汉江三桥移动模架专项施工方案121.docx
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汉江三桥移动模架专项施工方案121
1编制依据及目的
1.1编制依据
(1)《襄樊市内环线工程两阶段施工图设计——南滩桥上构设计图纸》;
(2)《襄樊市内环线工程两阶段施工图设计——北滩桥上构设计图纸》;
(3)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);
(4)《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-1995)。
1.2编制目的
明确南北滩桥50m跨预应力钢筋混凝土连续箱梁标准段采用自行式移动模架施工的施工流程以及施工方法,规范和指导现场施工,保证现场安全、文明作业。
2工程简介
2.1工程总体概况
襄樊汉江三桥作为襄樊市内环线城市主干道,主线全长4.581Km,其中主线桥梁总长4.3435Km,道路设计等级为:
城市主干道/城市快速路,设计车速60km/h,桥梁标准宽度为31.5m。
汉江三桥主要由檀溪路立交、跨南大堤桥、南滩桥、主桥、北滩桥、月亮湾互通以及部分路基组成。
图2-1汉江三桥整体三维效果俯视图
2.2南北滩桥设计概况
(1)桥跨布置
南滩桥为23×50m连续箱梁,其中5#墩~10#墩间为一联5×50m变宽段预应力钢筋混凝土箱梁,10#墩~28#墩间为三联6×50m标准段预应力钢筋混凝土箱梁,10#墩~28#墩标准段箱梁采用移动模架施工。
南滩桥三维效果图如图所示:
图2-2南滩桥三维效果图
北滩桥为25×50m连续箱梁,其中31#墩~37#墩、37#墩~43#墩均为标准段6×50m为一联的预应力钢筋混凝土连续箱梁,43#墩~48#墩为标准段5×50m为一联预应力钢筋混凝土连续箱梁,48#墩~53#墩为变宽段5×50m为一联预应力钢筋混凝土连续箱梁,53#~56#墩为变宽段预应力连续钢箱梁,31#墩~48#墩标准段箱梁采用移动模架施工。
北滩桥三维效果图如下图所示:
图2-3北滩桥三维效果图
(2)断面形式
南北滩桥桥面为双向六车道,桥面有效宽度为31.5m~41.76m,连续箱梁上部构造采用双幅分离式预应力混凝土等截面连续箱梁,如图2-4所示。
箱梁均为底板斜置,坡度同桥面横坡,桥面设置单向2%的横坡,横坡采用绕桥面设计高程点旋转形成,桥面设计高程点为左右幅桥桥顶面线与桥梁中心线的交汇点。
图2-4滩桥标准断面图(单位:
cm)
标准段箱梁腹板斜做,为分离的单箱双室截面,顶宽15.74m,底宽6.74m,两侧翼缘宽均为3.50m。
箱梁跨中顶板厚30cm,底板厚25cm,腹板厚50cm;边跨支点处顶板厚75cm,底板厚75cm,腹板厚70cm;中跨支点处顶板厚55cm,底板厚75cm,腹板厚70cm。
具体尺寸如图2-5所示:
图2-5标准段箱梁跨中处截面(单位:
cm)
50m连续箱梁的横隔板只在支点上布置,边跨支点处横隔板厚度为140cm,中跨支点处横隔板厚度120cm。
图2-6标准段箱梁中跨支点处横隔板截面
图2-6标准段箱梁边跨支点处横隔板截面
2.3施工节段划分
移动模架施工对应桥墩墩号为10#~28#和31#~48#。
每联箱梁施工节段按照(58+n×50+48)m的方式进行划分,示意图如图2-7所示。
滩桥单跨单幅梁段平均混凝土方量为596m3,重约1550t,首次浇筑的58m梁段混凝土方量约为750m3,重1940t。
图2-7标准段连续箱梁施工节段划分(单位:
cm,n=3~4)
3移动模架设计概况
