铜山村支线上跨施工技术方案.docx
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铜山村支线上跨施工技术方案.docx
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铜山村支线上跨施工技术方案
江六高速公路工程项目
承包单位徐州市公路工程总公司合同号JL-YZ4
监理单位扬州华建交通工程咨询监理有限公司编号
施工技术方案报审表
A-3
致(总监理工程师)李耕先生:
现报上K52+854.025铜山村分离式立交支线上跨桥现浇箱梁工程的技术、工艺方案,方案详细说明和图表见附件,请予审查和批准。
附件:
技术、工艺方案说明和图表。
承包人:
年月日
总监办审查意见:
同意修改后再报不同意
总监理工程师:
年月日
江六高速公路JL-YZ4合同段
铜山村分离式立交支线上跨桥现浇箱梁
施
工
技
术
方
案
徐州市公路工程总公司
江六高速公路JL-YZ4标项目经理部
二〇一一年八月
铜山村分离式立交支线上跨桥现浇箱梁施工技术方案
一、工程概况
铜山村分离式立交支线上跨桥中心桩号为K52+858.071,桥梁全长96.12m。
下部结构为花瓶式桥墩、桩柱式桥台,采用钻孔灌注桩基础;上部结构为1联20m+25m+25m+20m现浇预应力砼连续箱梁,现浇箱梁横断面采用单箱单室截面,梁高1.4m,桥面横坡为双向1.5%,由桥面现浇层调整,在端支点和中支点处设置横梁,为钢筋混凝土结构。
二、主要工程数量
现浇箱梁:
一联,长90m,砼标号为C50,共计332.07m3混凝土,Φs15.2钢铰线15.143t。
三、主要材料
水泥:
选用句容台泥水泥有限公司生产的P.II52.5R水泥产品。
碎石:
现浇梁砼选用南京山阳采石厂生产的反击式碎石,其他砼选用六合马头山生产的普通碎石。
黄砂:
选用由仪征购进的中砂,质地纯净,级配良好。
普通钢筋:
根据交建局确定的准入厂家,通过招标选定供应商,直径<12mm的采用HPB235热轧光圆钢筋,直径≥12mm的采用HRB335热轧带肋钢筋。
钢绞线:
选用江阴法尔胜生产的钢绞线,抗拉强度标准值为1860Mpa,公称直径15.2mm。
钢板:
钢板选用符合GB-2006规定的Q235钢板。
支座:
采用GPZ(Ⅱ)型盆式橡胶支座。
四、施工技术方案
本桥上部结构为20m+25m+25m+20m现浇预应力砼连续箱梁,共1联,预应砼连续箱长90m,箱梁高度140cm,顶板宽650cm,底板宽320cm,跨中腹板厚为40cm,在支点附近,逐渐增厚变化至60cm、80cm。
本桥设计采用纵向预应力,箱梁腹板束采用M15-12,顶板束采用BM15-5,预应力筋为标准强度等级1860MPa级的钢绞线,标准弹性模量为1.95×105MPa,设计张拉控制应力为0.73fpk=1357.8MPa。
箱梁采取满堂支架现浇施工,拟采取二次浇筑法,第一次浇筑底板及腹板到顶板腋下15cm处,在不少于24小时后,再凿毛立内模顶模板,绑扎顶板钢筋,进行第二砼浇筑。
1、地基处理
该桥所处地段内为非软基段,箱梁施工采用满堂支架整体现浇。
用挖掘机对箱梁下方10m宽度范围内泥浆坑、松软地段全部挖除,采用灰土换填,用推土机对场地全部进行推平,并设置横向单向横坡,坡度控制在1%范围内,便于及时排除雨水,用三铧耕对含水量较大地段翻松30cm晾晒,用18T振动压路机碾压6~8遍,表面平整无轮迹,局部有反弹地段重新换填处理,之后在上面铺10cm厚C20混凝土调平层,纵向坡度过大处,采取设置台阶方式,便于底托支垫平整。
2、支座安装
(1)安装前对支座垫石进行检查,标高要符合要求,两个方向的四个角高差不大于2mm,支座安装在温度为5℃~20℃的气温允许范围内进行。
(2)全面检查支座,查看零件是否齐全,安装前仔细擦洗相对滑动面,擦净后在四氟滑板的储油槽内注满295硅脂。
