哈大马总屯特大桥连续梁方案计算介绍.ppt
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1、悬浇连续梁技术总结,0#支架形式,1、钢管支架形式2、托架形式3、落地满堂红形式,托架形式,钢管支架形式,托架的设计施工例题,哈大铁路客运专线TJ-1标段DK377+363.90马总屯特大桥工程位于辽宁省沈阳市境内,共计244孔,全长8.019 km。1.2具体跨线部位本桥跨沈阳快速干道,连续梁中心里程为DK375+327.93.钻孔灌注桩基础64根桩径1.5m,承台均为矩形两层,桥墩为圆端形实体桥墩,上部结构为(488048)m悬臂现浇梁。中跨跨越南环高速公路,本段施工里程范围为DK375+441.54DK375+619.24段(5962墩)。结合现场施工情况和有关文件,本联连续梁0#块采取
2、支架现浇的方式施工。支架采取“牛腿”的形式,即利用墩身预埋构件,工字钢为主体通过焊接组拼成型。支架施工过程中和成型后均不占用高速公路,不影响公路行车安全,墩身部分预埋主墩墩身高度均为17m,墩身分两次浇筑。在进行第二次墩身施工时,需要进行预埋,单个桥墩一侧预埋4块0.55*0.3m*0.02m钢板,钢板预埋位置的高度为墩身顶部下返1.58m,水平距离为墩中心向两侧0.85m+2m。为保证钢板与墩身固结牢靠,每块钢板向墩内部方向焊接长度为0.5m的25螺纹钢筋间距为0.1m,焊接时的焊缝要饱满。同时还要设置三层10圆钢网片钢筋防止墩身混凝土被局部压裂。见下图,0#块托架的计算,采用概率极限状态设
3、计法:1、承载能力极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形(只倾覆、过渡的塑性变形、转变为机动体系的大变位、屈曲等;2、正常使用极限状态这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用火耐久性能的某项规定的限值(如构件的挠度及裂缝、结构的侧移、基础的沉降及倾斜、震动等限制),托架侧面示意图,1.现浇箱梁自重所产生的荷载:钢筋混凝土按2600kg/m3计算,则1/2翼缘板混凝土线形荷载为:py0=1.35*2.6*10=35.1kn/m py1=35.1kn/m1/2腹板处混凝土线荷载为pf0=6.63*2.6*10=172.38kn/m pf1=5.859*2
4、6=152.234kn/m底板和顶板混凝土线荷载为pd0=3.67*2*26=190.84kn/m pd1=3.34*2*26=173.68.0#块悬出墩顶混凝土的总总量为 p=35.1*12*2+(190.84+173.68)*4+(172.38+152.234)*4=2754.9kn2.模板体系荷载按规范规定:P2=0.75kpa 3.砼施工倾倒荷载按规范规定:P3=4.0 kpa4.砼施工振捣荷载按规范规定:P4=2.0kpa 5.施工机具人员荷载按规范规定:P5=2.5kpa 二、托架布置方案及检算(一)线形荷载分布计算单侧共布置4片托架。下面对托架进行有限元计算按概率极限承载力计算即
5、Sd(rgG;rqQ)=1.2SG+1.4SQ 式中SQ:基本可变荷载产生的力学效应 SG:永久荷载中结构重力产生的效应 Sd:荷载效应函数 rg:永久荷载结构重力的安全系数 rq:基本可变荷载的安全系数 强度满足的条件为:Sd(rgG;rqQ)rbRd 式中rb:结构工作条件系数,Rd:结构抗力系数 Sd(rgG;rqQ)=1.2SG+1.4SQ=1.2*2754.9+1.2*0.75*12*12+1.4*(4+2+2.5)*1=3447.24kn顺桥项工字钢才用I25,共布置21根受力工字钢。其中翼缘板处布置4根,两腹板布置8根,地板下布置9根。将模板荷载震动等其它荷载转换成线性荷载为pq
