超达家园门洞施工方案.doc

长春市两横两纵快速路系统工程N1、X5段

箱梁门洞专项方案

编制：

审核：

北京建工集团有限责任公司

2023年4月

箱梁门洞专项方案
一、工程概况
本工程北起朝阳区繁荣路，顺前进大街南至朝阳区火炬路，西起朝阳区奔腾东路，顺硅谷大街、卫星路东过卫明街300米。主线全长5.6km。道路红线宽41.9-76.6米。道路主路采用连续高架桥形式，按城市快速路标准设计；地面道路按城市主干道标准设计。拟同步实行道路、桥梁、排水工程设施等市政公用工程。本项目涉及X5、N1及N2标3个标段。重要工程量为：主线高架桥段落全长3963.1m，地面式道路1659m，匝道桥长2254m。
N主线高架桥标准断面全宽25m，过渡段25m~45m；上部结构为预应力混凝土连续箱梁和钢箱梁；预应力混凝土箱梁标准梁高2米。横断面布置为：0.5m（桥侧护栏）+11.75m（行车道）+0.5m（中央护栏）+11.75m（行车道）+0.5m（桥侧护栏）=25m，主线横坡为双向1.5%。
二、计算依据
《长春市两横两纵快速路系统工程之西部快速路X5段施工图纸》
《长春市两横两纵快速路系统工程之南部快速路N1段施工图纸》
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2023）
《路桥施工计算手册》
三、门洞方案
由于N主线与现况道路交叉，为保证箱梁施工不影响现况交通运营，需在奔腾东路与硅谷大街路口（N11#~N12#墩柱间）、超达家园门口（N27#~N28#墩柱间）设立门洞，方案如下：
考虑现况道路宽度和净空规定，门洞设立为2×8.4m，为双向四车道，非机动车及人行道宽在门洞两侧布置，宽1.5m。门洞与混凝土现浇箱梁斜交，交角为85度，顺桥向门架两排立柱间距8.5米，横桥向门洞立柱中心间距3米，立柱用∮377mm直缝焊接钢管，壁厚7mm，高5米。门架立柱基础采用高宽1.0×0.8m混凝土条形基础。
1、门洞设计净高5.8m，净宽8.4m，自下而上结构为C30砼条形基础，φ377×9mm钢管立柱，45b工字钢纵梁，间距50cm，因腹板处荷载较大，故在腹板处双工字钢并置并焊接成整体。25#槽钢横梁，间距1.5m。横梁与纵梁焊接连接。
纵横向工字钢和钢管立柱采用焊接连接成整体。
2、C30砼条形基础平行设立，中间宽1.0m，两边各宽1.0m。长27m，条形基础具体位置见平面布置图。
3、每根条形基础自西向东分别安装10根钢管立柱，自纵向中心线向两侧均匀布置，立柱上下口均焊接50×50×2cm的钢板做垫块，下口与条形基础预埋钢板焊接连接，上口与工字钢纵梁焊接连接。
4、立柱上、下口钢板均焊接8块三角形小钢板作为加强肋块。10根立柱之间采用10#工字钢焊接剪刀撑连接。
7、25#槽钢横梁之间挂防抛网，防止掉物伤人。
8、门洞口立柱张贴反光条，夜间采用霓虹灯引导交通。
9、门洞口外5m处设立限高、限宽门架，地面设立减速带，同时按照交通安全规定设立各种警示标记牌。
四、荷载计算
以X5标26~30#墩现浇箱梁为例，箱梁梁长120m，梁体高2m，跨径为30+30+30+30m。
1、荷载计算
①模板及支架荷载 ：P1=2KPa
②钢筋混凝土重:
钢筋砼密度取26KN/m3
总重：2871×2.6×9.8=73153.1kN
P平均=73153.1÷120÷25=24.38KN/m2
横隔梁处：P2=γh=26×2=52KN
③施工人员荷载 ： P3=2.5KPa
④振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0 KPa，对垂直侧板取4.0 KPa
⑤新浇混凝土对模板侧面压力
P=0.22γt0K1K2V1/2
混凝土的密度：γ=25KN/m3
混凝土的初凝时间：to=3h
外加剂影响修正系数：K1=1.2 (掺加外加剂)
混凝土坍落度影响修正系数：K2=1.15
混凝土的浇筑速度：V=1m/h
混凝土浇筑高度：h=2m
P5=0.22×25×3×1.2×1.15×11/2=22.77Kpa
⑥倾倒砼产生水平荷载P6=2KPa
将以上荷载进行记录汇总
编 号
项 目
荷载（Kpa）
①
模板、支架自重
2
②
钢筋混凝土自重
平均荷载24.38，横隔梁52
③
施工人员及机具等外在荷载
2.5
④
振捣砼产生的荷载
底板2.0，水平4.0
⑤
新浇混凝土对侧模压力
22.77
⑥
倾倒砼产生的荷载
水平2.0