(3)支座上下各部件纵横向必须对中,当安装温度与设计温度不同时,活动支座上下各部件错开的距离必须与计算值相等。
(4)安装时支座顺桥向中心线与主梁中心线平行。
(5)支座的顶板采用锚固螺栓连接在墩台顶的钢板上。
(6)支座先临时固定相对位置,整体吊装,准确就位固定。
并注意核对支座的滑动方向。
(7)支座中线应尽可能与主梁中线重合,其最大水平位置偏差不得大于2mm;安装时,支座上下各个部件纵轴线必须对正,对活动支座,其上下部件的横轴线应根据安装时的温度与年平均的最高、最低温差,由计算确定其错位之距离;支座上下导向挡块必须平行。
3、钢管支架搭设
3.1第一和第四跨碗扣支架立杆布置
第一跨和第四跨桥梁跨径均为20m,碗扣支架立杆顺桥向间距为60cm+21×90cm+60cm,由于箱梁顶板、腹板和底板同时增厚,重量增大,在紧邻桥墩和桥台处范围内,纵向间距由90cm加密到60cm设置一排。
横桥向立杆间距为7×90cm。
横杆层间步距120cm。
在支架的底部和顶部加设通长钢管,考虑支架的整体稳定性,在纵横向布置斜向钢管剪力撑,纵桥向每十排设一道,横向每隔五排设一道。
第一跨和第四跨每跨共24排,8列,两跨总共384根立杆。
3.2第二和第三跨碗扣支架立杆布置
第二跨和第三跨桥梁跨径均为25m,碗扣支架立杆顺桥向间距为60cm+26×90cm+60cm,由于箱梁顶板、腹板和底板同时增厚,重量增大,在紧邻桥墩处范围内,纵向间距由90cm加密到60cm。
横桥向立杆间距为7×90cm。
横杆层间步距120cm。
在支架的底部和顶部加设通长钢管,考虑支架的整体稳定性,在纵横向布置斜向钢管剪力撑,纵桥向每十排设一道,横向每隔五排设一道。
第二跨和第三跨每跨共29排,8列,两跨总共464根立杆。
4、模板及支撑系统搭设
地坪砼施工好后,进行测量放线,将箱梁平面范围标识到地坪上,并放出立杆的控制连线,按线搭设第一层立杆和横杆,通过底托对高程调整,使第一层立杆和横杆水平一致。
底托可调范围20cm。
依次分层搭设立杆和横杆,最后安装可调顶托,顶托可调范围20cm,梁底高程通过顶托调整。
支架立杆要垂直,横杆要水平。
底模支撑采用[12.6槽钢及10×10cm方木纵横两层,下层纵向布置的槽钢,按支架纵向间距布置;上层横向布置的方木,间距为30cm,横梁上铺设1220mm×2440mm×15mm的竹胶板。
5、碗扣支架及门洞验算
碗扣支架计算依据:
●1、《材料力学》李庆华主编西南交通大学出版社2000.11
●2、《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规程》(JGJ130-2001)
●3、《路桥施工计算手册》周水兴何兆益邹毅松编人民交通出版社2001.5
●4、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
5.1、荷载计算
(1)箱梁荷载:
箱梁钢筋砼自重:
G=332.1m3×26KN/m3=8634.6KN
偏安全考虑,取安全系数r=1.2,以全部重量作用于底板上计算单位面积压力:
F1=G×1.2÷S=8634.6KN×1.2÷(3.2m×90m)=34.594KN/m2
(2)施工荷载:
取F2=2.5KN/m2
(3)振捣混凝土产生荷载:
取F3=2.0KN/m2
(4)箱梁芯模:
取F4=1.5KN/m2
(5)箱梁侧、底模:
取F5=0.1KN/m2
(6)方木:
取F6=7.5KN/m3
5.2、模板强度计算
箱梁底模及箱体内采用高强度竹胶板,板厚t=15mm,竹胶板方木背肋间距为300mm,所以验算模板强度采用宽b=300mm平面竹胶板。
5.2.1模板力学性能
(1)弹性模量E=0.1×105MPa。
(2)截面惯性矩:
I=bh3/12=30×1.53/12=8.44cm4
(3)截面抵抗矩:
W=bh2/6=30×1.52/6=11.25cm3
(4)截面积:
A=bh=30×1.5=45cm2
5.2.2模板受力计算
(1)底模板均布荷载:
F=F1+F2+F3+F4=34.594+2.5+2.0+1.5=40.594KN/m2
q=F×b=40.594×0.3=12.178KN/m
q=12.178KN/m
(2)跨中最大弯矩:
M=qL2/10=12.178×0.32/10=0.11KN·m(文献3-13-1)
(3)弯拉应力:
σ=M/W=0.11×103/11.25×10-6=9.742MPa<1.2[σ]=13.2MPa(文献3-13-2及附表3-39),竹胶板板弯拉应力满足要求。
(4)挠度:
从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板可看作为多跨等跨连续梁,按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算,计算公式为:
f=0.632qL4/100EI
=(0.632×12.178×0.34)/(100×0.1×108×8.44×10-8)
=0.74mm<L/400=0.75mm(文献3-附表2-10)
竹胶板挠度满足要求。
综上,竹胶板受力满足要求。
5.3、横梁强度计算
横梁为10×10cm方木,跨径为0.9m,中对中间距为0.3m。
截面抵抗矩:
W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
截面惯性矩:
I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4
作用在横梁上的均布荷载为:
q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.3=40.694×0.3=12.208KN/m
q=12.208KN/m
跨中最大弯矩:
M=qL2/8=12.208×0.92/8=1.236KN·m(文献3公式13-5)
落叶松容许抗弯应力[σ]=12MPa,弹性模量E=11×103MPa
(1)横梁弯拉应力:
σ=M/W=1.236×103/1.67×10-4=7.401MPa<[σ]=12MPa
(文献3-公式13-6),纵梁弯拉应力满足要求。
(2)横梁挠度:
f=5qL4/384EI
=(5×12.208×0.94)/(384×11×106×8.33×10-6)
=1.14mm<L/400=2.25mm(文献3公式12-7)
横梁弯拉应力满足要求。
综上,横梁强度满足要求。
5.4、纵梁强度计算
纵梁为[12.6槽钢,跨径为0.9m,间距为0.9m。
12.6型槽钢:
[σw]=145Mpa[τ]=85MpaE=2.1×105MPad=5.5mm
=15.69cm2I=3.9×10-6m4W=0.36×10-4m3
0.9m长纵梁上承担3根横梁重量为:
0.1×0.1×0.6×7.5×3=0.135KN
横梁施加在纵梁上的均布荷载为:
0.135÷0.9=0.15KN/m
作用在纵梁上的均布荷载为:
q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.9+0.15=40.694×0.9+0.15=36.775KN/m
q=36.775KN/m
跨中最大弯矩:
M=qL2/8=36.775×0.92/8=3.723KN·m(文献3公式13-5)
[12.6槽钢容许抗弯应力[σw]=145MPa,弹性模量E=2.1×105MPa
(1)纵梁弯拉应力:
σ=M/W=3.723×103/0.36×10-4=103MPa<[σw]=145MPa
(2)纵梁挠度:
f=5qL4/384EI
=(5×36.775×0.94)/(384×2.1×1011×0.039×10-4)
=0.0004mm<L/400=2.25mm(文献3-公式12-7)
纵梁弯拉应力满足要求。