6、=(0.75*12*12+4+2+2.5)/21=5.53kn/m.(说明砼振捣及倾倒荷载及人群机具荷载作用在单位平方米内)单侧翼缘板共布置2根工字钢 线荷载为py=35.1*1.2/2+1.4*5.53=28.80kn/m单侧腹板布置4根工字钢线荷载为pf0=(172.38*1.2/4)+1.4*5.53=59.456kn/m Pf1=152.23*1.2/4+1.4*5.53=53.41kn/m底板共布置9根工字钢,线荷载为pd0=190.84*1.2/9+1.4*5.53=33.187kn/m Pd1=173.68*1.2/9+1.4*5.53=30.89kn/m.为保证正常施工需要,在
7、单侧距离横梁端1.3米处各布置5吨节点荷载,共10吨。(二)下面进行有限元计算。荷载输入按最大均布荷载设置即底板按33.187kn/m输入。翼缘板按28.80kn/m输入,腹板按59.456kn/m输入。,模型建立,刚度计算(最大变形1.7cm),强度验算(最大应力为236Mpa),焊缝验算,4.牛腿根部检算4.1最外两根牛腿焊缝计算:(1)剪力计算:由竖向焊缝抵抗剪力,竖向焊缝长度为0.4米,共设置2道。可以提供剪力为V=0.01*0.8*160=1280KN968.1KN.符合要求。(2)水平拉力计算:水平焊缝提供水平拉力为:N=0.16cm(工字钢横断面长度)*3(上翼缘设置二道焊缝,下
8、翼缘设置一道焊缝)*160MPA(设计规范要求容许拉应力)*0.01cm(焊缝厚度)=768KN521KN.满足要求。(3)锚固钢板后的拉力及剪力计算采用用25精扎螺纹钢抵抗水平拉力及剪力25基本参数 25精扎螺纹钢截面面积A=490.87mm225精扎螺纹钢设计抗拉强度为fptk=930Mpa4根25精扎螺纹钢允许抗拉力为f=930 Mpa4490.87mm2=1826kn577.2kn.满足要求。抗剪力V=4004490.87+0.20.316.7=1787KN968.1KN满足要求。4.2支腿下部压力及剪力计算(1)下支腿混凝土承受压应力:0.55(高)0.3(宽)16.7=2755KN
9、600.6kn.满足要求。(2)抗剪力计算。在钢板厚设置两列25普通钢筋。每列5根。共设置10根,实际中设置不应少于10根。钢筋抗剪力V=16010490.87=785194.3KN(中间两个支腿满足要求)钢筋与混凝土抗剪力V=16010490.87+0.20.316.7=1787577.4KN(外侧两个支腿求满足)其它两个方向的力较小,忽略不计。经过上面计算得出锚固点符合要求,可以满足施工的需要。,墩顶临时锚固,使墩身与主梁临时固结为“T”型刚构。临时支座:通常采用与箱梁同标号的混凝土浇筑,中间夹5cm同标号硫磺砂浆。按承担的最大压力设置承压面积。锚固:通常采用预埋于墩身锚固于0号块的钢筋或
10、者预应力锚束。按承担的最大拉力设置锚筋数量及锚固深度。,临时支撑形式一,临时支座形式二,临时支座设计例题,由于连续梁设计为盆式橡胶支座,为了抵抗连续梁悬臂T构的不平衡弯矩34757knm,采用在墩帽内预埋精扎螺纹钢筋(标准抗拉强度930Mpa,锚下控制应力0.75Rb),分四处布置,每处布置6根32mm,精扎螺纹钢筋长度约为10m。布置时,首先保证精扎螺纹钢筋与设计梁体本格预应力钢束及孔道位置不发生冲突,然后通过计算确定设置精扎螺纹钢筋的数量。精扎螺纹钢筋埋入墩身长度为1.52m,外漏部分穿过腹板、顶板,0#块施工结束后,锚固于梁顶面。精扎螺纹钢筋外套50mm薄壁铁皮管,锚固后注浆。为承受混凝
