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1、3.7钢管拱施工方案3.7.1工程简述主桥上部构造采用三跨连续梁拱组合体系,桥梁总长99m。中跨为下承式钢管混凝土拱桥,拱梁固接,跨径55m；加劲梁为三跨变截面预应力混凝土连续型结构,桥跨布置为22+55+22m。(1)拱肋主拱由两片拱肋组成,横向间距为8.9m。拱脚顺桥向间距为55m,矢高11m,矢跨比1/5,设计拱轴线采用二次抛物线。拱肋每隔6m设置一道腹腔工字钢,单拱共设9道,全桥共18道。拱肋采用由两根60012mm的圆钢管混凝土组成的竖向哑铃形断面,管内浇泵送充填C50混凝土,两管之间用钢腹板和加劲构造联接形成整体。两片拱肋之间设置三根一字式横撑,横撑由两根40010mm的圆钢管和钢
2、腹板组成。主钢管内的混凝土采用能补偿收缩值的微膨胀混凝土,同时应设法降低混凝土的水化热。 (2)吊杆全桥吊索共8对16根,吊杆间距6m。吊杆采用557的高强度镀锌钢丝成品索,标准强度为1570MPa,双层PE保护层,两端配置相应的冷铸镦头锚,上端为固定端锚固于拱肋上钢管,下端为张拉端锚固于横梁。锚头要防护严密,并可拆卸更换。吊杆XXXX公司企业标准挤包护层扭绞型拉索(Q/IMAA01-2021)。为保护吊索,除采用PE保护层外,在桥面以上2.5m高度内设不锈钢管,在与主梁结合处设防水罩,上下锚头采用防腐油脂处理,并设置减震器,在索管内注入发泡材料。 (3)加劲主梁及横梁主梁为三跨变截面预应力混
3、凝土连续箱梁,跨径布置为22+55+22m横断面为单箱双室断面,桥面宽度由边跨的9.4m以直线形式渐变到中跨的11.3m,箱梁梁高160cm,顶板厚为25cm,底板厚度为22cm,边腹板厚度为90cm,中腹板厚度为60cm,拱脚处横梁和吊杆处的横梁均为预应力钢筋混凝土结构,拱脚下横梁厚度为2m,吊杆下横梁厚度为0.6m,端横梁为普通钢筋混凝土。 (4)所有钢构件均采用Q345D钢材。3.6.1现浇连续梁支架施工方案WDJ碗扣支架立杆采用LG300、LG240、LG180、LG12021G90五种型号；横杆采用HG12021G90、HG60三种型号。碗扣式满堂支架,支架立杆横向间距为90cm,纵
4、向间距为90cm,上下层步距按60cm,施工中通过设在杆件上下的可调底座、上托来调节所需要的高度。碗扣支架沿桥梁纵向每3.05.0m设一道剪刀撑。三个区段跨越荣光路、吉林大路、东平路、公平路、经纬南路、自由大路等6条交通线,跨路地段采用在碗扣架上(该处碗扣架加密至6060cm)架设32a工字钢的方法预留车道,以保证交通通行。其中吉林大路和自由大路处采用预留4车道,其余4条大路采用预留2车道。3.6.1.1碗扣式支架预拱度计算与设置支架搭设完成,在现浇混凝土箱梁施工前,对支架进行相当于1.2倍箱梁自重的荷载预压,检验支架的承载能力,减少和消除支架体系的非弹性变形及地基的沉降。支架压重材料采用相应
5、重量的砂袋,并按箱梁结构形式合理布置砂袋数量,待消除支架非弹性变形量及压缩稳定后测出弹性变形量,即完成支架压重施工。撤除压重砂袋后,设置支架施工预留拱度,调整支架底模高程,并开始箱梁施工。(1)支架压重情况分析a本桥支架基础不用处理直接利用原有路面,根据以往的施工经验和参考地基承载参数,取支架下基座沉降值为0mm。b碗扣式支架为使用较成熟的支架形式,其压缩及挠度值(弹性变形)依经验取5mm。c非弹性变形主要表现在底模木楔块上,因木楔及方木间接触面少,其变形值较小,可通过经验公式推算和一次压重情况确定。以标准跨计算,取其非弹性变形为5mm。d在预压施工结束后,应调整支架上部顶托,使模板安装位置符
