浮石融江大桥连续钢构现浇箱梁施工方案1020.docx
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浮石融江大桥连续钢构现浇箱梁施工方案1020.docx
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浮石融江大桥连续钢构现浇箱梁施工方案1020
广西三江至柳州高速公路项目
NO8合同段
(K75+500—K94+900)
连续箱梁施工方案
(K86+387.5浮石融江大桥6#—7#、7#—8#、8#—9#跨)
编制人:
复核人:
审核人:
编制单位:
山东黄河工程集团有限公司
编制日期:
二○一四年十月
广西三江至柳州高速公路NO8合同段K86+387.5浮石融江大桥主跨连续箱梁施工方案
一、工程概况
浮石融江大桥位于融安县浮石镇起西村境内,浮石电站下游约200m处,横跨融江,位于古顶水电站回水区,距离古顶水电站27km。
桥位处现状融江主河道,河道水面宽约310m,与路线交角90度。
桥址与融江左岸的S306省道及焦柳铁路相交,桥轴线与焦柳铁路交角为77度,与S306省道的交角为70度。
交叉处的焦柳铁路建筑界限的宽度为4.88米,高度为6.55米。
S306省道的建筑界限宽度为6.5米,高度为4.5米。
桥梁里程桩号K86+090.5~K86+684.58,桥梁中心桩号K86+387.5,全桥总长594.08m,本桥平面分别位于缓和曲线和直线段上,纵断面位于R=42666.67及R=29000的竖曲线上。
主桥上部结构(80+145+80)连续箱梁采用挂篮悬臂平衡浇筑施工,中跨合拢温度15-25度;引桥T梁采用预制、导梁安装方法施工。
在施工水位时,桥位处水面宽度约310米,最大水深达6.5米,水中桥墩施工采用架设钢栈桥及水上工作平台施工,同时,钢栈桥作为纵向便道连接两岸,6、7号桥墩采用钢套箱施工。
(一)、设计标准
设计时速:
120Km/h;
设计荷载:
公路-I级;
桥面宽度:
0.5m(防撞护栏)+11.75米(行车道)+0.5m(防撞护栏)+0.5m(中央分隔带)+0.5m(防撞护栏)+11.75米(行车道)+0.5m(防撞护栏)=26m(全宽);
设计洪水频率:
1/100。
地震基本烈度:
地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应地震烈度VI度。
坏境类别:
Ⅰ类。
航道等级:
内河Ⅴ级
(二)、结构形式
本桥最大桥高48米,桥梁净宽为2×11.75米,交角90°,上部结构采用6×40米先简支后连续预应力砼T梁+(80+145+80)连续箱梁刚构+40米预应力砼简支T梁,主墩和6号过渡墩均采用矩形墩,墩梁固结,9号过渡墩及引桥桥墩采用柱式墩,基础采用钻孔灌注桩,桥台采用柱式台、桩基础。
(三)、设计细部描述
1、桥型
浮石融江大桥第三联为主桥,主桥跨径组合为:
80m+145m+80m预应力混凝土连续刚构,总长305m。
第一、二联为引桥,为预应力砼(后张)先简支后连续T梁,跨径布置为2×(3×40)m,第四联为引桥,为单孔预应力砼(后张)简支T梁,桥梁起点桩号K86+090.5,终点桩号K86+684.5,全桥位于缓和曲线及直线上。
桥梁各分跨线与道路设计成90°夹角。
主墩与6号过渡墩均采用矩形墩,基础采用钻孔灌注桩,6号过渡墩处设置一到D240型伸缩缝,9号过渡墩处设置一道D160型伸缩缝。
2、主桥上部构造
箱梁O号段长7.0米(包括墩两侧各外伸1.5米),边跨现浇段长度6.34米。
梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为7.0米(0号段),1×3.0米,7×3.5米,9×4.5米,2.0米(合拢段),累计悬臂总长70米,1号~17号梁段采用挂篮悬臂浇注施工。
全桥共有3个合拢段,边跨及中跨合拢段长度为2.0米(采用型钢桁架作合拢段劲性骨架)。
箱梁为三向预应力结构,采用单箱单室截面,箱顶板宽12.75米,底板宽7.0米,箱梁顶板设置成2%双向横坡。
箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高3.2米(箱梁高均以腹板外侧为准),墩与箱梁相接的根部断面和墩顶0号梁段高为9.0米。
从中跨跨中至箱梁根部,箱高以1.8次抛物线变化,其方程为h=(9.0/1201.8)X1.8+3.2(从跨中算起)。
箱梁腹板在墩顶范围内厚90厘米,从箱梁根部至12号梁段腹板厚70厘米,从13号梁段至17号梁段腹板厚50厘米,箱梁节段间腹板厚度变化采取50厘米长渐变过渡,每号梁段的腹板上设有抗剪齿口。
