42米现浇箱梁贝雷支架施工技术方案【整理版施工方案】.doc
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1、第一节 工程概况一、概述1、工程概述株洲湘江四桥距株洲市一水厂取水口下游约500m,西起泰山路与长江南路交点,跨湘江,东至株洲市芦凇区,接建宁大道。其中河东岸引桥高架跨越沿江南路、建设路后与建宁大道平交,河西岸引桥高架跨越滨江南路后与长江南路平交,另外河西岸设有半互通式立交将大桥与滨江南路相互联接.桥梁部分孔径布置(由西向东)为:1220m(现浇连续箱梁)746m(顶推连续箱梁)75m2140m75m(三塔部分斜拉桥)442m(现浇连续箱梁)520m(现浇连续箱梁),桥梁总长1265.2m。株洲四桥建成后,大大缓解了株洲一桥交通压力,缩短了芦淞区至天元区跨江的往来交通,从而减低了机动车辆的耗油
2、量,这样,能大大改善株洲城市的空气质量。2、工程地质42m跨现浇箱梁横跨东岸滨江南路和建设路,城市路面经过水泥混凝土硬化,地基承载力较好。通过株洲地税三分局部分地表面有20cm左右水泥混凝土路面,仅少部分地表为土层.该桥位从上往下的地质情况为,首先为1。28 m5.10 m的填筑土,承载力较低;再是5。12 m6.10m粘土层,容许承载力220260 Kpa;最后进入弱风化泥质粉砂岩和弱风化砂砾岩,厚度17。80 m25。17m,容许承载力12001500 Kpa,桥梁的基础奠基于此层上面。3、水文特征湘江自南向北贯穿株洲市,较大支流的枫溪港、白石港迂回曲折于河东汇入湘江,水情较为复杂.在市区
3、内有株洲水文站,水文系列较长,湘江干流最高水位一般出现在47月,主要受洪水径流控制。根据株洲水位站质料统计,多年平均水位30。61m(85黄海系统),历年最高水位实测最高值为42.59m(1994年6月18日,56黄海系统),实测最大流量20200m3/s(1964年6月);实测最低水位27。51m(1998年11月13日),实测最小流量101m3/s(1966年9月).正常水位为29.4431。96m。年最高水位一般出现47月,年最低水位出现在122月。总之,该桥位处水资源比较丰富,能够满足上部结构的施工。4、气象特征株洲市地处亚热带季风湿润气候地区。气候温暖,四季分明,雨水充沛,生长期长。
4、据株洲市气象站19542000年质料统计,多年平均降水量1410mm,最大年降水量1912。2mm(1954年),最小年降水量932。8mm(1986年)。全年雨水集中在37月,汛期(49)降雨量占全年70左右,梅雨季节4、5、6三个月,降雨量占全年40%以上,多年平均蒸发量在900mm以上。多年平均气温17。4,多年极端最高气温40。4(1963年9月1日),多年极端最低气温40.4(1991年12月29日).株洲市区多年平均风速2.2m/s,风向冬季为西北风,夏季多为南风.5、施工重点及难点重点:确保支架预压安全。难点:滨江南路和建设路上交通繁忙,车流量大,过往行人比较多,给安全施工带来巨
5、大挑战。拟在两条主干道上方的贝雷桁架下面满部安全网,并在醒目位置悬挂安全警示牌。6、箱梁的结构形式箱梁为分离式双箱单室斜腹板截面,半幅全宽1375cm,单箱底板宽638cm,顶板悬臂长320cm(内侧300cm),底板中心线处梁高250cm,底板厚度25cm,腹板厚度40cm(根部80cm),顶板厚度28cm,通过改变腹板内外侧高形成桥面横坡。支座处箱梁设横隔板(中横梁厚120cm,边横梁厚100cm),另在各跨1/4桥跨处设置30cm厚的横隔板.所有的横隔板都在箱梁底的中心线位置设置直径为70cm的过人圆洞。每跨箱梁各设两个GPZ()型系列盆式橡胶支座,边跨端支座采用GPZ()4型,中支座采
6、用GPZ()9型,横向两支座中心线之间的距离为520cm。为方便检查人员进出箱梁,在边跨底板无预应力区各设一个直径为60cm进人洞。箱梁采用三向预应力体系,纵向束采用7S15。24mm和9S15.24mm钢绞线;横向预应力束为3S15。24mm和2S15。24mm钢绞线;竖向预应力采用JL32精扎螺纹钢筋,配扎丝锚具。二、现浇箱梁主要工程量 项目材料规 格单位42m现浇箱梁结构部位合计箱梁横梁齿块混凝土C55M325384791143131精轧螺纹钢筋JL32Kg2416624166钢绞线9S15.24Kg610244420654447S15。2468239494687333S15.24312
