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支架水箱方案
西安城市交通项目(三环路系统)东三环立交工程
C11标段灞河特大桥
主道桥引桥现浇箱梁
碗扣式钢管支架施工方案
中铁五局三公司
西安三环路系统C11合同段项目经理部
二00五年八月二十日
灞河大桥主道桥引桥现浇箱梁
碗扣式钢管支架施工方案
一、工程概况
灞河大桥主道桥上部结构为3+4×25+3×25+(左幅28+25+22)(右幅22+25+28)+4×22+(50+50+80+50+50)五连拱+4×22+(左幅28+25+22)(右幅22+25+28)+2×25+3,桥梁全长837m,除50+50+80+50+50五连拱以外,其余均为连续箱梁;主道桥主桥、引桥均分左右幅,引桥部分每幅有8联现浇箱梁,每联3~4跨,跨度22m~28m,梁为单箱双室斜腹板箱梁;梁高为1.4m,梁宽16.35m,其中翼板宽3.5m,边腹板厚0.51m,中腹板厚0.40m,顶板厚0.22m,底板厚为0.2m。
每跨除梁端2.5m为实心段外,其余均为空心段。
断面形式如下图:
二、支架布置
立杆和纵横杆均采用标准化的碗扣式脚手架钢管(立杆ф48×3.5mm),剪刀撑采用ф48×3.5mm钢管。
立杆纵向间距空心梁段采用0.9m,实心梁段采用0.6m,其中交接墩实心段单侧以0.6m的间距设置长度2.7m,中间墩以0.6m的间距设置长度6m,并按墩身中心线均分;横向间距腹板位置处为0.3m,其它空心梁段位置为0.9m,实心梁段采用0.3m;横杆最大步距采用1.2m,受不同联支架高度的影响,立杆配制节数有所不同,不足的部分可采用钢管加密或木楔来调整底模标高,上下设扫地杆和顶部水平杆。
底模直接布置在支架顶部小横梁上(100mm×100mm方木),小横梁方木沿箱梁纵向空心段以40cm间距均匀布置,实心段不设置,模板直接铺设在大横梁上;荷载作用通过小横梁传递到大横梁上(150mm×150mm方木,沿箱梁纵向布置),然后通过顶托、立杆、底托、底层方木(150mm×150mm)传递到地基上,横杆仅起稳定作用。
剪刀撑横向布置三道,5m一排,纵向6m布置一个剪刀撑,8m一排,竖向高度以6间距布设一道。
三、支架搭设
1.地基处理
连续现浇箱梁施工前,首先将桥跨处场地推平、碾压,压实,若原地面是砂夹卵石,则直接分层整平碾压密实;若原地面不是砂夹卵石,必须用砂夹卵石换填后分层整平碾压密实;钻孔桩泥浆池、河滩中软基必须清除进行换填,承台基坑回填和软土换填采用挖台阶分层碾压、夯实;基顶面20cm厚砂夹卵石层必须采用YZ16T振动压路机进行碾压。
跨河堤(广运潭)斜坡各联基础挖成台阶形式,台阶采取浆砌片石做成永久性挡墙;第一联5#墩至6#墩、第七联29#墩至30#墩跨陡坎采取挡土墙加固。
为避免处理好地基受水浸泡,基顶面采用10cm厚C15素混凝土进行硬化,在基础顶面设置1.5%双向排水横坡,沿线路纵向开挖40×30cm的排水沟引流远离地基,排水沟分段开挖形成坡度,低点开挖集水坑,排水沟用M5砂浆抹底抹边。
河滩部分现浇梁沿河道上游筑岛围堰防止季节性水冲毁或浸泡地基。
2.支架安装
1)各种杆件拼装前必须认真仔细地检查每个杆件和扣件的完好性,对有损伤、变形等不合格的杆件和扣件坚决不能使用;
2)采取全站仪对硬化后的地基进行放样,按支架设计图测放出立杆的位置控制点,支架长度、宽度、布设间距等必须满足支架设计施工图要求;