11、土及其它荷载的重量36949kn,在墩顶周边处设置4个C50钢筋混凝土空心临时支座。每条临时支座外部长3.15m、宽度0.7m、高度0.7m。空心部分长2.65m*0.2m*0.7m,临时支座混凝土内部采取适当配筋,用来防止混凝土收缩时局部开裂。,基本参数 C35混凝土设计抗压强度fc=16.7Mpa C50混凝土设计抗压强度fc=23.1MpaC35混凝土设计抗拉强度ft=1.57 MpaC40混凝土设计抗拉强度ft=1.71 Mpa32精扎螺纹钢截面面积A=804.25mm2 32精扎螺纹钢设计抗拉强度为fptk=1470Mpa 锚垫板(Q235钢板)抗拉强度设计值为210 Mpa3.2
12、有关精扎螺纹钢筋部分3.2.1 钢筋锚固长度计算预应力钢筋的锚固La=fpyd/ftLa受拉钢筋的锚固长度fpy预应力钢筋的抗拉强度设计值ft混凝土轴心抗拉强度设计值;当混凝土强度等级高于C40时,按C40取值;d钢筋的公称直径;钢筋的外形系数,按下表取用。,32精扎螺纹钢La=fpyd/ft=0.19*1470*0.032/1.57=5.7m fpy 表示预应力钢筋的抗拉强度设计值,fptk 表示32精扎螺纹设计抗拉强度值,故fpy=fptk。设置锚垫板(0.12m*0.12m)后,利用锚垫板锚固32精扎螺纹钢筋,并利用锚垫板取代32精扎螺纹钢筋与混凝土之间的粘结力。锚垫板受力计算:应力:=
13、1470*804.25*10-6/(0.12*0.12)=82.1Mpa210Mpa 锚垫板采用标准构件屈服强度为210 Mpa(Q235),能够承受。为防止锚垫板上方混凝土因局部受压过大产生破坏,参照沈大客专桥通-18第12页,48+80+48米连续梁图竖向预应力张拉部分,设置10螺旋筋。螺旋筋直径为150mm,间距为50mm,5空长度。安装螺旋筋后,混凝土受压强度(按等效网片,钢筋网片情况见图3-1)计算:f=1470*804.25*10-6/(0.62*0.81)=2.35 Mpa16.7 Mpa,满足要求。图3-1结论:根据计算结果、及精轧螺纹钢筋设计屈服强度,在设置锚垫板和布置了相应
14、的螺旋筋、水平分布筋后,可以充分承受应力。因此,与锚固钢筋长度没有关系,根据现场情况预埋精轧螺纹钢筋与墩身伸入墩帽的普通钢筋冲突,而墩身纵向主筋为25螺纹,且双筋并排,移动和弯折都很困难,所以对发生冲突的精轧螺纹钢筋埋设深度适当调整,考虑到安全,现场施工时保证锚固长度在1.52米范围。,临时支座弯矩验算(精扎螺纹钢筋)拟定32精扎螺纹钢横顺桥向保护层厚度均为不小于30cm,钢筋布置由中心向两侧布置,与设计普通钢筋相冲突时,可适当移动钢筋,墩一侧布置精扎螺纹钢筋12根,按中心间距为距离腹板外边沿49+20+21+11+18.5+7cm,计算力臂3.16m,临时支座计算时按C40混凝土考虑;施工时
15、为方便与垫石一同浇筑,采用C50混凝土。精扎螺纹钢筋抵抗中支点最大弯矩为w=f1y1其中 f1精扎螺纹钢筋可提供的最大拉力。y1精扎螺纹钢筋中心至同墩另一侧临时支座混凝土中点的距离。W=12*1470*804.25*10-6*3.16*1000=44830knm34757knm。3.2.3 梁部的自稳力矩自稳力矩是连续梁施工各块段混凝土自重产生的稳定弯矩。计算方法为:W=f2*y2其中 f2各块段混凝土时,自重产生的力。y20#段中心至同墩一侧临时支座混凝土中点的距离。计算施工各块段混凝土产生的稳定弯矩如下表:节段编号1与12与23与34与45与56与67与78与89与910与10前一节段自重
