陕西中交基础建设有限公司 陕西西安 710100
摘要：在高架桥施工的工程项目中，需要跨越道路路且要保持道路交通通行要求越来越普遍，门洞的设计和施工要有足够的稳定性和安全性，本文结合西安新开门南路跨五典坡路门洞的设计及施工经验，简述门洞的施工控制要点，总结施工方法和注意事项，确保跨线施工安全，满足工程各方面要求。
关键词：门洞；施工；安全
一、实例工程门洞工程概况
跨五典坡路左、右桥现浇连续箱梁为（30+33+27），桥墩为3#墩-6#墩柱，混凝土为C50砼，左、右幅均为单箱连续梁，箱梁梁高1.9m，箱梁底宽5m；悬臂长度为2m，箱梁一般断面顶板厚22cm，底板厚20cm，腹板厚40cm；
跨五典坡路为连续梁的第二跨长度33m，桥4#～5#墩桥下为五典坡路，宽度为21m。根据五典坡路行车安全及结构布置要求，在左、右线跨线桥桥下五典坡路预留单向两个门洞，两个门洞横向净宽4.0米（基础中心线距离5.5m），门洞净高4.5米。
二、实例工程门洞设计思路
门洞立柱采用φ609×16mm钢管，横梁采用双Ⅰ45b工字钢连接，底模纵梁采用双Ⅰ45b工字钢，箱室下间距为0.6m，翼缘下间距为0.9m，在纵梁上横桥向铺设8×8cm方木作分配梁，间距为同类型箱梁部位间距，在方木上铺设1.8cm厚的竹胶板做箱梁底模。
施工材料设计参数：
方木与竹胶板的用材规格及布置方式同上，不作控制计算及说明。如图一
图一门洞横断面图
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三、实例工程门洞力学验算
检算说明：利用原《现浇箱梁施工方案》支架检算结果，只计算门洞位置受力，其余从略。
φ609×16mm钢管：截面面积A=29790mm2；惯性矩I=131050*104mm4；回转半径i=210mm；单位重量：84.096Kg/m；
截面积 A=π（D²-d²）/4=3.14（60.9²-57.7²）/4=297.9 cm² 截面惯性矩
Ix=π（D^4-d^4）/64=3.14（60.9^4-57.7^4）/64
=131050 cm^4
Iy=π（D^4-d^4）/64=3.14（60.9^4-57.7^4）/64
=131050 cm^4
回转半径
ix=√Ix/A=√131050/297.9=21cm
iy=√Iy/A=√131050/297.9=21cm
π*D^4*（1-α^4）/64；α=d/D W=3.14*6094*（1-（16/609）4）/64
^3表示3次方，
Ⅰ45b工字钢：截面高度H=450mm；截面面积A=11140mm2；惯性矩Ix=33759×104mm4；截面模量Wx=1500.4×103mm3；回转半径ix=174.1mm；单位重量：87.45Kg/m；
1荷载统计：
（1）箱梁自重，门洞处箱梁为空心段，仅有0.3m厚的横隔板及0.6m厚的变截面，统一按照1.0厚m的实体重量计算，腹板位置为实心段，腹板下面设置双Ⅰ36b工字钢承载，钢筋混凝土容重取26KN/m3，取此段实心箱梁横断面面积为10.8 m2，空心段混凝土截面积为4.744m2，纵桥向长9.0m：N1=（10.8m2×1.0m+12*4.744）×26KN/m3=1760.93KN；
（2）施工人员和施工材料，机具行走运输和堆放荷载按4KN/m2计算N2=4×12×9=432KN；
（3）振捣混凝土产生的荷载按4KN/m2计算：N3=4×12×4=432KN；
（4）模板荷载按照0.75KN /m2考虑：N4=0.75×12×9=81KN；
（5）底模纵梁双Ⅰ45b工字钢：
N5=12×87.45/1000×10×30根=314.82KN；
（6）组合连接横梁双Ⅰ45b工字钢：
N6=12 m×3×87.45/1000×10×2根=62.96KN；
（7）钢管自重N8=4×350/1000×10×7×3=294KN。
2底模纵梁强度验算
底模纵梁采用双Ⅰ45b工字钢，横桥向间距箱室及腹板下间距为0.6m，翼缘下为0.9m，底、腹板、翼缘下共30根，设计计算按照梁体重量全部由底、腹板、翼缘下共30根工字钢承担，