3)支架应利用设备组拼,在施工时能确保质量和安全,支架搭设中必须保证立杆的垂直度和横杆的水平,支架的纵向、横向、竖向分别成一条线搭设形成整体;
4)支架等按施工图采用标准化、系列化、通用化构件拼装,局部地方如施工平台可采取钢管搭设,但一定要与碗扣式脚手架钢管扣死、扣牢;
5)剪刀撑的搭设要随支架的升高同步进行,以保证支架的稳定和施工安全。
剪刀撑应在整个支架高度上连续设置,其斜杆的接长宜采用搭接法连接,搭接长度至少1m,并用至少2个旋转扣件固定,在与之相交的横向水平杆或立杆上。
斜杆的下端必须支撑在方木上;
6)支架施工结束后必须对所有杆件的连结进行全面检查,检查每个扣件和碗扣是否卡紧,方能铺设方木和底模;
7)施工中不得随意减少设计扣件的数量,严格按照设计要求设置;底托、顶托螺杆旋出长度不能超过20cm。
四、支架预压
1.预压目的
1)消除地基和支架非弹性变形的影响;
2)实测出支架在梁段荷载作用下的弹性变形,并由此得出应当采用的施工预拱度;
3)通过荷载试验检验支架设计和其基础的安全性,确保现浇箱梁施工的安全。
2.预压方法
1)支架预压试验在钢管支架施工完毕,梁体底模安装后进行。
采用全断面模拟预压试验,预压荷载为砼重量+钢材+模板等总荷载的1.2倍,以25m跨度计算预压总荷载700吨,具体分外侧翼缘板、内侧翼缘板、“底板”三部分(G1=102T,G2=496T,G3=102T)预压试验,其中底板、腹板和顶板部分按均布荷载平均分配在底板考虑预压,但应适当考虑腹板、隔板和实心段的荷载与混凝土自重比例一致;沉降监测点按梁体结构特征横向布设5个,纵向按跨度(L)的L/2、L/4、L/8和支座处和局部加密布设;结合灞河大桥引桥各联支架搭设高度和实际情况,选择具有代表性的南岸河中第六联进行支架预压,其它联可适当预压一跨作为施工控制的依据。
2)本方案采用水箱加水分段(以一跨分段)预压法进行预压。
施工前(可不铺设底模),按照水箱加工图纸加工好水箱,水箱采用3mm厚钢板进行满焊加工,加工好后进行试水试验,确保水箱不漏水。
根据箱梁横截面特性,共制作8个大水箱(A型水箱)和8个小水箱(B型水箱),大水箱尺寸为:
2.4米高,4.2米宽,6.25米长;小水箱尺寸为:
1.5米高,2.8米宽,6.25米长。
水箱加工后采用25t汽车吊进行吊装就位,大水箱安放在箱梁底板所对应的位置,小水箱安放在两侧翼缘板所对应的位置,16个水箱布置成4排4列,然后用水泵加水进行预压荷载,预压完毕前移。
水箱加水分段预压困难时采取砂(水)袋分段分级载入预压。
荷载分布和沉降监测点布置示意图如下:
图中,A、B、C、D、E点为沉降监测点布置示意。
3)为了解支架沉降情况,在加水预压之前测出各测量控制点标高,测量控制点按顺桥向每5米布置一排,每排4个点。
在加载50%和100%后均要复测各控制点标高,加载100%预压荷载并持荷24小时后要再次复测各控制点标高,如果加载100%后所测数据与持荷24小时后所测数据变化很小时,表明地基和支架已基本沉降到位,可用水管卸水,否则还须持荷进行预压,直到地基和支架沉降到位方可卸水。
卸水时通过水管将水排至水沟中或桥位区外,以免影响处理好的地基承载力,卸水完成后采用25t汽车吊将水箱前移。
卸水完成后,要再次复测各控制点标高,以便得出支架和地基的弹性变形量(等于卸水后标高减去持荷后所测标高),用总沉降量(即支架持荷后稳定沉降量)减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形(即塑性变形)量。
