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1、第六章 天橋門架及支架施工方案一、工程概況本工程的長平高速公路搶險工程，采用單側加寬至雙向通行8車道。該段工程全長2.377km，共設兩處汽車天橋，上部為25+2x30+25m四跨一聯的連續現澆預應力箱梁結構，工程量為C50砼523m3；下部為柱式墩臺，鉆孔樁基礎。汽車天橋的2#3#墩間（30m）上跨長平高速公路舊路行車道，其余3跨均位于長平高速公路舊路行車道外側。在汽車天橋施工期間，需保證長平高速公路的正常運營，維系通車，因此需在長平高速公路舊路行車道對應出設置上跨式門架，以保證社會車輛的通行，而其他橋孔可以設置滿布式門架，根據長平高速公路的現有交通量實際情況，所設置的門洞必須保障雙車道通行2、能力，一方面為了滿足通行能力的要求，另一方面門洞安裝或拆遷時，可將交通流合流至一側門洞，維持短期內的通行。二、支架布設方案1、門洞支架布設方案為了在汽車天橋上部箱梁施工期間，能夠保證長平高速公路舊路的正常通行，在舊路的上、下行車道對應處各設置一處上跨式門洞，根據長平高速公路現有交通量和交通組成情況，門洞設計成凈寬為8.0m，凈高為5.0m的下穿式通行門洞。門洞支架立桿采用48*3mm鋼管碗扣支架，上鋪長為12m45b型工字鋼橫跨長平高速公路的兩條行車道，門洞支架設置在長平高速公路行車道外側，立桿分別置于中央分隔帶和緊急停車道上。根據現場的實際情況，在原長平高速公路中央分隔帶及左側護輪帶處，橫橋3、向設15排30cm步距的碗扣支架立桿，在右側緊急停車道及土路肩處設7排30cm支架立桿，其外設3或4排（2#墩設3排，3#墩設4排）60*60cm立桿，過度到2#、3#墩柱附近的重力式門架上，并與之用縱橋向水平桿連接。門洞支架立桿加上、下托架，下托支撐在C20砼基礎上，上托橫橋向鋪10#槽鋼，支架立桿外包剪刀撐。順橋向支架立桿仍按30cm布設，為警示交通流，在面向行車方向，即門洞進口處立桿延長3排，而出口處翼板邊緣外溢20cm，共設31排。詳見門洞支架斷面圖。在順橋向用長為12m的45b工字鋼橫跨長平高速公路的行車道。箱梁底板對應的4.0m范圍內，按0.5m布設，兩側翼板各2m范圍內按0.6m4、布設。工字鋼在支點、跨中、1/4跨斷面處，用10#槽鋼進行橫向焊接，確保工字鋼整體受力并防止傾覆，在門洞工字鋼范圍內，工字鋼上橫橋鋪10*10cm木方或10#槽鋼，其間距按1m計取。縱橋鋪10*10cm木方，間距為0.3m。在門洞支架翼板對應范圍，為了支立翼板及腹板模板，在邊部的3根工字鋼上支立碗扣支架立桿，為消除應力集中，采用30*60cm步距布設，并加上下托架調整高度。為了防止施工期間墜物對通行車輛的傷害，在門架工字鋼上滿鋪2mm鐵板或竹膠板，并在進出口處設防落網柵。2、支架（非門架）布設方案除跨越長平高速公路行車道門架以外的地段，均設置滿布式支架，支架采用南通林德機電有限公司加工生產的可5、調式重力門架，該門架為定型產品，采用閉式結構，堅固耐用，提高了橫向剛度和抗失穩能力，門架立桿采用57.2*2.5mm鋼管，配有可調式上下托架和調節桿，可充分的配合地形地勢，門架寬1.0m，有效高度分別為1.9或1.2m。據門架生產單位的檢測報告，單片門架可承載14T。由于上部的連續箱梁腹板及中、端隔板是全斷面實體砼，相應的荷載較為集中，因此腹板中端隔板對應處門架按0.5m間距布設，其他段均按1.0m間距布置，門架順橋向布設，橫橋向連接。詳見支架布置斷面圖。支架在翼板處用調節桿兩托架來調整高度，上托架橫橋向布設10#鋼槽，間距為1.0m，槽鋼上順橋向布置10*10*400cm紅松方木，間距為306、cm。支架外側及梁底中心線縱斷面對應處設三道剪刀撐，橫橋向每隔2片門架設上下水平拉桿，縱橋向腹板對應處設上下水平桿，橫橋向每隔5m設剪刀撐一道。三、支架地基處理方案1、滿布重力式門架地基處理地基處理寬度為現澆預應力連續箱梁正投影范圍外側各加1.5m，長度為橋跨范圍內的除長平高速公路行車道、硬路肩以外的全部段落。