16、力臂稳定弯矩结论:临时固结产生的抗倾覆弯矩(W)与自重产生的自稳弯矩(W)之和,大于设计要求抗倾覆弯矩34757 knm,满足设计要求。3.3 临时支座承压检算在墩顶设置4个临时支座,每侧2个,单侧临时支座的有效支撑面积为A=(3.15*0.6-2.65*0.1)*2=()*2=3.25m2支座采用C50混凝土,为防止临时支座局部开裂,在侧面设置护面钢筋网,防止侧面开裂。在墩顶设置一层钢筋网片。在支座顶梁的腹板内配置一定数量的钢筋,来增加梁的抗压能力,防止局部破坏。根据设计文件要求,临时支座要满足竖向支反力36949KN。设计参数:C50混凝土设计抗压强度fc=23.1Mpa=23.1*103
17、 KN/m2单侧临时钢筋混凝土支座提供支反力为F=Afc=3.2523.1103=75075KN36949KN。安全系数k=2.032满足要求。,永久支座安装,采用重力式灌浆,支座预偏量的计算例题,支座偏移量主要由3部分组成,1.纵向预应力张拉时混凝土被压缩引起的位移量。2.由混凝土收缩和徐变引起的位移量。3由温度变化引起的位移量。1.纵向预应力张拉时混凝土被压缩引起位移量为:33.3米梁体积为V=339.1m3截面的平均面积为A=339.134.4=9.85张拉分初出张拉和终张拉初张拉和终张拉都是12孔。初张拉混凝土的弹性模量为设计值的85%,终张拉混凝土的弹性模量为设计值的100%。张拉合
18、力为F=131215.2415.243.1410-612641064=35969258.5NC50混凝土的弹性模量为E=3.45104Mpa。位移量为L1=FL/0.85EA+FL/EA=7.92mm。2由混凝土收缩和徐变引起的位移量规范范围在1-6mm。这里取经验数据3mm。干燥收缩是指抹灰砂浆在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩.自收缩是指抹灰砂浆初凝后,水泥继续水化,在没有外界水分补充的情况下,抹灰砂浆因自干燥作用产生负压引起的宏观体积减小。,理论厚度为h=2AC/U=2*9.85m2/45.59m(截面与空气的接触长度)=0.432m。采用内插法计算:沈阳地区
19、的湿度在40%至70%,内插法计算收缩应变:取90天以后的干燥收缩tu=0.3-(432-300)(0.3-0.21)/(600-300)=0.26*10-3取90天以后的徐变收缩系数:to=1.65-(432-300)(1.65-1.46)/(600-300)=1.56*10-3 梁体采用C50混凝土 系数为0.804.梁体的干燥收缩变形为L1=0.804*0.26*34.4=7mm 若按规范一般取值tu=1.5*10-4m L1=1.5*34.4=5.16mm梁体没有受到荷载的作用,纵向的徐变忽略不计。3 温度变化时,内部不同矿物颗粒组成的固相、液相、气相相互作用的综合反应引起的半刚性材料
20、发生收缩,称之为温度收缩。温度引起的位移量为L2=Lta a为混凝土的温度影响系数取值为0.00001m。L为梁长。T为浇注时大气温度或保温棚内的温度与设计温度的差值。正号表示梁体膨胀,负号表示梁体收缩。设计温度取7.5.按浇注温度最低不小于5度计算。见下表:“,0#块施工,施工流程为:托架拼装、预压完成后,调整底模板绑扎底板钢筋分片吊装外侧模板、绑扎腹板钢筋安装纵向预应力管道安装竖向预应力筋及管道安装内模板绑扎顶板钢筋安装顶板横向预应力管道搭设混凝土浇筑工作平台埋设预埋件浇筑混凝土养生拆模穿钢绞线束施加预应力压浆。,浇筑0#段混凝土现场混凝土施工使用泵送。混凝土泵启动后,应先泵送适量的水及水
