现浇预应力砼连续箱梁施工技术方案最终.docx
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现浇预应力砼连续箱梁施工技术方案最终
定西北互通现浇箱梁施工方案
一、编制依据:
1、连霍国道主干线天水至定西高速公路TD19合同段两阶段施工图设计文件;
2、桥涵施工技术规范、公路工程质量检验评定标准及相关施工技术规
范;
3、结合本单位在同类工程中的施工经验及技术交流;
二、工程简介:
连霍国道主干线天水至定西高速公路TD19合同段,起点位于SK321+900终点位于SK330+457.90,路线全长8.5579Km。
定西北互通立交桥位于SK329+195.15(XK329+128.82),有A、D、E匝道桥三座,桥梁总长965.622m(其中预应力砼连续箱梁长:
833.622m;钢箱梁长:
132m)设计为预应力砼连续箱梁、钢+砼组合箱梁;其中A匝道桥设计为16X25m+42m+5x30m,D匝道桥设计为2X20m+45m+X30m,E匝道桥设计为17m+16.662m+45m+X30m预应力砼连续箱梁采用现浇法施工。
现浇箱梁完工达到强度要求后,即进行钢箱梁的架设。
三、现浇箱梁施工技术方案:
1、A、DE匝道桥施工顺序见表1
表1定西北互通立交A匝道桥施工顺序表
桥梁编号
施工顺序
长度(m)
施工起点
备注
1#
第一联
55.0
0#台至7#墩方向
第二联
65.0
0#台至7#墩方向
第三联
55.0
0#台至7#墩方向
2#
第一联
55.0
7#墩至11#墩方向
第二联
45.0
7#墩至11#墩方向
3#
第一联
30.0
11#墩至14#墩方向
第二联
45.0
11#墩至14#墩方向
4#
第一联
25.0
14#墩至15#墩方向
5#
第一联
25.0
15#墩至16#墩方向
6#
42m钢+砼组合箱梁
7#
第一联
65.3
22#台至17#墩方向
第二联
60.0
22#台至17#墩方向
第三联
28.2
22#台至17#墩方向
定西北互通立交D匝道桥施工顺序表
1#
第一联
65.3
0#台至7#墩方向
第二联
54.7
0#台至7#墩方向
2#
45m钢+砼组合箱梁
3#
第一联
40.0
7#墩至0#台方向
定西北互通立交E匝道桥施工顺序表
1#
第一联
37.1
0#台至3#墩方向
2#
45m钢+砼组合箱梁
3#
第一联
35.3
6#墩至4#墩方向
第二联
30.0
6#墩至4#墩方向
第三联
28.2
6#墩至4#墩方向
2、支架设计及验算
支架设计
现浇箱梁采用钢管贝雷片支架,立柱采用①273x4mm钢管制作,支架按桥面全宽+两侧各留1m施工通道搭设,立柱顶面用双136b工字钢做横梁,横梁顶面铺设贝雷片,贝雷片采用国产型号(高1.5m,跨径3n),布置形式具体见图1〜3。
贝雷片顶面设置横向双[12.6槽钢做分配梁,纵向间距60cm为提高立柱稳定性,在立柱间采用[10槽钢分别做横向、纵向和斜向支撑。
考虑箱梁施工前支架调平和施工完毕后落架需要,在分配梁上设置碗扣式脚手架立杆,立杆与分配梁采用焊接连接,立杆上安放顶托,顶托上铺设纵向方木,间距为0.875m,
截面为15x15cm,纵向方木上铺横向方木,间距为30cm截面10cmX10cm翼缘板下横向铺设10cnX10cm方木,间距30cm,纵向采用15cmX15cm方木间距50cm横向方木上铺设底模,底模采用1.2cm厚竹胶板。
梁侧模、内模及端模均采用1.2cm厚竹胶板,并用6cmX9cm方木做加劲肋,竖向间距50cm,横向间距60cnr。
考虑现场实际情况,我标段根据桥梁墩柱高度调整支架布置形式,当墩高h>12.2时,在大管架上搭设钢管脚手架;h<12.2时,支架采用大管架。
A匝道1-6号桥、DE匝道现浇箱梁跨中设置一个支墩,A匝道7号桥跨中设置二个支墩。
定西北互通立交现浇箱梁施工支架材料数量表
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
使用部位
备注
1
方木
15X15cm
3m
93.2
底板、翼缘板
纵向
2
方木
10X10cm
3m
47.9
底板
横向
3
方木
10X10cm
3m
70.7
侧、端模
横、纵向
4
顶托
60cm
根
2340.0
