桐梓河特大橋蓋梁施工方案-鋼棒法

1、桐梓河特大橋蓋梁施工鋼棒法計(jì)算書(shū)一、工程概況桐梓河特大橋空心薄壁墩蓋梁施工采用鋼棒法施工，由于17#與18#主引橋蓋梁C40砼設(shè)計(jì)方量最大，支架受力最大，故取17#主引橋蓋梁參數(shù)分析計(jì)算。高墩蓋梁施工的重、難點(diǎn)是底模支架施工。根據(jù)該橋的工程特點(diǎn)，結(jié)合本單位施工技術(shù)水平、機(jī)具設(shè)備等，確定高墩蓋梁的施工方案為：在墩身預(yù)埋PVC管，蓋梁施工時(shí)通長(zhǎng)穿入中90高強(qiáng)鋼棒，在鋼棒上鋪設(shè)I50b工字鋼作為縱梁搭設(shè)蓋梁底模及平臺(tái)的方法，詳見(jiàn)圖l，高墩蓋梁底模支架平面圖；圖2，高墩蓋梁底模支架立面圖。二、設(shè)計(jì)依據(jù)三、施工總荷載薄壁墩蓋梁尺寸如圖1所示。圖1 薄壁墩蓋梁尺寸示意圖蓋梁模板施工體系選用墩身預(yù)埋PVC管

2、并才插入鋼棒，其鋼棒中心距邊緣30cm。上置2cm厚鋼板焊接的牛腿，I50a工字鋼作縱梁，縱梁上放置18a槽鋼支撐懸臂端模板下的三角支架。具體布置如圖2所示。圖2 蓋梁結(jié)構(gòu)示意圖施工荷載包括：平臺(tái)及蓋梁模板自重，鋼筋混凝土重量，施工人員及設(shè)備重量，灌注砼時(shí)振搗產(chǎn)生的沖擊力等。施工平臺(tái)包括：墩身預(yù)埋PVC管，采用90mm鋼棒4m*2根，兩邊露出各50cm；鋼棒上安裝牛腿，架設(shè)I50a工字鋼2根作為縱梁，每根11m，形成支撐縱梁以承受蓋梁施工荷載，并通過(guò)沙箱調(diào)節(jié)安裝高度以及蓋梁橫坡；支撐平臺(tái)橫梁擬采用18a槽鋼作為橫梁，每根長(zhǎng)4m，在懸臂部分按照（350+30)cm等間距布置，共需10根。因空心薄

3、壁墩墩頂實(shí)心段承擔(dān)了大部分蓋梁自身荷載，澆筑時(shí)只有懸臂部分荷載和混凝土流動(dòng)對(duì)懸臂部分傾斜模板產(chǎn)生的側(cè)壓力由支架承擔(dān)，故蓋梁懸臂部分加上擋塊按照（均布荷載+集中力）計(jì)算(取鋼筋砼與模板共同容重取=26kN/m3,其中變截面段按照線性荷載計(jì)算，安全系數(shù)恒載乘以系數(shù)1.2，活載乘以1.4)：變截面段：q1=26*1*3.2/2-26*2*3.2/2=(41.6-83.2)kN/m懸臂等截面段：q2=26*2*3.2/2=83.2kN/m墩頂前后懸出段（包括鋼筋砼與側(cè)模板,全部作用于縱梁跨中部位）：q3=0.1*2*25+ 9.6*1+（9.6+6.3）*1/2*130*9.8/1000/6=8.7k

4、N/m擋塊集中力：F1=0.3*0.5*（3.2-0.03*2）*26/2=6.1kN施工人員、運(yùn)輸工具、堆放材料荷載：q4=2.5KN/m2*3.2m/2=4kN/m下料沖擊、振搗時(shí)產(chǎn)生的荷載（主要指對(duì)懸臂端傾斜模板底模的沖擊荷載的豎向分力）：q5=2.0kPa*3.2m/2=3.2kN/m；橫梁自重（一端，查結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)：18a槽鋼質(zhì)量為20.17Kg/m）加懸臂端三角支撐荷載(一端，不考慮變形，L75*75*7角鋼質(zhì)量7.4kg/m)：q6=（7.4kg/m*45m*9.8/1000/1.65m+20.17*4*5*9.8/1000/1.65）/2=2.2kN/mA3鋼容許彎曲應(yīng)力=1.