21、泥砂浆以润湿输送管路各部位。梁两端对称节段的混凝土对称平衡浇注,确保施工时不平衡荷载最大值不超过20吨.T构两端箱梁对称节段的混凝土按底板、腹板、顶板三个节段进行流水现浇,即A段底板A,段底板A段腹板A,段腹板A段顶板A,段顶板,用插入式振动棒捣固。混凝土的浇注方法0#块混凝土浇注应遵循自两端向中间、均匀对称浇注的原则。浇注次序可分为三部分:底板浇注-腹板浇注-顶板浇注。i、底板浇注:首先浇注底板隔板位置,然后左右分别对称浇注,反复直至底板浇注完成。ii、腹板浇注:纵向,由两侧向中间对称、分层浇注。分层厚度30cm,如此反复浇注至最后;横向,左右不对称高度不大于30cm。iii、顶板浇注:由两
22、侧向中间对称、分层浇注。分层厚度30cm。如此反复浇注在中心合拢。0#块梁体混凝土采用插入式振捣器进行振捣。底板、顶板及腹板混凝土均采用30插入式振捣器捣固。由于梁体钢筋、波纹管及各类预埋件较多较密,因此振捣过程中一定要切实注意振捣棒不得触碰到波纹管、预埋件、钢筋及模板等。振动延续时间以混凝土获得良好的密实度,表面泛浆气泡消失为度。施工中应加强观察,防止漏振、欠振、过振等现象。,张拉力的控制,按设计要求,计算出不同钢绞线束的张拉力和竖向预应力粗钢筋的张拉力。张拉力的校核,规范要求用应力指标控制张拉时,用伸长值进行校核,实际伸长值和理论伸长值之差应控制在6%以内,否则应查明原因并采取相应措施处理
23、后才能继续张拉。同一断面的断丝率不得大于1%,每一钢束的滑丝、断丝不能超过1根。预应力筋的张拉,预应力钢束严格按照设计张拉顺序、张拉控制应力及张拉工艺进行,并做好张拉记录。纵向预应力钢绞线采用两端对称、同步张拉。横向预应力钢绞线单端张拉,但锚固端与张拉端两面替换。将锚垫板表面和其喇叭管内的混凝土残渣清除干净,并清除钢绞线上的锈蚀和泥浆。安装千斤顶与锚板,张拉前调整好千斤顶的位置,使张拉力的作用线与张拉头孔道末端的切线重合,同时也要调整工具锚的孔位与工作锚地孔位排列一致,以防各索钢绞线在千斤顶穿心孔内不平行。张拉方式与程序,横向预应力束单端张拉,纵向预应力束采用两端同时张拉,对称进行。张拉程序为
24、00.1k1.05k(持荷5min)k(锚固)。张拉过程中每束钢绞线的断丝、滑丝数不得超过1丝,同一断面地断丝率不得超过1%。张拉操作工艺:按每束根数与相应的锚具配套,带好夹片,将钢绞线从千斤顶中心穿过。张拉时当钢绞线的初始应力达0.1k时停止供油。检查夹片情况完好后,画线作标记。油压达到设计张拉值后关闭主油缸油路,并保持5min以后,若油压稍有下降,须补油到设计吨位的油压值,千斤顶回油,夹片自动锁定则该束张拉结束,及时做好记录。全梁断丝,滑丝总数不得超过钢丝总数的0.5%,且一束内断丝不得超过一丝,也不得在同一侧。张拉安全注意事项,预应力施工安全放在第一位,任何情况下作业人员不得站在预应力筋
25、的两端,操作千斤顶和测量伸长值人员应做到千斤顶侧面操作,严格遵守操作规程,油泵工作人员在工作中严禁擅离职守;张拉时应做到孔道、锚环、千斤顶三心对中;工具夹片要保持润滑,利于退锚;钢束张拉完毕,严禁碰撞锚具和钢绞线,钢绞线剩余长度用砂轮切割机切断并用环氧树脂水泥浆封锚。,菱形挂篮,1.本挂篮按*铁路*特大桥*特大桥悬灌梁段设计。2.本挂篮采用菱形结构,铺以轨道滑移,在灌注混凝土和挂篮走行均无需设平衡重,灌注混凝土时,挂篮后端锚于箱梁竖向预应力筋上。挂篮走行时,挂篮后端锚于滑道上。在这两种情况下,滑道始终锚于箱梁竖向预应力筋上。3.挂篮承重部位随不同施工阶段而变化,必须严格按规定的施工顺序、特别是
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