4)预压完成后通过对钢管支架预压的结果进行分析和钢管支架变形、沉降、焊接等项目检查合格后,再对底模标高进行调整,底模标高调整按试压时测出的各特征点弹性变形值设置施工预拱度,从而使浇筑出的砼面高程满足规范和设计要求。
五、支架拆除:
1.待梁体混凝土达到张拉设计强度进行张拉,并在压浆完成后方能进行支架拆除;支架拆除时,周围应设置护栏或警戒标志;
2.遵循先支后拆,后支先拆,从上而下地拆除,不得上下双层作业。
拆除的脚手架用人工传递或吊机吊送,严禁随意抛扔;
3.从跨中向支座一侧循环对称拆除、卸落;
4.应设专人用仪器观测箱体各特征点和墩台高程情况并详细记录,另设专人观察结构是否有裂纹现象;
5.拆除模板,不允许用猛烈地敲打和强扭等方法进行,注意保护各梁体棱角线;
6.模板、支架立杆、横杆、钢管、方木拆除后,应维修整理,分类妥善存放。
六、质量保证措施
1.为确保本项目工程质量满足业主、社会的要求和期望,使各项质量活动规范化、标准化和程序化,施工中严格执行按照ISO9001质量体系-生产、安装和服务的质量保证模式建立的质量体系文件肯和保证机构;
2.对所有施工人员进行技术培训,对管理人员、技术人员进行专业强化培训和各种操作人员的岗前培训;对新工人,上岗前必须进行“三级”教育,持证上岗:
对涉和“四新”技术项目的管理人员和操作人员针对各自技术特点进行专项培训;
3.所有施工立杆、纵横杆、方木和扣件进场进行一次全面的检查,严格把好质量关;
4.严格按照施工图进行测量放样,准确定出立杆和沉降观测点的位置,保证其受力均衡:
5.认真按支架施工作业指导书、规范中的要求和步骤进行现场指导,对发现有质量、安全隐患或不符合要求的部位,要和时先以口头通知再以书面通知的形式向现场领工员(施工员)提出,并督促领工员安排施工队伍限时整改;
6.严格按照规范要求进行每一分项工程的检查,要做到细、严,对不合格的部位坚决不放过,直到整改至规范允许误差范围内,严格控制最后一道质量关;
7.支架加载至满载时应对支架的所有扣件的接头进行一次检查,紧固所有的接头杆件后方能卸载;
8.在试压过程中,必须派专人负责观测钢管支架的稳定性、安全性,钢管不均匀下沉变形过大时,应立即终止加载,并通知有关人员迅速撤离。
七、安全保证措施
1.高处作业的施工设施事先设置避雷设施,在6级以上大风和雨天要避免施工作业,经常对高处作业的安全设施和施工设备进行安全检查,在高处作业区域内设立警戒区防护线,并设置专门的监护人员;
2.高处作业设置防护措施,并符合JBJ80-91《建筑施工高处作业安全技术规范》的要求。
按照GB3608-83《高处作业分级标准》实行三级管理;
3.高处作业的施工作业平台进行必要的受力检算,高空作业必须系安全带,并常检查安全绳的磨损情况;
4.尽量避免高处作业上下交叉作业,上下交叉作业不能在同一个垂直面内进行。
正在进行施工作业的施工平台下面,要设专门的监护人员,必要时要设置防护层,注意平台上堆放的物件数量和高度。
每一个作业平台上,注明平台的容许荷载值,由专门的安全检查人员进行监督和检查;
5.高处作业施工前,由经理部的安全管理小组在施工现场进行技术交底,对高处作业的施工设施进行检查,并由主管人员对具体作业人员就安全注意事项进行技术交底,责任落实到人,并进行经常性的安全检查和监督,确保高处施工作业的安全;
6.加强对职工的安全教育,严格执行安全管理制度,操作人员必须严格执行安全生产的操作规程,持证上岗;
7.施工必须注意安全用电,经常检查电源线,严禁出现电线裸露;
