现浇箱梁施工方案.docx
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现浇箱梁施工方案
K18+502规划区高架桥
湖西南路上跨现浇箱梁施工方案
编制:
审核:
二O一O年九月
中铁十四局集团三公司
马鞍山长江公路大桥MQ-12标项目部经理部
一、编制说明
㈠编制依据
1)马鞍山长江公路大桥接线路基工程MQ-12合同段施工图。
2)国家及交通部现行桥涵施工技术规范及验收标准等。
3)公路工程国内招标文件范本(2008年版)。
4)马鞍山长江公路大桥接线路基工程施工招标文件项目专用本。
5)MQ-12标总体施工组织设计。
6)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
7)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
8)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
9)《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)
10)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
11)《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
12)《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)
13)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
14)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
15)《木结构设计规范》(GB50005-2003)
16)《公路路基施工技术规范》(JTJF10-2006)
17)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
18)《地基处理手册》(第二版)
㈡编制原则
1、按照比合同工期略有提前的原则配备人力、材料和机械设备,确保工期。
2、突出重点,抓好控制工程,兼顾一般工程。
本工程是本标段的重点工程,施工组织中应做到重点安排。
3、采用网络组织计划技术,科学合理地安排施工计划,组织有节奏、均衡、连续地施工。
4、采用先进的施工机械设备,扩大机械化施工范围,提高机械化程度;改善劳动条件,提高劳动生产率。
5、积极推广应用“四新”技术成果,科学地确定施工方案,坚持合理的施工程序和施工顺序,确保工程质量和施工安全;缩短施工工期,降低工程成本。
6、坚持按专业化组织施工的原则,安排有相关经验的专业化施工队伍进场施工。
7、坚持因地制宜、永临结合的原则合理规划临时设施,做到既满足施工需要,又兼顾方便群众,并为后续工程施工提供方便,而且尽量少占耕地。
8、按照国家《文物保护法》、环保法规及当地环保部门的要求,做好文物保护、水土保持、环境保护以及绿化工作,避免因工程施工破坏周围自然环境或造成出土文物损坏与流失。
二、工程概况
K18+502规划区高架桥全长3266米,湖西南路上跨现浇箱梁为其一部分,共5跨,长101.5米;设计为左幅:
18.6+20+25.5+20+17.4,右幅:
19.9+20+25.5+20+16.1,与湖西南路线路夹角为4.6度。
湖西南路上跨桥采用鱼腹式预应力混凝土连续箱梁,单箱多室,箱梁高为1.6米,桥面横坡通过箱梁等高斜置,坡度为2%,桥面单幅宽16米(0.5m+15m+0.5m)。
混凝土强度等级为C50。
桥墩为双柱式桥墩,基础为桩基础。
桥面为8cmC40级整体化防水混凝土层和12cm沥青混凝土铺装。
三、人员、设备、材料准备情况
3.1、施工组织机构
我公司项目经理部人员已按合同文件要求进入施工现场,积极开展各项施工准备工作。
本工程施工组织机构如下:
物
资
部
岳
东
生
3.2﹑施工组织安排
项目部配备了足够的人员投入跨路结构施工中,专门成立了跨路施工领导小组。
下部结构及现浇梁施工由二个专业分公司完成。
现浇箱梁计划2010年9月20日开工,2010年2月25日结束。
桥梁施工一分公司负责湖西南路上跨桥主线上跨桥现浇箱梁施工。
队长何国梁同志为行政负责人,工程技术部工程师张敬涛同志为技术负责人,冯成金同志为现场负责人。
项目部负责施工总体协调及质量检查、技术指导。
湖西南路上跨桥主线上跨桥现浇梁安排上场施工人员约120人,拟按工序分成4个施工班组,展开流水作业施工。
具体组织情况见下表:
序号
组别
施工工序
