南港特大桥60m悬灌梁施工方案.doc
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1、 南港特大桥60m悬灌梁专项施工方案一、工程概况:ZA4标南港特大桥,位于龙海市紫泥镇、海澄镇。工程起为K497+757,终点K499+672.5;右幅桥长1915.5米,左幅桥长1939.5米,其中60m悬灌梁为跨环城二路而设,主跨为145m+60m+45m预应力混凝土连续梁,左线桥位于ZR=1590m的左偏圆曲线上、右线桥位于YR=1735m的左偏圆曲线上及i=-0.745.4的下坡上,采用挂篮悬臂灌注法施工。137号主墩和138号主墩为矩型墩。单幅梁体为双箱双室、变高度变截面结构,箱梁顶宽17m,箱梁低宽11m,顶板厚度28cm,底板厚度49.2cm至28cm,按直线线性变化,腹板厚度7
2、0cm至45cm,45cm至95cm,按折线变化。梁高中支点处3.8m。跨中2m直线段及边跨13.94m直线为2.2m,梁底为二次抛物线变化。挡碴墙内侧净宽16m,桥面板宽17m。0段及边跨为现浇段,1号段7号段为对称悬臂灌注段。梁体混凝土标号为C50,桥纵向预应力钢筋采用高强低松弛s=15.2mm,Ry=1860Mpa钢绞线,竖向预应力筋采用25精轧螺纹级钢筋。二、主要工程数量(单幅):材料名称材料规格单位数量混凝土C50m32282预应力钢绞线(1860Mpa)s15.2-15t15.71s15.2-12t35.43s15.2-9t38.44精扎螺纹粗钢筋(785Mpa)JL25t9.87
3、JL25t4.1预应力锚具M15-15锚具套72M15-12锚具套184M15-9锚具套236预应力锚具YGM锚具套1964预应力管道金属波纹管内90mmm3595.9金属波纹管内80mmm3875.5钢管内453mmm602.56钢管内363mmm2156普通钢筋HRB335t563.36钢材Q345t13.65支座GPZ()3.0DX个2GPZ()3.0SX个4GPZ()10.0DX个3GPZ()10.0SX个2GPZ()10.0GX个1三、施工方案1、施工机具及劳力安排悬灌施工总体劳力安排90人,其中,管理人员14人,包括副经理1人,总工1人,技术室主任1人,技术4人,实验2人,质检1人
4、,安全2人,材料1人,总务1人;作业人员76人,包括钢筋班30人,混凝土班15人,模板安拆及挂篮走行班15人,预应力张拉及构件制作班10人,其它6人。137号墩138号墩基础、墩身及主梁悬臂灌注配备8m3混凝土运输车3台, 25T汽车起重机2台,小型空压机2台。详见 “表1主要机械设备数量表”。2、总体施工进度安排根据现场情况和目前的施工进度,南港特大桥左线60m悬灌梁施工具体安排为:2.1 2009年7月25日8月7日,完成137号承台混凝土灌注。2.2 2009年8月20日8月31日,完成138号墩承台混凝土灌注。2.3 2009年8月8日9月19日,完成137号墩墩身混凝土浇注。2.4
5、2009年9月1日2009年9月20日,完成138号墩墩身混凝土浇注。2.5 2009年9月21日9月30日,墩顶托架施工(含1号段托架安装预压)。2.6 2009年10月1日11月1日,完成137、138号墩0块施工。2.7 2009年11月10日11月30日,完成挂蓝拼装及预压,具备正常行走能力。2.8 2009年12月1日1010年2月10日,完成悬灌7段混凝土浇注及张拉。2.9 2010年2月11日2月21日,完成边跨合龙段混凝土浇注及张拉。 2.10 2010年2月21日2月30日,完成中跨合龙段混凝土浇注及张拉,完成体系转换。具体施工工期安排详见“附表2 60m悬灌梁施工横道图”。
6、3、总体施工方案3.1 根据墩身形式及箱梁结构形式, 0#段现浇段施工采取三角托架作为临时支撑,施工其0#段,钢管立柱支架浇注边跨现浇段,其余梁段采用挂篮悬臂平衡浇筑施工。3.2 牛腿托架及挂篮预压3.2.1 0#托架采用在承台上预埋地锚,在托架上设置横梁,地锚与受力点用5根精扎螺纹连接,通过千斤顶张拉精轧螺纹钢实现预压。3.2.2 挂篮采用在梁体腹板设置支架,千斤顶内力平衡法预压。3.2.3现浇段预压采用钢管立柱支架,堆放沙袋进行预压。3.3 钢筋制作及安装人工配合机械制作、绑扎及焊接。3.4 混凝土拌和及浇筑混凝土采用搅拌站集中拌和,混凝土罐车运输,输送泵泵送入模,插入式振导器捣固,喷洒养