平均单根工字钢承受梁体传递线荷重为q1=（1.2×（N1+N4+N5）+1.4×（N2+N3））/30/9
=1.2×（1760.93+81+62.96）+1.4×（432+432）/12/30
=3495.6/12/30=9.71KN/m
0.40-0.60厚的腹板全部为实心混凝土，为控制最大承载力，由4根工字钢承担，组合的最大线荷载计算。
N1=（0.6×1.9×12）×26KN/m3=355.68KN；
（2）施工人员和施工材料，机具行走运输和堆放荷载按4KN/m2计算N2=4×0.6×12=28.8KN；
（3）振捣混凝土产生的荷载按4KN/m2计算：N2=4×0.6×12=28.8KN；
（4）模板荷载按照0.75KN /m2考虑：N4=0.75×0.6×12=5.4KN；
（5）底模纵梁双Ⅰ45b工字钢：
N5=12×87.45/1000×10×4根=41.98KN；
每根工字钢纵梁承受的腹板线荷载：q1=（1.2×（N1+N4+N5）+1.4×（N2+N3））/12/4=（1.2*（355.68+5.4+41.98）+1.4×（28.8+28.8））/12/4=11.76KN/m
弯曲应力s=Mmax/Wx=43.73/（1500.4×103×10-6）=29.14 MPa< [σ]=215Mpa
剪切应力：τ=3V/2A=3*40.02*103/（2*11140）=5.39Mpa＜[τ] =125Mpa
最大挠度：按L/1000控制挠度最大值[f]=5.5/1000=5.5mm
二等跨连续梁挠度fmax=3.23mm< [f]=5.5mm（合格）
底模纵梁采用双Ⅰ45b工字钢，箱室下横桥向间距为0.6m，底板下共30根，设计计算按照梁体重量全部由底、腹板下共18根工字钢承担，梁体传递线荷重
N1=（12*3.8*0.42）×26KN/m3=497.95KN；
（2）施工人员和施工材料，机具行走运输和堆放荷载按4KN/m2计算N2=4×12×3.8=182.4KN；
（3）振捣混凝土产生的荷载按4KN/m2计算：N3=4×12×3.8=182.4KN
（4）模板荷载按照0.75KN /m2考虑：N4=0.75×12×3.8=34.2KN；
（5）底模纵梁双Ⅰ45b工字钢：
N5=12×87.45/1000×10×（18-4）根=146.92KN；
（6）组合连接横梁Ⅰ45b工字钢：
N6=12 m×3×87.45/1000×10×2根=62.96KN；
（7）钢管自重N8=7×84.096/1000×10×7×3=123.62KN。
每根工字钢纵梁承受的箱室底板线荷载：q1=（1.2×（N1+N4+N5）+1.4×（N2+N3））/12/14=（1.2*（497.95+34.2+146.92）+1.4×（182.4+182.4））/12/14=7.89KN/m
翼缘比箱室混凝土厚度小，下方工字钢间距一致，线荷载考虑与箱室一致，不控制强度、刚度等，可以简化计算。
3门洞横梁强度验算
门洞立柱顶面采用双Ⅰ45b工字钢用钢板加劲焊接于七根钢管立柱顶部的钢板上，根据纵梁传递给横梁的荷载，翼缘外仅考虑纵梁、横梁、底模及防护栏杆等自重，暂按（4+0.75+87.45/1000*10*2+87.45/1000*10*1.2*2）*0.5=3.29KN
弯曲应力s= Mmax /W x=3.62/（1500.4×103×10-6）=2.41MPa< [σ]=215Mpa合格
最大挠度：按L/1000控制挠度最大值[f]=1.6/1000=1.6mm
连续梁挠度fmax=0.02mm< [f]= 1.6mm（合格）
连续梁剪力Vmax=16.52KN
剪切应力：τ=3V/2A=3*16.83*103/（11140）=4.53Mpa＜[τ] =125Mpa
4立柱承载力验算
（1）立柱强度验算：
跨中横梁的承载力最大，承载力N =11.76*2*5.5*1.6=195.68 KN（不含横梁及立柱重量）
