象山港公路大桥及接线工程第6合同段承台施工专项安全方案39p(共38页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上承台施工专项安全方案一、概况 象山港公路大桥及接线工程第6合同段共有承台49个,其中P14P23、P32P52为整体哑铃形承台,平面尺寸22.25m8.5m,承台倒角2.4m2.0m,系梁平面尺寸4.25m4.5m。P53P70为整体式矩形承台,平面尺寸21.60m9.6m,承台倒角2.4m2.4m;制作时考虑能周转使用,侧壁及部分底板设计为可拆卸结构,分块制作。哑铃形吊箱共加工5套,矩形吊箱加工3套,累计加工8套箱,根据实际使用情况再确定吊箱制作最终数量。钢吊箱由武港院设计。二、编制说明2.1 编制依据1、中华人民共和国安全生产法2、建筑工程安全生产管理条例3、安全
2、生产许可证条例4、浙江省安全生产条例2.2编制安全目标1、消灭海上施工职工人身安全事故;2、消灭责任机械设备重大事故;3、消灭海上船只交通肇事事故4、漏电分级保护率100%; 5、特种作业人员培训执证率100%;6、运输船只不发生违章现象;7、消灭船只火灾、爆炸、责任机械设备事故;三、钢吊箱受力验算及施工方法3.1 钢吊箱受力验算3.1.1 承台几何尺寸及吊箱结构形式北岸引桥P14P23、P32P52#墩承台采用整体哑铃形承台,承台平面尺寸为22.25m8.5m,承台倒角为2.4m2.0m,厚度为3.0m。承台顶面设计高程为+3.2m,底面高程为+0.2m。系梁平面尺寸为4.25m4.5m,厚
3、度为2.5m。桩基采用12根直径1.6m的钢管桩,桩顶伸入承台1.0m。钢吊箱作为承台施工的挡水和模板结构,设计考虑钢吊箱外形尺寸比承台每边外扩5cm。结合本工程的水文条件,为使吊箱具有制作、安装、施工、拆卸简单快捷,节约成本,方便周转,加快施工进度,缩短施工周期的特点,本设计采用单壁结构,壁体和底板均采用可拆卸式。吊箱底板共分8块,其中中间6块可拆卸,底板拼装按从中间到两边的顺序拼装。每拼装一底板单元块应将背梁下放和底边面板上方的螺母拧紧,然后进行下一底板单元块的拼装工作。吊箱底板拼装完成后,进行吊箱壁体拼装,每拼装一壁体单元块,应将其与上一壁体单元块用螺栓连接,然后与底板螺栓连接。壁体可按
4、从中间向两边,最后在另一侧闭合的方法拼装。吊箱壁体拼装完成后,安装桁架挑梁,安装桁架挑梁时,应使精扎螺纹钢筋吊杆对应桁架挑梁竖杆孔位,待桁架挑梁上弦杆与吊箱壁体连接完成后焊接型钢吊杆,拧紧吊杆在桁架挑梁上弦杆处的螺母。3.1.2 设计条件1、吊箱顶标高:+4.5m2、承台顶标高:+3.2m3、承台底标高:+0.2m4、封底砼底标高:-0.6m5、封底砼厚度:0.80m6、设计高潮位:+3.5m 7、设计低潮位:-2.73m 8、波浪:H=1.5m T=5sH=0.6m T=3.5s9、泥面标高:-16.0m10、钢管桩直径:1.60m11、封底砼握裹力:300kN/m2 12、混凝土干容重:2
5、5kN/m313、混凝土浮容重:15kN/m314、钢材容重:78.5kN/m315、封底砼强度等级:C253.1.3 设计依据1.设计委托书及项目部提供的相关文件2.港口工程荷载规范(JTJ215-98)3.建筑结构荷载规范(2006年版)4.海港水文规范(JTJ213-98)5.港口工程混凝土结构设计规范(JTJ26798)6.钢结构设计规范(GBJ50017-2003)7.水利水电工程钢闸门设计规范(DL/T5039-95)8.海港工程设计手册(中册)9.建筑结构静力计算手册3.1.4钢吊箱基本尺寸壁体高度:5.100m壁体厚度:0.492m底板厚度:0.308m壁体外周长:62.070
