混凝土现浇箱梁桥施工工艺技术.pdf
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1、混凝土现浇箱梁桥施工工艺技术(一)、支架及地基、验算 1、验算技术分析 1.1荷载分析 支架承受的荷载主要有:箱梁自重、模板及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载、其他荷载(雪荷载)等;本桥现浇箱梁支架验算分别以中支点最大截面预应力混凝土箱形连续梁(单箱三室)处为例,对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。荷载工况:混凝土自重:26KN/m3 钢筋自重:2KN/m3 模板及主次龙骨:1.2KN/m2 施工人员及设备:3KN/m2 振捣荷载:2KN/m2 1.2支架材料特性 材料特性一览表 材料名称 材质 截面尺寸(mm)壁厚(mm)强度fm(N/mm2)弹性模量E(N/
2、mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回转半径i(mm)备注 立杆 Q345B 60.2 3.2 300 2.06105 2.31105 7.7103 20.10 水平杆 Q235B 48.2 2.5 215 2.06105 9.28104 3.86103 1.61 竖向斜杆 Q235 48.2 2.75 215 2.06105 9.28104 3.86103 1.61 面板 15 13 顺纹6000 281250 37500 C型钢 144 300 206000 10200000 100000 200 铝梁 6351-T6 70185 5 200 70000 12140000 1310
3、00 6351-T6 70150 4 200 70000 3830000 57200 木方 100100 13 9000 8333333 166667 龙骨及支撑架布置间距 立杆纵距:1200mm、1500mm 立杆横距:1200mm、1500mm 荷载组合:恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4 荷载计算位置一览表 计算项目 计算位置 立杆 主龙骨 次龙骨 面板 地基承载力 备注 腹板 稳定性 强度、挠度 强度、挠度 强度、挠度 平均压力 2、箱梁支架验算 现浇箱梁支架以龙头河枢纽立交E匝道桥47跨箱梁为例 A-A横断面最不利位置在腹板处,如下图 A-A横断面图 2.1横桥向200C
4、型钢主龙骨验算 按连续梁计算,主龙骨跨径取值l=1200mm,支座间距1.5 m,砼计算面积为1.18m2。主龙骨承载力验算示意图 a、钢筋及砼自重取26 KN/m31.18m21.5m=46.02kN b、模板及主次龙骨取1.2 KN/m21.2m1.5m=2.16kN c、施工人员及设备荷载取3 KN/m21.2 m1.5m=5.4KN d、振捣荷载:2KN/m21.2m1.5m=3.6KN 荷载组合:按连续梁考虑,恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。则 q1=(a+b+c+d)/1.2m=47.65kN/m q2=1.2(a+b)+1.4(c+d)/1.2m=58.68kN/
5、m 则最大弯矩为Mmax1/10q2l258.68*12002/10=8449920Nmm 200C 型 钢 强 度 验 算:最 大 弯 应 力 max=Mmax/W 8449920/100000 84.5Mpa=300Mpa满足。200C 型 钢 挠 度 验 算:=0.677q1l4/100EI=0.677*47.65*12004/(100*206000*10200000)=0.32mm=1200/400=3mm满足。横桥向200C型钢主龙骨验算满足要求。箱室下按连续梁计算,主龙骨跨径取值l=1500mm,支座间距1.5 m,砼计算面积为0.87m2。主龙骨承载力验算示意图 a、钢筋及砼自重
6、取26 KN/m30.87m21.5m=33.93kN b、模板及主次龙骨取1.2 KN/m21.5m1.5m=2.7kN c、施工人员及设备荷载取3 KN/m21.5m1.5m=6.75KN d、振捣荷载:2KN/m21.5m1.5m=4.5KN 荷载组合:按连续梁考虑,恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。则 q1=(a+b+c+d)/1.5m=31.92kN/m q2=1.2(a+b)+1.4(c+d)/1.5m=39.8kN/m 则最大弯矩为Mmax1/10q2l239.8*15002/10=8955000Nmm 200C 型 钢 强 度 验 算:最 大 弯 应 力 max=