8.施工过程中应有领导值班、派专人巡视,有安全隐患立即处理并报告,尤其应特别注意支架安全,施工前必须搭好脚手架和作业平台,并在平台外侧设栏杆,栏杆高度不小于1.2m和加设安全网,所有人员进入施工现场必须配戴安全帽;
9.现场管理人员必须随时检查各种机械的安全性,杜绝安全隐患的存在;在各工序施工前,所用的机具和支架必须仔细检查,确认无问题方可进行操作;
10.施工中发现支撑杆有弯曲变形时应和时加固,操作平台的水平度、倾斜度应经常检查,发现问题即使采取措施;
11.夜间施工应有足够的照明,在人员上下和运输过道处,均应设置固定的照明设施。
八、支架受力验算
1.荷载计算取值、钢管特性参数、方木特性参数
混凝土重量荷载:
26KN/m3;振动荷载:
2KN/m2;施工荷载:
2KN/m2;模板重量荷载:
1.0KN/m2;不平衡分配系数:
1.2。
立杆和剪刀撑钢管特性参数为:
ф48×3.5㎜;A=4.89cm2;I=12.2cm4;w=5.08cm3;i=15.8;设计强度值f=215N/㎜2。
扣件的抗滑容许力Rc=8.5kN。
方木(取一般松木)特性参数为:
1100㎜×100㎜方木参数为:
b=0.1m;h=0.1m;A=b×h=0.01m2;
I=b×h3/12=8.3×10-6m4;w=b×h2/6=1.67×10-4m3;Sm=b×h2/8=1.25×10-4m3;E=0.9×106kN/㎡;[σw]=7.5×103kN/㎡;[τ]=1.3×103kN/㎡
②150㎜×150㎜方木特性参数为:
b=0.15m;h=0.15m;A=0.0225m2
I=b×h3/12=42×10-6m4;w=b×h2/6=5.6×10-4m3;Sm=b×h2/8=4.2×10-4m3;E=0.9×106kN/㎡;[σw]=7.5×103kN/㎡;;[τ]=1.3×103kN/㎡
2.大小横梁检算
2.1小横梁计算
2.1.1荷载计算
混凝土荷载:
g1=0.22×0.4×26=2.3kN/m;
振动荷载:
g2=0.4×2=0.8kN/m;
施工荷载:
g2=0.4×2=0.8kN/m;
模板重量荷载:
g4=0.4×1=0.4kN/m;
作用在小横梁上的均布荷载:
g=1.2×(g1+g2+g3+g4)=5.2kN/m。
2.1.2受力计算:
(按照三等跨连续梁计算)
Mmax=kmql2=-0.1×5.2×0.92=-0.42kN·m;
Rmax=krql=1.1×5.2×0.9=5.1kN。
2.1.3应力和变形计算:
σ=Mmax/W=0.42kN·m/1.67×10-4m3=2.5×106N/㎡<[σw]=7.5×106kN/㎡满足要求。
τ=(Rmax/2×Sm)/(I×b)=(5.1kN/2×1.25×10-4m3)/(8.3×10-6m4×0.1m)=0.38×106N/㎡<[τ]=1.3×103kN/㎡满足要求。
f=ql4/128EI=5.2kN/m×0.94/(128×0.9×106kN/m2×8.3×10-6m4)=0.4㎜<3㎜满足要求。
2.2大横梁计算
2.2.1荷载计算:
作用在大横梁上的荷载由小横梁传来,大横梁的跨度为0.9m,其上有2.3根小横梁g=(2.3×Rmax)/0.9=13kN/m。
2.2.2受力计算:
(按照三等跨连续梁计算)
Mmax=kmql2=-0.1×13×0.92=-1.05kN·m;
Rmax=kr=ql=1.1×11×0.9=13kN.