地基處理方式為：清除上述范圍內的地表土及鉆孔樁泥漿等雜物，整平后用壓路機對原地面進行排壓，使之壓實度達到90%以上，承臺邊緣要分層回填，并沖擊夯實。土基上加鋪3%劑量的白灰土20cm，并做成2%左右的向外橫坡，白灰土壓實度不小于93%，經重型觸探儀檢測地基承載力不小于200kpa。在滿足7、上述要求后，在白灰土表面加鋪810cmC15砼，表面平整，砼搗實。由于受0#、4#臺附近地勢所限，需設臺階，臺階高度為70cm，臺階外面砌筑紅磚，磚墻厚度為24cm，采用水泥砂漿叢漿砌筑，臺階表面處理方式同上。無法進行壓路機碾壓地段，用沖擊夯實。處理后的地基表面，應高于四周30cm以上，并在地基四周挖設臨時排水溝，將地表水及時引流附近溝渠中。2、門架基礎處理方案根據現場的實際情況，所設門架立桿處于原長平高速公路中央分隔帶或緊急停車道上，為了防止施工過程中通行車輛對門架立桿的碰撞，更好的渠化交通，使交通流更順暢，門架靠行車道立桿2排對應處設置了0.6m高C20防撞砼基礎，其他立桿對應范圍設30c8、m砼基礎，基礎長度及寬度滿足門架立桿支立。3、中央分隔帶處的基礎處理方案由于原長平高速公路中央分隔帶內有通訊管線，且暫時不能移出或切斷，所以需先清除中央分隔帶內的填土至結構層邊緣，然后用槽鋼或半圓鋼管將管線保護起來，再回填白灰土，沖擊夯實后，表面澆筑30cm厚的C20砼。在中央分隔帶兩端回填40cm寬粘土，夯實，以封堵中央分隔帶內積水侵潤，門洞外邊緣2排立桿基礎砼加厚到60cm。四、支架設置驗算1、門架驗算（1）荷載計算A、箱梁鋼筋砼荷載P1：全橋砼數量為523.25m3，其總負荷為：523.25*2.6=1360.45t；橋跨范圍內按均布荷載計取，則1360.45*10/（110*8）=159、.46 KN/由于翼板砼數量較少，而腹板、底板對應范圍內砼數量較大，取較大荷載計算結果更安全，則腹板，底板范圍內砼負荷為：523.25-(0.17+0.4)/2*2*2*110*2.6=1034.41t；該范圍內的均布荷載為：1034.41*10/（110*4）=23.51 KN/，因此取P1=23.51 KN/B、工字鋼荷載P2：工字鋼擬選45b型，12m長,一處門架共用15根，其單位長重量為87.45 kg/m,則工字鋼在門架范圍內的荷布負荷為：P2=15*12*87.45/（12.3*8）=160kg/=0.16KN/C、10#槽鋼荷載P3：10#槽鋼橫橋向按1米間距設，與橋同寬，單位長10、重10kg/m，P3 =110*8*10/（110*8）=10 kg/=0.01 KN/D、木方荷載P4:木方為紅松材質，規格為10*10*400cm3,密度為0.8 T/ m3,在槽鋼上以30cm間距布設，木方所構成的均布荷載為：P4 =0.1*0.1*1*0.8*1/0.3=0.027T/=0.27kn/mE、其他荷載P5 根據橋規；模板荷載為：0.5 KN/ 施工人員及機具：1 KN/ 砼振搗荷載：2 KN/P5 =3.5 KN/F、支架立桿及頂托、托架上槽鋼荷荷P6根據門洞支架布設方案（2.1條），箱梁底門洞支架平均高度為5m，每根立桿四周有4根橫向系桿，系桿豎向步距為0.9m，上托重11、為3.5kg，立桿及系桿單位長重量為3.71kg，則單根立桿、頂托、橫向系桿及槽鋼所組成的荷載P6為：P6=5*3.71+3.71*4*0.3*5/0.9+3.5+0.3*10=49.8kg=0.05kN（2）門洞支架立桿強度驗算：門洞支架立桿為R235普通鋼材，其特征參數為：E=2.1*105Mpa；=140 Mpa（容許壓應力）；w=145 Mpa（容許彎拉壓力）；A=424mm2（鋼管凈截面面積）；f=1/400（容許撓度）；=100（容許長細比）門洞支架立桿承受其上邊的全部荷載，即P1、P2、P3、P4、P5、P6，在24.6*4m2范圍內共調置（2*7+15）=29排門洞支架立桿，立12、桿間距為30cm，則底板4米寬范圍內共有29*4/0.3=387根，在此范圍內的總荷載P：。