7、Mmax/W 8955000/100000 89.55Mpa=300Mpa满足。200C 型 钢 挠 度 验 算:=0.677q1l4/100EI=0.677*31.92*15004/(100*206000*10200000)=0.33mm=1800/400=4.5mm满足。横桥向200C型钢主龙骨验算满足要求。2.2次龙骨(L-150型铝梁)计算 按照最不利位置腹板处计算 次龙骨L-150型铝梁验算,混凝土梁高1.4m,按连续梁计算,跨径取l=1500mm,各荷载取值如下:a、钢筋及砼自重取:26 kN/m31.4m=36.4kN/m2 b、模板及次龙骨取:1.2 kN/m2 c、施工人员及
8、设备荷载取:3 kN/m2 d、振捣荷载:2.0 kN/m2 荷载组合:腹板处L-150型铝梁,布置间距250mm,恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。则q1=(a+b+c+d)0.25=10.65kN/m;q2=1.2(a+b)+1.4(c+d)0.25=13.03kN/m;则 最 大 弯 矩 为 Mmax 1/10 qmaxl2 13.03N/mm 15002/10=2931750Nmm 强 度 验 算:最 大 弯 应 力 max=Mmax/W 2931750/57200 51.25Mpa=200Mpa满足。挠度验算:最大挠度max=0.677ql4/100EI =0.677*
9、10.65*15004/(100*70000*3830000)=1.36mm=1500/400=3.75 mm满足。故腹板下次龙骨L-150型铝梁,间距250mm验算满足要求。2.3底板下次龙骨计算 次龙骨L-150型铝梁 验算,混凝土梁高0.2m+0.3m=0.5m;,按连续梁计算,跨径取l=1500mm,各荷载取值如下:a、钢筋及砼自重取:26 kN/m30.5m=13kN/m2 b、模板及次龙骨取:1.2 kN/m2 c、施工人员及设备荷载取:3 kN/m2 d、振捣荷载:2.0 kN/m2 荷载组合:底板处次龙骨L-150型铝梁,布置间距350mm,恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系
10、数取1.4。则q1=(a+b+c+d)0.35=6.72kN/m;q2=1.2(a+b)+1.4(c+d)0.35=8.41kN/m;则 最 大 弯 矩 为 Mmax 1/10 qmaxl2 8.41N/mm 15002/10=1892250Nmm 强 度 验 算:最 大 弯 应 力 max=Mmax/W 1892250/57200 33.08Mpa=200Mpa满足。挠度验算:最大挠度max=0.677ql4/100EI =0.677*6.72*15004/(100*70000*3830000)=0.86mm=1500/400=3.75mm满足。故底板下次龙骨L-150型铝梁,间距350mm
11、验算满足要求。2.4立杆承载力计算,纵向间距1.5m支撑架体承载力验算:按照最不利位置腹板处计算,腹板下按单根立杆承重混凝土断面面积1.13m2,横向长度为0.6m+0.6m=1.2m;纵向间距1.5m。图13-5 最不利位置剖面图 荷载:a、钢筋及砼自重取26 KN/m31.13m21.5m=44.07kN b、模板及主次龙骨取1.2 KN/m21.2m1.5m=2.16kN c、支撑架体自重取0.15 KN/m31.2m1.5m28m(作用架体高度)=7.56kN d、施工人员及设备荷载取3 KN/m21.2m1.5m=5.4KN e、振捣荷载:2KN/m21.2m1.5m=3.6KN 荷
12、载组合:恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。则 q1=a+b+c+d+e=62.79kN q2=1.2(a+b+c)+1.4(d+e)=77.15kN 稳定性验算:按照建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程JGJ231-2010,不组合风荷载计算。立杆的截面特性:A=571mm2,i=20.10mm,f=300 N/mm2,E=2.06105 N/mm2,取L=1500mm。根据建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程JGJ231-2010中:5.3.2-1公式计算:lo=h+2ka=1000mm+20.7450mm=1630mm lo=1.51.2=1.8m,取两者较大值,lo
