薄壁空心高墩超大蓋梁施工技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上薄壁空心高墩超大蓋梁施工技術(shù)1、工程概述湖北滬蓉西高速公路第二十一合同段支井河特大橋全長(zhǎng)545.54m，主橋采用1-430m上承式鋼管混凝土拱橋。大橋兩道大蓋梁設(shè)置在兩岸的過(guò)渡墩頂，蓋梁中心高度1.5m，梁端高度0.9m；蓋梁順橋向?qū)?.6m，橫橋向?qū)?3.15m，蓋梁頂設(shè)雙向2%橫坡，單個(gè)蓋梁混凝土工程量達(dá)203.4m3。同時(shí)本橋鋼管主拱肋吊裝方案設(shè)計(jì)時(shí)，在蓋梁頂設(shè)置有錨梁。本交界墩蓋梁頂面離地高達(dá)80余多，施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，施工條件、難度大，且蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸和體積均很大，因此施工方案正確、合理地選取對(duì)于蓋梁正常安全施工至關(guān)重要。而施工方案是否合理主要取決于蓋梁施工支

2、架形式的合理與否，因此在本交界墩蓋梁施工支架形式擬定了以下兩種對(duì)比方案。2、方案比選2.1 方案一：輕型桁架式支架桁式支架方案是采用槽鋼制作成單片桁架，一道蓋梁順橋向前后各一片，桁架支撐在墩身預(yù)埋工56a牛腿上，前后兩片桁架之間上、下均通過(guò)工字鋼連成整體，以加強(qiáng)其整體穩(wěn)定性和提高其承重能力。單片桁架主要由弦桿、腹桿及節(jié)點(diǎn)板組成，桁架上、下弦桿均采用一組二根25C槽鋼構(gòu)成箱形截面；腹桿采用18槽鋼，二根一組，口對(duì)口拼接；腹桿與弦桿之間焊接采用坡口焊接方式，并在腹桿與弦桿間增設(shè)有節(jié)點(diǎn)板，節(jié)點(diǎn)板采用1cm厚的鋼板制作。單片桁架截面高度為145cm，單片桁架長(zhǎng)2400cm。一岸前后兩片桁架間在上、下弦

3、桿處設(shè)置有連接工字鋼，連接工字鋼采用工32c工字鋼。共布置17道，間距60cm；兩端懸臂段在靠近墩柱處各布置1根I32c工字鋼和8根間距為50cm的雙支12.6槽鋼。如圖1：圖 1 輕型桁架式支架構(gòu)造圖2.2 方案二：貝雷梁式支架貝雷梁支架方案是采用貝雷片拼裝成單片貝雷梁，大蓋梁順橋向前后各一道（3組貝雷梁為1道），貝雷梁支撐在墩身預(yù)埋工56a牛腿上，前后兩道貝雷梁之間上、下均通過(guò)工字鋼連成整體，以加強(qiáng)其整體穩(wěn)定性和提高其承重能力。貝雷梁式支架主要由工字鋼牛腿、貝雷梁（縱向）、連接工字鋼（橫向）組成，長(zhǎng)度方向每組貝雷梁由8片貝雷片（貝雷片長(zhǎng)3m、高1.5m）用連接銷子組拼而成，共6組貝雷梁，每

4、側(cè)各3組。貝雷梁頂面鋪橫向I32c工字鋼，共布置17道，間距60cm；兩端懸臂段在靠近墩柱處各布置1根I32c工字鋼和8根間距為50cm的雙支12.6槽鋼。工字鋼與貝雷梁之間墊三角木楔進(jìn)行預(yù)拱度調(diào)整。貝雷梁底面采用槽鋼12.6連接，間距150cm。如圖2：圖 2 貝雷梁式支架構(gòu)造圖2.3 方案選定通過(guò)對(duì)上述二種支架方案的比較，結(jié)合本工程特點(diǎn),綜合考慮施工質(zhì)量、工程造價(jià)、施工工期、施工工藝等多種因素,推薦采用貝雷梁式支架方案。貝雷梁式支架相比較輕型桁架式支架具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：2.3.1 施工造價(jià)貝雷梁式支架中48片貝雷片，每片貝雷片單重270kg，共12.96T，每片岸1800元/片，共需8.6

