某系杆拱桥施工技术方案Word下载.docx
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三轴数控切割机
2台
门式切割机
11
光电切割机
液压板料折弯机
12
钻床
车床
13
油压机
4台
5
叉车(35t)
14
汽车吊(30t)
6
汽车吊(200t)
15
拌合机(HZS240)
7
汽车
6台
16
混凝土泵(HBT100C)
8
混凝土运输车
8台
17
混凝土泵车
9
三维钢管切割机
18
(3)施工工期
系杆拱桥施工,包括桥墩基础、墩身、系梁、钢管拱肋安装、拱肋混凝土、吊杆安装、张拉及桥面系施工。
系杆拱桥施工工期计划为:
支架、支墩施工:
40天;
支架预压20天,系梁施工50天;
拱肋支架拼装:
25天;
拱肋拼装:
拱肋混凝土施工:
10天;
吊杆安装:
预应力体系施工:
15天;
桥面施工:
预应力体系调整:
10天。
具体时间如下:
施工准备:
2008年1月15日~2008年5月31日
基坑开挖、基础墩身浇筑:
2008年6月1日~2008年7月15日
支架及支墩施工:
2008年7月16日~2008年8月25日
支架预压:
2008年8月26日~2008年9月15日
系梁施工:
2008年9月16日~2008年11月5日
2008年11月6日~2008年11月30日
2008年12月1日~2008年12月25日
拱肋砼施工:
2008年12月26日~2009年1月4日
2009年1月5日~2009年1月14日
2009年1月15日~2009年1月29日
2009年1月30日~2009年2月13日
2009年2月14日~2009年2月23日
3.施工方法及工艺
3.1系杆拱扩大明挖基础
XX特大桥系杆拱桥主墩50#、51#墩采用明挖扩大基础,根据钻探资料,基底为800kpa的石灰岩,未显示岩溶。
基坑采用挖掘机为主开挖,并由人工配合进行边坡修理、基坑顶面排水沟的修建等辅助工作。
岩层采用浅眼松动爆破开挖,为避免飞石飞出影响行车安全,爆破前于高速公路一侧设置防护网。
开挖到位后,由人工采用风镐对基底进行清理。
50#、51#墩距京福高速公路较近,施工时对基坑边坡进行喷锚防护,并及时清除坡面上不稳定的土体,以保证既有公路交通及施工安全。
外缘至岩层安全坡线的最小水平距离不小于2~3m,倾斜岩面凿平或凿成台阶。
承重面与重力方向垂直,以防滑移,同时,避免在墩台附近修建便道,不在附近随意开挖或弃土。
挖到设计基底标高后应注意核实,当其软硬差异较大时,应及时联系设计单位作出相应的变更后方可施工。
基础底下的软弱土层应清除干净,岩石面凿毛并回填C30混凝土。
同时扩大基础的最底层基础底层设置一层φ25mm的Ⅱ级钢筋网,钢筋间距20*20cm。
扩大基础模板采用组合钢模板,钢管架加固支撑,立模浇筑混凝土;
钢筋在钢筋加工场内加工,平板汽车运输至工地,在现场进行绑扎和焊接成型;
基础混凝土施工采用拌和站集中拌和,混凝土输送车运送,泵送或滑槽入模。
混凝土浇筑时分层连续进行,每层浇筑厚度控制在30cm左右,采用插入式振捣器振捣。
浇筑完成后及时覆盖塑料布、土工布,并浇水养生。
50#、51#墩扩大基础设计为三层,混凝土分三次浇注成型,施工时要做好层与层间的接缝处理,严格按照施工缝的要求进行设置,另外也要注意与墩身混凝土的连接处理,特别要做好墩台身钢筋伸入基础部分的准确定位。
扩大基础为大体积混凝土结构,要严格按照大体积混凝土施工工艺进行施工。
基础施工完成后,及时进行基坑回填。
按设计及验标要求进行回填,并做好排水。
3.2系杆拱墩身
XX特大桥系杆拱桥主墩50#、51#墩墩身采用矩形实体桥墩,北京墩和上海墩墩高分别为2.0m和7.5m。
由于桥墩距京福高速公路较近,施工前先做好安全防护,靠近公路侧安装彩钢板,把桥墩施工现场与公路完全隔离,并且要与公路部门协调,根据公路部门的有关规定在上、下游做好安全标志,设置减速带等。
钢筋在钢筋加工场内集中加工,平板汽车运输至工地,在现场进行绑扎和焊接成型。
运到现场的钢筋要具有出厂合格证,表面洁净。
各种钢筋下料尺寸符合设计及规范要求。
钢筋保护层垫块采用不低于墩身本体混凝土强度等级的混凝土垫块,并严格按照施工技术要求安装。