小组人数
1
A组
支架搭设班
30
2
B组
钢筋加工及安装
35
3
C组
模板制作与安装
35
4
D组
混凝土浇筑、养护
20
3.3、主要材料质量控制及机具设备准备情况
(1)材料质量控制
施工中将严格自购材料的质量控制,制定自购材料质量保证措施,把好材料采购关,强化材料检验;材料进入施工现场前,将进行严格的自检工作,具体做法如下:
检测过程中,我们将配备足够的技术人员和仪器设备,与监理工程师一起把好自购材料的质量关。
自购材料质量检验程序见下图3-1:
图3-1:
资
料
归
档
监
理
抽
检
项
目
部
自
检
选
购
前
抽
检
以上检验、检测均由质量监察部门、项目试验室、施工队三级检验检测人员负责进行。
(2)机具设备准备情况
根据本桥工程数量及施工进度计划安排,配备技术先进、种类齐全的施工机械设备,做到配套合理、满足工程进度和质量标准的要求。
并考虑设备完好率和雨季、夜间施工等不利因素影响而需增加的设备数量。
设备进场情况详见表《主要机械设备表》。
主要机械设备表
名称
型号
单位
数量
购入时间
状态
混凝土拌合机
JS1500
台
2
2008年12月
良好
海诺砼输送车
8M3
台
4
2008年12月
良好
斯太尔砼输送车
8M3
台
3
2008年12月
良好
发电机
YF-1-220
台
1
2008年12月
良好
钢筋调直机
GJ-14/4
台
1
2008年12月
良好
钢筋弯曲机
WJ-40
台
1
2008年12月
良好
钢筋切割机
QJ-40
台
1
2008年12月
良好
电弧电焊机
BX-400
台
4
2008年12月
良好
插入式振捣棒
HZ-50
台
5
2008年12月
良好
插入式振捣棒
HZ-30
台
3
2008年12月
良好
千斤顶
YDC5000
台
2
2008年12月
良好
高压电动油泵
ZB4/500
台
2
2008年12月
良好
汽车吊车
QY20
辆
1
2008年12月
良好
汽车吊车
QY25k
辆
1
2008年12月
良好
空压机
3m3/min
台
1
2008年12月
良好
摇臂式砼输送泵
HZ37K
辆
1
2009年12月
良好
木工锯
台
2
2008年12月
良好
四、支架现浇专项安全施工方案
K18+502规划区湖西南路上跨高架桥共5跨,长101.5米;设计为左幅:
18.6+20+25.5+20+17.4,右幅:
19.9+20+25.5+20+16.1,与湖西南路线路夹角为4.6度。
首先施工桩基,其中湖西南路上共有8根桩基,目前正在组织桩基的施工,桩基施工方案已获总监办、驻地办及地方交通主管部门的批准。
桩基施工完毕待检测合格后,进行系梁墩柱的施工,待墩柱浇注完毕且砼强度达到90%以上后,方可进行支架现浇连续梁的施工。
箱梁采用满堂支架现浇施工,预留门洞处采取梁式支架,由于引桥箱梁内净空较小,为确保箱梁底板浇筑质量,方便施工,箱梁砼一联采取纵向一次竖向两次浇注、一次张拉预应力束方案。
每联箱梁砼第一次浇筑底板及肋板部分,第二次浇筑剩余部分。
1、现浇预应力砼箱梁工艺流程图
支架基底处理
2、支架设计计算
2.1满堂支架搭设方案
以湖西南路左幅箱梁为例,对满堂支架结构的稳定性和安全性进行验算。
为了便于施工,初拟支架横距0.6m,纵距0.9m,步距0.6m,跨中箱梁处为步距1.2米,并在管架间布置剪刀撑。
支架搭设范围为22号墩至27号墩之间。
桥下设计净空为5米,设计24、25号墩处桥梁高度为7.1米,箱梁高度为1.6米。
1) 荷载分析及计算:
由上图可知,箱梁最大荷载在箱梁端头中横梁处,对断面内三个部位进行分析可知:
部位1=0.9*1.6-1.1/2.5*0.2*0.1=1.4312
部位2=1.6*1.6-0.78*1.6=1.312
部位3=0.9*1.6=1.44,
可知部位3处为最不利位置,此处支架立杆间距为0.6m×0.9m,步距0.6m,以部位3处进行分析计算:
I.取0.9m×0.9m区域进行计算(S=1.44m2):
支架高度取h=6m,钢筋砼自重:
25kN/m3,模板及方木体系重量:
0.5kN/m2,施工人员及设备荷载:
1kN/m2,砼振捣荷载:
1kN/m2。
钢筋砼重量:
Q1=1.44×0.9×25=32.4kN。
模板及方木重量:
Q2=0.5*0.9*0.9=0.405kN。
因支架搭设高度为6米,不考虑架体自重。
人员及设备荷载:
Q3=1×0.9×0.9=0.81kN。
砼振捣荷载:
Q4=1×0.9×0.9=0.81kN。
荷载组合:
M=1.2*(32.4+0.405)+1.4*(0.81+0.81)=41.634kN。
①底模板检算