5、4萬(wàn)元，其他局部桿件共16.55T，按5000元/噸共計(jì)8.275萬(wàn)元，則貝雷梁支架總費(fèi)1.915萬(wàn)元。輕型桁架中主桿件25、18及節(jié)點(diǎn)板共11.5T，考慮加工拼裝費(fèi)用按7000元/噸共計(jì)8.05萬(wàn)元，其他局部桿件共16.55T共計(jì)8.275萬(wàn)元，輕型桁架總費(fèi)用16.325萬(wàn)元。2.3.2 施工工期組成貝雷梁式支架中貝雷片都是成品可直接從廠家運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝成貝雷架吊運(yùn)到預(yù)埋牛腿上，從拼裝到吊運(yùn)2天就可以完成。而輕型桁架從廠家把單根桿件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工拼裝成桁架再吊運(yùn)到預(yù)埋牛腿上需要15天。由此相比貝雷梁式支架操作簡(jiǎn)單易行、施工速度快、工期大大縮短了。2.3.3 經(jīng)濟(jì)效益貝雷梁支架所用的貝雷片

6、可多次使用，例如在澆筑完蓋梁后重組拼裝作為本橋中吊運(yùn)安裝箱梁時(shí)所用的扁擔(dān)梁，而輕型桁架只能在蓋梁砼澆筑過(guò)程中使用。兩者相比貝雷梁支架為我單位在架設(shè)安裝箱梁過(guò)程中省一筆費(fèi)用。從加工拼裝、施工工期及架梁過(guò)程中費(fèi)用考慮貝雷梁支架可節(jié)省15萬(wàn)元。2.3.4 推廣價(jià)值貝雷梁支架適用于各種橋梁中的中、小蓋梁，可重復(fù)利用，易拼裝、易拆卸，尤其是陡峭險(xiǎn)峻的施工條件。3 貝雷梁式支架穩(wěn)定性驗(yàn)算3.1 荷載計(jì)算3.1.1 基本荷載混凝土自重：G1203.525-23.551.5253772.5KN3.1.2 施工荷載3.1.2.1 模板自重（厚21竹膠合板容重 r0.24KN/）側(cè)模及端模均采用21厚的竹膠合板，

7、水平橫向外背楞采用1010cm，間距30cm布置；豎向外背楞采用雙枝10#槽鋼，標(biāo)準(zhǔn)間距100cm布置，局部進(jìn)行了加密。側(cè)模采用拉桿兩側(cè)對(duì)拉固定，拉桿用16鋼筋制作，側(cè)模上下各布置一排，水平橫橋向間距100cm，豎向?qū)泳?0cm。兩側(cè)端模上拉桿焊接于同片鋼筋骨架上，實(shí)現(xiàn)對(duì)拉。3.1.2.1.1 模板驗(yàn)算 側(cè)壓力計(jì)算 混凝土作用于模板的側(cè)壓力，隨混凝土的澆筑高度而增加，當(dāng)澆筑高度達(dá)到某一臨界時(shí)，側(cè)壓力就不再增加，此時(shí)的側(cè)壓力即為新澆筑混凝土的最大側(cè)壓力。側(cè)壓力達(dá)到最大值的澆筑高度稱為有效壓頭高度。通過(guò)理論和實(shí)踐，可按下列二式計(jì)算，并取其最大值：p=0.22ct0121/2p=cH式中： p新澆筑

8、混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力（KN/m2 ）c混凝土的重力密度（KN/m2 ）取25KN/m2t0新澆混凝土的初凝時(shí)間（h），可按實(shí)測(cè)決定。6h混凝土的澆筑速度（m/h）；1m/h1外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1；2混凝土坍落度影響系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)，取0.85；當(dāng)坍落度在50-90mm之間時(shí)，取1；當(dāng)坍落度在110-150mm之間時(shí)，取1.05。p1=0.22ct0121/2=0.2225611.211/2=39.6KN/m2p2=cH=251.5=37.5KN/m2取二者中的較小者，p=p1=37.5KN/m2作為模板側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，并考慮傾倒混凝土產(chǎn)生的水平載荷標(biāo)準(zhǔn)值4KN/

9、m2，分別取荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2和1.4，則作用于模板的總荷載設(shè)計(jì)值為：p=37.51.241.4=50.6KN/m2 側(cè)模板剛度驗(yàn)算側(cè)模板最大高度為1.5m，面板采用21mm厚的竹膠合板，水平背楞采用1010方木，間距25，豎向外楞采用雙枝10#槽鋼，標(biāo)準(zhǔn)間距100。a、面板驗(yàn)算將面板視為支撐在水平背楞上的多跨連續(xù)梁計(jì)算，板寬度b=24150mm，面板為21mm厚竹膠合板，水平背楞間距為L(zhǎng)=250mm。（1）強(qiáng)度驗(yàn)算q1=pb=50.6KN/m224.15m=1221.99KN/m面板最大彎距：Mmas=q1L2/10=（1221.99250250）10=7.64106N/面板的截面系數(shù)；W=