5、25*=1.25*145MPa=181 MPa容許剪切應(yīng)力=1.25*=1.25*85MPa=106 MPa16Mn鋼容許彎曲應(yīng)力=1.25*=1.25*210 MPa=262.5 MPa容許剪切應(yīng)力=1.25*=1.25*120 MPa=150 MPa彈性模量E=2.1*105Mpa四、橫梁計(jì)算根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)P176表8-5注，支架屬于臨時(shí)結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用容許應(yīng)力法，并不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)，且根據(jù)表8-9，其提高系數(shù)k=1.25。由于蓋梁梁身荷載大部由薄壁墩墩身承擔(dān)，故只在懸臂端布置橫梁，按照從內(nèi)而外間隔（30+350）cm每邊布置5根，示意圖如下根據(jù)圖2示，作用于懸臂端等截面段下的

6、槽鋼上荷載最大（縱梁方向作用范圍0.15+0.25=0.4m），故其上部荷載簡(jiǎn)化成3個(gè)集中力作用在橫梁上，如圖3：圖3 橫梁荷載簡(jiǎn)化圖Q1=（2.5*9.8）kN/m3*3.2m*2m*0.4m+10.1kN/m*0.4m/3=22.25kN橫梁懸臂端采用間距18槽鋼，由18槽鋼搭接到縱梁上，則最不利點(diǎn)在兩縱梁間跨中處。則橫梁跨中最大彎矩： M橫=20.03kNm最大剪力： V橫=33.4kN需要的截面模量W> M橫/181MPa=110.7cm3,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)材料并查表知可選用18槽鋼，其截面模量為W=152.2 cm3，Ix=1272.7cm4,A=25.69cm2，滿足要求。則EIx=

7、2672.7kN.m2,EA=539490kN,結(jié)構(gòu)計(jì)算求得跨中最大撓度為:=5.43mm <=3.2/400=8mm符合要求。五、縱梁計(jì)算縱梁采用I50a工字鋼搭設(shè)在鋼棒上，其力學(xué)性能指標(biāo)按公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ025-86）中A3鋼的容許軸向應(yīng)力=140MPa，容許彎曲應(yīng)力w=145MPa，容許剪應(yīng)力=85MPa。I50a工字鋼力學(xué)參數(shù)如下：Ix=46470cm4Wx=1860cm3A=119cm2m=93.6kg/mIx/Sx=42.8cmd=1.2cm荷載如圖示圖4 縱梁受力簡(jiǎn)圖計(jì)算得最大彎矩和最大剪力都在鋼棒支點(diǎn)處圖5 縱梁簡(jiǎn)化模型彎矩圖圖6 縱梁簡(jiǎn)化模型剪力圖

8、圖7 縱梁簡(jiǎn)化模型撓度示意圖由結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算知，Mmax=160kN.m,Vmax=139kN，最大撓度在懸臂端，只需要計(jì)算支架端點(diǎn)撓度即可，即1/4=8.79mm<2l/400=2000*2.1/400=10.5mm(l為懸臂端計(jì)算跨度)=Mmax/Wx=160kN.m /1860*10-6m3=86MPa<1.25*=181MPa=<1.25=106MPa故采用I50a工字鋼滿足縱梁要求。六、懸臂端的側(cè)壓力計(jì)算分析新澆筑混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力采用下式計(jì)算Pmax=0.22t0K1K2v1/2式中：Pmax新澆筑混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力，kN/m ；混凝土的重力密度，kN/

9、m,本例取25KN/m3；t0新澆混凝土的初凝時(shí)間（h）可按實(shí)測(cè)確定。當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)，可采用t0=200/(T+15)計(jì)算（T為混凝土的溫度），本項(xiàng)目取t0=5h；v混凝土地的澆筑速度，取v=1m/h；H混凝土澆筑層(在水泥初凝時(shí)間以內(nèi))的高度，本例為蓋梁高度H=2m；K1外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0，摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2，本工程混凝土皆摻有緩凝作用的減水劑，故取1.2；K2混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)，取0.85；5090mm時(shí)，取1.0；110150mm時(shí)，取1.15，本例中取1.15。則綜上所述，Pmax=0.22*25*5*1.2*1.15*11/2=37.95kpa混凝土側(cè)壓力的計(jì)算分布圖形如圖所示，h為有效壓頭高度:h=F/=37.95kpa/25kN/m3=1.518mHhPmax圖8 混凝土側(cè)壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖七、鋼棒計(jì)算墩身施工時(shí)，在墩頂實(shí)心段預(yù)埋100mmPVC管，拆模后穿人90mm高強(qiáng)鋼棒，鋼棒每根4m，中心線距墩身邊緣30