P=24.6*4*(P1+P2+P3+P4+P5)+387*P6 =2720.4 KN則單根立桿平均承受2720.4/387=7.03kN的軸向壓力：立桿的壓應力=7.03KN/424mm2=16.6Mpa 立桿軸向承載能力安全。根據門洞支架的設計方案，立桿的橫向步距為90cm，48*3mm鋼管的截面參數為I=107831mm4。鋼管的回轉半徑r=（I/A）1/2=16mm則鋼管的柔度=L/r=56.4=100根據鋼管的柔度值=56.4，查表鋼管的折減系數=0.8573據此鋼管立桿的承受的偏心受壓應力為13、=16.6/0.8573=19.4 MpaR235鋼材的容許壓應力為=140 Mpa，可滿足施工安全要求。（3）10#槽鋼（托架上起蓋梁作用）強度驗算：門洞支架立桿上托橫橋向鋪設10#槽鋼，立桿間距為30cm，槽鋼的跨度為30cm，兩端鉸接，在緊急停車道處順橋向設7排支架立桿，即7根30cm的10#槽鋼承擔其上工字鋼傳遞的集中荷載，則：Mmax=P L/4，w= Mmax/W，5Mmax=PL3/48EI此處P為工字鋼自重及以上荷載與10#槽鋼自重之和，10#槽鋼E=2.1*105 Mpa,I=198.3m4,A=12.74*7cm2,W=39.7*7cm3,P=6*0.5*(P1+P2+P314、+P4+P5)=82.35kNMmax=6.2kN m, w=22.3 Mpa, fmax=0.09mmR235鋼材的f=L/400=0.75mm，w=145 Mpa，由此可見，所設門洞立桿上10#槽鋼安全。（4）順橋向工字鋼強度驗算：根據門洞支架布設方案，縱橋向工字鋼在底板對應范圍內，按0.5m間距布置，而翼板下按0.6m間距布置。經比較計算，底板范圍內的工字鋼承載較大，所以取底板下工字鋼做為計算對象，工字鋼兩端簡支，其頂面受均布荷載，則工字鋼Mmax=qL2/8，w= Mmax/W，f=5* qL4/384EI此處q=0.5*(P1+P2+P3+P4+P5)=13.7kn/mL=10mW=15、1500cm3 I=33800cm4 則Mmax=171.3kn mw=114.2 Mpaf=2.51cm而鋼結構的w=145 Mpa，f=L/400=2.5cm；計算撓度f與容許撓度f相當，結構處于臨界狀態，但綜合計算荷載的取值，與施工時砼澆筑速度不完全一致，尤其是砼的沖擊、振搗荷載取值偏大，另外，雖然門洞支架立桿支撐中心間距為10m，但門洞實際跨徑僅為8m，取值亦偏大，加之工字鋼與10#槽鋼橫向焊接，可減少部分工字鋼的撓度，因此所設結構能夠滿足施工安全要求。綜上所計算，所設門洞支架立桿和10#槽鋼、45b工字鋼能夠滿足施工要求。2、支架驗算：（1）支架荷載組合根據支架布設方案（支架縱橫斷面16、圖）和上部箱梁斷面（設計圖紙）結構，在箱梁端隔梁，中隔梁以及腹板對應范圍，支架立桿均進行了適當加密，端（中）隔梁相應位置立桿的承載范圍為：0.5*0.75 m2，腹板對應處立桿的承載范圍為：0.5*1.0 m2，而其他底板及翼板對應處立桿的承載范圍均為1.0*1.0 m2，根據門架計算荷載（P1,P1）,端（中）隔梁對應立桿的承載力為0.5*0.75* P1=15.1KN；腹板下立桿的承載力為：0.5*1.0* P1=20.15 KN；而底板對應的立桿承載力為1*1* P1 =23.51 KN.經比較，以全橋底板范圍內的均布荷分布則支架立桿上的力為最大，計算結果更加安全，因此取P1=23.5117、 KN/ m2，而P2為0，P3、P4、P5與門架計算中取值相同，支架自重荷載P6為：單片門架自重20kg，根據支架設備高度，按3層計算，共60kg,上下托單件3.5kg，P6=60/2+2*3.5=37kg=0.04kn（2）支架立桿強度及穩定性驗算 P=P1+P2+P3+P4+P5+P6=23.51+0.01+0.27+3.5+0.04=27.33 KN 小于檢驗報告承載力7T的要求。 =P/A，支架鋼管受壓面積為：A=*57.2*2.5=449.02mm2,代入P/A中得：=60.9 Mpa =100的穩定性要求。這主要是立桿長度取值不盡合理所致。重力式門架立桿間用48*2.5mm鋼管焊18、接，且門架間設有交叉聯系支撐，增加了立桿的穩定性，因此不能按1900mm進行計取桿的長度，但上述計算恰恰證明了在門架中設置縱橫水平桿和斜撐的必要性，是確保施工安全的必要措施。（3）地基承載力的驗算地基在1*1 m2范圍內承擔1根立桿傳遞的荷載，即P=24.3 KN，此時地基承受24.3 Kpa壓應力，小于設計地基承載力200 Kpa，地基滿足施工要求。（4）10#槽鋼強度及剛度驗算槽鋼布設間距為1.0m，長度為4m，單根承載面積A=4*1=4 m2,單根承載N=P*A，此處P= P1+P2+P3+P4+P5=27.29 KN,則N=109.16 KN，橫橋向均布荷載q=N/1=27.29 KN19、/m。A、強度驗算=M/W，10#鋼槽w=39700mm3,M=ql2/8,=85.93 Mpa=140 Mpa滿足施工要求B、剛度驗算10#鋼槽：E=2.1*105 Mpa，I=1983000mm4,f=(5*q*l4)/(384*E*I) =0.85mm f=1000/400=2.5mm滿足施工要求。（5）10*10cm木方強度及剛度驗算木方鋪設在槽鋼上，木方間距為30cm，槽鋼間距為1m，所以以1m長計算木方的有效長度。A、彎拉強度驗算=M/W，M=ql2/8,此處q=0.3*( P1+P4+P5),w=166667mm3,l=1000mm,則=6.14 Mpa=14.5 Mpa，滿足施20、工要求B、剪切強度驗算木方所受的剪應力為=QS/Ib；此處Q=q/2=4.09KN(剪力)bh2/2=125cm3(木方截面積對中性軸靜矩)b=10cm,(木方寬度)h=10cm,（木方高度）y=5cm,(中性軸到邊緣距離)I=hb3/12=833.3cm4,(慣性矩)則=0.61 Mpa=1.5 Mpa(木材容許抗剪強度)滿足施工要求C、剛度驗算f=(5*q*L4)/(384*E*I)此處q=0.3*( P1+P4+P5)=8.18KN/m； L=1.0m E=11000Mpa(東北落葉松彈性模量) I=833.3cm4f=1.16mmf=1000/400=2.5mm滿足施工要求（6）驗算小21、結通過對支架各部桿件的驗算，所設支架滿足施工安全性要求。五、支架安裝施工的相關要求1、對門架質量要求：安裝重力式門前，應由專職人員檢驗門架的外觀質量，檢驗內容為節點焊接牢固性檢查，不允許有開焊處；重力門架幾何尺寸檢查，大面平整，四腳處于同一平面上，對角線相同；接口檢查，檢查門架上下接口不得有較大變形，銹蝕較嚴重的門架，禁止用在工程中；橫向聯系架檢查，變形嚴重，銹蝕嚴重及幾何尺寸不一者均不得使用。2.、重力式門架安裝施工時用底托調整，使整片門架垂直水平面，不得傾斜受力，嚴格按設計方案設置，水平支撐，剪刀撐等附屬桿件，安裝牢固，不得虛接。3、通過門架的安裝施工，必須與高速公路管理部取得聯系，進行必22、要的封堵交通，對施工人員進行專項安全告之講解，并由專職安全人員負責監督指導安全施工。4、通行門架安裝的運營期間，在相應的行車道上設置以下設施：A、通行門架前10m，50m處各設一道限高門架；B、在限高門架對應位置上，在行車道范圍內設減速帶；C、設置施工標志牌及渠化交通錐筒（具體要求應符合養護規范的相應規定）；D、限高門架前50m設置報閃燈及限速標識；E、限高門架附近設防撞筒，通行門架前5m設水混砼防撞墩。六、安全控制措施1、建立健全各種組織機構（1）安全領導小組：組 長：張繼山副組長：孫 國安全員：陳萬春組 員：郭慶宇、白亮、潘玉豐、李曉瑩、李明柱（2）應急保障領導小組：組 長：李明柱副組長：潘玉豐組 員：吳紹軍（3）搶救小組：組 長：潘玉豐副組長：白 亮組 員：譚洪明2、工序施工前由項目總工進行安全技術交底；3、由安全員陳萬春組織進行安全演練；4、安全員隨時對路況進行安全巡查，及時處理安全隱患；5、施工人員必須穿戴反光標志服。