塔岭互通现浇箱梁施工方案

16-/NUMPAGES16塔岭互通现浇箱梁施工方案一、工程简介由我公司负责施工的长湘高速〔复线〕第14合同段，起讫桩号K170+000~K176+527.15。在上跨已建成通车的潭邵高速公路后终点与在建的潭衡西高速公路〔K2+600〕相连，同时通过匝道与潭邵高速公路相连，使三条高速公路在此交汇。本项目的施工难度在于上跨已通车的潭邵高速公路的现浇箱梁支架、模板的方案与计算，与具体实施。为指导施工特作此方案。二、施工方案的编制依据1、《##省##至##高速公路〔复线〕第十四合同段施工设计图》2、《##省##至##高速公路〔复线〕第十四合同段工程地质补充勘察报告》3、《公路桥涵施工技术规范》〔JTJ041-2000〕4、《公路工程质量检验评定标准》〔JTGF80/1-2004〕5、《路桥施工计算手册》〔周水兴、何兆益、邹毅松等编著〕6、《公路施工手册(桥涵)》〔交通部第一公路工程局〕7、《装配式公路钢桥多用途使用手册》〔##军区工程科研设计所黄绍金、刘陌生编著〕8、《路桥施工常用数据手册》〔第二版杨文渊编著〕9、《常用钢铁材料手册》〔熊中实主编〕10、《装配式公路铁桥使用手册》〔中交公路规划####喻忠权编、苏善根审〕〔内部发行〕11、《321型钢桥几何特性表》〔##大川筑路机械##〕三、气候、水文、地质情况与交通情况场地区属中亚热带季风性湿润气候区，四季分明，春末夏初多雨，年均气温16.8~17.3℃，年降雨量1358mm，无霜期260~276桥位处上跨潭邵高速公路，属于低丘地貌单元。地形起伏不大，最大相对高差不超过12米，地脉高程70~78m，两岸桥台分别位于一低矮的小山头上，未见基岩出露。桥下为潭邵高速公路〔已通车，日流量约2~3万辆〕相当繁忙。四、现浇箱梁上部结构情况现浇箱梁为大跨径〔28m+40m+28m〕等宽直腹板，半幅桥宽12.75m的后张预应力箱梁，断面为单箱双室结构，且整桥平面位于R=2800的左偏圆曲线段内纵面位于i1=2%、i2=-2%、R=16000m的凸行竖曲线段内，桥面净宽2*12.25m两幅单向横坡2%，桥面排水设置在半幅较低一侧，间距5m，位于潭邵路与I匝道上方时的排水须引出路基集中排放。五、现浇箱梁上部构造1、主梁断面：现浇箱梁断面系等宽矩形截面，直腹板，为单箱双室〔半幅〕断面，全桥为等宽断面且等高，高度均为2.2m。2、现浇箱梁桥面纵坡很小，两幅横坡均为2%的单向横坡通过墩顶垫石、梁底梁靴〔楔形块〕来调整。3、现浇箱梁的浇筑可采用满堂支架、贝雷梁支架〔321公路钢桥〕等方案施工。但综合考虑我们拟采用贝雷梁支架方案比较稳妥。浇筑砼前必须对支架进行预压，预压强度为箱梁自重的100%以消除支架模板的弹性和非弹性变形。箱梁施工程序，见“预应力现浇箱梁施工工艺流程图〞预应力现浇箱梁施工工艺流程图施工准备施工准备地基处理满堂支架或贝雷支架搭设底板、侧模安装〔支座〕支架预压测量与支架调整底板钢筋、腹板钢筋、横隔梁钢筋安装预应力管道〔预应力筋〕安装腹板与横隔梁模支撑安装调整底板、腹板砼浇筑安装室内顶模板与支撑安装顶板和翼板钢筋安全维护侧模制作钢筋制作管道预应力筋制作模板制作泵送砼拌制模板制作钢筋制作端头〔伸缩缝预留槽〕与施工缝〔后浇段〕模板安装模板制作浇顶翼板与顶齿块砼泵送砼拌制盆式支座安装施工缝〔后浇段〕模板制作预应力钢筋制作I段预应力钢筋张拉预应力钢筋制作I段预应力钢筋张拉泵送砼拌制后浇段泵送砼拌制后浇段Ⅱ砼浇筑砼养护〔按前要求〕砼养护〔按前要求〕预应力筋制作Ⅱ预应力筋制作Ⅱ段梁预应力张拉浆液制备注浆浆液制备注浆封锚封锚安全维护拆除支架模板安全维护拆除支架模板六、贝雷支架〔321公路钢桥〕施工方案贝雷支架从第二世界大战期间诞生以来，一直受到欧美国家的重视和应用，取得了重大成绩。我国在上世纪五六十年代即引用，后经消化、吸收并改进成“321公路钢桥“，在实际应用中取得很大成绩，尤其应用在战备施工和军演中，后来在地方上得到了广泛应用，尤其在我们公路桥梁建设中，更是发挥了独特作用。