7、78312782S15.2493699369普通钢筋HRB33525Kg1499514995221006081006081646267738413501090122404870871298544120普通钢筋R23516Kg656123779101014101481289215913051钢材M756572六角螺母块13361336M756572锥形螺母13361336锚锭板1401402426722672锚具张拉端锚具YM159套45654510固定端锚具YMP1595454张拉端锚具YM15-752860固定端锚具YMP15752860联接器YJ157156156张拉端扁锚YMB15366
8、8668固定端扁锚YMB15-3668668张拉端扁锚YMB152324324固定端扁锚YMB152324324塑料波纹管D81M1497939315372D6132603260D602081618161D462036183618钢管502。5Kg626626三、现浇箱梁施工工艺流程四、主要施工方法该现浇箱梁横穿城市主干道,为了不影响城市交通。拟采用贝雷支架逐跨现浇的施工工艺。预压考虑到提高工效,采用水箱预压方法;底模和侧模采用木框竹胶板,箱梁内模采用木模,搭设钢管支撑;混凝土采用大型水上搅拌站拌和,输送车运至现场,拖泵泵送入模。第二节 贝雷支架搭设一、贝雷支架的设计东岸42米跨连续箱梁施工采
9、用贝雷支架现浇的施工工艺,施工时首先进行支架基础、支架结构的设计与施工。由于连续箱梁跨度为42米,所以拟在每跨设5排支撑墩,支撑墩基础为混凝土扩大基础,扩大基础上预埋预埋件。支架立柱采用90010钢管,立柱顶部设置5001000钢箱梁,其上布设贝雷桁片、I25a工字钢次梁和底模系统,其具体结构如后面附图所示。二、贝雷支架受力验算1、支架受力荷载取值根据公路桥涵施工技术规范(JTJ2000),模板支架设计的有关规定,支架设计及验算时主要荷载为混凝土、模板和支架自重的荷载;施工人员、材料机具等行走和堆放荷载;振捣混凝土时产生的荷载;新浇混凝土对侧面模板的压力;倾倒混凝土时产生的荷载;其它可能产生的
10、如雪荷载、冬季保温设施荷载等;支架稳定性验算荷载主要为风荷载。1。1、混凝土自重荷载砼自重为安全计取r=26kN/m3,根据施工图纸各截面尺寸计算荷载qr及其分布长度具体如附图一所示。1。2、板、支架自重荷载侧模、内模、底模自重荷载:偏安全侧模、内模及底模均按照常用钢模板150kg/m2自重计算则: 式中:l1、l2分别为两侧翼板的宽度; h1、h2分别为两侧腹板的高度; l3为模板横桥向内模总长; B为底模板宽度;1。3、贝雷片自重荷载按10片贝雷横向布设,单片贝雷自重270/3。0m,考虑联结销、支撑架取300/3.0m计,则贝雷片自重荷载q2=10kN/m。1.4、I25a工字钢自重荷载
11、I25a工字钢顺桥向按75cm间距布置, 42米长支架一共布置57根,没根工字钢长15m,则。1.5、施工荷载计算支架受力时,偏安全考虑施工荷载取q2.5kN/m2,故施工荷载取值 , 式中:b为箱梁顶面宽度。1。6、倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷载取q2。0kN/m2,则没沿米上的荷载值,式中:b为箱梁顶面宽度。1.7、风荷载计算支架水平荷载主要为风荷载,根据公路桥涵设计通用规范查全国基本风压图知,金华地区频率1/100的风压为350Pa,风压力计算公式为:W0:基本风压400 PaK0:设计风速频率换算系数,属临时工程取0。75;K1:风压高度变化系数取1。0;K3:地形
