兰竹坪大桥连续梁0#块施工方案

-1-兰竹坪大桥0#块施工方案—(52+88+52)m连续梁1、编制依据1.1、预应力混凝土连续梁施工设计图及相关通用图;1.2、国家和铁道部相关方针政策、现行技术规范及暂行规定和验收规范;1.3、施工图核对情况及现场的施工调查情况;1.4、上级单位有关要求、管理办法及规定.2、编制范围新建蒙河铁路兰竹坪大桥（52+88+52）m三跨连续梁主墩2#、3#墩0#块工程。3、工程概况及主要工程数量3.1、地形地貌兰竹坪大桥（DK122+939.2～DK123+170.6）全长231.4米，为1-24M简支梁+(52+88+52)M连续刚构。本桥位于牛厂山三号隧道出口和马街一号隧道进口之间的V字形沟谷内，沟底有南溪河支流常年流水，桥面至沟底相对高差达到90余米，靠牛厂山三号隧道侧地表自然坡度为57度左右，靠马街一号隧道侧地表自然坡度为45度左右，地理位置十分陡峻，至隧道洞口的便道可分别到达桥梁的两端桥台处。3.2、桥梁梁部结构形式本连续梁为预应力混凝土连续箱梁（52+88+52m），主桥梁体结构为单箱单室、变高度、变截面结构。-2-连续梁0#段中支点处梁高6m，底梁宽5.3m。顶板厚40cm，腹板厚为70cm，梁高由0#段中心处的6m按二次抛物线变化至0#段梁端的5.66m。-3-0#块节段主要参数表节段名称0节段长度（cm)1200节段体积（m3)181.2节段重量（KN)4801.8截面编号1516171819顶板厚度（cm)4040404040腹板厚度（cm)7070707070底板厚度（cm)66.570907066.5截面高度度（cm)5666006006005663.3、0#块主要工程数量项目材料材料说明单位数量说明梁体混凝土C55m3181.2预应力钢筋12-7A5预应力钢绞线t1.86fPK=1860MPa9-7A5预应力钢绞线t3.6fPK=1860MPa2-7A5预应力钢绞线t0.09fPK=1860MPa精轧螺纹钢筋Φ25m1063.5fPK=830MPa普通钢筋HPB235kg1237.2HRB335kg45676.9锚具M15-12锚具套0M15-9锚具套124BM15-2锚具/BM15P-2锚具套104/104精制螺纹钢筋锚具JLM-25锚具套2084、总体施工方案及工序4.1、总体施工方案在墩顶附近（具体尺寸见0#块托架安装图）埋设I32b型钢作为托梁及主梁，托梁与主梁之间采用I32b焊接连接，主梁上按50cm-4-间距布设I18型钢分配梁，再在分配梁平台上搭设扣件式支架支撑0#块模板进行现浇。0#块的底模、外侧模板均在厂家预制，横隔墙、挡头板、内模等均采用2cm厚的胶合板配合方木脚手架拼装而成。混凝土在第十一搅拌站集中拌制，使用混凝土罐车运输至工地现场，考虑到该桥地处深谷中，桥梁垂直河谷，梁端施工过程中受横风影响较大，且该处风向极不稳定，对支架的稳定性影响较大，因此该桥0#块采取分两次浇筑。4.2、施工工序具体施工工序如下：墩身预埋型钢（主梁及牛腿）----三角形钢托架搭设----支架预压----安装底模及侧模----绑扎底板、腹板钢筋及预应力管道安装----内模安装----顶板钢筋绑扎及预应力管道安装----混凝土浇注----预应力束张拉。5、主要施工方法、施工工艺及检算5.1、支架方案5.1.1、支架设计结构形式兰竹坪大桥2#、3#墩0#块均采用三角托架搭设，三角托架主梁与下支撑梁采用在薄壁空心墩上预埋I32b型钢作为牛腿，斜撑采用I32b制作，斜撑与主梁、斜撑与托梁均采用焊接连接，焊接部位均采用钢板对焊。主梁上铺I18型钢（间距0.5m）作为次梁，次梁上设置A48（壁厚3.5mm）的钢管架，管架间距、步距均为0.5m,立杆在腹板处横桥向加密，横向步距调整为0.25m。立杆顶面设置可调顶托，顶托与模板接触面空隙部位采用三角形木楔填塞密贴。-5-为满足现浇施工时支架的稳定性要求，三角形钢托架之间的连接要牢固，将横向次梁与三角托架主梁焊接，次梁顶部再用B20钢筋焊接（间距1m），使之形成整体。