6、m壁体内周长:59.625m吊箱外面积: 178.290m2吊箱内面积: 155.898m2封底砼总面积: 110.038m2钢管桩总面积:钢管桩总周长:3.1.5钢吊箱荷载3.1.5.1风荷载 根据提供的气象条件,一年中风速较小,在此不考虑风荷载对钢吊箱结构的影响。3.1.5.2水流力式中水流力标准值(kN);水流设计流速(m/s);取1.5m/s;水流阻力系数;水的密度(t/m3);海水取1.025计算构件在与流向垂直平面上的投影面积(m2)钢吊箱长短边之比查得 3.1.5.3波浪力波浪作用于钢吊箱上将引起波浪的局部反射,钢吊箱的干涉波高将既大于原始波高又小于波浪遇直立墙发生完全反射时的立
7、波波高。钢吊箱吃水T范围内的局部反射波高:Kr为局部反射系数:式中:L波长(m);d水深(m);T吊箱吃水深度(m);原始波波峰在静水面以上的高度(m):h0原始波波浪中心线对静水面的超高值:干涉波高假想的完全反射波波高水深d处的压力强度:水面处的压力强度:式中,为假想的立波波浪中心线对静水面的超高值:在静水面以上处,波压力为零。+3.5m高潮位,波浪H=1.5m,T=5s时,水深20.19m,吊箱吃水4.79m,水面处波浪力强度为15.3kPa,吊箱底波浪力强度为11.94MPa,吊箱顶波浪力强度为7.7kPa。+3.5m高潮位,波浪H=0.6m,T=3.5s时,水深20.19m,吊箱吃水4
8、.79m,水面处波浪力强度为6.48kPa,吊箱底波浪力强度为4.95kPa,静水面以上0.653m波浪力为零。-0.60m低潮位,波浪H=0.6m,T=3.5s时,水深16.60m,吊箱吃水0m,水面处波浪力强度为4.59kPa,吊箱底波浪力强度为4.59kPa,静水面以上0.460m波浪力为零。-2.73m低潮位,吊箱底标高-0.6m高于水平面,无波浪力。各水位和波浪条件下波浪力荷载简图如下:图1 波浪力荷载简图3.1.5.4静水压力 海水容重取=10.25kN/m3, 静水压力p=H。+4.19m高潮位时,吊箱底最大静水压力;图2 波浪力、水流力方向图3.1.6钢吊箱工况分析3.1.6.
9、1工况一:钢吊箱起吊1、整体受力计算约束条件:钢吊箱壁体底板拼装完成后,安装桁架挑梁及吊杆,挑梁上弦杆与壁体铰接,背梁端部与底板主梁铰接,所有起吊点铰接。本工况条件如下: 表1类别参数备注水位-2.73m风速13.8m/s此工况吊箱各构件最大应力如下表: 表2序号名 称型号应力(MPa)备 注1整体变形1.57mmX向位移85.2mmY向位移20.9mmZ向位移2钢绞线307kN拉力3底板t=610.84壁板t=667.25挑梁弦杆22410.86挑梁弦杆I2441.97挑梁竖杆及斜杆12.615.18挑梁竖杆7050511.19底板主梁I2422.310底板主梁2247.411底板次梁HN1
10、00506.9412壁板环向主梁HM488300-33.413壁板环向主梁HN400200-36.214壁板环向次梁HN1005082.315壁板竖向次梁HN35017566.116背梁2244.8417吊杆HN1001007.7818吊杆2511.82、吊耳受力计算销轴采用45钢,抗剪强度吊耳采用钢,局部紧接承压强度,孔壁抗拉强度,考虑到吊耳处为活动的,故将考虑折减20%,每个吊耳受力按标准值550kN考虑。销轴截面积故销轴直径,取直径耳板厚度取耳板厚度吊耳孔壁拉应力式中校核工况:考虑一个吊点不受力,验算吊箱结构的强度。3.1.6.2工况二:钢吊箱下放到位约束条件:所有钢管桩在嵌固点处固结,
