薄壁空心高墩超大蓋梁施工技術(shù)

1、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54 5 . 5 4m,主橋釆用1-4 3 Om 上承式鋼管混凝土拱橋。大橋兩道大蓋梁設(shè)置在兩岸的過渡墩頂，蓋梁中心高度1. 5 m,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)20 3.4m3o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)8 0余多,施工現(xiàn)場場地狹小，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

2、決于蓋梁施工支架形式的合理與否，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，一道蓋梁順橋向詢后各一片，桁架支撐 在墩身預(yù)埋工56&牛腿上，前后兩片桁架之間上、下均通過工字鋼連成整體，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、下弦桿均釆用一組二根2 3C 槽鋼構(gòu)成箱形截面；腹桿釆用18槽鋼，二根一組，口對口拼接；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1 c m厚的鋼板制作。單片 桁架截面高度為145 c m,單片桁架長

3、2400cm。一岸前后兩片桁架間在上、下弦桿處設(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6 0 cm;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5 Ocm的雙支1 2.6槽鋼。如圖1：*_if!1SV-WiUIBii&K II豪 110漫 II注 II 111幽燧呀燧吻1 imlh 1；1!ZEL,11圖1輕型桁架式支架構(gòu)造圖Fm ； / -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，大蓋梁順橋向詢后各一道（3組貝 雷梁為1道），貝雷梁支撐在墩身預(yù)埋工5 6 a牛腿上，前后兩道貝雷梁之間上、下均通過 丄字鋼連成整體，以加

4、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，長度 方向每組貝雷梁山8片貝雷片（貝靂片長3m、高1.5m）用連接銷子組拼而成，共6組貝雷 梁，每側(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I根I32c工字鋼和8根間距為50 cm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2：2. 3方案選定通過對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

5、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兒點(diǎn)優(yōu)勢：23. 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27 0 kg,共1 2.96T,每片岸18 00元 /片，共需8. 64萬元，其他局部桿件共16.5 5T,按50 0 0元/噸共計(jì)8.275萬元，則貝雷 梁支架總費(fèi)1.915萬元。輕型桁架中主桿件25、18及節(jié)點(diǎn)板共1 1.5T,考慮加工拼裝 費(fèi)用按7 000元/噸共II- 8.05萬元，其他局部桿件共16. 55T共計(jì)8.275萬元，輕型桁 架總費(fèi)用1 6.325萬元。2. 3.2施工工期組成貝靂梁式支架中貝靂片都是成品可直接從廠家運(yùn)到施工現(xiàn)場拼裝成貝雷架吊運(yùn) 到

6、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。山此相比貝雷梁式支架操作簡單易行、施 工速度快、工期大大縮短了。2. 3. 3經(jīng)濟(jì)效益貝靂梁支架所用的貝雷片可多次使用，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磴澆筑過程中使用。兩者相比貝靂梁支 架為我單位在架設(shè)安裝箱梁過程中省一筆費(fèi)用。從加工拼裝、施工工期及架梁過程中費(fèi)用 考慮貝雷梁支架可節(jié)省15萬元。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)峻的施匚條件。3貝雷梁

7、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：Gl2 0 3. 5X25-2X3. 5X5X1. 5 X25= 3 772. 5KN3.1. 2施工荷載3. 1. 2. 1模板自重（厚21 mm竹膠合板容重r二0. 24KX/nf）側(cè)模及端模均采用21 mm厚的竹膠合板，水平橫向外背楞采用10 X 10cm,間距3 Oc m布置；豎向外背楞釆用雙枝1 0#槽鋼，標(biāo)準(zhǔn)間距1 00cm布置，局部進(jìn)行了加密。側(cè)模 采用拉桿兩側(cè)對拉固定,拉桿用4）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? 0 cm。兩側(cè)端模上拉桿焊接于同片鋼筋骨架上，實(shí)現(xiàn)對拉。3.1