7、护剂或覆盖包裹土工布洒水养护。3.5 预应力张拉纵向钢绞线采用人工、机械相结合的方式穿束,YCW400B型穿心式千斤顶张拉。竖向筋采用YC60A型千斤顶进行张拉。3.6 压浆压浆采用压浆泵进行。3.7 挂篮转移挂篮采用三角式挂篮,手动葫芦配合千斤顶移动。4、主要施工方法及工序:4.1施工工序流程0段施工(含托架安装及预压)临时固结挂篮安装及预压1号段至7号段平衡悬臂浇筑浇筑边跨现浇段边跨合拢中跨合龙。4.2托架设计 根据墩身高度、现浇0#的结构形式及现场施工条件等因素,最终确定浇注0#段的施工方案,采用托架作为辅助设施,其具体方案如下:在距离墩顶下1m处顺桥方向设置6道三角托架,托架横杆采用4
8、0b工字钢,斜杆采用25b槽钢对扣,横杆内侧与斜杆下部采用20mm钢板与之焊接,钢板上按照设计排布35mm钻孔;三角架的上部横向布置6道20b工字钢,作为分配梁,为使6道三角架在受力时保证均布荷载。 具体托架的结构形式见下图4.3托架验算荷载计算:4.3.1按照图纸设计要求,连续梁0#段单侧悬臂长5m,混泥土体积为:112.03m3混凝土质量按含筋考虑,比重取2.65t/ m3,则混凝土自重G=112.03 m32.65 t/ m3=2968.7KN4.3.2模板、珩架、内支撑、小型机具及附加荷载等共计重:400 KN4.3.3托架自重为:87 KN4.3.4分配梁、刚排架及调整块等共计重:9
9、3 KN 4.3.5施工人员重:15 KN悬臂段预压荷载按梁体自重、模板、支架及人员等总荷载的120%计算,则预压荷载为总重:G总=(2968.7+400+87+93+15)120%=4276.4 KN4.3.6杆件受力分析连续梁0#段悬臂段沿线路纵向墩身前后各安装6片托架,以承担梁部部分荷载,为安全考虑,6片托架承担梁部全部荷载(托架简图如右图)。1)对“杆件1”受力分析:(“杆件1”如图一为横杆, 采用40b工字,工字钢内端与厚度为2cm的钢板焊接,杆件长L=4.1m,杆件1(03.1m)段按一端固定一端铰接梁受力考虑,L2(3.1m4.1m)段按悬臂梁考虑。2)杆件1所受均布荷载 3)剪
10、力计算:剪力计算:根据计算公式得出杆件1的剪力图如下:4)弯矩计算: 根据计算公式得出杆件1的弯矩图:5)挠度的验算:4.3.7截面强度验算:对杆件1进行受力分析,杆件1属于受拉杆件,其拉力N=417.9KN=N/An=417.9KN/9400mm3=44.5MPa145MPa由此可见,杆件1采用40b工字钢符合要求对斜杆(采用25b槽钢对扣)受力分析查表可得截面惯性矩:IX=3619cm4毛面积: Am=39912 mm2=7882mm2斜杆强度验算(轴向压应力) 斜杆稳定性验算回转半径:长细比查表纵向弯曲系数: 稳定性,故杆件的整体稳定性能够保证。工字钢面板与钢板焊缝的计算由型钢表中查出;
11、;又;使用手工焊条422型,钢材为A3型可知,;4.3.8精轧螺纹计算考虑托架安全,假设竖向力对32精轧螺纹施加剪力,横向力对32精轧螺纹钢施加拉力,分别对连接“杆件1”和斜杆的上下两处预埋32精轧螺纹钢筋进行设计:1)连接“杆件1”的精轧螺纹钢筋计算查表知A3钢容许剪应力=85 MPa,所以得:N=4.3根,为安全考虑,预埋32精轧螺纹钢筋取6根。假设底座处上部两根预埋锚固筋受拉,且锚固筋按照其60%容许应力计算(查表32精轧螺纹钢筋容许拉应力=830MPa),则该处上部两根预埋锚固钢筋所受最大容许拉力:F拉= A=83060%232324=801 KN F拉 =417.9KN,安全,满足施
