高速公路結(jié)構(gòu)物施工方案優(yōu)化實(shí)用技術(shù)

高速公路結(jié)構(gòu)物施工方案優(yōu)化實(shí)用技術(shù)第1頁/共65頁橋梁、隧道、涵洞、支擋結(jié)構(gòu)、護(hù)欄、道路等均稱之高速公路結(jié)構(gòu)物，而其橋涵結(jié)構(gòu)物施工，往往需要臨時(shí)附助結(jié)構(gòu)物才能完成施工，臨時(shí)附助結(jié)構(gòu)物方案不同，施工所投入成本差別較大。優(yōu)化施工方案是獲取經(jīng)濟(jì)效益重要手段。第2頁/共65頁第3頁/共65頁第4頁/共65頁第5頁/共65頁第6頁/共65頁第7頁/共65頁二、結(jié)構(gòu)物施工方案選擇考慮因素1.結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)特征

結(jié)構(gòu)物材料組成結(jié)構(gòu)物自重分配部位結(jié)構(gòu)物各部位設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)結(jié)構(gòu)物預(yù)埋件相關(guān)關(guān)系結(jié)構(gòu)物各部件及部位間連接第8頁/共65頁2.結(jié)構(gòu)物的尺寸規(guī)律及相關(guān)數(shù)據(jù)模數(shù)化特征高度、寬度、跨度、坡度、曲線半徑、斜交角度、基礎(chǔ)埋入深度等，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比，尋找尺寸關(guān)聯(lián)規(guī)律。尋找結(jié)構(gòu)尺寸模數(shù)例如墩高、梁高、墻高、柱高、墩身寬度、蓋梁寬度等相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)等差值。第9頁/共65頁3.地理地貌(地質(zhì)、氣候、環(huán)境)地質(zhì)巖土分層走向、巖土穩(wěn)定、土石密度、巖土內(nèi)摩擦角、含水率、容許承壓應(yīng)力、地下水位等，適選持力層。氣溫、降雨量、洪水規(guī)律、風(fēng)速等。民俗風(fēng)情、植被、植物及各種農(nóng)作物等。第10頁/共65頁4.施工資源(物、料、機(jī)、人)5.施工人員技能特長(zhǎng)作業(yè)人員熟練的操作特長(zhǎng)，熟練掌握的作業(yè)方法及機(jī)具。6.運(yùn)輸?shù)缆芳扔袪顩r國(guó)道、省道、縣道及村村通公路。第11頁/共65頁7.結(jié)構(gòu)物受力體系

包含永久結(jié)構(gòu)物和臨時(shí)結(jié)構(gòu)物。靜定或超靜定、預(yù)應(yīng)力(預(yù)拉或預(yù)壓)、鉸接或剛接、柔性或剛性、柔性筋砼或剛性筋砼、集中傳力或勻布傳力等等。8.結(jié)構(gòu)物局部傳力特征

拉力、剪力、壓力、彎矩、扭矩及復(fù)合傳力等。第12頁/共65頁三、臨時(shí)結(jié)構(gòu)常用材料1.模板常用模板選材面板：鋼板、竹膠板、膠合板、高密度板等。骨架：方木、型鋼、鋼板焊接組合件、膠合木等。第13頁/共65頁工字形膠合木模板箱梁鋼模支架第14頁/共65頁第15頁/共65頁2.支架

⑴萬能桿件

萬能桿件現(xiàn)澆支架拼裝萬能桿件鋼梁拖拉架設(shè)萬能桿件導(dǎo)梁第16頁/共65頁萬能桿件龍門吊機(jī)第17頁/共65頁萬能桿件棧橋第18頁/共65頁⑵貝雷片(常用件)貝雷片主桁部件貝雷片陰陽頭端柱貝雷片45支撐架貝雷片90支撐架貝雷片配件貝雷片組拼桁架貝雷片加強(qiáng)弦桿第19頁/共65頁貝雷片主桁整體吊裝貝雷片架橋機(jī)貝雷片龍門吊貝雷片支撐與平臺(tái)第20頁/共65頁⑶軍用梁(87式和64式軍用梁)