本公司技术人员曾先后在##蒙新高速和##东沙至新联高速公路现浇箱梁支架中成功采用，并取得良好效果，比满堂支架或排架墩条形基础施工效果都好，加上本项目如采用满堂支架必然支撑在潭邵路的水泥砼路面上，路面行驶车辆的振动自然通过支架传到支架、模板和现浇箱梁上，因而会使箱梁产生裂纹。七、贝雷支架方案本项目K2+254桥现浇箱梁为28m+40m+28m，现在潭邵路的中央分隔带设一条形基础，两边各设三条，共七个条形基础。或者两边各设一条形基础，则两边分别用满堂支架亦可。三条形基础〔或七条〕因不与水泥砼路面相连，故对现浇箱梁不产生大的振动，而潭邵路两边则可采用满堂架。中间跨潭邵路分为2*18m〔即分隔带设一条形基础〕，两边则各为2*15m〔七条形基础〕三条形基础之上分别按计算采用的不同高度竖立柱〔钢管〕在主柱之上用工字钢或H型钢作底横梁，再在横梁上布放八组贝雷桁架组件作支架纵梁承受上部结构与模板钢筋砼和施工载荷。在纵梁上布设每隔0.9m一组〔2根〕12.6#或10#槽钢的下横梁以支承调整顶托、上横梁、木枋、模板等，并将上部荷载分配到各纵梁贝雷桁架组件上。在下横梁与调整顶托之间有垫片是起托起调整顶托，减小摩擦阻力，便于作用调整，同时也将压力平分给两下横梁，在顶托之上的上横梁是将底模板传给木枋的力均匀地传给调整顶托，以便顶托根据不同需要调整高低，箱梁的纵坡、横坡与预拱度也由此调整。在上横梁之上是间距为0.3m的纵向木枋，其作用是将底模板传下的荷载均匀分配给上横梁，其次是防止底模板弯曲变形。贝雷桁架〔贝雷钢桥〕“自1938设计定型后，第二次大战期间广泛使用在欧洲、亚洲、非洲战场，战后这种器材被租赁用于抢修桥梁和作建桥的施工设备，经半个多世纪的应用，除仍保留米字形桁架腹杆体系外，在制造、焊接工艺、材料、防腐等方面做了许多改进〞。〔引自《装配式公路钢桥多用途使用手册》用作现浇支架是切实可行的，且有很多典型性应用案例〔见附图〕。本施工方案经计算拟采用加强型贝雷支架〔即在标准桁架上下各加一组加强弦杆以增强其抗弯能力〕，并将每两榀用支撑架连接成一组，横桥向在底横梁上布设八组，再用钢架管连接成一个平台，在平台上再安装调整支架与模板。贝雷桁架具体尺寸为3m(纵向)*1.7m〔高〕*0.176m经组拼支撑架后横向为0.63m，八组桁架在底横梁上按中距1.44m布置，则总宽约为10.7m〔见附图一〕，在其上布设的下横梁〔两根一组〕和调整顶托〔按0.9m*0.6m〕布设〔即按纵距0.9m，横距0.6m〕，再往上是顶横梁、木枋〔按纵放，横距0.3m〕，再上面平铺底模板〔σ1.8cm层压板或σ1.2-1.5cm竹胶板〕。八、支架模板的预压支架模板搭设后，经外观、结构尺寸与标高线形测量验收合格后，还要对支架模板进行静载〔按箱梁重100%〕预压。这是支架验收的一个重要环节，也是消除支架模板的弹性和非弹性变形的主要手段，并观测〔测量〕其沉降情况，同时做好详细记录。观测时，整跨须先在底模板上标记出5-7个断面〔纵向〕再在每个断面均布五个点，即整个底平面必须均布多个测点，以便准确反映各处的沉降变化情况，并且沉降观测须分几个时段，即未加载前，加载30%，加载60%，加载100%，卸载后。为真实、准确反映变化情况，拟采用水袋加砂袋预压的方法进行，即在底、侧模板上铺帆布〔整幅〕或其他编织物，根据计算须另加的砂袋数量〔须折算为质量〕与布放位置进行合理配载，使之能取代现浇箱梁自重100%进行施工前的预压试验。〔另附堆载预压图〕观测沉降基本稳定超过3天后卸载，卸载后仍须测量一次并记录。根据堆载预压与卸载后观测资料，认真细致的分析各类沉降性质〔是弹性变形还是非弹性变形〕确定各点位的可调顶托是否要进行相应调整。九、钢筋骨架的制作安装中横梁、端横梁的钢筋骨架应在支架模板预压之前就先加工组焊完毕，待支架卸载调整后即用吊车吊上平台与纵向骨架、组焊骨架与架立筋安装箱梁支座预埋钢板安放，安装预应力管道并用井字架固定，安装螺旋筋、锚锭板，并用螺栓固定。