2、强度荷载组合计算：
底板平均竖向荷载：q1=1.2×（①+②）+1.4×（③+④）
=1.2×（2+20.64）+1.4×（2.5+2）
=33.456KN/m
横隔梁部位竖向荷载：
q2=1.2×（①+②）+1.4×（③+④）
=1.2×（2+52）+1.4×（2.5+2）
=71.1KN/m
腹板水平荷载
q3=1.2×⑤+1.4×（④+⑥）
=1.2×22.77+1.4×（4+2）
=35.72KN/m
3、刚度荷载组合计算：
底板平均竖向荷载：q4=1.2×（①+②）=1.2×（2+20.63）=27.156KN/m
横隔梁部位竖向荷载：
q5=1.2×（①+②）=1.2×（2+52）=64.8KN/m
腹板水平荷载
q6=1.2×⑤=1.2×22.77=27.32KN/m
（一）箱梁荷载组合
1、强度验算：
箱梁平均竖向荷载：q1=1.2×（①+②）+1.4×（③+④）
=33.456KN/m
腹板部位竖向荷载：
q2=1.2×（①+②）+1.4×（③+④）
=71.1KN/m
2、刚度荷载组合计算：
箱梁平均竖向荷载：
q4=1.2×（①+②）=27.156KN/m
腹板部位竖向荷载：
q5=1.2×（①+②）=64.8KN/m
（二）顺桥向I45b工字钢验算
顺桥向在立柱顶部放置I45b工字钢上，间距0.5米，计算跨径8.5米，按简支梁计算。
1、底板下部：
(1)荷载
箱梁平均荷载:q1=33.456kN/m
（2）截面参数及材料力学性能指标
I45b工字钢截面参数：
Wx=1500cm3 ，Ix=33800cm4 ，q=0.087485 KN/m
（3）强度和刚度验算
[σ]=215Mpa，E=2.05×105Mpa
工字钢间距0.6m，横桥向每米范围有2根45号工字钢
M=q1l2/8=33.456×0.6×8.52/8=181.29KN.m
强度：σ=M/W=181.29/1.5×10-3=120.86MPa<[δw]=215MPa
刚度：f=5ql4/(384EI)=5×27.156×103×8.5^4/384×2.05×105×106×33.8×10-5=0.016m﹤8.5/400=0.0213m
2、腹板底部
强度：腹板部位竖向荷载：q2=71.1KN/m
刚度：腹板部位竖向荷载：q5=64.8KN/m
腹板宽50cm，下面放置2根45b工字钢
M=q1l2/8=71.1/2/2×8.52/8=160.5KN.m
强度：σ=M/W=160.5/1.5×10-3=107.02MPa<[δw]=215MPa
刚度：f=5ql4/(384EI)=5×64.8×103/4×8.5^4/384×2.05×105×106×33.8×10-5=0.0159m﹤8.5/400=0.0213m
（三）钢管柱上两边墩横向采用双I30工字钢，中墩上采用双I40工字钢，钢管柱横桥向中心间距3m，工字钢按简支梁计算。
（1）荷载计算
纵向45号工字钢传来每延米荷载：P1=q1l×0.6=142.188 kN
纵向工字钢自重每延米荷载：P2=0.0875×2×8.5/2=0.74KN
P=P1+P2=142.188+0.83=142.93KN
30号横向工字钢荷载：q30= P/1m=142.93KN/m
40号横向工字钢荷载：q40= 2×P/1m=285.86KN/m
（2）截面参数及材料力学性能指标
I40工字钢截面特性：Ix=21714cm4，Wx=1086cm3
I30工字钢截面特性：， Ix=8950cm4 Wx=597cm3
[σ0]=215Mpa E=2.05×105Mpa
（3）强度和刚度验算
M30=q1l2/8=142.93/2×32/8=80.40KN.m
M40=q1l2/8=285.86/2×32/8=160.80KN.m
① I30工字钢强度：
σ=M/W=80.40×103/0.597×10-3=134.673MPa<[σ]=215MPa
②I30工字钢刚度：
f=5ql4/(384EI)=5×142.93/2×3^4/384×2.05×105×8.95×10-5 =0.0041<3/400=0.0075m
③I40工字钢强度：
σ=M/W=160.80×103/1.086×10-3=148.06MPa<[σ]=215MPa
④I40工字钢刚度：
f=5ql4/(384EI)=5×285.86/2×3.6^4/384×2.05×105×2.17×10-4=0.00339<3/400=0.0075m
4、∮377mm焊接钢管立柱验算
立柱顶部I30工字钢上，立柱受轴向压力，柱高5米,壁厚7mm。
(1)荷载组合
横桥向每延米箱梁及工字钢荷载竖向荷载：N1=33.456×8.5/2=142.188KN
每延米I45b工字钢自重：N2= P2=0.08748×2×8.5/2=0.743KN
立柱自重：N3= A×5=0.0104×5×79=4.11KN
钢管柱间距3m，两侧单根钢管柱轴向力：
N3=3×(N1+N2)+N3=3×(142.188+0.743)+4.11=432.903KN
中间单根钢管柱轴向力：
N4=2×N3=865.806KN
(2)截面参数及材料力学性能指标
A=3.1416×(D2-d2)/4=3.1416(3772-3632)/4=8.14×10-3 m2
W=3.1416(R4-r4)/(4×R)=5.91×106 mm3
I=3.1416(R4-r4)/4=2.23×109mm4
i=SQRT(D2+d2)/4=130.84mm
a立柱稳定性
长细比λ=L/i=5000/130.84=38.21<[150]
查表得：φ=0.892，则：
[N]= φA[σ]=0.892×0.00814×215×1000=1561kN
N4<[N] 合格
b强度验算
σ=N4/A=865.806/8.14×10-3=106.36Mpa≤[σ]=215MPa
合格
（四）地基承载力计算
立柱立于C30混凝土条形基础上，混凝土浇筑于现况超达家园路面上，取地基允许承载力[σ0]＝600KN/m2。混凝土基础对地基应力:
取混凝土基础宽1米，厚0.8米，长度为27m。
基础每平米自重N5=1×0.8×2.4=19.2KN
每延米竖向荷载：N6=N4/3+N5=304.07 KN
地基压力：σ= N6/A=304.07 KN/m2<[σ0] 合格

门洞布置图

门洞断面示意图

类似工程门洞照片

门洞交通标志示意图