12、地理条件系数,取1。0;支架贝雷片以上部分横向风载(偏安全考虑,贝雷片迎风面积每延米1.5m2)单排支架立柱所产生风荷载:K2:风载阻力系数,根据公路桥涵设计通用规范要求,贝雷桁架1.5m高度范围内按照桁架计查相关表格取1.9、底模以上(侧模高度2.5m范围内)按照平面结构取1.3,钢管圆形立柱参照圆形桥墩取0。6。1.8、支架受力情况承受竖向均布荷载:承受竖向均布荷载:2、箱梁支架模板受力系统受力验算2.1、翼缘板区模板结构计算42米现浇支架的侧模面板采用竹胶板,用810cm木枋作为次梁,次梁下每间隔75cm设置一道810cm木枋,木枋下面搭设钢管支撑,钢管直接撑在I25工字钢上。具体结构附
13、图二:2。1.1、次梁(810cm)木枋计算翼缘区砼最大厚度为0.5m,最小厚度为0.15m,考虑安全系数,按0.5m厚砼计算:翼缘处砼荷载:模板荷载:设备及人工荷载:砼浇注时振捣荷载:则有木枋每隔30cm布置一道,木枋子长度一般可达45跨,偏安全考虑,按简支梁计算,跨径为0。75m,计算简图如下所示:则跨内最大弯矩为:又应力为:(参考一般松木木质)最大剪力在支点处, 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:(参考一般松木木质)即强度均满足要求.由规范可知,刚度验算荷载取值只考虑砼、模板、施工人员及机具荷载,不考虑振捣所产生的荷载。偏安全考虑,其取值大小同强度计算(以下相同,不另说明),可得: 则刚度完
14、全满足要求。2.1.1、主梁(810cm)木枋计算箱梁翼缘板下模板主梁用810cm木枋,木枋下支撑483.5脚手管间距为50cm,偏于安全考虑,按简支梁进行计算,跨径为0。5m,受到次梁传递的集中荷载,大小为,最不利的受力模式如下图:则跨内最大弯矩又 最大剪力在支点处, 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得: 即强度满足要求。 则刚度也完全满足要求。2.2、腹板模板结构计算腹板模板下面次梁和主梁采用1012cm木方,布置方式跟翼板基本一样,只是布置间距不相等。2.2.1、腹板新浇混凝土产生的压力腹板新浇砼所产生的侧压力按下式计算:其中:Pmax为新浇注砼的对侧模的最大侧压力;K1-外加剂影响修正系数,
15、掺加外加剂时取值1.2;K2砼坍落度影响修正系数,取0.85;混凝土容重,取值26kN/m3; t0 新浇注砼的初凝时间,取14h;砼浇注速度,取0。5m/h。所以:可见在腹板上新浇砼产生的最大的侧压力为57.8kN/m2,且有效压头为2。2米,考虑振捣时所产生的荷载4。0 kN/m2,所以最大的侧压力为57.8+4。0=61.8 kN/m2。侧压力从上至下按梯形规律递加,偏安全考虑,取最大荷载值61。8kN/m2计算。、次梁1012cm木枋计算木枋的布置间距为0.2cm,则木枋子长度一般为3-4跨,偏安全考虑, 按简支梁计算,跨径为0。75m,计算简图如下:则跨内最大弯矩为:由梁正应力计算公
16、式得: 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得: 即强度均满足要求。挠度计算按简支梁计算: 则刚度也完全满足要求。、主梁1012cm木枋计算箱梁腹板下模板主梁用1012cm木枋,木枋下支撑483.5脚手管间距为40cm,偏于安全考虑,按简支梁进行计算,跨径为0.4m,受到次梁传递的集中荷载,大小为,最不利的受力模式如下图:则跨内最大弯矩又 最大剪力在支点处, 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得: 即强度满足要求。挠度按简支梁计算,作用在支点上的力对构件不产生挠度, 则刚度也完全满足要求。2。3、底模板下构件的计算2.3。1、次梁(1012cm木枋)验算底模下次梁按顺桥向布置,间距30cm和40cm ,其具体布