6、合设计。(2)预拱度设置:综合考虑各方面因素,合理设置预拱度。a现浇混凝土箱梁支架预拱度理论计算与设置(3)碗扣式支架布置形式与验算支架材料选用和质量要求a本工程支架为现浇混凝土连续箱梁承重用,选用碗扣式支架。其中部分现浇混凝土箱梁底模及侧模采用2.441.22m竹胶板并以69cm木方背肋,外部采用型钢桁架支撑(间距0.9m),部分侧模采用定型钢模,施工荷载通过桁架作用在碗扣式支架上。b支架杆件规格为503.5mm,为定型产品,且有产品合格证。杆件的连接楔口和端部切口应平整,禁止使用有明显变形、裂纹和严重锈蚀的杆件。c按现行国家标准钢管脚手架扣件(GB15831)的规定选用连接楔口与杆件管径相
7、配套的锻铸件,严禁使用不合格的杆件。3.6.1.2支架基础处理碗扣式支架搭设前,要对支架基础进行处理。经现场调查,东新路站至海关站区间均为高架桥位于临河街,均为沥青混凝土原地面,不需处理即可满足支架地基强度要求。对于墩台基坑附近开挖过的地面,采取山皮石分层回填分层压实予以加固,其上做30cm水泥稳定砂砾。现浇混凝土箱梁支架布置形式(1)本工程现浇混凝土箱梁支架采用满堂式支架,支架布置形式如图3.6-1和3.6-2所示:本工程跨大路口段支架搭设需预留车道,根据工程实际情况,采用在碗扣架上架设工字钢的方法预留车道,确保道路的通行。如图3.6-3所示:支架布置形式示意图3.6-1支架布置形式示意图3
8、.6-2图3.6-3 跨大路路口支架示意图3.6.1.3支架验算(1)非墩台盖梁碗扣式支架杆件验算根据建筑施工安全技术规范,模板支架主要验算立杆稳定性。非墩台盖梁处(标准断面)碗扣式支架步距(立杆)采用60cm,纵距、横距采用90cm。支架荷载计算a梁体钢筋混凝土自重取:258.21/9.8=20214KN/m2(根据设计图纸计算侧模也承担了一部分荷载)单位面积自重加安全系数:20214KN/m21.2=25.13KN/m2b模板及方子自重取:0.9KN/m21.2=1.08KN/m2(根据模板结构形式计算)c支架自重取:0.0579=0.57KN1.2=0.684KNd施工人员、机具重量及内
9、箱取:2KN/m21.4=2.8KN/m2(根据施工实际情况确定)e倾倒混凝土产生冲击荷载取:2KN/m21.4=2.8KN/m2f混凝土灌注振捣取:2KN/m21.4=2.8KN/m2g纵横梁方木容重取:r=6KN/m3上述中1.2和1.4为荷载分项系数所以总荷载为:25.13+1.08+2.8+2.8+2.8=34.61KN/m2支架立杆受力计算支架自重直接作用于立杆轴线,支架上托是4m的15cm15cm方木由此按三跨等跨连续梁计算,均布荷载q=34.610.9=31.15KN/m。碗扣式构件设计荷载,横杆步距为0.6m时,每根立杆荷载40KN杆件(钢管)截面特性外直径50mm,壁厚3.5
10、mm,截面积A=5.11cm2,惯性矩I=13.90cm4,回转半径r=1.65cm。立杆自由计算长度L=步距+2a=60cm+230cm=12021a-模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度取30cm立杆稳定性计算长细比=L/i=12021/1.65cm=72.73查表的知折减系数=0.773N/A=(31.15103)/(0.7735.1110-4)=78.86MPaf=165MPa查路桥施工手册表8-8得知单根钢材容许应力为165 MPa结论:立杆稳定性满足结构要求。因支架直接座落在原沥青路面上,故地基承载力定能满足要求。墩台横梁处碗扣式支架验算根据建筑施工安全技术规范,模板支