箱梁模板采用18mm厚的竹胶板,根据厂家提供资料,跨径为50cm,控制荷载12.73KN/m2,承受弯距[σw]=(1/8)×12.73×0.52=0.398kNm,按跨中施工总荷载3.254KN/m2,竹胶板顺桥向布置。
M=(1/8)qL2L=(8×0.398/32.54)1/2=0.313m>0.2m
跨中方木间距采用30cm,两方木净间距为20cm。
fmax=qL4/(128EI)=3.254×104×0.34/(128×6.5×103×106×4.86×10-7)
=0.65mm<L/400=30/400=0.75mm
I=(bh3)/12=(1×0.0183)/12=4.86×10-7m3E=6.5×103Mpa经查资料顺桥向竹胶板弹性模量为6.5×103Mpa,横桥向竹胶板弹性模量为4.5×103Mpa;
经检算竹胶板满足施工要求。
②侧模竖、横带木间距计算
⑴侧模板所受侧压力的计算
a、振动混凝土时产生对垂直面模板的荷载为4kpa;
b、新浇混凝土对侧模的最大侧压力为
Pmax=0.22yt0k1k2v1/2或pmax=yh
式中:
Pmax-新浇混凝土对模板的最大侧压力,kpa;
y-混凝土容重2.5t/m3;
t0新浇混凝土的初凝时间,一般取4小时;
k1-外加剂影响系数,不掺外加剂时取1.0;掺缓凝作用的外加剂时取1.2;
k2-混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时,取0.85;当坍落度为50-90mm时,取1.0;当坍落度为110-150mm时,取1.15;
V-混凝土的浇筑速度,m/h,v<6m/h;取2m/h;
h-有效压头高度,m;
即:
pmax=0.22×2.5×4×1.2×1.15×21/2=4.29kpa
或pmax=2.5×2.2=5.5kpa
经比较侧模板所受的最大侧压力为:
P=4+5.5=9.5kpa
⑵侧模板强度计算
板竖横带木采用10cm×10cm方木,板面后的加强水平肋设置四根,水平肋被支在垂直肋上,垂直肋水平间距为l=0.3m,两水平肋之间的垂直间距为a=1.7/(5-1)=0.43m,现取0.3×0.43为受力单元,则分布在该水平肋上的均布荷载为:
q=p×a=9.5×0.43=4.085kN/m2
按简支梁考虑,最大弯矩:
M=(1/8)ql2=(1/8)Pl2
=(1/8)×4.085×0.32
=0.046kNm
σmax=Mmax/(w)=0.046×104/(1.67×10-4)
=2.75×106pa=2.75Mpa<[σ]=12Mpa
W=(bh2)/6=(0.12×0.10)/6=1.67×10-4(m3)
其中M为方木跨中最大弯距(Kn.m);W为方木的截面抵抗矩,m3;
[σW]-水平肋的允许弯应力,12Mpa;
经检算竖带木间距为0.3m、横带木间距0.43m,能确保侧模强度。
⑶竹胶模板刚度计算
fmax=qL4/(128EI)=4.085×104×0.34/(128×6.5×103×106×1.458×10-7)
=0.24mm<L/400=30/400=0.75mm
I=(bh3)/12=(0.3×0.0183)/12=1.458×10-7m3E=6.5×103Mpa
经检算竹胶板刚度满足施工要求。
③纵向方木检算
本支架方案所有方木采用《木结构设计规范CB50005-2003》中TC13标准,
纵向方木截面为:
10cm×10cm,中到中间距为0.25m,其参数为:
抗弯截面系数:
W=bh2/6=10×102/6=166.67㎝3。
惯性矩:
I=bh3/12=10×103/12=833.33㎝4。
许用应力:
[σa]=13Mpa。
弹性模量:
E=10GPa。
荷载组合:
M=1.2*(32.4+0.405)+1.4*(0.81+0.81)=41.634kN。
作用在纵向方木上的线荷载为:
q=41.634/(0.6/0.25*0.9)=19.275kN/m。
Mmax=1/8ql2=1/8×19.275×0.92=1.952kN.m;
强度检算:
σ=Mmax/w=1.952/166.67×10-6m3=11.712Mpa<[σa]=13Mpa;
故强度满足要求。
挠度检算:
f=5qL4/384EI=5×19.275×103×0.94/(384×10×109×833.33×10-8)=19.76×10-4m 故挠度满足要求。 ④横向方木验算 横向方木规格15×10cm,中到中间距为0.6m,其参数如下: 抗弯截面系数: W=bh2/6=10×152/6=375㎝3。 惯性矩: I=bh3/12=10×153/12=2812.5㎝4。 许用应力: [σa]=13Mpa。 弹性模量: E=10GPa。 作用在横向方木上的线荷载为: q=41.634/(0.9/0.6×0.9)=30.84kN/m。 Mmax=1/8ql2=1/8×30.84×0.62=1.388kN.m; 强度检算: σ=Mmax/w=1.388kN.m/375×10-6m3=3.7Mpa<[σa]=13Mpa; 故强度满足要求。 挠度检算: f=5qL4/384EI=5×30.84×103×0.64/(384×10×109×2812.5×10-8)=1.85×10-4m 故挠度满足要求。 1单根立杆承载力计算 当脚手架步距为0.6m时,单根立杆允许承载力为40kN,在上述计算中所选计算区域内立杆数量为: n=(0.9×0.9)÷(0.6×0.9)=1.5根。 则: 风荷载: Wk=0.7μz·μs·Wo 式中: Wk——风荷载标准值(KN/m2); μz——风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用1.0; μs——风荷载体型系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定的竖直面取1.0; Wo——基本风压(KN/m2),按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用0.4 风荷载Wk=0.7μz·μs·Wo =0.7×1.0×1.0×0.4 =0.28KN/m2 风荷载转化为节点荷载: W1=Wk·S格·γ S格=0.6×0.9㎡,支架步距0.6m,纵向间距0.9m; γ=1.4,可变荷载安全系数。 W1=0.28×0.6×0.9×1.4=0.21KN 60 依据力的平行四边形关系,Wv=60/90×W1=0.14KN Ws=0.38KN 单根立杆轴心受力为: N=1.2*(32.4+0.405)+0.9*1.4*(0.81+0.81+0.14)=41.76÷1.5=27.72kN<40kN,所以立杆受力满足要求。 安全系数: K=40÷27.72=1.44。 当砼两次浇筑时,该系数增大。 斜杆强度计算: 斜杆长细比: λ=L/λ=108.17/1.58=68.46<[λ]=250,查表得φ0.779 斜杆抗滑力: Nx=φ·A·f=0.779×489×205=78091n>Ws,采用旋转扣件连接斜杆,其承载力为8KN>Ws,合格。 架体抗倾覆验算: 组合风荷载计算,架体立杆拉力=27.72≥0.14*6=0.84kn,满足要求; 2立杆稳定性计算 立杆稳定性计算公式: N/ΦA A=4.89cm2,f=0.205 kN/mm2。 长细比: λ=L/i = 600/ 15.8 = 38。 由此查表得: Φ=0.892。 N/ΦA=27.72÷0.892÷489mm2=0.0636kN/mm2 故稳定性满足要求。 ③、纵横向水平杆计算 A: 横向水平杆计算: 横桥向作用在小横杆上的均布荷载为: q=27.72/0.9=30.8kn/m; 强度检算: σ=30.8*0.62/10/5.08*109=218Mpa≈215Mpa 挠度检算: f=qL4/150EI=30.8*0.64/(150*2.1*1.215)*102=1.043mm<3mm B: 纵向水平杆计算: 纵向水平杆间距为0.9米,按三跨连续梁进行计算,由小横杆传递的集中力F=30.8*0.6=18.48kn,最大弯矩Mmax=0.267*18.48*0.9*0.9=3.997kn.m 弯曲强度检算: σ=3.997*/5.08*102=78.6Mpa<205Mpa 挠度检算: f=1.883FL2/100EI=1.883*18.48*0.92/(100*2.1*1.215)*10=1.104mm<3mm II、箱梁跨中受力相对较小,此处立杆间距为0.6m×0.9m,步距1.2m。 取一个单元体,即0.6m×0.9m区域进行计算: 钢筋砼重量: Q1=(0.4+0.42)×0.6×0.9×25=11.07kN。 模板及方木重量(箱室内外): Q2=0.5×0.6×0.9×3=0.81kN。 人员及设备荷载: Q3=1×0.6×0.9=0.54kN。 砼振捣荷载: Q4=1×0.6×0.9=0.54kN 风荷载: Wk=0.7μz·μs·Wo 式中: Wk——风荷载标准值(KN/m2); μz——风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用1.0; μs——风荷载体型系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定的竖直面取1.0; Wo——基本风压(KN/m2),按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用0.4 风荷载Wk=0.7μz·μs·Wo =0.7×1.0×1.0×0.4 =0.28KN/m2 风荷载转化为节点荷载: W1=Wk·S格·γ S格=1.2×0.9㎡,支架步距1.2m,纵向间距0.9m; γ=1.4,可变荷载安全系数。 