靠近箱梁腹板位置立柱承受的最大压力（含横梁及立柱自重）为：195.68+1.6*87.45*10/1000+5×350*10/1000=250.58 KN
（2）稳定性验算：
压杆的长细比λ=l0/i，：回转半径i=0.210m，自由长度l=4m，长细比l==l/iλ=l0/i=4/0.210=19＜[λ]=100；
折减系数
φ=1.02-0.55[（λ+20）/100]2=0.936
压杆稳定的允许荷载：
[σ]=φ·[f]=0.936×205=191.95Mpa
[F]= [σ]·A=191.95×29790/1000=5718.21KN＞N=250.58KN满足要求
立柱连接横梁强度验算：柱底法兰按d=400mm设置：σ=N/S=172.96×103/（3.14×0.22×106）=1.38Mpa＜[σ] =15Mpa，满足要求！
（2）地基压应力计算：
钢管底部焊接80×80cm，厚度为2.0cm的正方形钢板，受力在宽100cm，厚度60cm的C30钢筋砼基础上，地基为大于90%压实度的土层，立柱通过砼层对土层按450扩散计算。
基底承载力：钢柱基础底接触路面面积按1.45*11=15.95m2计，则：
σ=N/S=7*250.58*103/（1.45*11*106）=0.11Mpa＜[σ] =30Mpa（合格）
四、实例门洞施工工艺流程
门洞工艺流程图
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五、实例门洞施工过程中的注意细节
1.门洞条形基础位置的沥青混凝土进行破除。进行单向交通管制后，进行钢筋绑扎及按照设计位置预埋连结短钢管柱。钢管柱位置标高等验收合格后浇筑混凝土。
2.由于钢管柱是租赁的，现场条基的高度要根据租赁站的钢管柱高度结合现场情况决定，要求道路中心的条基高度不低于0.6cm，防止车辆碰撞，保证结构安全。
3.预埋的0.5m高度的钢管柱要求漏出高度为0.15-0.2m，禁止将短钢管柱安装在顶部。
4.门洞的搭设宽度要求大于桥梁3m，其中进车方向要求不少于2m，用于满铺竹胶板安全防护和企业标识、交通提示牌的设置，左右幅之间仅剩1m，全部木板满铺防止掉物。
5.门洞拆除是本门洞施工的安全控制要点。门洞拆除要按照松砂桶然后从上到下的顺序操作，拆除施工要进行道路的封闭施工，交警部门要求夜晚进行拆除作业，由于做好了现场的照明和安全防护工作，项目主要领导带班按照既有道路施工安全规程进行作业，安全完成了本项工作。
六、实例门洞的安全保证措施
1、架体搭设拆除前，项目部技术负责人向安装、拆架施工人员进行书面安全交底工作，接受人进行签字确认，并组织进行BIM动画演示的搭设、拆除结构顺序的学习，现场监督按照结构顺序操作。
2、拆除前，班组要学习安全技术操作规程，清楚拆架时的安全注意事项。
3、拆架前在周围设立警戒区域和警戒标志，警戒区域界线距离桥梁边线10m以上，采用临时护栏围档，禁止无关人员进入警戒区域。
4、临时支撑架外侧四周设置剪刀撑和抛撑。操作平台支架每5排5列设置剪刀撑。操作平台顶面铺设木档和脚手片，用铁丝扎牢。
5、严格按方案顺序实施拆除，现场由专人负责指挥，上下协同有序作业。
6、人工拆下的小件材料，如模板、方木等，应用绳索吊住向下传递，严禁往下投掷。工字钢等大件材料由叉车托运，吊车起吊。
七、结束语
门洞是跨线现浇梁施工的必备支撑系统，结合新开门南路跨五典坡门洞构造，简单进行本门洞的构造，经过仔细研究和策划，本门洞系统的特点如下：
1、砼条形基础既满足了基础受力要求，又能防止车轮碰撞，保证安全。
2、支架系统采用的钢管柱、型钢，安装连接尽可能采用螺栓连接，保证拆卸方便。
3、门洞巧妙地利用砂桶调整和卸落支架，解决了拆除过程中对既有型钢结构的破坏。
4、钢筋混凝土条基和钢管柱按照交通标识的相关要求，设置夜行导向，保证夜间行车安全。
参考文献：
[1]JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范5交通运输部、中交第一公路工程局有限公司.ISBN号：978-7-114-09224-4.人民交通出版社.2011-6-1