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文檔簡介
1、<p> 渠江明月大橋空心高墩翻模施工方案設計</p><p> 摘要:本文以渠縣渠江明月大橋為例簡述門式空心薄壁高墩翻模方案設計、施工工藝及驗算,并經(jīng)現(xiàn)場施工驗證方案的可行性。 </p><p> 關鍵詞:空心高墩;翻模施工 </p><p> 中圖分類號:U442.5+4文獻標識碼:A </p><p><b>
2、; 1 工程概況 </b></p><p> 渠江明月大橋為飛燕式鋼管混凝土拱橋,全長601.5m,其中主橋長356m,孔跨組合為(75+206+75)m;引橋中東西兩側東引橋采用(31+37+30×2)m連續(xù)梁,西引橋采用(2×13)m連續(xù)梁及(60+26)mT形剛構,通過下牛腿與主橋相連。 </p><p> 其中T構3#墩高25.5m(含蓋梁4m
3、),為門式薄壁空心墩,承臺頂面標高234.7m,地面標高約232.5m。橋墩墩身設計為矩形截面,外輪廓尺寸4m×3m,內輪廓尺寸2.5m×1.5m,倒角尺寸20㎝×20㎝,整個墩身為空心,墩頂設4m高蓋梁。 </p><p> 2 翻模施工方案設計 </p><p> 2.1 方案技術要求 </p><p> ①有足夠的強度、剛度
4、承受混凝土的側壓力及傾倒混凝土的振動荷載及其他施工荷載保證施工的順利進行。 </p><p> ②施工過程中易控制墩身偏心、扭轉,能夠隨時糾正墩身施工誤差,保證墩身垂直度。模板和內外作業(yè)平臺可一次安裝,經(jīng)濟、施工方便。 </p><p> ③3#墩為門式空心墩高24.5m,屬高墩施工,工期緊張,盡可能地提高模板工程的施工速度,提高施工效率,且做到工程經(jīng)濟最優(yōu)化。 </p>
5、<p> ?、苁┕に俣瓤欤M量減少施工中接茬筋用量,澆筑混凝土表面平整光潔,外觀質量好。墩結構鋼筋主要為φ32鋼筋,其標準長度為9m,施工中應考慮其接茬量及高空懸臂穩(wěn)定性。 </p><p> 2.2 方案初步擬定 </p><p> 高墩施工中常用的模板施工方法有以下幾種: </p><p> 滑模施工法?;S商嵘?、模板、工作平臺、提升系統(tǒng)組
6、成,工期快,但須耗用大量滑升支承桿材料和測量-施工定位的勁性骨架材料,成本較高,在墩高達百米上時,其優(yōu)勢才明顯。 </p><p> 提升模板施工法。該施工方法施工控制容易,但施工速度較慢,模板成本高,勞動強度較大,工期不易把握。 </p><p> 爬模施工法。該施工方法實現(xiàn)了節(jié)段施工流水作業(yè),勞動強度小,但爬升結構體系復雜,工序較繁瑣,成本也較高。 </p><
7、p> ?、?翻模施工法,成本較低,施工速度快,用料少,工藝簡單。但施工過程控制和安全保證較難。 </p><p> 綜合2.1和2.2所述,通過比較決定采用成本較低,施工速度快,用料少,工藝簡單的翻模施工法,并采用塔吊配合施工。同時,塔吊可用于邊拱鋼管支架的搭設。 </p><p> 翻模設計為三節(jié)段大塊鋼模板、內外工作平臺、塔吊、手拉葫蘆組合而成的成套模具。外模分為6塊邊模和6
8、塊端模,模板之間用M22螺栓連接,豎背杠均采用[10槽鋼,橫背杠均采用[18a槽鋼,橫背杠間距為50cm,豎背杠間距根據(jù)空心墩尺寸,初步擬定為50cm,外模模板面均采用5mm厚鋼板。內模分為6塊邊模和12塊倒角模,寬度分別為2.3m和1.3m,模板之間用M22螺栓連接,橫背杠間距為50cm,邊模豎背杠采用[10槽鋼,豎背杠間距與外模豎背杠間距對應,內模模板面均采用5mm厚鋼板。每節(jié)模板順橋向布置三根對拉筋,橫橋向布置四根對拉筋,且對稱布
9、置相鄰拉筋間距1m,高度走向對稱布置三根對拉筋, 相鄰拉筋間距0.8m。每節(jié)模板均設置工作平臺,利用角鋼焊接在模板豎背杠上,與模板形成整體,工作平臺上鋪3mm厚鋼板,外側工作平臺沿周邊設立防護欄圖2.3.1 模板構造圖 </p><p> 桿并掛安全網(wǎng),可供操作人員作業(yè)、行走,存放小型機具。 </p><p><b> 3 翻模施工工藝 </b></p>
10、;<p> 澆注混凝土高度為4.5m,每節(jié)模板2.25m,施工時第一節(jié)模板支立于墩身基頂上,第二節(jié)模板支立于第一節(jié)模板上,第三節(jié)模板支立于第二節(jié)模板上。待第一次混凝土澆筑完畢終凝后,綁扎第四層鋼筋。綁扎完畢后,利用塔吊和手動葫蘆拆除第一節(jié)模板,并將其分別翻升至第四層,再綁扎第五層鋼筋,拆除第二節(jié)模板,將其翻升至第五層。以后每次澆筑4.5米高度混凝土,形成鋼筋綁扎、拆模、翻升立模、測量定位、接長泵送管道、澆筑混凝土、養(yǎng)護和
