筋，待内模、横隔墙模板及顶模安装完成后，立即进行顶板钢筋绑扎及纵横向预应力束安装。

钢筋绑扎及预应力束安装应注意以下事项：① 钢筋保护层垫块采用方形的砼垫块,保护层垫块设在钢筋交叉点处，必须确保箱梁净保护层厚度符合设计要求：箱梁内侧及顶板上层钢筋不小于30mm ，其余不小于40mm 。

② 预应力束的下料长度应满足张拉要求，预应力束的切割采用砂轮机。

③ 预应力管道安装后需仔细检查，波纹管与锚垫板接头处用胶布缠裹严密，确保不漏浆。

④ 预应力管道必须按要求设置定位筋，保证管道顺直和位置准确，混凝土振捣棒碰撞预应力管道，以免产生漏浆现象。

3.2.3、预留孔埋置由于从1号节段开始就进行挂篮悬浇，挂篮中吊带需要穿过已浇梁段或锚固其上，固在已浇梁段上预埋预留孔，其位置根据挂篮的实际要求布置。

3.2.4、浇筑0号块箱梁混凝土0#块混凝土采用混凝土泵车浇注,按规范要求将分层混凝土厚度控制在30cm 左右，并要均匀布料，不得堆集。

混凝土每浇注一层，必须由专人负责检查模板支架及拉杆，必须保证拉杆受力均匀；若发现问题，应停止浇注并及时处理。

由于0号块钢筋及预应力管道较密，振动棒不能碰振波纹管，同时还必须保证管道四周混凝土振捣密实。

混凝土浇注完毕后，应及时用通孔器检查管道是否畅通，如遇有堵管应及时将管道清理通畅。

3.2.5、混凝土养护混凝土浇注完成初凝后在混凝土顶面洒水养生7天，要求在混凝土洒水养生期间，必须始终保持混凝土表面处于湿润状态，若遇突然降温，用棉被覆盖混凝土以加强其保温养护。

3.2.6、0号块预应力束（筋）张拉及压浆0号块箱梁为三向预应力体系，纵向预应力体系设有19—7φ5钢绞线（腹板）及9—7φ5钢绞线（顶、底板）。

竖向预应力筋为高强精扎螺纹粗钢筋，钢筋标准强度MPa R b y 750 ；横向预应力采用4φj15.24钢绞线，BM 锚具，按0.5m 间距布置，锚下张拉吨位为586KN。

砼浇筑完成，待砼强度达设计强度的90%时，即进行预应力张拉准备。

箱梁三向预应力张拉顺序为：纵向预应力张拉——横向预应力张拉——竖向预应力张拉，各种预应力张拉均按对称的原则进行。