同时为保证次梁上部脚手架立杆的稳定性，在次梁上按照立杆间距(50×50cm)焊接B20钢筋头，作为立杆的定位装置，待浇筑砼前，再将立杆钢管与次梁焊接牢固。钢管支架每排设置扫地杆、每隔3～4道纵、横向设剪力撑加固，保证支架整体稳定性。5.1.2、支架检算5.1.2.1、荷载取值1）悬臂端重：悬臂长度3.5m，实际0#块浇筑前剩余长度为2.5m，混凝土体积为31m3，则其重量为31×26.5=821.5kN，安全系数取1.2，取985.8kN。2）悬臂端底模、次梁、钢管支架、次梁顶面Φ20钢筋重量：底模重量1795kg；次梁7根9m长I18型钢重量1521kg；钢管支架重量348.4kg；次梁顶面Φ20钢筋重量111kg。合计3775.4kg,安全系数取1.2，取45.3kN。3）侧模（含翼缘板、模板加固架）重：1.5kN/m2×2.5×6×2=45kN,安全系数取1.2，取54kN。4)内模及支撑重（内模采用竹胶板、方木、A48钢管架）：取30kN。5）施工活载由作业人员荷载及机、料、具、混凝土捣固及混凝土浇筑冲击荷载均按2.5kN/m2，翼板宽4.5m。合计4.5×2.5×（2.5+2.5+2.5）=84.4kN，取85kN。-6-6）托架自重：主梁I32b型钢每根4.5m，每米重量57.741kg，斜撑I32b型钢每根2.24m。合计6.74×57.741=389.2kg,取40kN。则0#块悬臂端总重为：1240kN。5.1.2.2、满堂支撑架检算1）计算参数采用Φ48×3.5钢管，其截面特性为：截面积A=4.89cm²，截面模量W=5.08cm³，回转半径i=1.58cm。2）立杆极限承载力计算根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）计算立杆稳定性相关公式，计算极限承载力如下。a.步距h=0.5m立杆计算长度，非顶部立杆段：l02=kμ2h=1.155×4.744×0.5=2.74m顶部立杆段：l01=kμ1(h+2a)=1.155×1.839×(0.5+2×a)令l01=l02，得a=0.4m长细比λ=l0/i=274/1.58=173.4[λ]=210查表得，φ=0.236不考虑风荷载参与组合时，N=φAf=0.236×489×205=23658N=23.6kN即，步距h=0.5m、立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点（模板底部）的长度a≤0.4m时，每根立杆分担的最大荷载不超过23.6kN。b.步距h=0.25m-7-立杆计算长度，非顶部立杆段：l02=kμ2h=1.155×4.744×0.25=1.37m顶部立杆段：l01=kμ1(h+2a)=1.155×1.839×(0.5+2×0.2)=1.912m长细比λ=l0/i=191.2/1.58=121[λ]=210查表得，φ=0.446不考虑风荷载参与组合时，N=φAf=0.446×489×205=44709N=44.7kN即，步距h=0.25m、立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点（模板底部）的长度a≤0.2m时，每根立杆分担的最大荷载不超过44.7kN。3)立杆承载力检算a.箱梁截面底板下，立杆纵距la=0.5m、横距lb=0.4m时，单根立杆承担的混凝土重量：1.2×0.5×0.4×1.065×26.5=6.8kN；取每根立杆承担其他荷载为5kN。则每根立杆承担总荷载为11.8kN23.6kN，满足要求。b.箱梁截面腹板下，立杆纵距la=0.5m、横距lb=0.4m时，单根立杆承担混凝土重量：1.2×0.4×0.5×6×26.5=38.2kN；取每根立杆承担其他荷载为5kN。则每根立杆承担总荷载为43.2kN44.7kN，满足要求。5.1.2.3、次梁检算1)计算参数-8-次梁采用I18工字钢，截面特性为：截面积A=30.6cm2，惯性矩I=1660cm4，截面模量W=185cm³，面积矩S=106.5cm3，腹板厚tw=0.65mm。