10、bh2/6=24150212/6=1.7751063則：=Mmas/W=11106/1.775106=6.2N/mm2 =13N/mm2，滿足要求。其中：E彈性模量，木材取6.85103N/mm2 （2）撓度驗(yàn)算跨中撓度為：w=q1L4/150EI其中I=bh3/12=24150213/12=18.6381064則：w=q1L4/150EI=1221.993004/1506.8510318.638106=0.52L/400=300/400=0.75滿足要求。b、橫向外楞方木驗(yàn)算方木作為橫向背楞支撐在豎向背楞上，可視為支撐在豎向背楞上的連續(xù)梁計(jì)算，其跨度等于豎向背楞的間距，最大為L(zhǎng)=1000mm

11、。方木上的荷載為：q3=pb=50.60.25=12.65N/mmp混凝土的側(cè)壓力b方木之間的水平距離（1）強(qiáng)度驗(yàn)算最大彎矩Mmas=q3L2/10=12.6510002/10=1.625106N/mm方木截面系數(shù)：W= bh2/6=1003/6=0.1667106mm2則：=Mmas/W=1.625106/0.1667106=9.75N/mm2 =13N/mm2，滿足要求。（2）撓度驗(yàn)算方木截面慣性矩：I= bh3/12=1004/12=8.3333106mm4跨中撓度：w=q1L4/150EI=16.2510004/1506.851038.33333106=1.9mmw=1000/400=

12、2.5mm滿足要求。 拉桿驗(yàn)算拉桿承受的拉力為F=P*A=P*a*b式中：P：新澆注混凝土對(duì)側(cè)模板的壓應(yīng)力，取50.6Kpa。a：對(duì)拉螺桿橫向間距，本模板設(shè)計(jì)最大為1.0m。b：對(duì)拉螺桿豎向間距，本模板設(shè)計(jì)最大為0.5m。F=（P*a*b）/2=（506001.00.5）/2=25300/2=12650N對(duì)拉螺桿選用12的圓鋼。其容許拉應(yīng)力為：f=12900NF=12650N，滿足要求。3.1.2.1.2 模板及背楞自重 模板自重側(cè)模面積：A(1502315- 23.152315/2- 332.536.9)230.82兩端側(cè)模面積：A6.60.9211.88變截面處面積：A3.3256.624

13、3.89墩柱之間的底模面積：A9.56.662.7則：模板自重G2(61.64+11.88+43.89+62.7)0.2443.2KN 模板外背楞重兩側(cè)模橫向外背楞采用100100的方木（容重r5KN/m3），間距25cm布置；豎向外楞采用雙枝10#槽鋼間距100cm布置。則，側(cè)模外背楞重為：方木：g1=（23.254+16.5）20.125=10.91KN槽鋼：g2=（101.9+41.45）410=19.84KN兩端模橫向外楞也采用100100的方木，布置間距同側(cè)模；豎向外楞采用雙枝10#槽鋼間距120cm布置。則，端模外背楞重為：方木：g3=（6.63）20.125=1.98KN槽鋼：g

14、4=（61.45）210=3.48KN底模橫向外楞采用100100的方木，標(biāo)準(zhǔn)間距25cm布置，縱向外楞利用前后貝雷片間的上連接桿件工32c工字鋼，間距60cm布置。則，端模外背楞重為：方木：g5=（6.63）20.125=1.98KN模板外楞總重為：G3=g1+g2+g3+g4+g5=54.842KN3.1.2.2三角支架、連接工字鋼總重：G4=7612.4-1872.4+1724.6+（42.5+41.3+9）8=11951.8=119.518KN3.1.2.3 施工人員、施工料具運(yùn)輸及堆放荷載均布荷載取：q=1.0KN/G51.06.623.15152.8KN3.1.2.4 動(dòng)荷載傾倒砼

15、時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載為2.0KPa,振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載為2.0KPa，由于兩者不同時(shí)發(fā)生計(jì)算時(shí)取其最大值，采用振搗時(shí)產(chǎn)生的荷載：振搗時(shí)所振搗的面積為26.613.2（2m一段）。則：G6213.226.4KN3.1.3 風(fēng)荷載基本風(fēng)壓k1k2k3011.421.4300596.4N/3.1.4 荷載組合3.1.4.1 永久荷載永久荷載是作用在結(jié)構(gòu)上的不變荷載。如蓋梁鋼筋混凝土、模板、貝雷梁式支架等自身結(jié)構(gòu)重量。即G永久荷載G1+G2+G3+G4+G5=4142.86KN3.1.4.2 可變荷載可變荷載是施工過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)上的可以變化的荷載，如動(dòng)荷載、風(fēng)荷載。即G可變荷載26.4KN3.1.4.3 荷