综上,纵梁强度满足要求。
5.5、支架受力计算
5.5.1立杆承重计算
根据《材料手册》及脚手架使用说明书,当横杆步距为1.2m时,每根立杆允许承受最大竖向荷载为:
30KN/根。
(1)每根立杆承受钢筋砼、各项施工荷载和模板重量(以中横梁计算为例):
荷载重量:
F总=横梁荷载+F2+F3+F4=36.4+2.5+2.0+1.5=45.4KN/m2
N1=0.9×0.6×45.4=24.52KN
(2)横梁施加在每根立杆重量:
N2=0.9×3×0.1×0.1×7.5=0.20KN
(3)纵梁施加在每根立杆重量:
N3=0.9×0.123=0.11KN
每根立杆总承重:
N=N1+N2+N3=24.52+0.20+0.11=24.83KN<30KN
立杆承重满足要求。
5.5.2支架稳定性验算
根据文献2相关内容,支架以组合风荷载验算其稳定性,根据文献中(5.3.1-2)计算公式得:
式中:
N—立杆总承重
φ—轴心受压构件的稳定系数,由长细比(λ)可查(参考文献2附录c)得轴心受压构件的纵向弯曲系数φ=0.732
λ—长细比,横杆步距为1.2m,λ=L/i=1200/[0.35×(48+41)÷2]=77
A—立杆的截面面积,A=π(242-20.52)=489mm2
MW—计算立杆段风荷载设计值产生的弯矩
MW=0.85×1.4MWK(文献2-5.3.4公式)
式中MWK—风荷载标准值MWK=0.7μZ·μS·WO
式中μZ–风荷载变化系数,取1.77(文献4-表7.2.1)
μS–脚手架风荷载体型系数,取0.921(文献4表-4.2.4)
WO–基本风压,取0.3KN/m2。
经计算得MW=0.342
W—立杆截面模量,取5.08cm2(文献2附表B)
f----钢材容许应力表查(文献2表5.1.6)得弯向容许应力f=205MPa
代入上面公式得
[f]=24.83/(0.732×489)+0.342/5.08
=136.7MPa≤f=205MPa
稳定系数为205/136.7=1.50≥1.3
支架稳定性满足要求。
综上,碗扣支架受力满足要求。
5.6地基承载力验算
因支架底部通过底托(底托钢板为7cm×7cm)支承在硬化后的砼地坪上,然后通过砼基础传递给地基,因地基严格按8%灰土分层压实,压实度按94%控制,顶部浇筑10cm厚C20砼,因此基底承载力至少可以达到15MPa。
因此σmax=N/A=24.77×103/0.072=5.055MPa<15MPa
故地基承载力满足使用要求。
5.7门洞结构计算
门洞计算依据及原则:
1、JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》;
2、JTJ025-86《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》
3、《路桥施工计算手册》
4、江六高速公路设计文件及图纸
5、只进行工字钢及支墩强度和刚度验算,工字钢上模板布置方式与普通支架处相同,不另行验算。
5.7门洞验算:
1、纵梁采用16a型槽钢,共计10根每根6.5m,纵桥向为一跨通车孔,跨度4m;横梁采用单根16a型槽钢,共计21根每根6m,间距为0.2m。
2、主要计算参数:
门洞长度:
6.5m
门洞宽度:
4m
支墩高度:
2.4m
F1、砼自重:
G×r=(332.1×26÷90×4)×1.2=461KN
偏安全考虑,取安全系数r=1.2,以全部重量作用于底板上的压力:
F2、施工荷载:
取2.5KN/m2 ×6.5×4=65KN
F3、振捣混凝土产生荷载:
取2.0KN/m2×6.5×4=52KN
F4、箱梁芯模:
取1.5KN/m2×6.5×4=39KN
F5、箱梁侧、底模:
取0.1KN/m2×6.5×4=2.6KN
F6、方木:
取7.5KN/m3×0.1×0.1×6.5×14=6.8KN
F7、16a型槽钢分配横梁:
17.2×6×21=21.7KN
F8、16a型槽钢纵梁:
17.2×5×2×6.5=111.8KN
16a型槽钢:
[σw]=145Mpa[τ]=85MpaE=2.1×105MPad=6.5mm
=21.95cm2I=0.087×10-4m4W=1.08×10-4m3
Ф50×1.0cm钢管:
[σ]=170Mpa[λ]=100E=2.1×105MPaAo=154cm2
3、横梁16a槽钢的强度及挠度验算
槽钢受均布荷载作用,如图:
100cm400cm100cm
(1)、 每根槽钢所受均布荷载为:
q=(F1+F2+F3+F4+F5+F6)÷(21×4)
=(461+65+52+39+2.6+6.8)÷84=7.4KN/m
(2)、槽钢的最弯矩在跨中处,上部受拉,其值为
(3)、槽钢的最大弯应力为
σmax=
=11.1×103÷(1.08×10-4)=102.8MPa≤[σw]=145MPa
(4)、最大剪应力为:
式中:
─剪力
─截面积,16a槽钢截面积为21.95
施工过程中出现最不利荷载布置形式,最大剪力在A右侧、B左侧处,
经计算得
(5)、槽钢的挠度验算
最大挠度位于每跨的跨中
fmax=ql4(5-24a2/L2)/384×EI
=7.4×103×44×(5-24×12/42)/(384×2.1×1011×0.0866×10-4)
=9.5mm<[f]=4000/400=10mm横梁挠度满足要求
4、纵梁16a槽钢的强度及挠度验算
槽钢受均布荷载作用,如图:
q=10KN/m
16a槽钢
(1)、 每根槽钢所受均布荷载为:
325cm
q=(F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7+F8)÷(6.5×5×2)
=(461+65+52+39+2.6+6.8+21.7)÷65=10.0KN/m
(2)、槽钢的最弯矩在跨中墩顶处,上部受拉,其值为
Mmax=0.125×
=0.125×10×3.252=13.2KN·m
Qmax=qL/2=10×3.25/2=16.3KN
(3)、槽钢的最大弯应力为
σmax=
=13.2×103÷(1.08×10-4)=122.3MPa≤[σw]=145MPa
(4)、最大剪应力为
τmax=Qmax/
=16.3KN/21.95cm2
=7.42MPa<[τ]=85MPa
(5)、槽钢的挠度验算
按两等跨连续梁进行验算
fmax=0.521ql4/100×EI=0.521×10×103×3.254/(100×2.1×1011×0.087×10-4)
=3.2mm<[f]=3500/400=8.8mm纵梁挠度满足要求
5、支墩Ф50×1.0cm钢管验算:
(1)、先判断是否属压杆稳定
压杆长度因数:
μ=2
截面积A=π(R2-r2)=0.0154m2
惯性矩I=π(R4-r4)/4=4.623×10-4m4
压杆截面惯性半径i=(I/A)0.5=0.173m
长细比λ=μl/i=2×2.4/0.173=27.7<[λ]=100压杆稳定
(2)、抗压校核:
σ=N/A
F总荷载=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7+F8
=461+65+52+39+2.6+6.8+21.7+111.8=1766.1KN
钢管根数:
6根
每根承重:
1766.1/6=294.4KN
σ=N/A=108.6×103/0.0154
=19.1Mpa<[σ]=170Mpa
所以满足抗压要求。
参考文献:
●1、《材料力学》李庆华主编西南交通大学出版社2000.11
●2、《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规程》(JGJ130-2001)
●3、《路桥施工计算手册》周水兴何兆益邹毅松编人民交通出版社2001.5