3.1移动模架构造
本工程中选用的移动模架为牛腿自行式移动模架,依靠系统自身将牛腿前移就位。
移动模架系统主要由牛腿托架、主梁、鼻梁(前后)、扁担梁(前中后)及外模组成,每一部分都配有相应的液压和机械系统。
移动模架主体结构立面图及截面图分别如图3-1及3-2所示。
图3-1移动模架主体结构立面图
图3-2移动模架主体结构截面图
各组成部分结构功能简介如下:
(1)主梁:
模架两侧各有一根主梁作为整个模架的主要承力结构,主梁为箱形梁,板拼结构,宽1.8m,高3.4m,总长63m,板厚从10mm到70mm不等,主梁断面形式如图3-3所示。
主梁侧腹板下安装有托架过孔时所需的导向轨道,用于在推进小车的滑靴作用下把主梁纵向推进。
为便于运输,主梁分为长度为8.34~11.0m的个节段,在安装现场采用高强螺栓连接成整体。
在主梁上的主千斤顶支撑部位,其腹板内侧结构须用斜支撑加强。
主梁节段间的接头设计为摩擦连接方式,在主梁外侧腹板上侧安装有2根重量约为10吨的混凝土配重梁,用以在纵向推进过程中平衡移动模架系统。
图3-3主梁截面及单节示意图(单位:
mm)
(2)鼻梁
鼻梁分为前鼻梁和后鼻梁,前鼻梁外轮廓尺寸与主梁相同,拼装后总长度为43.5m,为四方形空间桁架结构。
在鼻梁桁架内侧,沿通长方向安装有人行走道平台。
前鼻梁结构形式如图3-4及图3-5所示。
图3-4前鼻梁1~3节段结构图图3-5前鼻梁4节段结构图
后鼻梁为一节三角形桁架,底部宽度尺寸与主梁相同,长8m。
鼻梁内有布满全长的人行通道平台,鼻梁上面设有轨道,为移动模架纵向推进用的过孔推进结构。
后鼻梁结构如图3-6所示。
图3-6后鼻梁结构图
(3)横梁:
两根主梁之间共设有11条横梁,每条3片,可折叠。
间距约5.5米。
横梁用螺栓连接到各个主梁内侧腹板上。
每根横梁上有4个螺旋千斤顶与底模连接,便于底模标高及预拱度的调整,如图3-7所示。
图3-7横梁结构图
(4)托架:
托架为自行式牛腿,三角式结构,其形式如图3-8所示。
托架通过支腿支撑在墩身预留孔上。
托架共有2对,对称地安装在桥墩两侧,每侧各用6根精扎螺纹钢连接起来,它的主要作用是将主梁所受载荷转移到桥墩上。
托架上表面与推进平车下表面分别镶有不锈钢板和塑料滑板。
图3-8牛腿立面示意图
(5)推进小车:
推进小车是移动模架主梁的滑动支架,为移动模架系统的重要组成部件。
推进工作小车仅在移动模架推进阶段承受荷载。
每个托架顶部滑面上安装有一台推进小车。
小车配有两个横向移动液压缸、一个竖向顶升主液压缸与一个纵向顶推液压缸。
顶升液压缸采用自锁顶升液压缸,浇筑时将液压支撑转换为机械支撑。
推进平车上表面安有聚四氟乙烯滑板,通过三向液压系统使主梁在横桥向、顺桥向及竖向正确就位。
托架行进时,通过推进平车上的纵移液压缸驱动,使推进平车带着托架沿主梁下推进机构向前推进,中间不需要辅助设备。
推进小车横向及纵向示意图如图3-9所示。
图3-9推进小车横向及纵向示意图
(6)悬吊系统:
①后扁担梁
后扁担梁为一根钢箱梁,由一个用移动模架后部主千斤顶支撑的横梁和两套8-ø36mm精轧螺纹钢组成,两端还设有一对抱箍,抱箍下设滑轨,供主梁及模板横向移动。
后扁担梁直接坐落于已浇注好的桥梁腹板处。
后扁担梁有混凝土浇灌时的承载作用和移动模架推进时的承载作用两个功能。
图3-10后扁担梁结构图
②中扁担梁
中扁担横梁为一根钢箱梁。
浇注完第一孔后,支撑在墩身上,通过螺旋顶调整高度和传递竖向受力,解除牛腿的受力,使牛腿脱离墩柱,向前行走。
图3-11中扁担梁结构图
③前扁担梁
前扁担梁通过吊杆将鼻梁前端吊起,横梁中间为销连接,下面设有机械千斤顶。