及軍用墩(83

式和65式軍用墩支架)六四軍用梁六五式軍用墩軍第21頁/共65頁軍用梁安裝軍用墩拼裝第22頁/共65頁⑷鋼管支架(碗扣、輪扣、圓盤式腳手架、腳手架(扣件)、門式腳手架等)圓盤式碗扣輪扣扣件門式第23頁/共65頁鋼管扣件腳手架碗扣腳手架拼裝第24頁/共65頁⑸鋼管柱架支型鋼梁抱箍等第25頁/共65頁3.起落簡(jiǎn)易裝置砂筒(砂箱)、楔形塊(注意材料摩擦角)、硫磺砂漿(電熔化)、可切割鋼支柱(型鋼或鋼筋)等。第26頁/共65頁四、臨時(shí)結(jié)構(gòu)地基處理1.樁基靜壓預(yù)應(yīng)力管樁或預(yù)制混凝土方樁(例如梁場(chǎng)制存梁臺(tái)座)、鉆(挖)孔樁(例如支架基礎(chǔ))、鋼管樁、鋼板樁等。第27頁/共65頁2.換填法(又稱換土法)

用穩(wěn)定性好的土、石等回填并壓實(shí)或夯實(shí)。第28頁/共65頁3.復(fù)合地基(路橋工地常用)

天然地基中部分土體得到加強(qiáng)或置換而形成與原地基土共同承擔(dān)荷載的地基。復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體（天然地基土體或被改良的天然地基土體）和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載的作用。根據(jù)復(fù)合地基荷載傳遞機(jī)理將復(fù)合地基分成豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基和水平向增強(qiáng)復(fù)合地基兩類，又把豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基分成散體材料樁復(fù)合地基、柔性樁復(fù)合地基和剛性樁復(fù)合地基三種。第29頁/共65頁⑴粉噴樁

采用粉體狀固化劑來進(jìn)行軟基攪拌處理，常用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土。第30頁/共65頁⑵水泥攪拌樁

采用深層攪拌法將以水泥為主要成份的固化劑與地基土體就地?cái)嚢?經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)形成水泥攪拌樁。第31頁/共65頁⑶高壓旋噴樁鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定深度后，以高壓噴射直接沖擊破壞土體，使水泥漿與土拌合，以半置換或全置換凝固后成為拌合柱體。旋噴樁適用于黏性土、充填土、粉細(xì)砂、沙礫石等各種地基，但對(duì)于礫石直徑過大、礫石含量過多、地下水流速過大、有腐蝕性的地段及有大量纖維質(zhì)的腐殖土，效果較差。

第32頁/共65頁⑷CFG樁CFG樁基的螺旋鉆孔壓灌樁的基本程序是：

長(zhǎng)螺旋鉆孔至設(shè)計(jì)的預(yù)定深度→提升鉆桿→同時(shí)用壓泵將石屑、粉煤灰和水泥混合料通過螺旋鉆桿內(nèi)管的高壓管路壓至孔內(nèi)成樁。第33頁/共65頁五、施工方案比選基本要素1.施工方案臨時(shí)設(shè)施結(jié)構(gòu)組合功效⑴滿足強(qiáng)度要求

臨設(shè)結(jié)構(gòu)所組成各部分材料在外力作用下產(chǎn)生復(fù)雜應(yīng)力，確保其不發(fā)生脆性破壞或塑性破壞，滿足臨設(shè)結(jié)構(gòu)承力所需的強(qiáng)度。臨時(shí)結(jié)構(gòu)布設(shè)與土、木、鋼、砼等均發(fā)生關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)往往因變位、彈性等因素造成受力復(fù)雜，計(jì)算時(shí)容易遺漏相關(guān)工況，造成臨時(shí)結(jié)構(gòu)因強(qiáng)度不足而破壞，加上施工中不確定偶爾因素或多或少存在，因此，充分考慮各部位應(yīng)力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力簡(jiǎn)單，傳力明確，便于分析。第34頁/共65頁例如:吊耳布設(shè)第35頁/共65頁例如：臨設(shè)結(jié)構(gòu)綜合組合第36頁/共65頁⑵剛度