W1=0.28×1.2×0.9×1.4=0.42KN 依据力的平行四边形关系,Wv=120/90×W1=0.56KN Ws=0.35KN 荷载组合: M=1.2*(11.07+0.81)+1.4*(0.54+0.54+0.56)=16.552kN。 该计算单元内支架立杆数量为1根,则: 单根立杆轴心受力为: N=16.552kN<40kN,故立杆受力满足要求。 安全系数: K=40÷16.552=2.42。 纵横向方木强度及挠度计算均能满足要求,过程略。 立杆稳定性计算公式: N/ΦA A=4.89cm2,f=0.205 kN/mm2。 长细比: λ=L/i = 1200/ 15.8 = 76。 由此查表得: Φ=0.744 N/ΦA=16.552÷0.744÷489mm2=0.045kN/mm2 故稳定性满足要求。 斜杆强度计算: 斜杆长细比: λ=L/λ=150/1.58=94.9<[λ]=250,查表得φ0.626 斜杆抗滑力: Nx=φ·A·f=0.626×489×205=62753N>Ws,采用旋转扣件连接斜杆,其承载力为8KN>Ws,合格。 架体抗倾覆验算: 组合风荷载计算,架体立杆拉力=16.552≥0.56*6=3.36kn,满足要求; III、翼板处支架受力最小,此处立杆间距为0.9m×1.2m,步距1.2m。 取一个单元体,即0.9m×0.9m区域进行计算,翼板厚度取最大值50cm: 钢筋砼重量: Q1=0.50×0.9×0.9×25=10.125kN。 模板及方木重量: Q2=0.5×0.9×0.9=0.405kN。 人员及设备荷载: Q3=1×0.9×0.9=0.81kN。 砼振捣荷载: Q4=1×0.9×0.9=0.81kN。 此处风荷载同第二部分,为0.56KN 荷载组合: M=1.2*(10.125+0.405)+1.4*(0.81+0.81+0.56)=15.688kN。 该计算单元内支架立杆数量为1根,则: 单根立杆轴心受力为: N=15.688kN<40kN,故立杆受力满足要求。 安全系数: K=40÷15.688=2.55。 纵向方木强度及挠度计算满足要求,过程略。 经分块计算,该截面各区域立杆间距已确定,具体图示见附件。 2.2门洞设置方案 湖西南路路面宽度为(3*3.5+3*3.5)21米,根据路面宽度情况,拟定两个过车门洞尺寸为3.5(宽)*4.5(高)米,两侧设过人门洞,尺寸为3(宽)*2.5(高)米。 (1)荷载分析 湖西南路为一跨通过,跨径为25.5米(左右同),尺寸的箱梁断面结构形式如下图: 恒载: 钢筋砼梁荷载: Q1=10.38m2×4m×25kN/m3=1038kN; 模板及方木荷载(箱室内外): Q2=0.5kN/m2×4m×16m×2=64kN; ∑恒=1102kN; 活载: 人员及设备荷载: Q3=1kN/m2×4m×16m=64kN; 砼振捣荷载: Q4=1KN/m2×4m×16m=64kN; ∑活=128kN; 总受力: M=1.2∑恒+1.4∑活=1463.2kN; (2)主梁工字钢选型 本计算所有涉及型钢皆采用《碳素结构钢GB/T700-88》中Q235标准。 初选主梁工字钢型号为I40a;单根长度为8m,间距0.4m,计算跨径为4m; I40c型工字钢参数为: E=2.1×105Mpa;[σw]=145Mpa;IX=21720cm4;WX=1090cm3; 作用在主梁工字钢上的线荷载为: q=1463.2KN÷41÷4m=8.92KN/m; 跨中最大弯矩: Mmax=1/8ql2=1/8×8.92×42=17.84KN.m; 强度检算: σ=Mmax/WX=17.84KN.m/1090×10-6m3=16.36Mpa<[σw]=145Mpa; 强度满足要求; 挠度检算: f=5ql4/384EI=5×8.92×103×44/384×2.1×1011×21720×10-8=0.652×10-2m 挠度满足要求。 (3)支点工字钢选型 初选支点工字钢型号为I36a,双排并置,计算跨径为2.8m; I36a型工字钢参数为: E=2.1×105Mpa;[σw]=145Mpa;IX=15760cm4;WX=875cm3; 主梁工字钢总重: Q=67.6kg/m×41×4m
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- 现浇箱梁 施工 方案