墩身模板采用大块整体定型钢模板,选用6mm厚钢板面板,框架采用∠75角钢,加劲肋采用[120型槽钢。
要求模板表面平整,尺寸偏差符合设计要求,具有足够的刚度、强度、稳定性,且拆装方便接缝严密不漏浆。
采用吊车吊装,人工配合,内置拉杆进行加固。
混凝土采用自动计量拌和站搅拌,混凝土运输车运输,泵送入模,一次性浇注完成。
浇注前对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查,并将模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢清理干净;
模板的缝隙填塞严密,内面涂刷脱模剂。
浇筑时检查混凝土的均匀性和坍落度。
混凝土分层浇筑厚度不超过30cm,并用插入式振动器振捣密实。
混凝土的浇筑连续进行,如因故必须间断时,其间断时间小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间,并经试验确定,若超过允许间断时间,须采取保证质量措施或按工作缝处理。
在混凝土浇筑过程中,随时观察所设置的预埋螺栓、预留孔、预埋支座的位置是否移动,若发现移位时及时校正。
注意模板、支架等支撑情况,设专人检查,如有变形,移位或沉陷立即校正并加固。
墩身拆模后,及时用塑料薄膜包裹并定时洒水养护。
3.3系梁施工
3.3.1系梁支架基础
在基础施工前,先根据支架设计要求进行实地放样。
主要工作如下:
用全站仪把桥梁中线及边线放出,并取几个特征点测其标高,作为搭设门洞及碗口式脚手架的依据,根据门洞及满布支架设计布置及特征点,隔排放出立杆支点位置,并用红油漆和墨线做标记,作为立杆定位点。
见图3-1。
图3-1
(1)跨越京福高速公路部分设置门洞支架,中央分隔带一侧设临时钢管支墩,另一侧设碗扣架支墩,并满足净宽7.6m、净高5.5m要求。
中央分隔带支墩设置为钢管支墩,钢管外径φ80cm。
钢管内须采用十字架钢板焊接加固,以防其受力变形。
基础施工时先用彩钢板进行隔离防护,然后转移中央分隔带内植被及波形防撞护栏。
由于中央分隔带内埋有电缆,基础开挖时由人工进行,对基础底部承载力不合要求处采用碎石换填,再用打夯机夯实,并重点保护电缆线安全。
每根钢管下设计为1.6m×
1.6m×
0.8m(高)的方形C20混凝土基础,地面以上基础高0.5m,地面以下0.3m。
每块基础内预埋2个吊环,吊环采用Q235-φ16钢制作,以便拱桥施工完成后采用吊车拆除。
两条混凝土基础重叠处净距0.6m,重叠处长27.5m、占地宽3.8m,单幅长度为39m,外侧距超车道边线10cm,不占用超车道。
基础上表面根据钢管布置需预埋φ110钢板,钢板厚度为12mm,每块钢板预埋前其下对称焊接HRB335-φ25螺纹钢6根,每根长75cm,钢筋端头折成90度弯钩。
门洞另一侧设置为碗扣架支墩,碗扣架下设置39m(长)×
1.6m(宽)×
0.5m(高)的条形C20混凝土基础,每隔2.5m设置伸缩缝一道。
每段基础内预埋2个吊环,吊环采用Q235-φ16钢制作,以便拱桥施工完成后采用吊车拆除。
沿高速公路两侧对称钢管支墩基础各布置一道,紧靠行车道边线并不占用行车道。
施工时于基础底部铺设两层油毛毡或彩条布以防路面损坏。
(2)门洞与边坡范围内设置满堂碗扣支架。
支架处于侧沟壁上时,可采用I25b工字钢横跨水沟作为支撑点,且型钢间采用HRB335-φ22钢筋连接牢固,以加强其整体性。
路堑边坡上支架施工前,先对边坡表层松软土进行清除处理,挖至较硬岩层,如为斜面或滑面,应对其表层进行平整凿毛处理。
其余部位搭设支架时按测量放样后的布置点下垫枕木进行施工。
3.3.2系梁支架搭设
支架搭设在取得高速公路管理段相关部门许可后采用半幅封闭式作业。
(1)双行道门洞支架
高速路与铁路跨线桥成40°
40′夹角,为保证京福高速公路车辆的畅通,在其上设净宽7.6米、净高5.5米的双行车道门洞。
中心隔离带处设置钢管支墩,钢管外径φ80cm,壁厚10mm,钢管高度根据现场加工,钢管顶部焊接一块φ100cm(厚12mm)钢板,钢管内在受力较大部位焊接十字架钢板撑。