8、.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)圧力，隨混凝上的澆筑高度而增加，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)圧力。側(cè)壓力達(dá)到 最大值的澆筑高度稱為有效壓頭高度。通過理論和實(shí)踐，可按下列二式計(jì)算，并取其最大值：p = 0. 22丫。t P）P 2 v 12P二 YcH式中：P 新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力（KN/m'）丫一混凝土的重力密度（KN/m?）取2 5KN/m2t。一新澆混凝土的初凝時(shí)間（h）,可按實(shí)測決定。6hV-混凝土的澆筑速度(m/h)； lm/hB廠外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1;0 ?混凝土坍落度影響系

9、數(shù)，當(dāng)坍落度小于3 Omm時(shí)，取0. 85：當(dāng)坍落度在5 0-90mm之間時(shí)，取1 ;當(dāng)坍落度在1 1 0-150mm之間時(shí)，取1. 05。p,=O. 2 2 y ct0 P , P2v12=0. 22X25X6X1X 1 . 2 XI* 2=39. 6KN/m2 p?=ycH=2 5X1.5=3 7. 5KN/m2取二者中的較小者，p = p嚴(yán)3 7. 5 KN/nr'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A(chǔ)KN/ml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)汁值為：P =37.5X1.2+4X1. 4 =50. 6KN/m= 側(cè)模板剛度驗(yàn)算

10、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10X1 0 cm方 木，間距25 cm,豎向外楞采用雙枝10#槽鋼，標(biāo)準(zhǔn)間距10 0 cm。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二2415 0 mm,面板為 21mm厚竹膠合板，水平背楞間距為L=250mmo(1) 強(qiáng)度驗(yàn)算qFpXb=5 0. 6KN /m:X24. 1 5m二 122 1 . 9 9 KN / m面板最大彎距：Mma尸q 丄'/io 二(12 2 1.99X 2 5 0 X 250) / 10二 7. 64 X 10取 / mm 面板的截面系數(shù)；W= bh'/6

11、 =24150X21'/ 6 = 1. 7 75X 1 0 6mm3則：o =M.a,/W= 11X1 0 71. 775X 10e=6. 2N / mm2< o=13N/mm2,滿足要求。 其中：E彈性模量,木材取6. 85X 1 O/mm2(2) 撓度驗(yàn)算跨中撓度為：w=Q1L7 1 50EI其中 I=bh7 1 2=241 5 0 X21712=18. 6 3 8X 1 0 6mm 1則：w=qiL7150E 1=12 2 1. 9 9X3 004 / 150X6. 85X103X1 8. 638X106=0. 52 mm<L/400 = 300/400 = 0. 7

12、 5 mm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= I OOOmmo方木上的荷載為：q3=pb=5 0. 6X 0 . 2 5=12. 6 5 N/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 氐:二 qsL'/ 10 = 1 2.6 5 X 1 0 00710= 1 . 625乂10筑/111111方木截面系數(shù)：W二 bh3/6 =1003/6=0. 1667X 1 0W則：。=M，/W=l. 62 5 X1 0 6/0. 1 6 6 7X 10*9. 75N/n

13、un2< o =13N/mm2,滿足要求。(2) 撓度驗(yàn)算方木截面慣性矩：1= bh3/12= 1 00712=8. 3333X 1 0 mm4跨中撓度：w=qiL715 0EI =1 6. 2 5 X 1 0 0 07150X6. 85X 103X 8. 33 3 33X10"=1. 9mmw二 1000 / 400二2. 5mm滿足要求。 拉桿驗(yàn)算拉桿承受的拉力為F = P*A 二 P*d*b式中：P：新澆注混凝土對側(cè)模板的壓應(yīng)力，取5 0. 6 Kpaoa：對拉螺桿橫向間距，本模板設(shè)計(jì)最大為1.0m°b：對拉螺桿豎向間距，本模板設(shè)訃最大為0. omaF二(P*d