箱梁底板厚除0号梁段横隔板范围内为100厘米外,其余各梁段底板,从箱梁根部截面的100厘米厚以1.8次抛物线渐变至跨中截面32厘米厚,其变化方程为t=(0.5/1201.8)X1.8+0.32(从跨中算起),边跨现浇底板厚从合拢段跨中起到边跨端由32厘米直线变化到70厘米。
主桥共设6道横隔板,分别在7号、8号墩顶各设两道1.5米厚的横隔板,边跨梁端(即6、9号墩顶)设一道1.5米厚横隔板,0号梁段横隔板均设置了人洞以便施工、检查,0号梁段底板设置了通气及泄水孔。
二、施工方案概述
主桥8号墩0#、1#块采用钢管支架法施工(详见附图),悬浇段采用三角挂篮悬臂浇筑施工,边跨现浇直线段采用钢管支架施工,边跨现浇段拟采用挂篮结合钢管支架施工。
主桥箱梁采用边跨、中跨→次中跨的顺序,边孔及中孔合拢梁段均采用挂篮吊架施工,合拢段施工采用预埋劲性骨架锁定,两端悬臂采取水箱压重措施,在浇筑混凝土的同时同步卸除压重重量,待混凝土强度达到设计规定强度,且弹性模量变化趋于平缓时,张拉合拢段钢束,形成连续刚构体系,合拢温度为15-25℃。
图1浮石融江大桥箱梁一般构造图(单位cm)
三、工程进度安排
根据总体施工组织设计工期计划和业主相关要求,计划2014年11月份开始主桥8#墩0#、1#块的施工,并于2015年1月31日前完成主桥7#、8#墩0#、1#块的施工和挂篮的拼装,2015年10月31日前完成主桥连续刚构合拢段的施工。
详见附表1:
浮石融江大桥主桥连续刚构施工进度计划
附表1:
浮石融江大桥主桥连续刚构施工进度计划
序号
部位
计划完成日期
备注
1
0#台~6#墩下部结构
2015年3月31日
2
6#墩现浇直线段
2015年8月20日
3
边跨合拢
2015年9月20日
4
7#墩墩身
2014年12月20日
5
7#墩0#、1#块
2015年1月31日
6
2#~17#节悬臂施工
2015年8月10日
7
中跨合拢
2015年10月10日
8
8#墩0#、1#块
2015年1月20日
9
2#~17#节悬臂施工
2015年7月31日
10
9#墩下部结构
2015年6月10日
11
9#墩现浇直线段
2015年7月31日
12
边跨合拢
2015年8月31日
13
10#台下部构造
2015年6月10日
14
T梁预制
2015年4月30日
15
0#~6#T梁安装
2015年5月31日
16
9#~10#T梁安装
2015年10月31日
17
桥面系施工
2015年11月30日
四、0#、1#块施工
4.10#、1#块结构形式
0号块长度7m,高9m,混凝土方量266.25方,腹板厚度0.9m,底板厚度1m,顶板厚0.5m。
1号块长3m,混凝土方量67.79方,重176.26t,端部梁高8.548m,腹板厚度0.7m,顶板0.28m,底板厚0.759m。
基本构造见图1.1~1.2。
图1.10~1#号块纵剖面图(单位:
m)
图1.20#号块墩顶截面图(单位:
m)
4.2方案概述
浮石融江大桥主桥8号墩为陆地墩,墩高13.5m,拟采用钢管支架方案。
以钢管柱为主体支撑结构,钢管柱底部支撑在已浇筑的承台上和条形基础上。
钢管柱顶横桥向布置2组36a工字钢主梁,在工字钢主梁布置32工字钢分配梁,然后铺设底模模板。
钢管柱纵横向设置剪刀撑,剪刀撑采用20a槽钢,钢管桩最大自由长度不超过3.5m。
柱顶与墩身预埋钢板焊接牢固。
翼缘板下各布置2道36a工字钢主梁,安装侧模桁架及侧模。
双肢中间部分同样采用钢管支架。
侧模、底模采用定型钢模,内模采用建筑小钢模,保证模板的刚度和强度。
由于0号块无预应力张拉,0号块和1号块同时浇筑,全断面一次性浇筑。
4.2.1、支架基本构造
图2.1钢管支架顺桥向布置图(单位:
m)
图2.2钢管支架横桥向布置图(单位:
m)
图2.3钢管平面布置图(单位:
m)
0#、1#块采用钢管支架施工方案,分两次浇筑完成,第一次浇筑高度4.3米(人洞以上0.5m),第二次浇筑剩余腹板及箱梁顶板部分。
8号墩钢管柱采用φ529*7mm螺旋管,直接支撑在承台和条形基础上,钢管柱顶设置2I36a工字钢主梁,再安装32aI工字钢纵梁,分配梁上铺设底模模板。
每侧翼缘板下设置2道2I36a工字钢主梁,主梁上安装侧模桁架、侧模及翼缘模板。
内顶模采用φ48×3.5扣件式钢支架。
4.2.2、计算说明
1、根据混凝土荷载分布情况,分底板、腹板及翼缘板三个部位计算,其中顶板荷载与底板叠加。
2、底模、顶模及翼缘板模板计算略,计算支架的主体构件,如分配梁、主梁、钢管桩等。
3、内顶模支架计算其承载力和稳定性。
4、暂不考虑风荷载。
5、施工活载分项系数取1.4,静载分项系数取1.2。
6、墩顶部分荷载全部由墩身承受,计算时不考虑。
7、挠度允许值为[1/400]。
8、钢材按Q235-A考虑,弹性模量E=2.06*105MPa,强度设计值如下表:
表4-1钢材强度设计值(Mpa)
钢材
抗拉、抗压、和抗弯
抗剪
牌号
厚度或直径(mm)
Q235钢
16
215
125
>16~40
205
120
>40~60
200
115
>60~100
190
110
4.2.3、内顶模满堂支架计算
内顶模采用扣件式满堂支架,对其刚度、强度、稳定性必须进行检算。
材质选用φ48×3.5钢管,截面面积A=489mm2,截面模量W=5.08×103 mm3,回转半径i=15.8mm,抗压、抗弯强度设计值f=205N/mm2。
支架纵横向间距为60cm和90cm布置。
步距:
在顶部和底部按60cm的步距,其余按1.2m的步距。
1、0号内顶模支架承载力计算
0号块内腔顶板厚度0.5m,每平方米的自重荷载为:
0.5*1.2*26=15.6KN/m2。
考虑混凝土施工活载:
(2.0KN/m2振捣荷载+人员、小型机具2.5KN/m2)*1.4=6.3KN/m2。
内顶模自重:
0.12+6.5=6.62KN/m2。
立杆间距最大不超过75cm,按60cm或75cm布置,每平方按4根立杆考虑,单根支架立杆的轴向力设计值为:
(15.6+6.3+6.62)/4=7.13KN/根。
则:
N/A=7.13*1000/489=14.6MPa<[205MPa]。
同时,横杆采用最大步距1.2m,立杆承载力容许值为30KN,则立杆的承载力满足规范要求。
2、1号块内顶模支架承载力计算
1号块内腔顶板厚度0.28m,每平方米的自重荷载为:
0.28*1.2*26=8.736KN/m2。
考虑混凝土施工活载:
(2.0KN/m2振捣荷载+人员、小型机具2.5KN/m2)*1.4=6.3KN/m2。
内顶模自重:
0.12+6.5=6.62KN/m2。
立杆间距最大不超过75cm,按60cm或75cm布置,每平方按4根立杆考虑,单根支架立杆的轴向力设计值为:
(8.736+6.3+6.62)/4=5.414KN/根。
则:
N/A=5.414*1000/489=11.08MPa<[205MPa]。
则立杆的承载力满足规范要求。
3、支架稳定性计算
不考虑风荷载,立杆的稳定性即:
。
式中:
N:
计算立杆段的轴向力设计值,N=7.13KN;
:
轴心受压构件的稳定系数,应根据长细比
由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001附录C表C取值,当时
时,
;
:
长细比,
;
:
计算长度,
;
:
考虑钢管脚手架稳定性计算长度系数,横杆步距1.2m时取1.61;
:
立杆步距,取1.2m;
则:
;
:
截面回转半径,为15.8mm;
A:
立杆的截面面积,为489mm2;
:
计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩;
:
钢材的抗压强度设计值,取205MPa。
立杆的长细比为:
<
=[210],满足规范要求。
根据长细比可查表得立杆的稳定系数
=0.44。
竖立杆的稳定性计算:
。
竖立杆的稳定性满足规范要求。
欧拉临界力:
(E为材料弹性模量,
为压杆长细比)
则:
。
N=7.13KN<
=66.7KN。
所以支架的稳定性满足规范要求。
4.2.4、0#、1#块钢管柱支架计算
4.2.4.1、0号块荷载
1、0号块双肢中间部分混凝土方量
腹板混凝土方量:
腹板厚度0.9m,高度9m,长度4m,截面面积为:
9*4*0.9=32.4m3。
底板混凝土方量:
5.2*1*4=20.8m3。
顶板混凝土方量:
5.2*0.5*4=10.4m3。
2、底模模板自重
底模采购钢模,按1.30KN/m2考虑。
3、内顶模及支架
内顶模采用方木和竹胶板的木模,方木采用10*10cm,竹胶板面板采用1.5cm厚,自重按6.62KN/m2。
内模支架:
7*6*7.5=315m;
(4.5*6+3.5*5)*6=267m。
总重:
3.84*(315+267)=22.35KN。
每平方自重:
22.35/4/5.2=1.07KN/m2。
内侧模自重不考虑。
4、施工活载
振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/m2(水平面模板),4.0KN/m2(垂直面模板)。
人员、机具荷载:
2.5KN/m2。
4.2.4.2、1号块腹板纵梁计算
1号块腹板厚度90cm,每侧布置4根32a工字钢纵梁,其主要荷载为:
混凝土自重:
32.4*26*1.2/4/4=63.18KN/m
模板自重:
1.3*1.2*0.9/4=0.351KN/m
施工荷载:
4.5*1.4*0.9/4=1.42KN/m
总的均布荷载为:
63.18+0.351+1.42=65KN/m
计算示意图如下:
图3.1双肢中间0号块腹板纵梁计算示意图
截面为:
普工32a;
截面Ix=1.11e+008mm4;
截面Wx=693750mm3;
面积矩Sx=397244mm3;
腹板总厚9.5mm;
塑性发展系数γx=1.05;
整体稳定系数φb=0.6;
截面抗拉抗压抗弯强度设计值f=215MPa;
截面抗剪强度设计值fv=125MPa。
(1)第1跨计算结果:
跨度为0.5M;
剪力范围为-32.5~0KN;
弯矩范围为0~8.125KN.M;
最大挠度为1.31028mm(挠跨比为1/381)。
由Vmax*Sx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为12.2432MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为11.154MPa,满足。
(2)第2跨计算结果:
跨度为3M;
剪力范围为-97.5--97.5KN;
弯矩范围为-65--8.125KN.M;
最大挠度为2.59836mm(挠跨比为1/1154);
由Vmax*Sx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为36.7295MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为89.2321MPa,满足。
(3)第3跨计算结果:
剪力范围为0--32.5KN;
弯矩范围为0--8.125KN.M;
最大挠度为1.31028mm(挠跨比为1/381)。
由Vmax*Sx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为12.2432MPa满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为11.154MPa,满足。
经计算,腹板下设置4道32a工字钢纵梁,间距不超过30cm,其强度和刚度均满足要求。
支点反力为:
32.5+97.5=130KN。
4.2.4.3、1号块底板纵梁计算
0号块底板范围宽度5.2m,共布置9根32a工字钢,间距最大不超过0.5m,其主要荷载为:
底板混凝土方量:
5.2*1*4=20.8m3;
20.8*26*1.2/9/4=18.03KN/m。
顶板混凝土方量:
5.2*0.5*4=10.4m3;
10.4*26*1.2/9/4=9.01KN/m。
模板支架自重:
(6.62+1.07)*5.2*1.2/9=5.33KN/m。
施工荷载:
4.5*1.4*5.2/9=3.64KN/m。
总的均布荷载为:
18.03+9.01+5.33+3.64=36.01KN/m。
根据图3.1计算图示,验算结果如下:
(1)第1跨计算结果:
剪力范围为-18.005~0KN;
弯矩范围为0~4.50125KN.M;
最大挠度为1.22213mm(挠跨比为1/409)。
由Vmax*Sx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为6.78272MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得
计算得强度应力为6.17932MPa,满足。
(2)第2跨计算结果:
剪力范围为-63.0175~63.0175KN;
弯矩范围为-50.6391~4.50125KN.M;
最大挠度为2.77568mm(挠跨比为1/1260)。
由Vmax*Sx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为23.7395MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为69.5174MPa,满足。
(3)第3跨计算结果:
剪力范围为0~18.005KN;
弯矩范围为0~4.50125KN.M;
最大挠度为1.22213mm(挠跨比为1/409)。
由Vmax*Sx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为6.78272MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为6.17932MPa,满足。
经计算,底板下设置9道32a工字钢纵梁,间距不超过50cm,其强度和刚度均满足要求。
支点反力为:
36.01*4/2=72.02KN。
4.2.4.4、0号块主梁计算
钢管柱顶设置1道横向工字钢主梁,其型号采用2I36a,主要承受纵梁传递的荷载。
4根纵梁的支点反力:
130KN;
纵梁自重:
4*52.67*1.2*10/2/1000=1.264KN;