2.2.3应力和变形计算:
σ=Mmax/W=1.05kN·m/5.6×10-4m3=2×106N/㎡<[σw]=7.5×106kN/㎡满足要求。
τ=(Rmax/2×Sm)/(I×b)=(13kN/2×4.2×10-4m3)/(42×10-6m4×0.15m)=0.43×106N/㎡<[τ=1.3×103kN/㎡满足要求。
f=ql4/128EI=13kN/m×0.94/(128×0.9×106kN/m2×42×10-6m4)=1.8㎜<3㎜满足要求。
3箱体支架检算
经分析大小横梁最不利受力位置为跨中腹板位置。
3.1小横梁计算:
3.1.1荷载计算:
混凝土荷载:
g1=1.4×0.4×26=14.6kN/m;
振动荷载:
g2=0.4×2=0.8kN/m;
施工荷载:
g2=0.4×2=0.8kN/m;
模板重量荷载:
g4=0.4×1=0.4kN/m;
作用在小横梁上的均布荷载:
g=1.2×(g1+g2+g3+g4)=19.9kN/m。
3.1.2受力计算:
(按照三等跨连续梁计算)
Mmax=kmql2=-0.1×19.9×0.32=-0.2kN.m;
Rmax=krql=1.1×19.9×0.3=6.6kN。
3.1.3应力和变形计算:
σ=Mmax/W=0.2kN·m/1.67×10-4m3=1.2×106N/㎡<[σw]=7.5×106kN/㎡满足要求。
τ=(Rmax/2×Sm)/(I×b)=(6.6kN/2×1.25×10-4m3)/(8.3×10-6m4×0.1m)=0.5×106N/㎡<[τ]=1.3×103kN/㎡满足要求。
f=ql4/128EI=19.9kN/m×0.34/(128×0.9×106kN/m2×8.3×10-6m4)=0.17㎜<3㎜满足要求。
3.2大横梁计算:
3.2.1荷载计算:
作用在大横梁上的荷载由小横梁传来,大横梁的跨度为0.9m,其上有2.3根小横梁g=(2.3×Rmax)/0.9=17kN/m。
3.2.2受力计算:
(按照三等跨连续梁计算)
Mmax=kmql2=-0.1×17×0.92=-1.38kN·m;
Rmax=kr=ql=1.1×17×0.9=17kN.
3.2.3应力和变形计算:
σ=Mmax/W=1.38kN·m/(5.6×10-4m3)=2.5×106N/㎡<[σw]=7.5×106kN/㎡满足要求。
τ=(Rmax/2×Sm)/(I×b)=(17kN/2×4.2×10-4m3)/(42×10-6m4×0.15m=0.57×106N/㎡<[τ]=1.3×103kN/㎡满足要求。
f=ql4/128EI=17kN/m×0.94/(128×0.9×106kN/m2×42×10-6m4)=2.3㎜<3㎜满足要求。
4.立杆检算
立杆承受由大横杆传递的荷载,按照最大支点反力计算,因此:
N=Rmax+支架自重=(17+6.6)+1.2×(20×60+20/1.2×76)/1000=26.6kN。
长细比λ=1/i=1.2×1000/15.8=76,查得ф=0.676
σ=N/φA=26.6×103/(0.676×489)=80.4N/mm2 5.支架基础检算 5.1混凝土硬化垫层(C15,厚10cm)承载力验算: P=2N/A≤f A=0.15×0.9=0.135㎡ N=17+1.2×(20×60+20/1.2×76)/1000=20kN P=40/0.135=296kN/㎡<0.4f=7500kN/㎡×0.4=3000kN/㎡ 5.2下卧层承载力验算: P=2N/A≤f A=0.35×1.1=0.385㎡ N=17+1.2×(20×60+20/1.2×76)/1000+0.35×1.1×0.125=21kN P=42/0.385=109kN/㎡<0.4f=350kN/㎡×0.4=140kN/㎡,满足要求 中铁五局三公司 西安三环路系统工程C11标段项目经理部 二00五年八月二十日
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