17、置如后附图所示。在次梁下横桥向布置I25工字钢,间距为75cm.因此计算跨径为0.75m,按简支梁受力考虑,分别验算底模下斜腹板对应位置和底板中间位置:其计算简图如下所示:、斜腹板对应位置验算底模处砼箱梁荷载:模板荷载: 设备及人工荷载:砼浇注冲击及振捣荷载:则有: 又由梁正应力计算公式得:由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:所以强度满足要求;由矩形简支梁挠度计算公式得: 刚度满足要求。、中间底板位置验算中间底板位置砼厚度在0.530。86m之间,考虑内模支撑和内模模板自重,按0。9m计算,则有:底模处砼箱梁荷载:内模和底模荷载: 设备及人工荷载:砼浇注冲击及振捣荷载:则有: 又由梁正应力计算公式得
18、:由矩形梁弯曲剪应力计算公式得: 所以强度满足要求;由矩形简支梁挠度计算公式得: 刚度满足要求。2。3。2、支架贝雷桁片顶底模分配梁 工25a型钢受力验算如“箱梁现浇贝雷支架结构示意图”所示,支架贝雷片铺设完成后在其上按照桁片节点距离75cm铺设底模受力型钢,工25a型钢上再铺设木枋,木枋上铺设竹胶板。横桥向组合贝雷片安装间距为3。0m、箱梁腹板下各安设一组贝雷桁片,因此腹板自重直接作用于底模分配梁工25a的支点上,对底模型钢来讲不产生弯矩及挠度(直接受压),偏安全考虑,对底模型钢在两贝雷桁片之间按照简支梁计算,其受力荷载按照箱梁砼最大厚度计。则L=3。0m,查表的 型钢承受竖向最大均布荷载为
19、:式中: qr为箱梁混凝土自重,由于腹板自重直接作用于贝雷桁片上,因此仅取箱梁底板、顶板(有齿块)总厚度的自重(厚0。9m); 3层表示底模、内模模板总层数,单层模板自重如前所示取1.50kN/m2; q施表示施工人群、机具荷载,如前所示取1.0kN/m2; 0.75m为型钢间距。故:型钢受力满足相关规范要求,翼缘板下受力比中间底板还要小,不需要验算。3、贝雷桁片受力验算如附图所示,为方便施工时的吊装,桁片在桩顶均断开设置,受力验算时取单跨箱梁支架中贝雷桁片跨度最大、荷载最大的一跨,跨径相等,因此L=9。0m、qr209.56kN/m,贝雷横向取10片,贝雷架特性如下:高长cmcm弦杆截面积F
20、cm2弦杆惯矩Ixcm4桁片惯矩Igcm4桁片允许弯矩kN.m桁片允许剪力kN15030025。48396.6250500788.0245.0则:(0.8为桁片不平衡受力系数)贝雷架支点处剪应力验算:故支架纵向布设10片贝雷满足施工规范要求。4、支架桩顶5001000钢箱梁受力验算钢箱梁布置如附图所示,钢箱梁受力图如下:则: 5001000钢箱梁截面性能:,经计算,所选构件满足规范要求。5、支架单桩受力验算钢管桩受力直接由贝雷架传递的,由上面知支反力 。则单桩承受最大力为:90010钢管桩截面特性:考虑钢管桩立柱最长约8米,取8米计算:强度验算:稳定性验算:经计算钢管桩能满足要求.6、支架整体
21、稳定性验算支架水平荷载主要为风载,风压力计算如前所述,故支架承受风力对于42m跨径箱梁支架:由于箱梁横坡调整由自身腹板高度进行调整,故恒载、施工荷载几乎不产生水平作用力,水平荷载仅为风载。抗倾覆系数:式中: G表示支架自重,最不利情况为侧模已经安装完成、尚未绑扎钢筋,此时支架自重包括外模系统、贝雷桁片、钢管立柱自重。满足规范抗倾覆系数1.3的要求7、支架立柱基础的形式选择及受力验算7.1基础形式选择42米现浇支架桥位区覆盖层较浅,一般为2米左右,穿过覆盖层就是亚粘土或者是泥质粉砂岩,推荐承载离为220KPa260KPa。并跨过建设路和滨江南路,路面承载力根据相关质料大于1000KPa。结合现场
22、的实际情况,支架立柱基础采用扩大基础。7.1。1、在老路面上的基础形式拟采用1.51.50。5m的钢筋混凝土扩大基础,基础按照构造要求配筋。7。1.2、其它立柱基础采用采用2。62.60.8m的钢筋混凝土扩大基础,基础按照构造要求配筋,以穿过覆盖层作为基础的持力层。7.2、基础受力验算7。2.1、对于以老路面为持力层 (单根立柱所受竖向力最大值):为地基承载力设计值,偏安全考虑取较小值1000kpa A:扩大基础受力面面积7。2.2、穿过覆盖层作为基础的持力层:为地基容许承载力,根据地质勘测报告取260kpa.A:扩大基础受力面面积三、贝雷支架的施工1、支架搭设工艺流程2、支架基础施工根据地堪
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