12、工要求。2)连接斜杆的精轧螺纹钢筋计算查表知A3钢容许剪应力=85 MPa,所以得:N=6.1根, 为安全考虑,预埋32精轧螺纹钢筋取8根。同上, 该处上部两根预埋锚固钢筋所受最大容许拉力:F拉= A=83060%232324=801 KN F拉Q=417.9KN,安全,满足施工要求。通过计算可以确定,连接杆件处分别预埋6根和8根32精轧螺纹钢筋托架安全,能够满足施工需要。斜杆底部托架焊缝的计算焊缝只受到竖向剪力Q=417.9KN(每根焊缝受力为104.5)作用,焊缝高度2cm,按1.5倍的安全系数计算得= 59.7Mpa85Mpa, 合格 “杆件1”与斜杆联接处焊缝的计算,焊缝高度1cm此处
13、焊缝承受水平剪力为=417.9KNl=41.1MPa85Mpa 合格4.3.9分配梁检算托架上共设6根分配梁,分配梁采用12m长20a工字钢,上部均匀荷载为q:取跨度最大的0.6m段进行检算,受力分析如图挠度计算其中:E=2.1105 Mpa 查表,得I=2369cm4 得:=0.02mm3100/400=7.75mm 合格强度检算其中:W= 310cm3得:=8.6Mpa145Mpa, 合格4.4托架安装 按照图纸设计将各个部件准备完成,在平整的地面上进行焊接组装,其具体顺序为:杆件1与杆件2焊接 钢板与工字钢焊接杆件2与钢板焊接 杆件3组装 对称的三角架起吊至预设位置 穿粗钢筋固定托架 千
14、斤顶张拉 锚固托架钢板 放置分配梁。在组装托架时注意事项:1)托架的选材均为A3钢,因此在焊接时要采用422型焊条,焊缝要饱满均匀,焊缝长度要按设计长度焊接。 2)在焊接钢板时要采取必要的措施,防止焊接过程中钢板变形。3)张拉粗钢筋时,施加的力不要过大,但要使混凝土面与钢板充分接触。4.5托架预压托架拼装好以后,采用千斤顶支反力预压,预压荷载按0段混凝土重量及其它相关施工荷载总重量的1.2倍考虑。具体预压形式如下:4.5.1预压设计:1)首先在承台中预埋4块30mm400mm1000mm钢板,钢板露出混凝土400mm,露出钢板的两侧贴加20mm的钢板2块作加肋钢板,上部钻110mm的孔道(穿1
15、00mm鉻锰销),钢板下部两侧均布焊接8道20的钢筋,焊接长度为30cm/道,钢筋下部设20cm的弯钩并焊接在承台下层钢筋网片上,如图:2)传力杆采用32的精轧螺纹钢筋,每个锚固点上布置5根,采用32的精轧螺纹钢筋连接器连接。3)千斤顶放置在托架的分配梁上,上部在放置扁担梁,随后锚具锚紧。4.5.2地锚抗拉验算:1)由托架的验算得知预压总荷载为4276.4KN(含1.2安全系数)得知每个地锚所要承受的力为4276.42=2138.2KN,根据公式(取3.0N/mm2,h锚固长度)得实际锚固长度16.4m11.35m,符合要求2)传力杆验算根据32的精轧螺纹钢筋力学性能,抗拉力为780MPa(张
16、拉控制吨位536.6KN),而预压时每根2138.2KN/5=427.64KN536.6KN符合要求。4.5.3加载预压经全面检查确保各杆件安全时,四千斤顶同时同步分0、30%、60%、90%、100%、120%六级荷载缓慢加载,各级荷载间持载2030min,测量下沉量及主要受力杆的应力和应变。最后以100%、75%、50%、20%、0五级缓慢卸载后再测下沉量。在加载过程中,设专人负责挂篮的检查,密切注意各结点、各受力构件、各联接器部位及托架的变形情况,确保安全。具体加载点及加载量如下所示:挂篮加载试验程序表加载程序加载力(KN)持载时间备注一载(10%)178.210分钟测下沉量及主要受力杆
17、带应力及应变二载(30%)534.510分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变三载(60%)1069.110分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变四载(90%)1603.620分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变五载(100%)1781.820分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变六载(120%)2138.230分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变载(100%)1781.810分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变卸载(75%)1336.410分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变卸载(50%)890.910分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应变卸载(20%)356.45分钟测下沉量及主要受力杆带应力及应