主要作用为移动模架系统牛腿纵移时,通过千斤顶将鼻梁端顶起。
图3-12前扁担梁结构图
(7)模板系统:
模板系统由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。
底板分块直接铺设在横梁上,并与横梁相对应。
每对底板沿横梁销接方向由普通螺栓连接。
腹板、肋板及翼缘板也与横梁相对应,并通过在横梁设置的模板支架及支撑来安装。
外模板面板采用6mm的普通热轧钢板,缘翼板及侧模纵筋采用不等边角钢,底板纵筋采用125角钢。
以起到减轻模板重量和增加模板刚度的效果。
图3-13外模示意图
3.2主要部件重量
序号
部件名称
单件最大重量(吨)
总重量(吨)
1
主梁
23
263
2
横梁
3.5
36.5
3
前、后鼻梁
11.3、5.4
82.7
4
推进小车
5
20.1
5
牛腿
13.1
52.2
6
外模板
2.3
157.6
7
后扁担梁
24.7
8
中扁担梁
10.9
9
前扁担梁
3.7
合计
689
3.3主要性能参数
名称
性能参数
备注
支承方式
墩柱侧面开预留孔支承
承载能力
(50+10)m自重19600KN及施工阶段其他荷载
其他荷载的计入根据最新《公路施工技术规范》
适用范围
满足50m连续箱梁的原位现浇混凝土施工
现浇箱梁最大浇注长度及桥梁顶宽
最大浇注长度(50+10)m,桥宽15.75m
一次浇注箱梁的最大重量(不含施工荷载)
19600KN
现浇箱梁最小平曲线半径
1200m
允许现浇箱梁纵向最大坡度
≤2.0%
允许现浇箱梁横坡
≤2%
整机纵向移位速度
1m/min
整机横向移位速度
0.5m/min
驱动方式
电液控制驱动方式(含高压液压站)
动力条件
AC380V;50HZ,单台液压站功率15KW,装机总功率75KW
牛腿倒运方式
通过卷扬机带动牛腿至下一孔
主材最大应力
安全系数2
纵向顶推能力
490KN2台
系统横移开模顶推能力
390KN12台
系统落模顶升能力
4500KN0.40m×4台
施工时适合的净高(梁底到承台顶面)
7米
外模分合
主梁带动外模升降和侧移
外模调节
通过调节横梁的标高和平曲线分段整体调节
内模组立
采用木模拆装
抗风能力
不小于6级(风速22m/s)
开模行走时允许最大风速
6级
整机抗倾覆稳定系数
在最不利荷载组合情况下1.5
合模浇注时允许最大风速
12级
前支点最大压力
16000KN
后支点最大压力
9300KN
设计施工周期
15天
3.4主要设计参数
3.4.1材料数据
拉杆为热扎材料St950/1050或类似材料,最小屈服强度为900N/mm2。
滑板为塑料制品,为Polyethylen(PE)或Polyethylenterephthalat(PET),使用润滑油脂后,MolykotePG-75的理论摩擦系数低于12%。
氯丁橡胶板硬度为60shore。
钢材及紧固件数据见下表。
表1板材及型材材料数据表
材质
板厚t(mm)
t16mm
16mm 25mm 36mm 50mm fy/fu (N/mm2) fy/fu (N/mm2) fy/fu (N/mm2) fy/fu (N/mm2) fy/fu (N/mm2) Q345(16Mn) 345/510 325/490 315/470 295/470 275/470 Q235 235/340 225/340 225/340 215/340 205/340 表2紧固件材料数据表 材质 直径(mm) 0–16 17-40 41-100 100-160 160-250 fy/fu (N/mm2) fy/fu (N/mm2) fy/fu (N/mm2) 8.8 640/800 - - 10.9 900/1000 - - 34CrNiMo6 980 1180 880 1080 780 980 690 880 590 780 3.4.2边界条件 (1)设计荷载 设计荷载包括活载、恒载、水平荷载和临界风载,其中水平活载包括纵向及横向推进荷载和混凝土浇注产生的荷载,其余荷载详见下表。 