安装箱梁内模、齿块模板与安装过人孔钢筋和模板，安后浇段隔离模板，腹板模板的对拉和支顶必须牢固可靠。混凝土输送泵〔车〕就位，振捣与混凝土施工人员就位后就开始浇筑现浇箱梁浇到腹板与翼板相交之处，留下后浇段不浇〔即除开后浇段的三段〕。待砼终凝后，安装内膜顶板、扎顶板、翼板钢筋，并做好伸缩缝预留槽模板安装定位后，浇箱梁、顶板、翼板砼。待第一段箱梁砼强度达到90%以上后，张拉第一段预应力索。浇第一个后浇段砼，待其强度达到90%以上，张拉第二段预应力索，再浇第二个后浇段砼，同样待砼强度达到90%以上时张拉余下的预应力索。然后拆除模板支架与安全防护网〔必须在做好潭邵路的安全疏导情况下〕，再浇桥台背墙〔为了张拉，施工留下未浇的〕、耳墙、浇护栏、桥面铺装、安装排水设施〔跨潭邵路与=1\*ROMANI匝道处须引流到路外〕，最后，安排做桥梁搭板和伸缩缝。十、支架模板受力分析、计算现浇箱梁共C50砼2323.2m3Q1=1161.6m3*26KN/m3=30201.6KN〔《公路桥涵施工技术规范》P309半幅全桥长96米〔28+40+28〕，支架按15+15+18+18+15+15米跨布置。则按最大跨18米进行计算，即Q1=30201.6KN/96*18=5662.8KN2、以下均按18米跨计算，层压板自重〔模板〕63.66m3*686kg/mQ2=43670.76kg/96*18≈81.88KN〔《路桥施工常用数据手册》P79〕3、木枋自重75m3*600kg/m3≈Q3=450KN/96*18=84.38KN4、顶横架10#槽钢188*12.8*10kg/m=24064kg≈240.64KNQ4=240.64KN/96*18=45.12KN5、可调顶托2276个*5kg/个=11380kg≈113.8KN/96*18Q5=21.34KN6、架管Q6=3836.2kg≈38.36KN7、下横梁12.6#槽钢42根*12.8m*12.32kg/m=6623.23kgQ7=6623.23kg≈66.23KN8、贝雷桁架Q8=1447.36KN/96*18=120.61KN9、人、机械、材料与其他临时施工荷载取1.0KN/m2〔翼板面积除外〕Q9=1*8.75*18=157.5KN10、混凝土冲击、振捣荷载取2.0KN/m2〔翼板面积除外〕Q10=2*8.75*18=315KN11、纵梁均布荷载组合q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q10=5662.8+81.88+84.38+45.12+21.34+38.36+66.23+120.61+157.5+315=6593.22KN十一、荷载计算1、桁架内力为6593.22KN，按单跨简支计算，所有力由8组贝雷桁架承受，则每组贝雷架承受的力为6592.22KN/8=824.15KN换算成均布荷载q1=824.15KN/18m=45.79KN/m贝雷桁架自重q2=6片*2*300/18m=200kg.m≈20KN.mq=q1+q2=45.79+20=65.79KN.m贝雷架力学性能参数〔摘自321型桁架容许内力表〈一〉〈二〉〕〔Ｍ〕=3375.0KN.m〔I〕=1154868.8(cm4)(按加强型双排单层)E=2.1*105Mpa〔W〕=15398.3(cm3)〔Q〕=490.5(KN)弯矩计算=qL2/8=65.79*182/8=2664.5KN.m＜〔Ｍ满足要求，安全挠度计算a、按简支梁计算f==≈0.114mm可忽略，安全b、按连续连计算〔准备两跨18m吊上支架后再连续〕则f=0.521*=0.521*=0.521*=0.045 