16、載組合G總=1.2 G永久荷載+1.4G永久荷載式中：1.2-永久荷載安全系數(shù)1.4-可變荷載安全系數(shù)G總=1.2 G永久荷載+1.4G永久荷載1.24142.86+1.426.45008KN3.2 貝雷梁式支架穩(wěn)定性驗(yàn)算3.2.1 貝雷梁式支架技術(shù)參數(shù)貝雷梁式式支架采用貝雷片現(xiàn)場(chǎng)拼裝，共6組（長(zhǎng)24m），每組8片（每片長(zhǎng)3m、高1.5、單重270kg），采用銷子連接，3組為一道即橋墩前后各一道（3組），貝雷梁式支架幾何特性（表1、表2）表1 貝雷梁支架幾何特性表幾何特性結(jié)構(gòu)構(gòu)造W（cm3）I（cm4）單排單層不 加 強(qiáng)3578.5.2加 強(qiáng)7699.1.4三排單層不 加 強(qiáng)10735.6.6

17、加 強(qiáng)23097.4.2表2 貝雷梁支架容許內(nèi)力表結(jié)構(gòu)構(gòu)造容許內(nèi)力單 排 單 層三 排 單 層不 加 強(qiáng)加 強(qiáng)不 加 強(qiáng)加 強(qiáng)彎 矩（KNM）788.21687.52246.44809.4剪 力（KN）245.2245.2698.9698.93.2.2貝雷梁式支架穩(wěn)定性驗(yàn)算3.2.2.1貝雷梁式支架荷載 貝雷梁式支架主要由兩道貝雷梁組成，它所承受的總荷載為5008KN，則每道貝雷梁 承受的荷載為：（貝雷梁按伸臂梁并以均布荷載作為結(jié)構(gòu)主要荷載計(jì)算詳見(jiàn)圖3）G5008/2=2504KN2504/24104.3KN/m圖 3 貝雷梁支架計(jì)算模型3.2.2.2 彎矩計(jì)算（詳見(jiàn)彎矩圖4）： 圖 4 彎矩

18、圖支點(diǎn)處M支點(diǎn)=ql2/2=104.35.52/2=1577.5KNMM=2246.4KNM跨中處M中=qL2/2-p（L-l）=104.3122/2-1252（12-5.5）=-628.4KM=2246.4KNM3.2.2.3剪力計(jì)算（詳見(jiàn)剪力圖5）：圖 5 剪力圖支點(diǎn)處：Q支點(diǎn)左=ql=104.35.5=573.65KNQ=698.9KNQ支點(diǎn)右=p- Q支點(diǎn)左=1252-573.65=678.35KNQ=698.9KN跨中處Q中=0KNQ=698.9KN3.2.2.4 撓度計(jì)算跨中撓度：fmax=（5-24）=（524） =4.9160.704=3.46f=L/400=13000/600

19、=21.7支點(diǎn)撓度：fmax=（+-1）=（+-1） =33.280.301=10.02f=L/300=5500/300=18.3超大蓋梁順橋向設(shè)置的兩道貝雷梁滿足施工要求3.2.3 貝雷梁式支架連接件驗(yàn)算兩空心墩中間連接件采用工字鋼，工字鋼的橫向間距為6.6m， 連接件的布置詳見(jiàn)圖23.2.3.1 連接件驗(yàn)算（連接件擬采用32c）兩空心墩中間連接件承受的荷載：（按簡(jiǎn)支計(jì)算）詳見(jiàn)計(jì)算簡(jiǎn)圖65008/23.150.6=129.8KN q=129.8/6.6=19.67KN/M 跨中彎矩： M中=1/8ql2=1/819.676.62=107.1KNM 圖6 連接件計(jì)算模型 140.9MPa145

20、MPa支點(diǎn)剪力：Q支點(diǎn)=19.676.6/2=64.9KN=16.2mpa =85Mpa 圖7 彎矩圖跨中撓度：f=15.8 L/400=6600/400=16.5 圖8 剪力圖I32c強(qiáng)度滿足施工要求兩空心墩墩外側(cè)即變形段連接件驗(yàn)算（連接件擬采用雙肢槽鋼12.6，雙肢槽鋼的橫向間距為2.2m）每根工字鋼承受的荷載：(0.9+1.5)/26.60.8251.2=190.08KNQ=190.08/6.6=28.8KN/N跨中彎矩：M中=1/8ql2=1/828.82.22=17.42KNM140.26MPa145MPa支點(diǎn)剪力：Q支點(diǎn)=ql/2=28.82.2/2=32.68KN 圖 9 雙蜘槽鋼截面圖=33.84mpa=85Mpa跨中撓度：f=0.34L/400=2200/400=5.5雙肢槽鋼12.6滿足施工要求3.2.3 預(yù)埋工字鋼作為牛腿驗(yàn)算 本橋中交界墩為薄壁空心高墩，壁厚為60cm，