坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案.docx
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1、坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案 摘要: 克地坝陵河特大桥工程简介 该桥属于沪昆高速铁路(贵州段)第九合同段中铁二十局集团重难点工程,位于贵州省安顺市关岭县坡贡镇克地村,水黄高速马路旁。桥址所在地地貌属云贵高原及边缘过渡地带,属云贵高原剥蚀-溶蚀高山, 丘陵和盆地地貌,总体地势西高东低,地形起伏较大;该桥位于坡贡山及丫口寨山之间,地貌呈V字形,边坡坡面地形陡峭;地层岩性以灰岩, 白云岩类可溶岩为主,相间分布板岩, 泥岩, 砂岩, 页岩。 克地坝陵河特大桥中心里程:DK845+173.0,起讫里程D2K844+959.2D2K845+484.938,桥长525
2、.738m。孔跨布置为:32m简支梁+(88+168+88)m预应力砼连续刚构 + 432m简支梁 连续钢构梁采纳悬臂灌注法施工,简支箱采纳预制架设施工。主墩墩身采纳爬模法施工,其他墩翻模法施工。桥墩采纳矩形空心墩,桥台采纳矩形空心桥台,基础采纳桩基础。墩高32104m,其中2#墩高92.5m, 3#墩高104m, 4#墩高89.47m,全桥桩基础126根,其中2#, 3#主墩桩基21根, 桩径2.5m,桩长分别为50m和65m。 坝陵河特大桥墩身高度为104m,墩顶截面尺寸9x10m,墩底米大截面尺寸24.8x10m,采纳钢木组合模板,配置高度为4.65m,标准浇筑层高为4.5m,架体采纳Q
3、PM50自爬体系。 关键词: 墩身自爬模工程慨况液压自爬模基本原理 液压自爬模组成及技术参数 中图分类号: TG315 文献标识码: A 编制依据 编号 规范, 标准 主编单位 1 桥梁结构施工图 2 建筑模板设计图集 建设部 3 马路桥涵设计手册 人民交通出版社 4 结构力学 同济高校 5 混凝土结构设计规范 中国建筑工业出版社 6 混凝土结构工程施工质量验收规范 中国建筑工业出版社 二 液压自爬模简介 2.1. 液压自爬模组成及技术参数 液压自爬模需附着在建筑物墙体或柱子上爬升,其爬升以液压为动力,基本组成为预埋件,导轨,爬升支架,模板及液压限制系统,(见图一)。 图一:液压自爬模基本组成
4、 预埋件 导轨 模板 爬模架 液控系统 模板挑架平台 主平台 液控平台 吊平台 注:上图为斜撑式QPM-50。 名称型号:ZL-QPM-50型液压自爬模 架体系统: 架体支承跨度:4米(相邻埋件点之间中心距离); 架体高度:约13米; 电控液压升降系统 额定压力:16Mpa; 油缸行程:300mm; 液压泵站流量: NL/min; 伸出速度:约300mm/min; 油缸缸内径:80mm; 额定推力:50KN; 双缸同步误差:20mm。 各层平台活荷载 (上平台),设计承裁3.0KN/m2;(爬模提升时,荷载取0.75KN/m2); (主平台),设计承裁1.5KN/m2; (液压限制平台),设计
5、承裁0.75KN/m2; (吊平台),设计承裁0.75KN/m2;(爬模提升时,荷载取0N/m2); 说明:模板爬升及模板未处于合模状态时,平台设计承载力为0.75/m2。在同一状态时,最多允许两层平台同时承载 2.2.液压自爬模基本原理 液压自爬模是以液压为动力,通过导轨及支架互爬实爬模板自爬升,整个爬升过程均不须要任何其它吊升设备,安装及拆除除外。 爬升机构有自动导向, 液压升降, 自动复位锁定机构。 图二:液压自爬模爬升循环示意图 2.3. 液压自爬模优点 相比传统爬架及滑模,液压自爬模有以下优点: 1.除安装及拆除外,整个过程均为自爬升,节约吊升设备吊次; 2.模板附着在液压爬模架上同
6、时爬升,也省去了吊升设备吊装模板吊次; 3.液压自爬模上有专用模板调整装置,可以轻松调整模板高度和模板倾斜角度 4.液压自爬模一般为3-4层楼高,大部分为螺栓连接或销轴连接,安装速度快,也节约了大量架子管,降低额外投入; 5.节约人力资源,液压自爬模只需一个人就可以完成爬升整个过程,但为保险,仍配置一部分人员检查在爬升过程是否存在障碍物; 6.平安程度高,液压自爬模均为封闭式平台,平台均非常宽敞,爬升时,不须拆部分平台板而形成平安隐患,工人在平台上施工时犹如在室内装修般,非常平安; 7.液压自爬模爬升方式为小步距连续爬升,每爬升一个步距后,爬升同步误差消零,再爬下一步距,所以,液压自爬模不存在