mm可忽略，5、剪力计算Q=0.625*ql=0.625*65.79KN.m*18m/2=370.07KN＜〔Q〕490.5KN安全十二、上部各部件力的验算〔自上而下〕〔见附图〕1、模板木层压板〔胶合板〕σ=1.8cm胶合板静曲强度〔σ〕顺纹≥25Mpa，横纹≥20Mpa弹性模量〔E〕顺纹≥7000Mpa，横纹≥6500Mpa取胶合板最低静曲强度〔σ〕=20Mpa，弹性模量〔E〕=6500Mpa按施工图S6-2-3-16-17第3页Ⅰ-Ⅰ 计算，底板宽8.75m按9m宽计，翼板不计，砼自重13.97m3(按143计)*26KN=36.4KN换成均布因模板〔胶合板〕规格为2.44*1.22m模板下的木枋按0.3m间距布置，所以按四跨〔0.3m*4=1.2m〕连续梁计算。现取1mm为单元对胶合板进行强度验算。a、跨中支点弯矩：M=0.077ql2=0.077*36.4 KN*0.32b、胶合板抵抗矩：W=bh3/12=0.1cm*〔1.8cm〕2/6=0.054cm3c、截面惯矩：I=bh3/12=0.1cm*〔1.8cm〕3/12=0.049cm4d、抗弯承载力：σ=M/W=0.252KNe、跨中挠度：f=0.6329L4/100EI=0.67mm≤〔f〕=L/400=0.75mm安全〔系数取0.632见路桥施工计算手册P765或简明施工计算手册P56〕2、木枋松木容许应力与弹性模量〔σ〕=12MpaE=9000Mpa弯曲剪应力〔〕=1.9Mpa(路桥施工计算手册P176)木枋截面10*10cm,木枋间距30cm,木枋跨度L=90cm因木枋一般长约2m,故木枋按两等跨连续梁计算a、跨内最大弯矩：M中=-0.125ql2=-0.125*4.16KN.m*(0.9m)2=0.42KN.m(路桥施工计算手册P762)b、剪力计算中支点剪力：Q=0.625ql=0.625*4.16KN.m*0.9=2.34KN〔同上〕c、木枋截面抵抗矩：W=bh2/6=10cm*(10cm)2/6=166.67cm3d、抗弯承载力：σ166.67cm3=2.52Mpa＜〔σ〕=12Mpa安全(同上〕e、截面惯性矩：I=bh3/12=0.1*0.13/12=833.33cm4f、挠度：f=0.521*≈1.9mm＜〔f〕900/400=2.25mm安全3、顶横梁10#槽钢截面特性：按A3IX截面惯性矩=198.3cm4截面抵抗矩WX=39.4cm3Wwax=16.9(路桥施工计算手册P797)钢材的物理性能弹性模量E=2.1*105Mpa剪切模量G=0.81*105Mpa轴向应力〔σ〕=140Mpa弯曲应力〔σw〕=145Mpa剪应力〔〕=85Mpa端部承压应力=210Mpa(路桥施工计算手册P797)槽钢横向布置在木枋下面间距90cm跨度L=60cm因槽钢一般每根长约6米，故按5等跨连续梁计算或按简支梁验算：Mmax=ql2a、中支点最大弯矩：M中=0.078ql2=0.078*4.16KN.m*(0.6m)2≈b、σ16.9cm3=7.1Mpa＜〔σ〕=140Mpa安全c、槽钢抗剪应力验算作用在槽钢上的均布荷载，因槽钢间距为0.9m，其上荷载则按1m长计，则：q=Q1+Q2+Q3+Q4=5662.8/18+81.88/18+84.38/18+45.12/18=326.35KN而槽钢下为可调顶托，每排槽钢下有22个顶托，间距0.6m，则槽钢的承载力跨度为0.6m，每个顶托受力为326.35KN/22≈14.83KN,按五等跨连续梁计算则其均布荷载为六个点14.83*6=88.98KN，则最大弯矩M中M中=0.078ql2=0.078*88.98KN*(0.6m)2≈最大剪力qmax=qxl/2=2.5KN.m*0.6m/2=0.75KN剪应力=0.75KN/12.74cm2=0.59Mpa＜〔〕=85Mpa安全下横梁按2*18m跨径计，则18m的均布荷载6554.86KN/42〔因其荷载由42根下横梁承担〔均布〕〕6554.86KN/42=156.07KN/22=7.094(一根横梁下有22个调整顶托