14、*b) / 2=(5 0 600X 1 .0X0. 5 )/2 = 2 5 30 0 / 2 二1 2 6 5 0 N 對拉螺桿選用4)1 2的圓鋼。其容許拉應(yīng)力為：f = 1 2900N>F=1265 0 N,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=(錯(cuò)誤!X 150X2315- 錯(cuò)誤!X23. 15X 2 3 15/2-錯(cuò)誤 1X332. 5X36. 9)X2=30. 82 m2兩端側(cè)模面積:A二6. 6 X0. 9X2=1 1.88 nV變截面處面積：A二3. 325X6. 6X2= 4 3. 89時(shí)墩柱之間的底模面積:A = 9.5X6. 6= 6 2

15、.7m1則：模板自重G2= (61. 64+11. 8 8+4 3. 8 9+62. 7)X0. 24=4 3.2KN模板外背楞重兩側(cè)模橫向外背楞采用1 00X100 mm的方木(容重r=5KN/m3),間距25 cm布置; 豎向外楞采用雙枝1 0#槽鋼間距10 0 cm布置。則，側(cè)模外背楞重為：方木:g產(chǎn)(2 3. 25X4+16.5) X2X0. l2X5=10.9 1 KN槽鋼：g:= ( 1 0X1.9+4X1.45) X4X 1 0=1 9 . 8 4KN兩端模橫向外楞也采用1 0 0X100 mm的方木，布置間距同側(cè)模;豎向外楞采用雙枝 1 0#槽鋼間距120 c m布置。則，端模

16、外背楞重為：方木:g 3= (6. 6X3) X 2 XO. 12X5=1. 98KN槽鋼禺=(6X1.45) X2X1 0 = 3. 4 8KN底模橫向外楞采用1 0 0X100 mm的方木，標(biāo)準(zhǔn)間距23cm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60 cm布置。則，端模外背楞重為：方木：g5= (6.6X 3)X2 XO. l2Xo=l. 9 8KN模板外楞總重為:G3= g：+g2+gs+g4+g8=54. 8 4 2KN3.1. 2. 2三角支架、連接工字鋼總重：G尸7612. 4 -187 2 . 4 + 17 24. 6 +(42. 5+4 1 . 3 +

17、9 ) X 8=1195 1 .8 kg = l1 9. 518KX3.1.2. 3施工人員、施工料具運(yùn)輸及堆放荷載均布荷載取:q= 1 . OKX/m2Gs=1.0X6. 6X 2 3. 15=152. 8KN動(dòng)荷載傾倒栓時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載為2. OKPa,振搗栓時(shí)產(chǎn)生的荷載為2. OKP a ,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2X 6 . 6 = 13. 2 nV (2m段)。則:6=2X13. 2=26. 4KN3.1. 3風(fēng)荷載基本風(fēng)壓3=匕心 k3 3。= 1 X 1 .42X1. 4 X 3 0 0 = 59 6. 4 N/m23.

18、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 水久瑋i+Gz+G3+Gi+G5=4142. 86KN3. 1.4. 2可變荷載可變荷載是施工過程中對結(jié)構(gòu)上的可以變化的荷載，如動(dòng)荷載、風(fēng)荷載。即G可芟瑋死=26. 4KN荷載組合G= 1 . 2X G永久荷奴+】 4 XG水久艸式中：1.2永久荷載安全系數(shù)1.4可變荷載安全系數(shù)Gl. 2 X G 水久艸+1. 4 XG 衣久酥=1-2X414 2. 8 6+ 1 . 4X26. 4 = 5 0 0 8 KN3.2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)

19、參數(shù)貝雷梁式式支架采用貝雷片現(xiàn)場拼裝，共6組（長24m）,每組8片（每片長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 式支架兒何特性（表1、表2）表1貝離梁支架幾何特性表W (cm3)I ( cm1)不加強(qiáng)3 578. 52 5 04 97.2加強(qiáng)7699. 15 7 7434. 4不加強(qiáng)1 0 735. 6751 4 9 1.6加強(qiáng)23097. 41 732303. 2表2貝雷梁支架容許內(nèi)力表爪排取層三排爪層不加強(qiáng)加強(qiáng)不加強(qiáng)加強(qiáng)彎矩(KN M)788. 21687. 522 4 6. 44809.4剪力（KN）24 5 2245 2698.9