表3移动模架设计荷载 类型 分类 大小 活载 混凝土 混凝土比重: 26kN/m3 上部结构自重 290kN/m 走道及平台荷载 均布荷载 1.5kN/m2 集中荷载 2.5kN 恒载 恒载(P) 设备自重 装备荷载 实际装备在设备上的荷载 临界 风载 设备推进 12m/sec 混凝土浇筑 22m/sec 采取安全措施 30m/sec 模板打开时的迎风系数 2.0 (2)设计极限状态 最终极限状态用于强度计算,以弹性理论为基础,验算包括屈服强度,局部变形计算,安全系数为1.5,用于材料的屈服点计算。 使用极限状态(SLS)最大挠度为L/250(悬臂端、推进时发生)和L/400(简支状态,起升及浇注混凝土时发生)。 设计荷载系数见下表: 表4设计荷载系数γdes取值 杆件类型 γdes 吊点包括附属物体(单个临界杆元支撑在吊点上属此范畴) 1.7 散件或梁单元及使用卸克的平板 1.7 主杆件支撑的吊点 1.5 其他杆元 1.3 3.4.3主要部件最大荷载 序号 部件名称 使用时最大荷载 备注 1 主梁 1904kN 首跨浇筑时第4节 2 托架 16000kN 首跨浇筑混凝土时前托架 3 横梁 1032kN 首跨浇筑时第5节 4 后扁担梁 7400kN 标准跨浇筑混凝土时 5 中扁担梁 4800kN 6 前扁担梁 890kN 3.4.4变形计算结果 表5由于混凝土重量引起的扰度(在模架单侧主梁中心线处) 横梁位置 第一跨 标准跨 最后跨 1 -25 16 17 2 -66 -14 -15 3 -98 -41 -44 4 -119 -61 -67 5 -125 -72 -79 6 -117 -72 -80 7 -96 -62 -69 8 -64 -42 -48 9 -24 -16 -18 10 22 14 18 11 63 41 51 表6由于混凝土重量引起的扰度(在单幅桥梁中心线处,单位: mm) 横梁位置 第一跨 标准跨 最后跨 1 -28 16 17 2 -72 -17 -18 3 -105 -46 -49 4 -126 -67 -73 5 -133 -79 -86 6 -125 -79 -87 7 -103 -68 -76 8 -70 -48 -53 9 -27 -19 -22 10 20 12 18 11 61 39 51 4移动模架施工 移动模架进场后即进行拼装,采用分节拼装的方法,搭设临时支架作为拼装平台,拼装完毕后进行堆载预压,根据堆载试验采集到的数据调整外模的预拱度。 预压后进行空行试验,检验运行状态,最终验收移动模架。 移动模架正式用于施工时,依次在移动模架上进行箱梁钢筋绑扎和预应力安装,浇筑混凝土。 预应力张拉完毕后通过移动模架液压系统整体脱模。 之后,移动模架横移开模,然后纵向行走过孔,进行下一跨的箱梁施工。 总体施工顺序为: 南滩桥施工顺序从南向北施工,即从10#墩右幅向28#墩右幅施工,右幅施工完成以后,移动模架分节拆除,运回至10#墩,在左幅重新拼装,从10#墩左幅向28#墩左幅施工。 北滩桥施工顺序从北向南施工,即从48#墩右幅向31#墩右幅施工,右幅施工完成以后拆除,运回至48#墩,在左幅重拼,再从48#墩左幅向31#墩左幅施工。 