13、=1.8m。公式中:lo-支架立杆计算长度 h支架立杆顶层水平步距(m).宜比最大步距减少一个盘扣的距离 k悬臂计算长度折减系数,可取0.7.a支架可调托座支撑点至顶层水平杆中心线的距离(m)立杆稳定性计算不组合风荷载:=N/A -轴 心 受 压 构 件 的 稳 定 系 数,根 据 立 杆 长 细 比 =lo/i=1800mm/20.1mm=90,按建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程JGJ231-2010中附录D,查表得0.550 =N/A =77150N/(0.55571 mm2)=245.66N/mm2 300 N/mm2 故稳定性满足要求。考虑风荷载作用 由风荷载设计值引起的弯矩按
14、照下式计算(建筑施工手册P193页)30m以下风压(风荷载标准值)k=zs0=1.01.00.45(风压)=0.45KN/m2,立杆纵距:,立杆步距:,满足要求。3、箱梁模板验算 3.1.模板竹胶板(15mm厚)计算 底模采用满铺15mm竹胶板,顺桥向布置,取1米板宽验算,如下图所示,截面抗弯模量W=1/6bh2=1/61000152=37500mm3,截面惯性矩I=1/12bh3=1/121000153=281250mm4。按照最不利位置腹板处计算 作用于15mm竹胶板的最大荷载:a、钢筋及砼自重取26kN/m31.4m(梁高)=36.4kN/m2 b、施工人员及设备荷载取3kN/m2 c、
15、振捣荷载取2kN/m2 荷载组合:恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。取1m宽的板为计算单元。则q1=(a+b+c)1=(36.4+3+2)=41.4kN/m q2=1.2a+1.4(b+c)1=50.68kN/m 面板按三跨连续梁计算,支撑跨径取l=250mm。Mmax=1/10qmaxl2=1/10*50.68*2502=316750Nmm 强度验算:最大弯应力max=Mmax/W=316750/37500=8.45N/mm2 fm=13N/mm2 故强度满足要求。挠 度 验 算:最 大 挠 度 max=0.677q1l4/100EI=0.677*41.4*2504/(100*
16、6000*281250)=0.65mm=L/250=250/250=1mm 满足15mm竹胶板下次龙骨铺设间距250mm模板验算满足要求。按照最不利位置空心箱室处计算 顶板及底板厚度:0.2m+0.3m=0.5m;作用于15mm竹胶板的最大荷载:a、钢筋及砼自重取26kN/m30.5m=13kN/m2 b、施工人员及设备荷载取3kN/m2 c、振捣荷载取2kN/m2 荷载组合:荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。取1m宽的板为计算单元。则q1=(a+b+c)1=18kN/m q2=1.2a+1.4(b+c)1=22.6kN/m 面板按三跨连续梁计算,支撑跨径取l=350mm。Mmax
17、=1/10qmaxl2=1/10*22.6*3502=276850Nmm 强度验算:最大弯应力max=Mmax/W =276850/37500=7.38N/mm2 fm=13N/mm2 故强度满足要求,满足。挠 度 验 算:最 大 挠 度 max=0.677q1l4/100EI=0.677*18*3504/(100*6000*281250)=1.08mm=L/250=350/250=1.4mm 满足箱室15mm竹胶板下次龙骨间距350mm模板验算满足要求。3.2.侧模验算 侧压力计 计算新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F值,假设温度T25,浇筑速度V3/,混凝土重力密度c=24kN/m3,新浇混
18、凝土的初凝时间t0=200/(T+15)=5h,混凝土坍落度影响修正系数=0.9,H混凝土压力侧压力计算位置至新浇筑混凝土顶面的总高度H=1.4m。采用内部振捣时,新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值可按下列公式计算,并应取其中的较小值:F=0.28c t0V1/2=0.282450.91.73=52.32 kN/m2 F=c H=241.4=33.6 kN/m2 取较小值,则 F33.6 kN/m2,取1m长度,线性荷载为Q=33.6kN/m21=33.6kN/m 按强度要求进行计算 外侧模板立挡间的间距为300mm,模采用满铺15mm竹胶板,顺桥向布置,取1米板宽验算,如下图所示,截