方木下立杆
5
150cm
根
4590.0
方木下立杆
平均长度
6
槽钢
[12.6
m/t
10710.0
131.8
分配梁
2根
7
贝雷片
150X
300cm
片
660.0
支架纵梁
8
工字钢
136b
t
110.3
柱顶横梁
2根
9
钢管
277X4mm
m/t
4992.0
134.3
支架立柱
10
角钢
L8
m
33835.2
斜撑
11
槽钢
[10
m
2515.5
横向连接
12
钢管
48X3mm
m/t
1800
6.0
翼缘板下纵向连接
13
竹胶板
12mm
2m
7832.8
箱梁模板
内、外、侧模
备注:
材料按180m现浇箱梁施工所需数量考虑
支架纵向布置图:
A匝道1-6号桥、DE匝道支架纵向布置图1
A匝道7号桥支架布置图
]T
钢管立柱
砼垫块
图2
图3
箱室部分横向布置图3
I36bH字钢
承台
钢管立柱
支架横向布置图:
端部支架横向布置图2
钢管立柱
起二砼垫块
纵向布置图1
立柱
砼垫块
^—水稳砂砾
顶托立杆
结构检算
施工过程箱梁横向上最大应力集中区域是腹板底部;箱梁纵向上最大的受力区域是梁端部,为安全考虑,所有荷载验算均按最大处进行验算。
经比较计算,计算模型采用A匝道7号桥和A匝道1号桥,其它桥梁支架按实际情况进行调整。
A匝道7号桥布置为5-30m现浇等截面预应力砼箱梁,梁高1.8m,顶板宽
15.5m,底板宽10.5m,单箱三室结构,底板厚0.2m,顶板厚0.22m,腹板厚0.4m、0.35m,中横梁厚0.2m。
A匝道1号桥布置为7-25m现浇等截面预应力砼箱梁,梁高1.4m,顶板宽15.5m,底板宽10.5m,单箱三室结构,底板厚0.2m,顶板厚0.20m,腹板厚0.4m、0.35m,中横梁厚0.2m。
模板下面两层落叶松方木的布置尺寸为:
从上到下依次
顶层:
横向方木间距:
0.40m,横断面10X10cm
底层:
纵向方木间距0.875m,横断面15X15cm
荷载组合:
腹板底部及端横隔墙处的荷载:
①、钢筋混凝土重:
26X1.8=46.8KN/m2;
2.4KN/m
②、模板及支架自重:
取2.0KN/m
◎、施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载:
◎4、振捣混凝土产生的荷载2KN/m2
◎5、分配梁自重:
分配梁采用双[12.6槽钢,单位重2X12.31=24.62Kg/m;
◎6、贝雷片自重:
贝雷片采用1.5mX3.0m,单片重270kg;
◎7、立柱顶工字钢横梁自重:
立柱顶工字钢横梁采用136b,单位重65.66Kg/m;
◎、①273X4.0mm!
冈管自重:
单位重26.9Kg/m;
现浇支架验算:
(1)、顶层横向方木:
按三跨连续梁计算,顶层方木截面10x10cm间距30cm,
跨径87.5cm。
计算采用的公式:
2
弯曲强度6=ql1/10w
抗弯刚度f=ql14/150EI
其中:
q=(46.8+2.4+2+2)X0.30=15.96KN/m
11=0.875m
223
W=bh/6=100X100/6=166667mm3
334
I=bh/12=100X1003/12=8333333mm4
验算结果:
弯曲强度6=15.96X8752/(10X166667)=7.4MPa<14.5MPa
443
抗弯刚度f=ql1/150EI=15.96X875/(150X11X103X8333333)=0.7mm (2)、底层方木: (按三跨连续梁计算) 分配梁间距60cm,纵向方木截面15X15cm,跨径60cn,纵向方木间距 87.5cm,由顶层方木传递的集中力F=53.2X0.3X0.875=13.965KN Mmax=0.267FI=0.267X13.965X0.6=2.24KN•m 3 E=11X10MPa 223 W=bh/6=150X150/6=562500mm3 334 I=bh/12=150X1503/12=42187500mm4 弯曲强度: 6 6=Mmax/W=2.24X10/562500=3.98MPa<14.5MPa 挠度: 2 f=1.883FL/100EI 323-4 =1.883X13.965X10X600/(100X11X10X42187500)=2.0X10mm<1.5(桥梁施工规范规定L/400即600/400=1.5mm)通过检算,方木均能满足强度和刚度的要求。 (3)、顶托立杆(钢管支架立杆)强度计算: 顶托立杆采用①48X3.0mm钢管,立杆横向间距0.875m,纵向间距0.6m,因此每平米内有立杆1/(0.875X0.6)=1.9根。 则每根立杆承受的轴向压力为N=(46.8+2+2.4+2)/1.9=28.0KN 压杆取1.3 并与顶托立 顶托立杆长度设计为0.6m,所以入=l/i=600/15.78=38<100查表得①=1.02-0.55((入+20)/100)2=0.835,根据桥梁施工规范,倍安全系数则立杆允许压力[N]为: [N]=①A[6]/K=0.835X424X10-6X140X106/1.3=38.1KN>28.0KN立杆强度满足要求。 (4)、分配梁[12.6槽钢强度计算 顶托立杆下采用双[12.6槽钢做分配梁,双槽钢并排焊接成整体,杆底端焊接牢固。 顺桥向间距60cm。 分配梁跨径: 底板下和翼缘板下均为1.75m。 荷载: 底板下: q1=(46.8+2+2.4+2)X0.6=31.92KN/m;l1=1.75m 翼缘板下: q2=(26X0.4+2+2.4+2)X0.6=10.08KN/m;l2=1.75m 34 查表得: W=61700mm;I=3885000mm 22 底板下: Mmax=q1l2/8=31.92X1.752/8=12.22KNm 22 翼缘板下;Mmax=2ql2/8=10.08X1.752/8=3.86KNm 弯曲强度: 底板下: c=Mmax/W=12.2X106/(2X61700)=99.0MPa<145MPa 翼缘板下: c=Mmax/W=3.8X106/(2X61700)=31.3MPa<145MPa挠度f: 底板下: f1=5q1l14/(2X384EI) 345 =5X31.92X(1.75X10)/(2X384X2.1X10X3885000) =2.4mm<4.4mm(1750/400) 翼缘板下: f1=5q2l24/(2X384EI) 345 =5X10.08X(1.75X10)/(2X384X2.1X10X3885000) =0.76mm<4.4mm(1750/400) 分配梁强度满足要求 (5)、贝雷片承载力计算: 单片贝雷片容许荷载: [M]=975.0KNM 施工段长12.00m: 荷载q=(26X0.&10.5+20.2755)+(2+2.4+25.5=298.75KN/m; 取1.5倍安全系数则qi=1.5q=298.75X1.5=448.125KN/m,l=12.00m 贝雷梁纵向最大弯矩: Mmax=1ql2/8=448.125X12.002=8066.25KNm 8066.25/975=8.3; 挠度f: 4 f=5q1l/384EI 45=5X448.125X12000/(384X2.1X10X2505000000)=230mm 230/30=7.7;(30为规范允许挠度,L/400=30)则根据计算结果和结构特点,横向布设11片贝雷片,布置形式见图3施工段1,3(长度9.0m): q=((1.8X10.5X0.9X26+2.5X0.275X0.9X26X2)+(26X0.6X10.5X 7.5+26X0.275X2.5X7.5X2))/9.0+(2+2+2.4)X15.5=318.2KN/m 取1.5倍安全系数,q1=1.5X318.2=477.31KN/mL=9.0m 贝雷片纵向最大弯矩: 22 Mmax=1qL2/8=477.31X9.02/8=4832.764KNm4832.764/975=5.0 挠度f: 4 f=5q1l/384EI 45 =5X477.31X9000/(384X2.1X10X2505000000)=78 78/22.5=4;(22.5为规范允许挠度,L/400=22.5) 从结构安全考虑,贝雷片布设与施工段1相同,横向布设11片,布置形式如图 2。 (6)、工字钢横梁强度计算 贝雷片下采用双I36b工字钢做横梁,双工字钢并排焊接成整体荷载q: q=1.3X(26X0.6+2+2.4+2)X15=429KN/m取1.3倍安全系数);l=1.75m查表得: W=920800m3m;I=165740000mm4 Mmax=q2l/8=429X1.752/8=164.2KNm 弯曲强度: (T=Mmax/W=164.X106/(2X920800)=89.17MPa<145MPa 挠度f: f=5q1l14/(2X384EI) =5X429X(1.75X103)4/(2X384X2.1X105X165740000) =0.8mm<4.4mm(1750/400) 工字钢横梁强度满足要求 (7)、立柱的刚度计算: 1、回转半径: r=sqrt(D2+d2)/4=sqrt(27.32+26.52)/4=9.51cm 式中: D—钢管外径d—钢管内径 长细比入=uL/r=1X950/9.51=100v[入P]=102,刚度满足要求。 式中: u—杆件长度系数,取u=1.0 L—杆件几何长度取L=950cm [入]—受压杆件允许长细比。 2.A匝道7号桥立柱临界应力验算: 端部施工段长度为9.0m段立柱承受轴向力P1: 端部: P1=(箱梁自重+模板及支架重+人员、机具堆放自重+砼振捣荷载+分配梁重+贝雷片重)/2+工字钢重 =(2392.65+135.23+572.88+60.319+89.1)/2+22.981=1648.07KN; 跨中施工段为12m立柱承受轴向力P2为: P2=(箱梁自重+模板及支架重+人员、机具堆放自重+砼振捣荷载+分配梁重+贝雷片重)/2+工字钢重 =(2625.792+193.18+818.4+86.17+118.8)/2+22.981=1944.15KN 从结构形式考虑,中间两排立柱承受轴向力最大,则Pmax为: Pmax=P1+P2-22.981=3592.2KN 钢管临界应力验算: 由于入<102(压杆柔度界限值入P) 根据欧拉公式: Fcr=n2EI/(uL)2 =3.142X2.1X105X30582482/(1.0X9500)2=702.3KN 式中: E: 刚才弹性模量,取2.1X105MPa; I: 钢管对于中心的惯性矩,按式n(D4-d4)/64 uL : 钢管立柱相当长度,u取1.0,L取9500mm 取1.5倍安全系数: 1.5X3592.2/702.3=7.7,中间支墩横向布设钢管9根。 1.5X1648.07/702.3=3.5,端部支墩横向布设钢管9根。 则每根立柱承受轴向力为: 3592.2/9=399.1KN<702.3KN 1648.07/9=183.2KN<702.3KN强度满足要求 ®.A匝道1号桥立柱临界应力验算: 施工段长度为12.0m段立柱承受轴向力Pi: 跨中: P1=(箱梁自重+模板及支架重+人员、机具堆放自重+砼振捣荷载+分配梁重+贝雷片重)/2+工字钢重 =(2756.3+300.6+818.4+87.9+118.8)+23.0=4105.0KN; 从结构形式考虑,中间立柱承受轴向力最大,则Pmax=P1=4105.0KN 端部钢管承受的轴心力P2=Pmax/2=2052.5KN钢管临界应力验算: 由于入<102(压杆柔度界限值入P) 根据欧拉公式: Fcr=n2EI/(uL)2 252 =3.142X2.1X105X30582482/(1.0X9000)2 =782.5KN 式中: E: 刚才弹性模量,取2.1X105MPa; I: 钢管对于中心的惯性矩,按式n(D4-d4)/64 : 钢管立柱相当长度,u取1.0,L取9000mm 1.5X4105/782.5=7.9,中间支墩横向布设钢管9根(取1.5倍安全系数)。 1.5X2052.5/782.5=3.9,端部支墩横向布设钢管9根(取1.5倍安全系数)。 则每根立柱承受轴向力为: 4105/9=456.1KN<782.5KN 2052.5/9=228.1KN<782.5KN强度满足要求 (7)、地基承载力验算及地基处理方案: 立柱承受最大荷载为A匝道桥1号桥下立柱承受荷载: Qmax=4105KN 单柱下荷载: 4105/9=456.1KN。 钢管柱下铺设C25钢筋砼垫块,截面形式为倒梯形,顶面尺寸为60cmX 120cm底面尺寸为: 120cmX150cm,厚40cm=垫块下基础采用换填砂砾,换填深度为1.0m,长度为17.5m,宽度为2.5m。 则基础下地基荷载为N=456.1KN/1.8m2=253.4KPa,根据现场情况,地基经处理后可以满足承载力要求。 (8)、支架预压 支架搭设完毕,按设计要求对支架进行等载预压,以消除支架的非弹性变形,预压期为28h。 3、钢筋加工及安装 钢筋预先在钢筋加工厂下料并加工好后,用汽车运至现浇梁施工现场,在底模上进行绑扎或焊接,并将钢筋骨架与墩身预留钢筋焊接。 按设计文件要求,认真学习领会设计图纸,确定好预应力钢绞线预留孔道即波纹管与普通钢筋的安装次序,做到一次安装就位、不返工。 波纹管定位严格按设计图纸进行,做到定位牢固、准确。 安装普通钢筋及波纹管时注意保护波纹管不被破损,如有局部破损必须及时加以修补,保证浇砼后的预留孔道畅通。 4、梁体混凝土施工 浇注混凝土前,对梁体支架、模板、钢筋及预埋件等进行全面检查,并对混凝土拌合、运输等各种机具设备和备料情况进行检查,以确保混凝土浇注的顺利完成。 砼由拌合站集中拌合,砼搅拌运输车运至现场,浇筑设备采用混凝土输送泵,水平分层、依次向前连续浇筑,先浇底板,再浇腹板,最后浇筑顶板。 由跨中向两侧依次浇筑,采用插入式振捣器振捣,砼的振捣必须确保砼的振捣密实。 振捣时振动器移动距离不超过1.5倍振捣半径,插入下层混凝土深度5-10cm,振捣至混凝土表面停止下沉并泛浆、不再出现气泡为准。 浇注混凝土过程中,随时检查模板有无膨胀、跑模、漏浆等情况及支架是否下沉、连接构件是否松动等现象,若有情况及时处理。 浇注完成后,砼表面采用湿草袋覆盖养生。 并经常洒水保持砼表面处于常湿润状态。 现浇箱梁砼施工应做同体养生试件不少于4组,以作为拆除模板、张拉的施工依据。 5、预应力钢筋施工 现浇箱梁是高空作业,钢绞线长,穿束困难。 为顺利穿束,在钢绞线按设计要求穿束时,应逐根理顺,绑扎牢固,防止互相缠绕,并两端对应编号。 在穿束时,要充分利用锥形连接器,锥头的一根(可采用①8圆钢代替),便于穿越波 纹管,锥尾为整束;先使锥头的一根穿过波纹管,在通过此根向前均匀使力(人群或机械)而使整束均匀慢速穿过波纹管,以达到穿束的目的。 钢绞线的穿束与张拉,应按设计规定的先后顺序和规范要求进行。 钢绞线穿束过程中,要注意 检查波纹管有无破损及接头连接是否紧密,如有应及时处理。 待梁体顶板混凝土强度达到设计要求强度85%t进行预应力张拉。 梁体张拉前侧模必须拆除。 根据设计要求文件要求,采用控制应力和伸长值双控法施工,以应力控制为主,伸长值作为校核。 张拉时注意在同一截面对称张拉,以防止箱梁出现侧弯,张拉次序为: OSF%SP%S—*100%3(持荷2min,锚固)。 (1)、张拉准备 预应力钢筋张拉前,应对千斤顶进行检测和标定,检测合格后方可使用。 1.1检查砼强度是否达到85%勺设计强度。 1.2检查钢绞线是否可以在预应力孔道内穿动自如。 1.3钢绞线有无交叉,缠绕。 1.4工作锚、限位板、工具锚是否安装准确并在同一直线上。 1.5工具锚夹片是否均匀卸紧。 1.6千斤顶内气体是否已排空,油路是否油漏油现象,油路是否有接错现象 (2)、张拉顺序及方法 单端束张拉时,张拉顺序为先腹板束后中间束。 双端束张拉时,张拉设备布置在预应力钢束两端,同步张拉。 定西北立交A匝道1#、7#桥、D匝道1#桥、E匝道3#桥第一联部分预应力束采用双端张拉,其余预应力束均采用单端张拉。 2.1初张拉双端束初张时,梁体两端同时对千斤顶主油缸充油,使钢绞线束略为拉紧,同时调整锚圈及千斤顶位置,使预应力孔道、锚具、千斤顶三者三轴线互相吻合,注意使每根钢绞线受力均匀,当钢绞线达到初应力0.15ck时,量测并做好记录。 鸣号,并继续供油维持张拉力不变,持荷5分钟,然后两端回油至设计张拉力,量测油缸外露长度。 单端束初张时,施加拉力方式及达到的初张效果同上。 2.2张拉 双端束张拉时,采用两端同时同步逐级加压的方法进行,两端千斤顶的升压速度应接近相等,当两端达到超张拉吨位100%ck时,鸣号,并继续供油维持张拉力不变,持荷2分钟,然后两端回油至设计张拉力,量测油缸外露长度,做好记录。 单端束张拉时,亦采用逐级加压的方法进行,当千斤顶达到超张拉吨位100%ck时,持荷2分钟,然后两端回油至设计张拉力,量测油缸外露长度,做好记录。 伸长值校核及锚固: 在达到设计张拉力的情况下,通过伸长值进行校核,伸长值误差在6%以内时进行锚固。 6、预应力孔道压浆
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