4.1移动模架施工流程 图4-1移动模架施工流程图 4.2移动模架前期准备工作 4.2.1技术准备 (1)编制详细的移动模架施工方案,并组织相关专家对该移动模架施工方案可行性进行论证,指出模架施工方案中的不足,并进行相关完善; (2)对相关管理人员以及作业人员进行详细的技术交底工作,使其明确整个作业流程以及施工过程中注意事项,确保整个施工过程安全、规范; (3)组织相关技术人员对现场安装情况进行详细地了解,检查周围空间干涉情况,解决影响移动模架施工的问题。 4.2.2现场准备 (1)现场所有作业人员必须熟悉本工种的技术安全操作规程、质量规范,并持证上岗; (2)仔细检查移动模架的各构件、各部位、结构焊缝,重要部位螺栓、销轴、电器设备线路均应齐全并处于良好状态,发现问题及时处理; (3)对作业人员所使用的工具、附件等仔细检查,不合格者立即更换,确保使用; (4)现场管理人员、作业人员、机械设备等必须全部到位,具体安排如下所示: 表4-1现场管理人员安排(南/北滩桥移动模架施工) 序号 人员 数量 备注 1 技术总工 1 负责现场整个技术指导工作 2 技术员 2 辅助总工进行技术指导与协调 3 施工员 2 负责现场管理工作 4 安全员 1 负责现场安全 5 质检员 1 负责现场质量 6 测量员 1 负责现场测量工作 7 资料员 2 负责现场数据记录 8 材料员 1 辅助材料采购 9 机管员 1 负责现场机电管理 表4-2现场操作人员安排(南/北滩桥移动模架施工) 序号 人员 数量 备注 1 普工 20 辅助移动模架拼装工作 2 电工 2 辅助现场机电维修与用电安全 3 电焊工 4 负责现场相关电焊作业 4 起重工 6 移动模架构件起吊 5 汽车吊司机 2 负责汽车吊运作 表4-3主要机具安排(南/北滩桥移动模架施工) 序号 设备 单位 数量 备注 1 50t/25t汽车吊 台 2/1 辅助移动模架拼装工作及材料吊运 2 50t履带吊 台 1 辅助移动模架拆除 3 电焊机 台 4 辅助现场焊接工作 4 200t驳船 艘 1 运输移动模架拆卸构件 5 反铲挖掘机 台 1 拼装场地平整 6 压路机 台 1 拼装场地压实 7 自行式移动模架 套 1 箱梁施工 8 500~2000N·m电动扳手 个 1 移动模架构件拼装 9 1000/2000N·m扭矩扳手 个 1/1 移动模架构件拼装螺栓扭矩检测 10 32t千斤顶 个 4 移动模架构件拼装 表4-4主要施工物资需求计划(南/北滩桥移动模架施工) 序号 材料 单位 数量 备注 1 砂子 T 500 辅助移动模架预压 2 钢筋 T 1660 辅助移动模架预压 3 砂袋 袋 1200 辅助移动模架预压 4 φ630×8mm螺旋钢管 T 46 胎架立柱 5 I36b工字钢 T 3.2 胎架顶部垫梁 6 [10槽钢 T 0.8 胎架立柱平联 7 10mm厚钢板 T 5 胎架封头板、肋板及节点板 8 φ22螺纹钢 T 0.4(两幅) 胎架立柱和基础链接 9 C20混凝土 m3 62(两幅) 胎架基础 10 φ16螺纹钢 T 2.2(两幅) 胎架基础内筋及爬梯 4.3移动模架拼装 基于移动模架安装高度高、跨度大、整体重量大、结构复杂、主件组装精度要求高等具体情况,按照移动模架的结构特点和前后组装条件,移动模架的拼装采用散拼的方式,借助临时支架(胎架)逐件进行拼装。 4.3.1模架拼装流程 场地处理→临时支架搭设→设备机具就位→组装牛腿托架→安装推进小车及液压系统→组拼主梁→安装横梁及配重块→安装外模→组拼鼻梁→拼装扁担梁→检查所有安装件螺栓 4.3.2拼装场地处理 在南滩桥10#~12#墩、北滩桥46#~48#墩之间约106m×32m的范围内进行场地处理,作为移动模架拼装场地和起重设备通道,具体场地处理区域见图4-2。 