18、变卸载(0)010分钟测下沉量根据托架特点,挠度和变形观测点的设置为托架的杆件前端,中部及根部,分配梁的端头及中部.托架预压完毕,检查托架所有连接部位的情况,确保无损伤的情况下,在进行下一步工序。4.6 0#临时固结由于60m悬灌梁属于连续箱梁,在分段浇筑时需要墩梁临时固结,合龙后在取消固结完成体系的转换,根据墩身结构尺寸设计固结形式如下:在顺桥向的垫石两侧浇筑6块30cm110cm的C40混凝土块,混凝土块里面均布10根32钢筋,此钢筋一端深入墩身(不在同一断面上)并与墩身钢筋焊接,另一段深入梁体,并与梁体钢筋连接。锚固长度验算:以受力最不利时考虑,产生的不平衡力,即整个合龙段的重量都落在梁
19、体的一端。根据公式F1L1=F2L2F2F1L1/L2=625.6KN29.25m/1.5m=12199.2KN每根钢筋所要提供的最小粘结力为f=12199.2KN/30=406.6KN根据锚固强度公式F=dhbhf/db=406.6KN/3.1432mm3.0N/mm2=1.4m即每根钢筋的锚固长度最少为1.4m。临时固结时选取锚固长度在2m5m不等长的钢筋来进行。混凝土抗压验算:在平衡状态下:整片梁的荷载全部由6块混凝土承担,整片箱梁的重量为2411t,模板、挂篮、小型机具、人员等共130t,P=F/S=25410000N/(30011006)=12.8MPa40 MPa合格在非平衡状态下
20、:整片梁的荷载全部由3块混凝土承担,整片箱梁的重量为2541t,P=F/S=25410000N/(30011003)=25.6MPa40 MPa合格风荷载状态下:根据梁片受力分析看,桥梁在风荷载作用下会产生一个水平作用力,则风荷载为:Fwh=k0k1k3WdAwh=1.01.651.0rv2/2g=1.6512.931.281.3839.72/2/9.8=3030.4KN梁片承受的整个风荷载作用由两块临时固结混凝土承受,则P=F/S=3030400/(30011002)=4.6MPa40 MPa合格4.7悬臂灌注施工测量控制4.7.1墩身施工完成后,根据大桥控制网利用坐标法放设墩顶纵轴线及横轴
21、线,并将轴线控制点引至桥墩身上(至少两点)。0号段施工完成后将控制点引至梁顶。每完成两段施工要对轴线桩进行复核。在0号段梁顶中心位置预埋三个钢筋桩,并准确测定其标高,作为施工临时水准点。4.7.2悬臂灌注主梁测量中线施工测量利用轴线控制点控制挂篮中心,高程测量利用0号段顶面预埋的临时水准点控制挂篮底模高程。为保证连续梁准确合拢,连续梁的预拱度和节段施工高程必须严格控制,每个节段端头埋设三个钢筋桩(左、中、右),作为标高控制点。每个梁段要观察四个变化态势即:灌注前、灌注后张拉前、张拉后移挂篮前、移挂篮后灌注前,必须实测并作好记录,及时掌握预拱度的变化情况,每完成一个梁段,分析一个梁段,决定下一梁
22、段是否调整,每一梁段立模顶面及底面标高必须由监理工程师确认放设。4.7.3测量工作注意事项所有测量工作必须遵守复核制度,宁慢勿错;所有测量工作必须以数据交底,不得漏测和估测;所有测量工作必须做好原始记录,不得随意更改;所有测量工作必须遵守测量规定和技术规范的要求;测量工作责任由各墩技术负责人承担。5、0段施工工艺5.1 施工流程安装墩顶托架平台及底模安装卸落木楔或千斤顶托架平台预压、卸载安装0号段外侧模调整模板位置及标高绑扎底板和腹板钢筋安装腹板横、竖向预应力管道和预应力筋安装腹板和横隔板模板监理工程师验收安装内顶模和翼模标高和轴线检测绑扎顶板底层钢筋及管道定位筋安装顶板纵向预应力管道及预应力
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