11、架主要验算立杆稳定性。非墩台盖梁处(标准断面)碗扣式支架步距(立杆)采用60cm,纵距、横距采用90cm。支架荷载计算a梁体钢筋混凝土自重取:257.29/7.9=23.07KN/m2(根据设计图纸计算侧模也承担了一部分荷载)单位面积自重加安全系数:23.07KN/m21.2=27.684KN/m2b模板及方子自重取:0.9KN/m21.2=1.08KN/m2(根据模板结构形式计算)c支架自重取:0.0579=0.57KN1.2=0.684KNd施工人员、机具重量及内箱取:2KN/m21.4=2.8KN/m2(根据施工实际情况确定)e倾倒混凝土产生冲击荷载取:2KN/m21.4=2.8KN/m
12、2f混凝土灌注振捣取:2KN/m21.4=2.8KN/m2g纵横梁方木容重取:r=6KN/m3上述中1.2和1.4为荷载分项系数所以总荷载为:27.684+1.08+2.8+2.8+2.8=37.16KN/m2支架立杆受力计算支架自重直接作用于立杆轴线,支架上托是4m的15cm15cm方木由此按三跨等跨连续梁计算,均布荷载q=37.160.9=33.44KN/m。墩台横梁处碗扣式支架验算根据建筑施工安全技术规范,模板支架主要验算立杆稳定性。非墩台盖梁处(标准断面)碗扣式支架步距(立杆)采用60cm,纵距、横距采用90cm。支架荷载计算a梁体钢筋混凝土自重取:257.29/7.9=23.07KN
13、/m2(根据设计图纸计算侧模也承担了一部分荷载)单位面积自重加安全系数:23.07KN/m21.2=27.684KN/m2b模板及方子自重取:0.9KN/m21.2=1.08KN/m2(根据模板结构形式计算)c支架自重取:0.0579=0.57KN1.2=0.684KNd施工人员、机具重量及内箱取:2KN/m21.4=2.8KN/m2(根据施工实际情况确定)e倾倒混凝土产生冲击荷载取:2KN/m21.4=2.8KN/m2f混凝土灌注振捣取:2KN/m21.4=2.8KN/m2g纵横梁方木容重取:r=6KN/m3上述中1.2和1.4为荷载分项系数所以总荷载为:27.684+1.08+2.8+2.
14、8+2.8=37.16KN/m2支架立杆受力计算支架自重直接作用于立杆轴线,支架上托是4m的15cm15cm方木由此按三跨等跨连续梁计算,均布荷载q=37.160.9=33.44KN/m。3.6.1.4支架预压施工方案为保证现浇混凝土箱梁结构的质量,碗扣式支架搭设底模后进行预压处理,以消除支架、木质楔形块、模板的非弹性变形影响,同时取得支架弹性变形的实际数值,作为梁体底模的预拱值数据设置的参考。桥跨堆载预压前,在桥跨底板上布置沉降观测点,按每箱室测设三个横断面；沉降观测点于底板同断面按每2.0m间距布置、翼板底上共布置四点。预压方法依据箱梁混凝土重量分布情况,在搭好的支架上堆放与梁跨荷载等重的
15、砂袋等(梁跨荷载统一考虑安全系数为1.2),预压时间根据每日沉降量确定(日沉降量小于2mm时即可卸载)。.2.1模板施工方案模板主要包括底模、侧模以及箱梁内模。(1)现浇梁侧模采用钢桁架,上铺69cm木方做衬板再铺竹胶板及定型钢模板做外侧模。共投入定型钢模板1800m。(2)底模:现浇混凝土箱梁底模采用2.441.22m竹胶板加定型钢模板做衬板,钢模板下放置1515cm通长方木纵横各一层,底模钢桁架与侧模钢桁架之间采用栓接。竹胶板拼接时保证拼缝平顺。为防止漏浆,拼缝间夹贴双面胶。在铺设底模前先放置好支座,并在支座位置处根据梁底的楔块尺寸及抗震挡块位置在底模上开孔,在开孔处支立梁底楔块及抗震挡块模板,楔块的底模根据预埋钢板的尺寸也开孔,预埋钢板与楔块的底模用高强砂浆密封。(3)内模:在绑完腹板、底板钢筋即可安装芯模。芯模采用木模做成箱型,分块吊拼成型(2.44m一节)。表面用五彩布包裹防止漏浆,安装时先测量放样,各节芯模之间若有空隙,用木条连接且包裹五彩布。养生校核标定张拉机具安设预应力管道安装内箱、顶板模板支架基础处理支架安装箱梁底模侧模桁架就位底模侧模安装绑扎