先采用装载机进行整平,然后用压路机碾压密实,对支架地基位置需重点进行碾压,确保重型车辆(以50T汽车吊为准)及支架基础不下沉。 为防止雨天发生陷车,可在场地四周开挖排水沟,并在吊车行走路径上铺垫钢板。 图4-2场地处理区域平面图(单位: mm) 4.3.3临时支架搭设 (1)支架布置 为了辅助移动模架主梁拼装,需在主梁投影位置处搭设支架作为主梁拼装时的临时支撑。 按照主梁节段划分,在两墩之间对称布置两排共八个支架,支架横桥向间距为10m,纵向间距与主梁每节长度一致,具体如图4-3所示。 图4-3支架平面布置图(单位: mm) 南滩桥10#墩及11#墩墩顶高差为0.271m,模架纵向坡度为0.5%,北滩桥48#墩与47#墩墩顶高差为0.305m,模架纵向坡度为0.6%,因此搭设支架时,需要按照支架间距调整各支点标高,现以南滩桥支架为例,支架立面图如图4-4所示。 图4-4支架立面布置图 (2)支架结构 支架由混凝土基础、钢管柱、槽钢平联、双拼工字钢垫梁及垫块组成,其顶标高与主梁底标高一致。 每个支架下为一个混凝土扩大基础,每个混凝土基础高0.4m,平面尺寸3.3m×2.9m,为C20素混凝土基础。 基础在现场采用木模进行支模现浇,每个基础内按照钢管柱封头板锚栓预留孔位置预埋直径为22mm的“L”型螺纹钢,每根钢管柱下预埋4个,用于连接钢管柱,预埋钢筋位置及细部构造详见图4-5。 基础按构造配筋,按上下各布置一层φ16的钢筋网片,下层钢筋网间距为340mm×400mm(横×纵),上层为680mm×800mm,纵筋长3.2m(下料长度3.4m),横筋长2.8m(下料长度3m),纵筋和横筋两端各设135°长100mm的弯钩,两层网片间使用5根35cm梅花型布置的φ16螺纹钢作为架立钢筋,钢筋净保护层厚度按30mm控制。 具体钢筋布置详见图4-5及图4-6。 图4-5基础横剖面图(单位: mm) 图4-6基础纵剖面图(单位: mm) 钢管柱为12m长的φ630×8mm螺旋钢管,每个基础上放置4根,两两间纵桥向间距2m,横桥向间距1.6m。 底端和顶端分别采用930mm×930mm和700mm×700mm的10mm厚钢板作为封头板,同时底端封头板上对称加焊4块肋板,底端封头板上按照直径750mm的圆圈等弧度布置4个直径24mm的锚栓孔,用于安装锚栓钢筋,肋板及锚栓孔尺寸详见图4-7。 图4-7支架钢管柱底端及混凝土基础细部尺寸图(单位: mm) 图4-8①号支架1-1及2-2剖面图(单位: mm) 钢管柱设两道平联,每道平联沿纵、横桥向围成一圈,将钢管柱连成整体,防止钢管柱受压后向外变形将素混凝土拉裂。 平联分别采用长1.35m(纵向)和1m(横向)的[10槽钢焊接而成。 上平联顶部距柱顶0.65m,下平联底部距柱底5.5m。 每根平联由一对150mm×250mm厚10mm的节点板与钢管柱连接,节点板要求与钢管柱双面满焊。 具体尺寸要求详见图4-8、4-9所示。 图4-9节点板大样图(单位: mm)图4-10支架顶端大样图 钢管柱顶端沿横桥向放置两根3m长的双拼I36b工字钢作为主梁的垫梁,垫梁与钢管柱顶端封头板点焊固定。 每根垫梁上按照1.2m的间距再纵向布置两根0.5m长的双拼I36b工字钢作为垫块,单个支架前进方向的两个垫块下各加垫一块300mm×300mm的10mm厚钢板作为
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