高速公路结构物施工方案优化实用技术

高速公路结构物施工方案优化实用技术第1页/共65页桥梁、隧道、涵洞、支挡结构、护栏、道路等均称之高速公路结构物，而其桥涵结构物施工，往往需要临时附助结构物才能完成施工，临时附助结构物方案不同，施工所投入成本差别较大。优化施工方案是获取经济效益重要手段。第2页/共65页第3页/共65页第4页/共65页第5页/共65页第6页/共65页第7页/共65页二、结构物施工方案选择考虑因素1.结构物的结构特征

结构物材料组成结构物自重分配部位结构物各部位设计强度等级结构物预埋件相关关系结构物各部件及部位间连接第8页/共65页2.结构物的尺寸规律及相关数据模数化特征高度、宽度、跨度、坡度、曲线半径、斜交角度、基础埋入深度等，进行相关数据对比，寻找尺寸关联规律。寻找结构尺寸模数例如墩高、梁高、墙高、柱高、墩身宽度、盖梁宽度等相关联数据等差值。第9页/共65页3.地理地貌(地质、气候、环境)地质岩土分层走向、岩土稳定、土石密度、岩土内摩擦角、含水率、容许承压应力、地下水位等，适选持力层。气温、降雨量、洪水规律、风速等。民俗风情、植被、植物及各种农作物等。第10页/共65页4.施工资源(物、料、机、人)5.施工人员技能特长作业人员熟练的操作特长，熟练掌握的作业方法及机具。6.运输道路既有状况国道、省道、县道及村村通公路。第11页/共65页7.结构物受力体系

包含永久结构物和临时结构物。静定或超静定、预应力(预拉或预压)、铰接或刚接、柔性或刚性、柔性筋砼或刚性筋砼、集中传力或匀布传力等等。8.结构物局部传力特征

拉力、剪力、压力、弯矩、扭矩及复合传力等。第12页/共65页三、临时结构常用材料1.模板常用模板选材面板：钢板、竹胶板、胶合板、高密度板等。骨架：方木、型钢、钢板焊接组合件、胶合木等。第13页/共65页工字形胶合木模板箱梁钢模支架第14页/共65页第15页/共65页2.支架

⑴万能杆件

万能杆件现浇支架拼装万能杆件钢梁拖拉架设万能杆件导梁第16页/共65页万能杆件龙门吊机第17页/共65页万能杆件栈桥第18页/共65页⑵贝雷片(常用件)贝雷片主桁部件贝雷片阴阳头端柱贝雷片45支撑架贝雷片90支撑架贝雷片配件贝雷片组拼桁架贝雷片加强弦杆第19页/共65页贝雷片主桁整体吊装贝雷片架桥机贝雷片龙门吊贝雷片支撑与平台第20页/共65页⑶军用梁(87式和64式军用梁)

及军用墩(83

式和65式军用墩支架)六四军用梁六五式军用墩军第21页/共65页军用梁安装军用墩拼装第22页/共65页⑷钢管支架(碗扣、轮扣、圆盘式脚手架、脚手架(扣件)、门式脚手架等)圆盘式碗扣轮扣扣件门式第23页/共65页钢管扣件脚手架碗扣脚手架拼装第24页/共65页⑸钢管柱架支型钢梁抱箍等第25页/共65页3.起落简易装置砂筒(砂箱)、楔形块(注意材料摩擦角)、硫磺砂浆(电熔化)、可切割钢支柱(型钢或钢筋)等。第26页/共65页四、临时结构地基处理1.桩基静压预应力管桩或预制混凝土方桩(例如梁场制存梁台座)、钻(挖)孔桩(例如支架基础)、钢管桩、钢板桩等。第27页/共65页2.换填法(又称换土法)

用稳定性好的土、石等回填并压实或夯实。第28页/共65页3.复合地基(路桥工地常用)

天然地基中部分土体得到加强或置换而形成与原地基土共同承担荷载的地基。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。根据复合地基荷载传递机理将复合地基分成竖向增强体复合地基和水平向增强复合地基两类，又把竖向增强体复合地基分成散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基三种。第29页/共65页⑴粉喷桩

采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理，常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。第30页/共65页⑵水泥搅拌桩