●4、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
6、支架预压
支架搭设完后,需通过预压,来检测地基容许承载力是否符合要求及支架体系是否稳定。
同时,通过支架沉降观测数据,来确定支架的预留沉降量。
支架预压采用砂袋预压法,消除支架非弹性变形,同时测定弹性变形和沉降变形。
预压砂袋采用装矿粉用的吨袋,每袋装砂后重量为1吨。
预压重量为梁体钢筋混凝土重量的1.2倍,采用吊车从节段端头按照0-50%-100%-120%的顺序加载,分层吊装预压。
加载前,每跨确定每5m设一个沉降观测断面,由于梁体比较窄,每断面在底板两侧腹板位置各设一个观测点,在每侧的翼板上各设一个观测点,提前测量加载前高程,每级加载结束后停一小时,测量各观测点标高,全部加载结束后,每天早晚测量一次各测点的标高,预压时间控制在7天左右,若连续3天累计沉降量不大于3mm,可认为沉降已稳定,可以进行卸载。
卸载顺序与加载顺序相反,按120%-100%-50%-0的顺序卸载。
每级卸载完成后,均停顿0.5小时,然后测量各观测点标高,计算出非弹性变形和弹性变形值。
对预压后变形较大,不符合规范要求的进行调整,使各部位尺寸满足设计及施工要求。
6.1现浇箱梁的各部分堆载重量及高度为:
(1)施工荷载按0.3t/m2计
(2)底板=(0.22+0.25)*2.6*1.2+0.3=1.77t/m2,每m2堆载高度为1.2m;
(3)腹板=(1.4*2.6*1.2+0.3)*0.4=1.87吨,堆载高度为1.25m;
(4)横梁重量=1.4*2.6*1.2+0.3=4.4t/m2,每m2堆载高度为2.9m;
(5)翼板处重量=(0.16+0.4)/2*2.6*1.2=0.874t/m2,按每m2堆载高度为0.6m。
6.2预留沉降确定
现浇梁预留沉降一般需考虑以下几个因素:
①支架在荷载作用下弹性压缩δ1;②支架在荷载作用下非弹性压缩δ2;③支架基底在荷载作用下的非弹性沉降δ3;
由于通过预压已消除了支架系统的非弹性变形,根据满堂支架的特点,预留沉降量不采用二次抛物法或直线法分配,而直接采用均匀分布,则立模标高=弹性变形δ1+设计标高。
7、现浇箱梁模板设计与安装
立模顺序:
安装底模→贴接缝止浆海绵条→安装侧模→上、下底部拉杆→安装内模、端模→调模。
(1)模板的好坏是现浇箱梁质量好坏的关键,模板必须有足够的强度和刚度,模板主要由底模、内模和侧模组成,均采用全新的竹胶板。
(2)底模采用1.22m×2.44m大块竹胶板,厚度为1.5cm,底模板下面用10cm×10cm方木,沿纵向布置,间隔30cm。
(3)侧模采用竹胶板,5cm×10cm方木作加强肋,间距60cm,碗扣支架作可调式支撑。
顶板内模1/4跨中顶板处设置80cm(纵向)×60cm(横向)的进人孔,以便拆除内模。
(4)模板支架采用底模包侧模,底模顺桥方向铺设,宽度略大于箱梁底板宽度,外侧模及支撑于底模之上。
(5)保持模板平整、干净。
模板安装前打磨涂脱模剂,接缝处要填塞海棉条,避免漏浆。
(6)在钢筋骨架和波纹管就位后,即可吊装内模(多层板内模提前制作,先支立模板至顶板倒角处,浇完第一次混凝土后待强度达到30%后拆模,然后支立顶板处内模)。
在支立内模的过程中,根据设计要求,设置箱室的通气孔和泄水孔。
8、绑扎底腹板钢筋
(1)钢筋制作拟在钢筋棚配料、下料、对接、弯制、编号、堆码。
结构中不能采用闪光对焊的采用电焊机焊接。
钢筋下料前应核对图纸,核对无误后方可下料。
(2)绑扎钢筋前先在模板表面上用粉笔按图画好箍筋间距,用定位钢筋固定箍筋后,主筋穿过箍筋,按图纸要求间距逐个分开,先绑扎纵向的主筋,后绑扎横向钢筋。
纵向主筋(通长筋)接长采用搭接焊工艺,单面焊,焊缝长≥10d(d为钢筋直径);焊接时应先由中间到两边,对称地向两端进行,并应先焊下
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