42米现浇箱梁贝雷支架施工技术方案.pdf
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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.桥梁部分孔径布置为:1220m746m75m2140m75m442m520m,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
2、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 4
3、7 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,历年最高水位实测最高值为 42.59m,实测最大流量 20200m3/s;实测最低水位27.51m,实测最小流量 101m3/s.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.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,最小年降水量 932.8mm.全年雨水集中在37 月,汛期降
4、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,多年极端最低气温 40.4.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,底板中心线处梁
5、高250cm,底板厚度25cm,腹板厚度 40cm,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,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 GPZ4 型,中支座采用 GPZ9 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
6、.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 C55 M3 2538 479 114 3131.精轧螺纹钢筋 JL32 Kg 24166 24166 钢绞线 9S15.24 Kg 61024 4420 65444 7S15.24 68239 494 68733 3S15.24 31278 31278 2S15.24 9369 9369 普通钢筋HRB335 25 Kg 14995 14995 22 100608 100608 16 462677 38413 501
7、090 12 24048 7087 12985 44120 普通钢筋 R235 16 Kg 656 123 779 10 1014 1014 8 12892 159 13051 钢材 M756572 六角螺母 块 1336 1336 M756572 锥形螺母 1336 1336 锚锭板14014024 2672 2672 锚具 张拉端锚具 YM159 套 456 54 510 固定端锚具 YMP159 54 54 张拉端锚具 YM157 52 8 60 固定端锚具 YMP157 52 8 60 联接器 YJ157 156 156 张拉端扁锚 YMB153 668 668 固定端扁锚 YMB15
8、3 668 668 张拉端扁锚 YMB152 324 324 固定端扁锚 YMB152 324 324 塑料波纹管 D81 M 14979 393 15372 D61 3260 3260 D6020 8161 8161 D4620 3618 3618 钢管 502.5 Kg 626 626 三、现浇箱梁施工工艺流程.上构施工准备支架基础施工扩大基础预制支架搭设支架预压底模和侧模系统安装支架材料准备模板加工绑扎底板钢筋底板波纹管定位并穿束绑扎腹板和横梁钢筋腹板、横梁波纹管定位并穿束安装内模及端模绑扎顶板钢筋顶板波纹管定位并穿束混凝土浇注拆除侧模和内模系统混凝土养护预应力张拉压浆、封锚拆除底模系统
9、和支架进入下一跨施工 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
10、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,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、
11、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;mKNmkgBlhlhlq/43150)38.686.1116.202.301.221.3(/150)(2322111.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 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mkNq/76.
12、742/)105.381557(3.1.5、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kN/m4.3475.135.25.24bq,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mkNbq/5.2775.130.20.25,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,*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 Pa K0:设计风速频率换算系数,属临时工程取 0
13、.75;K1:风压高度变化系数取1.0;K3:地形地理条件系数,取 1.0;支架贝雷片以上部分横向风载 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:mkNqqqqqqqQrr/7.12254321 承受竖向均布荷载:立柱排架数目跨径NLF134.16.1 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
14、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.具体结构附图二:、次梁 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:21/13265.0mkNp 模板荷载:222/1/100mkNmKgp 设备及人工荷载:23/5.2/250mkNmKgp 砼浇注时振捣荷载:2/0.2/2004mkNmKgp 则有24321/5.1825.2113mkNppppp 木枋每隔30cm布置一道,2/55.53.05.18mkNq 木枋子长度一般可达4-5 跨,偏安全考虑,按简支梁计算,跨径为 0
15、.75m,计算简图如下所示:则跨内最大弯矩为:.又3223.1336/1086/cmbhW 应力为:MPaMPaWMw1093.2)103.133/(1039.063maxmax 最大剪力在支点处,由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:MPaMPaAQ0.239.0101082275.01055.532343maxmax 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:400/875.134.01067.610138475.01055.55384/5610434maxlfmmfmmEIq
16、lf 则刚度完全满足要求.、主梁木枋计算 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kNP16.475.055.51,最不利的受力模式如下图:则跨内最大弯矩mkNplM/52.05.016.425.041max 又3223.13361086cmbhW )(109.3103.1331052.0/63maxmax参考一般松木木质MPaMPaWMw 最大剪力在支点处,由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:MPaMPaAQ0.239.010108221016.432/343maxmax 即强
17、度满足要求.mmfmmEIlpfq25.116.01067.6101485.01016.448610333max 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.、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:2/1210max22.0vKKtP 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,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:
18、22/1max/8.575.085.02.1142622.0mkNP 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mkNq/36.128.612.0 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:.由梁正应力计算公式得:由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:MPa
19、MPaAQ0.258.0.01012102275.01036.1232343maxmax 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kNP27.975.036.121,最不利的受力模式如下图:则跨内最大弯矩mkNM/93.0max 又322240612106cmbhW )(1087.3102401093.0/63maxmax参考一般松木木质MPaMPaWMw 最大剪力在支点处,由矩形
20、梁弯曲剪应力计算公式得:MPaMPaAQ0.2579.0101210210635.432/343maxmax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,mmfmmEIlpf0.1086.0104.14101484.01027.9486103331max 则刚度也完全满足要求.2.3、底模板下构件的计算、次梁验算 底模下次梁按顺桥向布置,间距 30cm 和 40cm,其具体布置如后附图所示.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
21、算 底模处砼箱梁荷载:21/655.226mkNP 模板荷载:222/0.2/200mkNmKgP 设备及人工荷载:223/mkN 2.5 /mKg 250 P 砼浇注冲击及振捣荷载:2 24/mkN 2 Kg/m 200 P 则有:/m2kN 71.5 P P P PP4321mkNq/45.213.05.71 又322240612106cmbhW 由梁正应力计算公式得:由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:MPaMPaAQ0.20.11012102275.01045.2132343maxmax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.
22、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:21/4.239.026mkNP 内模和底模荷载:222/0.4/400mkNmKgP 设备及人工荷载:223/mkN 2.5 /mKg 250 P 砼浇注冲击及振捣荷载:2 24/mkN 2 Kg/m 200 P.则有:/m2kN 31.9 P P P PP4321mkNq/76.124.09.31 又322240612106cmbhW 由梁正应力计算公式得:由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:MPaMPaAQ0.2598.01012102275.01076.1232343maxmax 所以强度满足要求;由
23、矩形简支梁挠度计算公式得:刚度满足要求.、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,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34.401 cmW 45017cmI 型钢承受竖向最大均布荷载为:式中:qr为箱梁混凝土自
24、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、顶板总厚度的自重;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:MPaMPaWqlWMw1708.60104.40180.31068.2186232max.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
25、10 片,贝雷架特性如下:高长 cmcm 弦杆截面积 Fcm2 弦杆惯矩Ixcm4 桁片惯矩Igcm4 桁片允许弯矩 kN.m 桁片允许剪力 kN 150300 25.48 396.6 250500 788.0 245.0 则: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:mKNqqqqr/2.2722.35.25.1265.02/)(1施模板 5001000 钢箱梁截面性能:203536.0mA,44103851.5mIx 经计算,所选构件满足规范要求.5、支架单桩受力验算 钢
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