11、挑梁下弦杆和桩顶采用铰接,挑梁上弦杆与壁体铰接,背梁端部与底板主梁铰接。本工况条件如下: 表3 类别参 数备 注水位+4.19m波浪H=0.6m T=3.5s波托力流速v=1.5m/s钢吊箱荷载简图如下:图3 工况二钢吊箱荷载简图此工况吊箱各构件最大应力如下表: 表4序号名 称型号应力(MPa)备 注1整体变形6.75mmX向位移25.5mmY向位移5.6mmZ向位移2底板t=831.53壁板t=829.64挑梁弦杆224-81.45挑梁弦杆I24-1776挑梁竖杆及斜杆12.6-1437挑梁竖杆7050598.18底板主梁I24-63.19底板主梁224-17.710底板次梁HN100501
12、8.411壁板环向主梁HM488300-11.712壁板环向主梁HN4002003813壁板环向次梁HN1005011.914壁板竖向次梁HN350175-23.415背梁22414.316吊杆HN10010045.317吊杆2521.63.1.6.3工况三:浇筑封底混凝土约束条件:约束条件:所有钢管桩在嵌固点处固结,挑梁下弦杆和桩顶采用铰接,挑梁上弦杆与壁体铰接,背梁端部与底板主梁铰接。本工况条件如下: 表5类别参 数备注水位-0.6m波浪H=0.6m T=3.5s波吸力流速v=1.5m/s钢吊箱荷载简图如下:图4 工况三钢吊箱荷载简图1、此工况吊箱各构件最大应力如下表: 表6序号名 称型号
13、应力(MPa)备 注1整体变形4.04mmX向位移4.28mmY向位移24.07mmZ向位移2挑梁弦杆224-78.33挑梁弦杆I24-1204挑梁竖杆及斜杆12.6-795挑梁竖杆70505-1086底板主梁I24-93.77底板主梁22431.38底板次梁HN1005088.19壁板环向主梁HM488300-14.410壁板环向主梁HN40020018.611壁板环向次梁HN100501112壁板竖向次梁HN35017526.713背梁22411.414吊杆HN10010056.515吊杆251352、支撑牛腿计算此工况下支撑牛腿荷载最大值:剪力 弯矩支撑牛腿结构图如下:图5 支撑牛腿结构
14、图结构强度计算:结构强度满足要求。焊缝有效截面图如下:图6 焊缝有效截面图全部焊缝的有效截面对中和轴的惯性矩为:由于牛腿翼缘与钢管桩的连接焊缝竖向刚度较低,故一般考虑剪力全部由腹板上的两条竖向焊缝承受,而弯矩则由全部焊缝承受。四条竖向焊缝的有效面积:翼缘焊缝最外边缘的最大应力:腹板有效边缘的应力故焊缝满足要求3、挑梁与壁体连接计算销轴采用45钢,抗剪强度挑梁采用钢,局部紧接承压强度,孔壁抗拉强度,考虑到吊耳处为活动的,故将考虑折减20%,耳板受力按标准值200kN考虑。销轴截面积故销轴直径,取直径挑梁耳板厚度取挑梁耳板厚度挑梁吊耳孔壁拉应力式中经计算挑梁耳板受到的最大竖向剪力,故挑梁耳板强度满
15、足要求。吊杆伸长量计算此伸长量不会对吊箱结构受力产生影响。3.1.6.4工况四:钢吊箱抽水待封底混凝土达到强度后,拆除桁架挑梁,拆除封底混凝土以上吊杆,安装钢管支撑。约束条件:所有钢管桩在嵌固点处固接,封底混凝土与钢管桩固接。本工况条件如下: 表7类别参数备注水位+4.19m波浪H=1.5m T=5s波托力流速v=1.5m/s钢吊箱荷载简图如下:图7 钢吊箱抽水荷载简图此工况吊箱各构件最大应力如下表: 表8序号名 称型号应力(MPa)备 注1整体变形4.18mmX向位移10.58mmY向位移1.41mmZ向位移2壁板环向主梁HM488300-28.33壁板环向主梁HN400200-62.94壁