20、698.93. 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山兩道貝雷梁組成，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)算詳見圖3）G=5 0 08/2 = 2 5 04KNq=2 5 0 4/2 4 =104 3 KN/mq=104.3KN/MM 1 1 ) 1 1 1 1 1 1 1 1A0i l=55Q0I-55Xd圖3貝雷梁支架計(jì)算模型彎矩計(jì)算（詳見彎矩圖4）:圖4彎矩圖支點(diǎn)處M好二q 12/2 =1 0 4.3X 5.52/2=1577. 5KN*M <M= 2 2 4 6. 4K

21、X M跨中處 M 訐 q L 72- p (L- 1 )=104. 3 X1 2 2/2- 1 2 52X (1 2-5. 5 ) =-6 2 8.4K<M=2 246. 4KN M3.2. 23剪力計(jì)算(詳見剪力圖5)：支點(diǎn)處：Q 支點(diǎn)左二 q 1=1 0 4. 3X5. 5=573. 65KN <Q=6 9 8. 9KNQ = Q .=1252-5 7 3. 65二 6 78. 35KNQ=698.9KN 跨中處 Q中= 0KNQ=698. 9KN3.2. 2 . 4撓度計(jì)算跨中撓度：f昭二錯(cuò)誤！（5-24錯(cuò)誤!）二錯(cuò)誤！ （5-24X錯(cuò)誤!）=4.916X0. 704 =3.

22、 4 6 mmf二L/4 0 0 =1 3 0 0 0/600=2 1 . 7 mm支點(diǎn)撓度：qal5*24E I（F（6a2, 1 2）+ 錯(cuò)誤! -1）=錯(cuò)誤!（錯(cuò)誤!+錯(cuò)誤!-1 ）=33. 2 8X0. 301=1 0 0 2 mm <f =L/3 0 0 =5 5 00/300=18. 3 mm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釆用工字鋼，工字鋼的橫向間距為6.6m,連接件的布置詳 見圖23. 2. 3. 1連接件驗(yàn)算（連接件擬采用132 c）兩空心墩中間連接件承受的荷載：（按簡支計(jì)算）詳見計(jì)算簡圖650 0 8/23

23、. 1 5X 0.6=129. 8KNq=i9.67KN/M q 二 129.8/6 6=1 9.67KN/M跨中彎矩：M.|.=l/8qlz=l/8X19.6 7 X 6. 6?=10 7.1KN圖 6 連接件計(jì)算模型o=F （M 中，肚）=錯(cuò)誤!= 1 40. 9MPa< o = 145MP a支點(diǎn)剪力：Q 支點(diǎn)=19. 6 7X6. 6/ 2=64. 9KN_QSx二Q 如.二 64. 9X10T Ixt =f（Is, Ss）t= 2 6 8 X15二 16. 2mpa< t =85Mp a圖7彎矩圖JTTTrr 跨中撓度：f = F（5ql', 3 8 4EI）F

24、(5X19 . 6 7 X6. 6 XIO12, 3 8 4X2. 1X 105X 122 X 1 0 6) =1 5. 8 mm <L/4 0 0=66 0 0/400= 1 6 5 mm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(連接件擬釆用雙肢槽鋼1 26 ,雙肢槽鋼的 橫向間距為22m)每根工字鋼承受的荷載:(0. 9+1.5) / 2 X6. 6 X0. 8 X25X1. 2=190. 08KNQ二 190. 0 8/6. 6二28. 8KX/N跨中彎矩：M.t.=l/8qr= 1 /8X28.8X2. 2'=17. 42KN Mo =錯(cuò)謀!二錯(cuò)詫二 1 4 0. 26MPao =145MPa支點(diǎn)剪力：Q 支滬ql / 2=28. 8X2. 2/2 = 32. 68KN圖9雙蜘槽鋼截面圖錯(cuò)誤!=錯(cuò)誤!二錯(cuò)誤!二33.