7、累计爬升误差,爬升同步效果好; 8.爬升距离大,附墙点少,按楼层高度每层设置附墙点,液压自爬模配置有高强度导轨,一般状况,每次爬升一层楼高; 2.4, 坝陵河特大桥液压自爬模计算 2.4.2爬模组成: 爬模由预埋件, 附墙装置, 导轨, 支架, 模板及液压动力装置组成。 (架体用于直爬) 2.4.3计算参数: 塔肢内外墙液压自爬模各操作平台设计施工荷载为: 模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台(1)最大允许承载 1.5KN/m2 (沿结构水平方向) 模板后移及倾斜操作主平台(2)最大允许承载3.0KN/m2(沿结构水平方向) 爬升装置工作平台(3)最大允许承载1.5KN/ m2 (沿结构水平方向) 拆
8、卸爬锥工作平台(4)最大允许承载0.75KN/ m2 (沿结构水平方向) 除及结构连接关键部件外,其它钢结构剪力设计值为:FV=125KN;拉力设计值为:F=215KN; 爬模每件液压缸推力为50KN (即5t)。 自爬模爬升时,结构砼抗压强度不低于15MPa。 各个平台荷载设计值 挑架,也就是平台(1)最终以集中荷载形式作用于架体上,它自重为0.2235KN,则荷载设计值为: 7.830.7+1.20.2235=5.75KN 模板自重 假定安排到单位机位模板宽度为3.0米,高度为4.65米。 风荷载计算 假定最大风荷载为1.50KN/m2,作用在模板表面,则沿背楞高度方向风荷载设计值如下表
9、假定单个机位系统总重为50KN,含支架, 平台, 跳板, 液压设备及工具。 2.4.4用结构力学求解器对架体进行受力分析: 1.工况:架体用于直爬 荷载图 轴力图(KN) 剪力图(KN) 弯矩图(KN.m) 各杆件轴力, 弯矩, 剪力见下表: 上述选择是受力最不利杆件,假如上述杆件符合要求,那么其它杆件肯定满意要求。 受拉杆件远满意要求,只须要验算受压杆件稳定性即可。 受压杆件稳定验算:(轴力图中蓝色表示杆件)稳定验算中,受压杆件长细比小于容许长细比,应力小于抗压设计值,满意要求。 支座反力: 节点21处(埋件处)支座水平向反力大小为87.54KN,方向为水平向左;竖向反力大小为65.67KN
10、,方向为竖直向上。 节点22处(附墙撑处)反力大小为76.53KN,方向为水平向右。 另,杆件1, 15为主要受力杆件,须要对其进行强度验算: 杆件1: 抗弯验算:Mmax=6.96 KNm,截面塑性发展系数 =M/1.05W=(6.96106)/(1.052.34105)=28.33(N/mm2) 抗剪验算:V=16.66KN, =V/A=16.66103/4.38 103=3.80(N/mm2) 折算应力: 32+21/2=3 3.802+28.3321/2=29.08N/mm21f=1.1215=236.5 N/mm2 满意要求。 杆件15: 抗弯验算:Mmax=16.28KNm,截面塑
11、性发展系数 =M/1.05W=(16.28106)/(1.052.34105)=66.26(N/mm2) 抗剪验算:V=31.61KN, =V/A=31.61103/4.38 103=7.22(N/mm2) 折算应力: 32+21/2=3 7.222+66.2621/2=67.43N/mm21f=1.1215=236.5 N/mm2 满意要求。 2.4.5埋件, 重要构件以及焊缝计算: 1.单个埋件拔力设计值为150KN,剪力设计值为100KN。 2.单个埋件抗拔力验算: 依据建筑施工计算手册,按锚板锚固锥体破坏计算埋件锚固强度如下: 假定埋件距高度方向混凝土边缘有足够距离,锚板螺栓在轴向力F
12、作用下,螺栓及其四周混凝土以圆锥台形从混凝土中拔出破坏(见右图)。分析可知,沿裂开面作用有切向应力s和法向应力s,由力系平衡条件可得: 使;,由试验得:当b/h在0.191.9时,=45,F=0.0203 fc, 代入式中得: 式中fc 混凝土抗压强度设计值(选择C30混凝土,fc =14.3N/mm2); h破坏锥体高度(通常及锚固深度相同)(400mm); b锚板边长(100mm). 所以 埋件抗拔力为F=263.12 KN 150 KN, 故满意要求。 2.混凝土局部承压验算: 依据混凝土结构设计规范局部受压承载力计算: 式中 FL 局部受压面上作用局部荷载或局部压力设计值;(KN) f
13、c混凝土轴心抗压强度设计值;(14.3N/mm2) C混凝土强度影响系数;(查值为0.94) l混凝土局部受压时强度提高系数;(2) Al 混凝土局部受压面积;(mm2) Aln混凝土局部受压净面积; Ab局部受压计算底面积;(mm2) 埋件板处 混凝土局部受压净面积 满意要求。 爬锥处 混凝土局部受压净面积 满意要求。 3.受力螺栓抗剪力和抗拉力验算: 材料:45号钢调质处理 Rc25-30 受力螺栓为M42螺纹,计算内径为:d=36mm; 截面面积为:A=d2/4=1017.4mm2;有效面积为: 单个机位为双埋件,单个受力螺栓设计剪力为:FV=200KN; 设计拉力为:F=200KN;