采用深层搅拌法将以水泥为主要成份的固化剂与地基土体就地搅拌,经过一系列物理化学反应形成水泥搅拌桩。第31页/共65页⑶高压旋喷桩钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定深度后，以高压喷射直接冲击破坏土体，使水泥浆与土拌合，以半置换或全置换凝固后成为拌合柱体。旋喷桩适用于黏性土、充填土、粉细砂、沙砾石等各种地基，但对于砾石直径过大、砾石含量过多、地下水流速过大、有腐蚀性的地段及有大量纤维质的腐殖土，效果较差。

第32页/共65页⑷CFG桩CFG桩基的螺旋钻孔压灌桩的基本程序是：

长螺旋钻孔至设计的预定深度→提升钻杆→同时用压泵将石屑、粉煤灰和水泥混合料通过螺旋钻杆内管的高压管路压至孔内成桩。第33页/共65页五、施工方案比选基本要素1.施工方案临时设施结构组合功效⑴满足强度要求

临设结构所组成各部分材料在外力作用下产生复杂应力，确保其不发生脆性破坏或塑性破坏，满足临设结构承力所需的强度。临时结构布设与土、木、钢、砼等均发生关联，结构往往因变位、弹性等因素造成受力复杂，计算时容易遗漏相关工况，造成临时结构因强度不足而破坏，加上施工中不确定偶尔因素或多或少存在，因此，充分考虑各部位应力状态，使结构构件受力简单，传力明确，便于分析。第34页/共65页例如:吊耳布设第35页/共65页例如：临设结构综合组合第36页/共65页⑵刚度

结构或构件抵抗弹性变形的能力，用产生单位应变所需的力或力矩来量度。

静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度。动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需的动态力。如果干扰力变化很慢，动刚度与静刚度基本相同。干扰力变化极快，结构变形比较小，即动刚度比较大。当干扰力的频率与结构的固有频率相近时,有共振现象,此时动刚度最小，即最易变形，其动变形可达静载变形的几倍乃至十几倍。第37页/共65页

载荷与位移成正比,因此载荷工况设定极其重要。变形值超出基一规定后，基假设计算状态发生变化。刚度设定指标满足施工所需和相关目标标准。临时结构布设时，地基刚度量化比较复杂，不能只讲承压应力在容许范围内，要充分考虑不均匀沉降；各部位变形、变位变化大时，易引发局部承载力加剧，可能导致结构失稳破坏。第38页/共65页⑶临设结构稳定保证结构稳定除满足整体稳定性外，还必须满足局部稳定性。结构强度、刚度与结构稳定性紧密相关。因此设计优化时即防整体失稳、也要时局部稳定检算。第39页/共65页第40页/共65页⑷装配操作性能拼装、吊装、检查及拆除可作业方便程度。第41页/共65页第42页/共65页⑸周转时效结构安拆装占用时间与结构有效占用使用时间周期值与整体有效工期比值，可测算周转次数，参照费用可测算成本滩销值。⑹构配件损耗搭设有损耗，合理布置，可减少且重复用。第43页/共65页2.临时结构投入经济比较⑴租赁费用指标第44页/共65页⑵新制件费用第45页/共65页⑶地基处理费用指标⑷施工周期指标⑸摊销成本指标第46页/共65页3.节点工期影响值4.机械设备投入均衡指标5.平行施工可行因素6.施工产值与临时设施投入比例7.关键施工线路8.安全、质量、环保要素第47页/共65页六、施工方案案例第48页/共65页例1从图中可清晰反映压、拉、平衡、抗扭、减少压杆自由长度等。第49页/共65页例2缆索吊机修建墩台，利用墩身支撑施工吊桥。第50页/共65页例2万能杆件龙门吊机安装第一孔公路梁，利用万能杆件龙门吊机拼装架桥机并整体提升至桥面。第51页/共65页例2万能桥件既为支架又兼龙门吊机。第52页/共65页例4万能杆件落地移动支架现浇砼箱梁。第53页/共65页例5贝雷片栈桥、螺旋钢立柱支架，万能杆件龙门吊机。第54页/共65页例6支撑方案对比第55页/共65页例7箱梁节段整体吊装至军用梁栈桥。第56页/共65页例8吊机移动支架。第57页/共65页例9利用地势巧妙锚固人字扒杆吊桥架设峡谷砼桁架桥。第58页/共65页例9采用滑移技术，一组承载索缆索吊机架设拱桁。