重叠处两钢管间净距1.4m,采用∠75mm角钢上中下横向连接3道,垂直方向两根角钢之间增加一道剪撑。
钢管底部均焊接一块φ100cm钢板(厚12mm)与基础预埋钢板连接,并沿四周焊接三角钢板对底座进行加固。
门洞碗口式支架间距设置为30×
30cm,横杆层距60cm,支架顶部设I25b工字钢作分配梁及支座,门洞横梁采用规格为h*b*t1*t2=400*400*13*21的H型钢搭设,间距30cm,其上再铺设10×
10cm方木,方木间距20cm,上铺胶合板作底模,胶合板规格244cm×
122cm×
1.8cm。
支架间设置剪刀撑加强其稳定性。
见图3-2、图3-3。
图3-2
图3-3
(2)碗扣式满堂支架
支架间距底板下横向间距60cm,纵向间距60cm,横杆层距60cm,腹板及横隔板下支架受力较大,间距调整为横向45cm,纵向60cm,横杆层距60cm。
为增加支架刚度及稳定性,纵横向用φ50mm钢管间
隔4m设置一道剪刀撑。
碗扣式脚手架顶托上设I25b工字钢作分配梁及支座,其上布设10×
10cm方木,间距20cm,上铺胶合板作底模,胶合板规格244cm×
见图3-4、图3-5。
(3)碗扣支架受力检算
支架主要采用φ45*3.5碗扣式脚手架,单根钢管竖向允许承载力计算如下:
I=π(D^4-d^4)/64
=π(4.5^4-3.8^4)/64
=9.89cm4
A=π(D^2-d^2)/4=π(4.5^2-3.8^2)/4=4.563cm2
i=(I/A)^0.5=1.472cm
长细比:
λ=kμL/i
式中k—计算长度附加系数,取1.155
查(建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范-2001)表5.3.3,得u=1.53
水平横杆间距120cm时,则
λ=1.155×
1.53×
120/1.472=144
水平横杆间距60cm时,则
60/1.472=72
查钢结构设计规范得轴心受压立柱稳定系数为:
φ120=0.415
φ60=0.854
所以单根钢管竖向允许承载力为:
水平横杆间距120cm时:
P120=4.563×
100×
215×
0.415/1000=40.7KN
水平横杆间距60cm时:
P60=4.563×
0.854/1000=83.8KN
图3-4
图3-5
①系梁横隔板处截面受力最大,取横隔板1m处计算:
每延米梁体重量:
12.9+(9.78×
2+8.77)×
0.5×
26=703.7KN/m
分配梁工字钢自重荷载:
30×
42×
10/1000=12.6KN/m
混凝土振捣2.0KPa,人员及其它荷载2.5KPa,每延米重量=(2.5+2)×
17.1=76.95KN/m。
合计每延米荷载=703.7+12.6+76.95=793.25KN/m。
脚手架横向每排33根,纵向间距0.6m,则平均每根立柱受力为793.25/33×
0.6×
1.5=21.6KN<83.8KN,满足要求。
②腹板与横隔板相交处支架受力最大,故取此处为最不利荷载组合检算。
梁体自重荷载:
(1×
1×
0.3×
2+1×
1.9×
0.4+0.6×
0.3+0.2×
0.2×
0.6+0.2×
0.7+0.6×
0.6)×
26=49.7KN/㎡
施工荷载:
(2+2.5)×
1=4.5KN/㎡
工字钢自重荷载:
2×
10=0.8KN/㎡
最不利荷载组合:
(49.7+4.5+0.8)×
1.5=82.5KN/㎡
单根立杆承重荷载P=82.5×
0.6=29.7KN<83.8KN,满足要求。
腹板处地基承载力为:
82.5KPa<220KPa
地基承载力符合要求。
(4)门洞支架受力检算
①碗扣架支墩
按平均分配计算每平方米支架受力大小为:
(1981×
26+112×
12×
168×
10÷
1000+30×
5×
1000)÷
17.1÷
96×
1.5=49.8KN/㎡<82.5KN/㎡(最不利处受力荷载)
计算门洞碗扣架支墩受力时以最不利荷载大小计算,每侧碗扣架支墩受力为:
Sin40°
40′×
82.5÷
2=12989KN
每侧碗扣架支墩竖杆根数为:
39÷
5=650根
则每根竖杆受力大小为:
12989÷
650=20KN<83.8KN,满足要求。
②钢管支墩及纵梁验算
计算钢管支墩受力时以最不利荷载大小计算,中央分隔带处支墩受力大小为:
82.5=25978KN
φ80钢管采用Q235钢制作,查钢结构抗压强度值取:
f=215N/㎜2
长细比取:
λ=26
查钢结构轴心受压立柱稳定系数:
φ=0.970
此钢管的轴心承受压力为:
[N]=π×
(R2-r2)×
f÷
1000×
φ=π×
(4002-3902)×
215÷
0.970=5176KN。
理论上满足承载力要求的钢管根数为:
25978÷
5176≈6根。
单幅门洞长度按36m计算,钢管纵向间距设置为6m,则均匀布置共需要钢管14根。
纵梁初步选定为I50b工字钢,跨度5.6m,靠钢管墩一侧纵向搭设4根,每两根工字钢间焊接牢固。
验算如下:
单根工字钢上作用均布荷载:
q=68KN/m
工字钢自重:
gk=1.01KN/m
最大弯矩值:
Mmax=ql2/8=(68+1+8)×
5.62/8=301.84KN.m
最大剪力值:
Vmax=ql/2=77×
5.6/2=215.6KN
抗弯强度为:
σ=Mmax/Wx=301.84×
106/1940×
103=155.59N/㎜2
<215N/㎜2,满足要求。
抗剪强度:
τ=Vmax×
Sx/(Ix×
tw)=215.6×
1146.6×
1000/(48560×
10000×
14)=36.36<125N/㎜2,满足要求。
刚度验算:
Ymax=5ql4/(384EJ)
=5×
680×
5604/(384×
20600000×
48560)
=0.87cm<600/600=1.00cm,满足要求。
通过以上计算可知钢管支墩设置14个,纵向间距6m,纵梁采用I50b工字钢搭设能满足要求。
③门洞横梁验算
初步选定H型钢h*b*t1*t2=400*400*13*21作为门洞横梁,跨径为8.6m,型钢净间距按30cm进行布置,钢材为Q235,恒载分项系数γ=1.2。
单根型钢上作用均布荷载:
q=22KN/m
型钢自重:
gk=1.68KN/m
Mmax=ql2/8=(22+1.68×
1.2)×
8.62/8=222.03KN.m
Vmax=ql/2=(22+1.68×
8.6/2=103.27KN
σ=Mmax/Wx=222.03×
106/3268.07×
103=67.94N/㎜2
tw)=103.27×
1800.06×
1000/(65361.58×
13)=21.88<125N/㎜2,满足要求。
Ymax=5ql4/(384EIx)
=5×
220×
8604/(384×
65361.58)
=1.16cm<860/600=1.43cm,满足要求。
由上计算得知选用规格为h*b*t1*t2=400*400*13*21的H型钢能满足要求。
式中:
Ymax为梁跨中的最大挠度(cm)。
E为工字钢弹性模量,对于工程用结构钢,E=20600000N/cm2。
Ix为工字钢的截面惯矩(cm4)。
3.3.3系梁支架预压
为检验支架及地基的强度和稳定性,消除整个支架的塑性变形,消除地基的沉降变形,测量出支架的弹性变形,拟采用散砂或钢筋对支架进行预压,预压荷载按梁体自重120%进行,在支架顶部和底部(注意上下对中)按纵向5m,横向左、中、右设置测量点,进行编号,以便预压时进行对比观测,控制模板立模标高。
观测按加载前、加载完、加载后三天、卸载后四次进行,从以上的观测数据计算出支架的弹性变形及地基下沉,支架非弹性变形。
根据支架、地基的弹性变形值计算出预留拱度以确定梁底模标高,以满足系梁在卸架后能满意地获得设计规定的外形。
预压材料堆放高度计算:
平均梁体自重:
1981×
26÷
17÷
96=31.6KN/㎡
梁体一般位置平均自重:
12.9×
17.1=19.7KN/㎡
(1)采用散砂预压时
一般位置高度:
19.7×
1.2÷
16=1.47m
按平均梁重计算高度为:
31.6×
16=2.37m
综合考虑散砂预压平均高度取值:
(1.47+2.37)÷
2=1.92m
(2)采用钢筋预压时
78.5×
1.05(考虑钢筋堆放时的空隙)=0.32m
1.05=0.51m