19、面抗弯模量W=1/6bh2=1/61000152=37500mm3,截面惯性矩I=1/12bh3=1/121000153=281250mm4。MmaxQL2/1033.6*3002/10302400Nmm 最大弯应力max302400/375008.06 N/mm2 fm=13N/mm2 故强度满足要求,满足。侧模次楞间距300mm,15mm竹胶板满足使用要求。对侧模板采用的次楞进行计算 由于侧模板计算仅对侧压力进行计算,对于翼板部分由于重量较轻,可不做计算。施工过程中侧模板的加强肋为水平肋,水平肋被支在垂直肋上,假设垂直肋水平间距定为L1500mm,两水平肋间距定为300mm,则分布在该水平
20、肋上的均布荷载为:a、模板侧压力:F=33.6kN/m2 b、模板及次龙骨取:1.2 kN/m2 c、施工人员及设备荷载取:3 kN/m2 d、振捣荷载:2.0 kN/m2 侧模处次楞L-150型铝梁,布置间距300mm,恒荷载分项系数取1.2,活荷载分项系数取1.4。则q1=(a+b+c+d)0.3=11.94kN/m;q2=1.2(a+b)+1.4(c+d)0.3=14.63kN/m;按简支梁考虑,最大弯矩:则最大弯矩为Mmax1/8qmaxl214.63N/mm15002/8=4114687.5Nmm 强 度 验 算:最 大 弯 应 力 max=Mmax/W 4114687.5/5720
21、0 71.94Mpa=200Mpa满足。挠度验算:最大挠度max=5ql4/384EI =5*11.94*15004/(384*70000*3830000)=2.94mm=1500/400=3.75 mm满足。故侧模次楞L-150型铝梁,间距300mm验算满足要求。4、地基验算 4.1 地基基础验算 地基承载力验算:P=N/A 式中:P-立杆基础底面处的平均压力设计值 A-基础底面计算面积 N-立杆传至基础顶面的轴心力设计值 N=77.15 kN P=N/KA 式中:P-立杆基础底面处的平均压力设计值 A-基础底面计算面积 N-立杆传至基础顶面的轴心力设计值 K-调整系数,参考建筑施工手册20
22、0页(K值可以适当调整,以满足现场实际需求,建议取值在0.5-0.8之间)N=77.15kN 基础处理采用10cm厚混凝土.按每块木跳板支撑3根立杆A1=0.2*4m/3=0.8m2/3=0.27m2,依据规范当大于0.25m2时,取0.25m2 可看作0.25m2=0.2m*1.25m,基础为20cm混凝土,计算得出:A=(0.2+0.2*2)m*(1.25+0.2*2)m=0.99m2 选取 P=N/KA=77.15kN/0.99m2=77.93kN/m2 经计算地基处理后的承载力应大于77.93kN/m2,方可满足要求。(二)、地基处理 经验算此种支架施工地基承载力要求不小于77.93K
23、N/m2,即承载力不小于77.93Kpa,为完全起见,箱梁支架施工场地根据高程修整台阶式平台,并且在平台上换填10cm砂砾,再浇筑10cm的C20混凝土进行硬化处理,地基承载力可达到300Kpa,地基处理时从中间向两侧做1%的横坡,便于排水,地基边缘修整10*10cm的排水沟纵桥方向09#设置2%的纵坡将水排向龙头河内,17#9#设置2%的纵坡将水排向龙头河内,保证地基不积水影响地基整体承载力。砂砾换填完成后必须进行地基承载力的检测,地基承载力达到200Kpa方可进行混凝土的硬化处理。(三)、支架安装 1、盘扣支架施工工艺流程 支架施工工艺流程图 地基处理 施工测量放样 安装底座、调整水平 安
24、装立杆、水平杆、斜杆 依据施工图纸进行搭设 高程调整 安装防护措施 安装模板 检查、验收做好记录 2、支架布设方案 2.1本桥上部结构为现浇箱梁,桥梁全长右幅为356.8米,左幅为355.3米,共分5联浇筑,施工时间紧、工期短、现浇箱梁混凝土一次浇筑方量大、混凝土外观要求质量高、架体总体高度较高、对立杆稳定性及地基承载力要求较高。为保证经济、快捷、安全的完成本桥梁的现浇箱梁施工采用承插型盘扣支架作为箱梁的支撑体系进行施工。2.2横桥向主龙骨采用200C型钢,横桥方向以3m+3m+3m+3m+3m组合形式布置,次龙骨采用L-150型铝梁纵桥向布置,在腹板位置中心间距250mm,箱室位置中心间距3
25、50mm;2.3立杆采用直径60.3,壁厚为3.2mm的345B镀锌钢管;横杆采用管径为48.3mm,管壁厚为2.5mm的Q345B钢;斜拉杆件采用管径为42mm,管壁厚为2.75mm的Q235钢。2.4立杆:横桥向:间距为1.2m、1.5m;纵桥向:在端横梁和中横梁处间距为1.2m,跨中位置立杆间距采用1.5m形式;步距:均为1.5m。2.5因架体高度过高,设置水平及竖向剪刀撑,竖向剪刀撑顺桥向间距4.5m一道,水平剪刀撑布置8m高度一道 2.6翼板位置:主龙骨采用200C型钢,横桥向布置;次龙骨纵向布置,采用L-150型铝梁,间距300mm,如下图所示:2.7在第八跨下、第九跨下设置车辆通
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