16、板环向次梁HN10050-84.65壁板竖向次梁HN35017591.86封底混凝土370kNmX向弯矩304kNmY向弯矩3.1.7封底混凝土计算3.1.7.1封底混凝土配筋计算:根据港口工程砼结构设计规范 JTJ267-98附录F,素砼结构构件计算,对素砼受弯构件的正截面承载力按下式计算:Mu构件受弯承载力设计值,d素砼结构系数,对受弯计算,取2.0;m截面抵抗矩的塑性影响系数,取1.55ft砼抗拉强度设计值;按C30混凝土计算,;b混凝土单位宽度,b=1000mm工况四抽水时封底混凝土弯矩如下表: 表9MxMy抽水370-323287-304故需在封底混凝土内设置受弯钢筋受拉区纵向钢筋合
17、力点到板顶边缘的距离取 混凝土强度等级为,查得混凝土轴心抗压强度设计值,梁的纵向受力钢筋采用级钢筋,查得钢筋的抗拉强度设计值正截面强度计算: 当混凝土强度等级不超过时,取现取板带计算封底混凝土板正截面受弯承载力计算: 表10抽水工况M0.0460.0400.0470.0410.9760.97916851466选筋2220022200实配As190119013.1.7.2封底砼握裹力验算工况四抽水和工况五浇筑承台时的最大握裹力分别为1423kN和1657kN。 封底混凝土所能提供的握裹力为即握裹力超过1206kN的钢管桩需焊接剪力牛腿。3.1.7.3剪力牛腿计算柱脚的底板宽度取 B=100mm,
18、取板厚t=20mm由 ,得肋板焊缝计算(取16个肋板) F5017kN由,得 M按三边支承板计算是与b2/a2(=0.305)有关的系数取0.028所以单个剪力牛腿可以承受2419kN的竖向力,满足设计要求。3.1.8钢吊箱环向主梁拼接计算梁及其拼接连接板均采用钢,翼缘和腹板的连接均采用M22普通螺栓双剪连接,螺栓孔径为。当采用双剪连接时,一个M22普通螺栓连接的受剪承载力设计值为3.1.8.1梁单侧翼缘和腹板的净截面面积估算和相应的连接螺栓数目估算净截面面积估算:连接螺栓数目估算:,采用6个,采用4个3.1.8.2翼缘外侧拼接连接板的厚度计算,采用翼缘内侧拼接连接板的宽度为:翼缘内侧拼接连接
19、板的厚度为:如果考虑内侧连接板的截面面积与外侧拼接连接板截面面积相等,则,采用腹板两侧拼接连接板的厚度为:,采用2拼接连接板的尺寸和螺栓的配置如图所示。图8 连接螺栓配置图3.1.8.3梁的截面特性梁的毛截面面积、毛截面惯性矩和毛截面模量为: 梁上的螺栓孔截面惯性矩为:扣除螺栓孔后的净截面惯性矩为:梁的净截面模量为:梁单侧翼缘的净截面面积为:梁腹板的净截面面积为:3.1.8.4梁的拼接连接按等强度设计法的设计内力值,则有弯矩剪力3.1.8.5校核计算的连接螺栓数目6个4个3.1.8.6拼接连接板的校核1、净截面面积的校核单侧翼缘拼接板的净截面面积:,可以腹板拼接连接板的净截面面积:,可以2、拼
20、接连接板刚性的校核拼接连接板的毛截面惯性矩为:拼接连接板上的螺栓孔截面惯性矩为:拼接连接板扣除螺栓孔后的净截面惯性矩为:拼接连接板的净截面模量为:,满足要求。3.2施工总体组织根据本工程特点,为确保按期完工,按照哑铃形4套、矩形3套共7套钢吊箱进行平行流水施工。项目经理部下设工程部、质检部、试验室、物资部、安全部等部门对承台施工各负其责,相互合作,组织好施工。作业施工拟分三个班组,即钢吊箱加工组、钢筋加工组、混凝土浇筑组。钢吊箱加工组主要负责钢吊箱加工、运输、拼装、安装加固、拆除及维护;钢筋加工组主要负责钢筋加工及绑扎;混凝土浇筑组主要负责混凝土浇筑及养护。拟定采用“苏通救星1号”吊安;每作业
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