荷载值为:
130+1.264=131.3KN。
9根底板纵梁支点反力:
72.02KN;
荷载值为:
72.02+1.264=73.3KN。
计算示意图如下:
图3.20号块支架主梁计算图示
跨度为3.5M;
截面为普工36a;
截面Ix=1.58e+008mm4;
截面Wx=877778mm3;
面积矩Sx=504617mm3;
腹板总厚10mm;
塑性发展系数γx=1.05;
整体稳定系数φb=0.6;
截面抗拉抗压抗弯强度设计值f=215MPa;
截面抗剪强度设计值fv=125MPa。
单根36a工字钢的计算结果如下:
(1)第1跨计算结果:
剪力范围为-164.545~244.655KN;
弯矩范围为-100.827~142.547KN.M;
最大挠度为2.69241mm(挠跨比为1/1299)。
由VmaxxSx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为78.1374MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为154.662MPa,满足。
(2)第2跨计算结果:
剪力范围为-244.655~164.545KN;
弯矩范围为-100.827~142.547KN.M;
最大挠度为2.69241mm(挠跨比为1/1299)。
由VmaxxSx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为78.1374MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为154.662MPa,满足。
支点反力为:
244.655*2=489.31KN
164.545*4+73.3=731.48KN
4.2.4.5、0号块钢管柱计算
根据上述计算,最大支点反力为731.48KN,考虑自重后的单根
钢管最大荷载值为749.8KN。
钢管桩采用φ529*7mm,截面参数如下:
A=3.14*(529*529-515*515)/4=11473.56mm2。
承载力验算:
749.8*1000/11473.56=65.35MPa。
承载力符合要求。
钢管桩的回转半径:
i=0.25*(0.529*0.529+0.515*0.515)0.5=0.18m。
为轴心受压构件,钢管桩的最大自由长度为3.5m,计算长度取
,则:
。
根据
查表可得斜杆的稳定系数
。
欧拉临界力:
。
符合要求。
则:
。
压杆稳定性满足要求。
根据上述计算,腹板下布置4根32a工字钢,底板下布置9根32a工字钢纵梁,主梁采用2I36a工字钢,钢管桩采用φ529*7mm,长度12m,其刚度、强度和稳定性均能满足要求。
内顶模支架最大间距不超过75cm,步距取不超过1m,其承载力和稳定性均能满足要求。
4.2.5、1号块钢管支架计算
4.2.5.1、1号块荷载
1、1号块混凝土方量
腹板混凝土方量:
腹板厚度0.7m,高度8.548m~9m,取平均高度8.792m,长度3m,截面面积为:
8.792*3*0.7=18.46m3。
底板底板厚0.759m~1m,取平均厚度0.88m,混凝土方量:
5.6*0.88*3=17.784m3。
顶板混凝土方量:
5.6*0.28*3=4.704m3。
2、底模模板自重
底模采购钢模,按1.30KN/m2考虑。
3、内顶模及支架
内顶模采用方木和竹胶板的木模,自重按6.62KN/m2。
内模支架每平方自重:
1.07KN/m2。
4、施工活载
振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/m2(水平面模板),4.0KN/m2(垂直面模板)。
人员、机具荷载:
2.5KN/m2。
4.2.5.2、1号块腹板纵梁计算
1号块腹板厚度70cm,每侧布置4根32a工字钢纵梁,其主要荷载为:
混凝土自重:
18.46*26*1.2/4/3=48KN/m;
底板模板自重:
1.3*1.2*0.7/4=0.273KN/m;
施工荷载:
4.5*1.4*0.7/4=1.1KN/m;
总的均布荷载为:
48+0.273+1.1=49.373KN/m。
计算示意图如下:
图3.31号块腹板纵梁计算示意图
经计算:
剪力范围为-74.0595~74.0595KN;
弯矩范围为-55.5446~0KN.M;
最大挠度为2.27732mm(挠跨比为1/632)。
由Vmax*Sx/(Ix*Tw)得:
计算得最大剪应力为27.8992MPa,满足。
由Mx/(γx*Wx)得:
计算得强度应力为76.2517M
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