2)换算荷载及内力计算结果由于对称，取次梁一半进行计算。纵桥向，次梁间距为0.5m，传递至次梁的荷载换算为均布荷载，如下图所示（单位：kN/m）：分析计算结果如下：反力（kN）：弯矩（kN·m）：剪力（kN）：-9-挠度（mm）：3)承载力及挠度检算抗弯强度：Mmax/(γW)=18.8×106/(1.05×185000)=96.8MPaf=215MPa满足要求。抗剪强度：τ=VmaxS/(Itw)=50×106.5×106/(1660×104×6.5)=49.4MPafv=125MPa满足要求。挠度：ω=3.4mml/400=2500/400=6.25mm，满足要求。5.1.2.4、托架检算1)计算参数主梁、斜撑、下托梁均为I32b工字钢，截面特性为：-10-截面积A=73.4cm2，惯性矩I=11620cm4，截面模量W=726cm³，面积矩S=426cm3，腹板厚tw=1.15cm，回转半径i=12.6cm。2)作用荷载及内力计算结果次梁传递给主梁的荷载，腹板下方（最外侧一根）为最不利。主梁所受最不利荷载如下图所示（kN）：分析计算结果如下：主梁、托梁弯矩（kN·m）：主梁、托梁剪力（kN）：-11-斜撑轴力（kN）：挠度（mm）：3)承载力及挠度检算主梁、托梁抗弯强度：Mmax/(γW)=133.1×106/(1.05×726000)=174.6MPaf=215MPa-12-满足要求。主梁、托梁抗剪强度：τ=VmaxS/(Itw)=353.4×426×106/(11620×104×11.5)=112.7MPafv=125MPa满足要求。斜撑轴向受压稳定强度：长细比λ=l0/i=3330/126=26.4，a类截面，查表得φ=0.969N/(φA)=469×103/(0.969×7340)=65.9MPaf=215MPa满足要求。挠度：ω=2.5mml/400=2000/400=5mm，满足要求。5.1.2.5、斜撑与主梁、斜撑与托梁连接检算斜撑轴向受力为N=469kN，斜撑与水平主梁夹角为48.65°，则斜撑水平分力为H=Ncos48.65°=310kN。钢板与斜撑焊接连接检算钢板和斜撑I32a工字钢焊接连接，水平分力由工字钢腹板的侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）和翼缘板的正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）共同承担。1）侧面角焊缝承载力：腹板单侧的侧面角焊缝长度为(320-2×15)/(cos41.35°)=386mm，取焊脚尺寸hf=8mm，则角焊缝计算长度lw1=386-2×8=370-13-mm。N侧=helwffw=0.7hf×2lw1×ffw=0.7×8×2×370×160=663040N=663kN2）正面角焊缝承载力：仅考虑上翼缘顶部和下翼缘底部的正面角焊缝，单个翼缘的正面角焊缝长度为130mm，取焊脚尺寸hf=8mm，则角焊缝计算长度lw1=130-2×8=114mm。N正=helwβfffw=0.7hf×2lw1×βf×ffw=0.7×8×2×114×1.22×160=249231N=249kN根据上述计算，N侧+N正=663+249=912kNH=310kN，即钢板和斜撑I32a工字钢的焊接连接强度满足要求。钢板与钢板连接检算钢板与钢板的连接，包括螺栓受剪连接和焊接连接。1）螺栓连接计算（按C级普通螺栓计算）每个螺栓的受剪承载力：Nvb=nvπd2fvb/4=1×3.14×222×140/4=53192N=53kN每个螺栓的承压承载力：Ncb=dΣt·fcb=22×20×305=134200N=134kN53kN则4个螺栓的承载力为N螺栓=4×53=212kN。2）焊接连接计算设计一块钢板尺寸为284mm×570mm，另一块钢板尺寸为264mm×550mm，方便采用角焊缝进行焊接连接。-14-（1）侧面角焊缝承载力：单侧的侧面角焊缝长度为550mm，取焊脚尺寸hf=8mm，则角焊缝计算长度lw1=550-2×8