結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗彈性變形的能力，用產(chǎn)生單位應(yīng)變所需的力或力矩來量度。

靜載荷下抵抗變形的能力稱為靜剛度。動(dòng)載荷下抵抗變形的能力稱為動(dòng)剛度，即引起單位振幅所需的動(dòng)態(tài)力。如果干擾力變化很慢，動(dòng)剛度與靜剛度基本相同。干擾力變化極快，結(jié)構(gòu)變形比較小，即動(dòng)剛度比較大。當(dāng)干擾力的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率相近時(shí),有共振現(xiàn)象,此時(shí)動(dòng)剛度最小，即最易變形，其動(dòng)變形可達(dá)靜載變形的幾倍乃至十幾倍。第37頁/共65頁

載荷與位移成正比,因此載荷工況設(shè)定極其重要。變形值超出基一規(guī)定后，基假設(shè)計(jì)算狀態(tài)發(fā)生變化。剛度設(shè)定指標(biāo)滿足施工所需和相關(guān)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。臨時(shí)結(jié)構(gòu)布設(shè)時(shí)，地基剛度量化比較復(fù)雜，不能只講承壓應(yīng)力在容許范圍內(nèi)，要充分考慮不均勻沉降；各部位變形、變位變化大時(shí)，易引發(fā)局部承載力加劇，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。第38頁/共65頁⑶臨設(shè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定除滿足整體穩(wěn)定性外，還必須滿足局部穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性緊密相關(guān)。因此設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)即防整體失穩(wěn)、也要時(shí)局部穩(wěn)定檢算。第39頁/共65頁第40頁/共65頁⑷裝配操作性能拼裝、吊裝、檢查及拆除可作業(yè)方便程度。第41頁/共65頁第42頁/共65頁⑸周轉(zhuǎn)時(shí)效結(jié)構(gòu)安拆裝占用時(shí)間與結(jié)構(gòu)有效占用使用時(shí)間周期值與整體有效工期比值，可測(cè)算周轉(zhuǎn)次數(shù)，參照費(fèi)用可測(cè)算成本灘銷值。⑹構(gòu)配件損耗搭設(shè)有損耗，合理布置，可減少且重復(fù)用。第43頁/共65頁2.臨時(shí)結(jié)構(gòu)投入經(jīng)濟(jì)比較⑴租賃費(fèi)用指標(biāo)第44頁/共65頁⑵新制件費(fèi)用第45頁/共65頁⑶地基處理費(fèi)用指標(biāo)⑷施工周期指標(biāo)⑸攤銷成本指標(biāo)第46頁/共65頁3.節(jié)點(diǎn)工期影響值4.機(jī)械設(shè)備投入均衡指標(biāo)5.平行施工可行因素6.施工產(chǎn)值與臨時(shí)設(shè)施投入比例7.關(guān)鍵施工線路8.安全、質(zhì)量、環(huán)保要素第47頁/共65頁六、施工方案案例第48頁/共65頁例1從圖中可清晰反映壓、拉、平衡、抗扭、減少壓桿自由長(zhǎng)度等。第49頁/共65頁例2纜索吊機(jī)修建墩臺(tái)，利用墩身支撐施工吊橋。第50頁/共65頁例2萬能桿件龍門吊機(jī)安裝第一孔公路梁，利用萬能桿件龍門吊機(jī)拼裝架橋機(jī)并整體提升至橋面。第51頁/共65頁例2萬能橋件既為支架又兼龍門吊機(jī)。第52頁/共65頁例4萬能桿件落地移動(dòng)支架現(xiàn)澆砼箱梁。第53頁/共65頁例5貝雷片棧橋、螺旋鋼立柱支架，萬能桿件龍門吊機(jī)。第54頁/共65頁例6支撐方案對(duì)比第55頁/共65頁例7箱梁節(jié)段整體吊裝至軍用梁棧橋。第56頁/共65頁例8吊機(jī)移動(dòng)支架。第57頁/共65頁例9利用地勢(shì)巧妙錨固人字扒桿吊橋架設(shè)峽谷砼桁架橋。第58頁/共65頁例9采用滑移技術(shù)，一組承載索纜索吊機(jī)架設(shè)拱桁。