综合考虑钢筋预压平均高度取值:
(0.32+0.51)÷
2=0.42m
3.3.4系梁模板制作及安装
系梁外模板采用122cm×
244cm×
1.8cm竹胶模板,根据系梁结构尺寸现场加工成形。
内模采用木模组合,底模采用大块竹胶板铺在分配梁上,调模、卸模采用可调顶托完成,外模直接立于分配梁上,当内外侧模板拼装后用Φ18对拉螺杆对拉,内模在地面加工成形后再进行吊装,内模紧固主要用对拉螺杆,并用脚手架连接。
有钢筋预应力管道孔眼处,模板采用竹胶板挖孔,按断面尺寸控制,孔眼必须按钢筋预应力管道位置精确定位切割,齿据槽,堵头模板每个预应力预留孔位置要编号,以便在下阶段现浇施工中快速准确定位。
纵向及横向预应力张拉端槽口尺寸及位置要准确,模板的接缝必须严密,如有缝隙问题,用107胶堵塞严密,以防漏浆,模板涂食用色拉油作脱模剂。
3.3.5支座安装
安装支座应注意将支座的相对滑动面和其他部分用丙酮或酒精擦洗干净,安装支座标高应符合设计要求,支座应水平放置,其四角高差不得大于1mm,活动支座的四氟板必须搁置在盆中,使支座能充分发挥其受力和位移功能。
3.3.6系梁钢筋加工及安装
钢筋由工地集中加工制作,在模板内绑扎成型,顶板、底板、腹板内有大量的预埋波纹管,为了不使波纹管损坏,一切焊接在波纹管埋置前进行,管道安装后尽量不焊接,当普通钢筋与波纹管位置发生矛盾时,适当移动钢筋位置,准确安装定位钢筋,以确保管道位置准确,钢筋绑扎前由测量人员复测模板的平面位置、高程,检查无误后方可进行钢筋的绑扎,先进行底板普通钢筋绑扎及纵向预应力钢筋梁底锚固端(包括垫板、锚固螺母及锚下螺旋筋)的安装,再进行腹板钢筋的绑扎,纵向波纹管及预应力钢筋的接长,腹板内纵向波纹管的安装,最后进行顶板普通钢筋的绑扎,顶板内纵向波纹管及钢绞线的安装。
底板钢筋焊接的接头尽可能布置在孔跨的1/4处。
同时,接头应尽量避免在同一截面上,所有的电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离均应符合施工规范要求。
为保证混凝土保护层厚度的准确,保护层垫块不被压坏,系梁施工垫块采用定型塑料垫块。
3.3.7系梁混凝土施工
系梁混凝土采用满布支架现浇,要求系梁截面一次成型,可分节段浇筑,减小收缩、徐变的影响,避免产生施工裂缝。
与前段混凝土结合面应凿毛,并清洗干净。
考虑张拉压缩影响,系梁立模的长度方向,在活动端纵向加长5cm。
混凝土浇筑前应对支架、模板和各种预埋孔进行全面系统地检查,清除模板内的杂物,并用清水对模板进行认真冲洗,为防止混凝土本身的收缩和施工时间较长,混凝土中掺入缓凝剂,浇筑过程中底板腹板用插入式振捣器振捣,顶板部分用平板式振动器振捣,混凝土的振捣严格按振动棒的作用范围进行,严防漏捣、欠捣和过度振捣,由于局部预应力管道密集,空隙小,采用小直径30型的插入式振捣器,振捣时不可在钢筋上平拖,不可碰撞预应力管道,模板、钢筋辅助设施(定位钢筋),顶板混凝土在近初凝前进行抹面,以防早期无水引起表面干裂,混凝土浇筑完毕后,覆盖麻袋进行湿润养护。
合龙段采用微膨胀混凝土,应选择非温度急剧变化日之夜间进行,合龙节段长度满足设计要求。
施工时所有备用孔道均需经设计单位同意方可使用,施工完毕后,应对备用孔道进行压浆处理。
3.3.8系梁拱脚施工
系梁拱脚段钢筋多而密,安装钢筋时在满足设计及规范的前提下,适当调整钢筋间距留出混凝土入仓通道及混凝土振捣棒振动通道;
拱脚混凝土为大体积混凝土,浇注时需采取措施,减少水化热,有效控制开裂,浇注结束后及时做好混凝土养护,控制混凝土内外温差。
拱脚混凝土分两次现浇,在现浇第一次混凝土前,应将拱肋钢管、加劲钢材等安放到位,并用支架等器材牢固锁定,确保混凝土浇注过程中不移位,二期恒载施工完成后浇筑第二次混凝土。
3.3.9系梁预应力筋施工
系梁预应力按2次张拉,第一次张拉索在系梁合龙混凝土浇筑完成并养护至少15天后,第二次张拉剩余索,在二期恒载上桥前张拉完成。
为进一步减小预应力对混凝土的收缩、徐变的影响,第一次张拉索的时间应尽量靠后,张拉索也可作调整(
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