14、受力螺栓抗压, 抗拉, 抗弯强度查表可知:抗拉屈服强度f=640N/mm2,抗剪强度为:fV=320 N/mm2. 依据计算手册拉弯构件计算式计算: 抗剪验算: 满意要求。 抗拉验算: 满意要求。 折算应力: 满意要求. 4.导轨梯档焊缝验算: 依据图纸,单个梯档侧焊缝长度为120mm,端焊缝长度为92mm,焊高hf =10mm,则由端焊缝所担当力 式中,f系数,对间接承受动荷载状况,f=1.22; lw焊缝总长度; ffw角焊缝设计强度,查计算手册可知:材料Q235钢焊缝设计强度为160N/mm2则 由侧焊缝所担当力 (单个油缸推力),所以导轨梯挡焊缝强度满意要求。 5.承重插销抗剪力验算:
15、 承重插销设计承载280KN。依据图纸可知承重插销断面尺寸为:A=3.142020=1256mm2 由五金手册可查材料45#钢抗拉屈服强度值为600N/mm2,则抗剪强度为:fV =6000.58=348N/mm2因为抗剪面为两个,所以承重插销承载力为: 故承重插销满意设计要求。 三模板 3.1平面模板组成 序号 名称 效果图 1 吊钩 2 竖肋 3 横肋 4 连接爪 5 芯带 6 芯带插销和垫板 7 拼缝背楞 注:模板面板为21mm厚维萨板。 3.2工字木梁模板特点 木梁体系模板为装卸式模板,拼装便利,在肯定范围和程度上能拼装成各种大小模板。 模板刚度大,接长和接高均很便利,模板最高可一次浇
16、筑十米以上。 3.3, 模板计算书 3.3.1侧压力计算 混凝土作用于模板侧压力,依据测定,随混凝土浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界时,侧压力就不再增加,此时侧压力即位新浇筑混凝土最大侧压力。侧压力达到最大值浇筑高度称为混凝土有效压头。通过理论和实践,可按下列二式计算,并取其最小值: 式中F-新浇筑混凝土对模板最大侧压力(KN/m2) c-混凝土重力密度(kN/m3)取25 kN/m3 t0-新浇混凝土初凝时间(h),可按实测确定。当缺乏试验资料时,可采纳t=200/(T+15)计算;一般取值5h H-混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度(m);取4.5m 1-外加剂影响修正系数
17、,不掺外加剂时取1; 2-混凝土塌落度影响系数,当塌落度小于30mm时,取0.85;5090mm时,取1;110150mm时,取1.15。 取二者中较小值,F=43.48kN/ m2作为模板侧压力标准值,并考虑倾倒混凝土产生水平载荷标准值4 kN/ m2,分别取荷载分项系数1.2和1.4,则作用于模板总荷载设计值为: 有效压头高度: 3.3.2模板计算 模板高度为4.65m,浇筑高度为4.50m,面板采纳18mm进口板;竖向背楞采纳木工字梁截面尺寸为80200,最大间距为300mm;水平背楞采纳双12号槽钢背楞,最大间距为1350mm。 3.3.3面板验算 将面板视为支撑在木工字梁上三跨连续梁
18、计算,面板长度取板长2440mm,板宽度b=1000mm,面板为18mm厚进口板,木工字梁最大间距为mm。 3.3.4强度验算 面板最大弯矩:=(57.78x300x300)/10=0.52x106N•mm 面板截面系数:=x1000x182=5.4x104mm3 应力:=0.52x106/7.35x104=9.6N/mm2=13 N/mm2 故满意要求 其中:-木材抗弯强度设计值,取13 N/mm2 E-弹性模量,木材6.85x103 N/mm2,钢材取2.1x105 N/mm2 3.3.5挠度验算: 挠度验算采纳标准荷载,同时不考虑振动荷载作用,则线荷载为: 面板挠度由式 =4
19、3.48x3004/(150x6.85x1000x77.2x104) =0.44mm=300/400=0.75mm 故满意要求 面板截面惯性矩:I=bh3/12=1000X213/12=77.2X104mm4 3.3.6木工字梁验算: 木工字梁作为竖肋支承在横向背楞上,可作为支承在横向背楞上连续梁计算,其跨距等于横向背楞间距最大为L=1350mm。 F-混凝土侧压力 -木工字梁之间水平距离 3.3.7强度验算 最大弯矩=0.1x17.334 x13502=3.16x106N•mm 木工字梁截面系数: 应力:=13N/mm2 满意要求 木工字梁截面惯性矩: 3.3.8挠度验算: 挠度
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