11、標高復核的循環(huán)作業(yè),直至達到設計高度。 </p><p> 為使施工空心墩內外模板對應,先沿墩身邊線位置砌臺座,以便在臺座上立模,臺座高度擬為15cm。 </p><p> 在基頂面設計位置開始綁扎鋼筋,待第一節(jié)4.5米高鋼筋綁扎完畢后,先安裝第一節(jié)模 </p><p> 板,并檢查模板垂直度,測量校核標高。檢查完畢后,繼續(xù)綁扎第二、第三節(jié)鋼筋,并安裝二、三節(jié)
12、模板。立模板時,將模板貼緊墊塊,穿上拉筋并擰緊,保證模板的結構尺寸。在拉筋外套PVC管,以增加拉筋倒用次數(shù)。 </p><p> 施工至墩頂后,墩頂仍保留3個節(jié)段模板,待墩身混凝土強度達到規(guī)范要求時,拆除模板。拆除時按先底節(jié)段,再中節(jié)段,最后頂節(jié)段的順序進行。 </p><p><b> 4 模板檢算 </b></p><p> 4.1
13、模板側壓力計算 </p><p> 混凝土作用于模板的側壓力,一般隨混凝土的澆注高度而增加,當澆注高度達到某一臨界值時,側壓力就不再增加,此時的側壓力即為新澆注混凝土的最大側壓力。側壓力達到最大值的澆注高度稱為混凝土的有效壓頭。 </p><p> 采用內部振搗時,新澆注的混凝土作用于模板的最大側壓力,可按下列二式計算,并取兩者的較小值: </p><p>
14、混凝土的側壓力計算分布圖形如圖4.1.1所示: </p><p> 其中,—新澆注混凝土對模板的最大側壓力(kN/㎡); </p><p> —混凝土的重力密度(kN/),取為25 kN/; </p><p> —新澆混凝土的初凝時間(h),可按實測確定。當缺乏實測資料時,可采用計算; </p><p> —混凝土的溫度(℃);取為2
15、2℃。 </p><p> ν—混凝土的澆筑速度(m/h);澆筑為25/h,即為2.8 m/h。 </p><p> —混凝土側壓力計算位置處新澆注混凝土頂面的高度(m);H為澆筑混凝土高4.5m。 </p><p> —外加劑影響修正系數(shù),不摻加外加劑時取1.0;摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2; </p><p> —混凝土坍落度
16、影響修正系數(shù),當坍落度小于30mm時,取0.85;50~90mm時,取1.0;110~150mm時,取1.15; </p><p> —有效壓頭高度(m)。 </p><p> 3號墩身用混凝土為C40,要求坍落度140~180mm,摻加一定量的減水劑,澆筑混凝土溫度取為常溫22℃。則=55.68kN/㎡,=112.5 kN/㎡,取兩者計算的較小值即F=55.68 kN/㎡,側壓力作用
17、有效壓頭高度=2.2m。 </p><p> 根據(jù)規(guī)范,當采用溜槽、串筒或導管時,傾倒混凝土產生的荷載標準值為2.00kN/m2。 </p><p><b> 4.2 鋼板驗算 </b></p><p> 模板結構構件中的面板屬于受彎構件,按簡支梁或連續(xù)梁計算。本工程中全部豎杠間距相同,任取最底層一段進行強度、剛度計算。強度驗算要考慮新澆
18、混凝土側壓力和傾倒混凝土時產生的荷載;撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力。 </p><p> 由前述模板方案擬定數(shù)據(jù)可知,內外鋼模板豎楞間距均為l= 500 mm,且豎楞數(shù)為 8,鋼板為8 跨,鋼板按均布荷載作用下的簡支梁進行計算,如下圖4.2.1所示。 </p><p> =5.2*10mm </p><p> =8.32* 10mm </p>
19、<p> 4.2.1鋼板強度驗算 </p><p> 鋼板按均布荷載作用下的簡支梁計算,最大跨中彎距: </p><p> 其中, M—鋼板計算最大彎距(kN·mm); </p><p> l--計算跨度(豎楞間距),l=0.5m; </p><p> q--作用在模板上的側壓力線荷載,它包括新澆混凝土和傾倒混凝
20、土所產生的側壓力q=31.06kN/m; </p><p> 鋼板最大應力按下式計算: </p><p> 其中, σ--鋼板承受的應力(N/mm2); </p><p> M--鋼板計算最大彎距(N·mm); </p><p> W--鋼板的截面抵抗矩 ; </p><p> f--鋼板的抗彎強度
21、設計值(N/mm2); f=205N/mm2; </p><p> 經(jīng)計算,鋼板的最大應力計算值:σ = M/W = 189.9N/mm2<205 N/mm2.滿足要求。 </p><p> 4.2.2鋼板撓度驗算 </p><p> 最大撓度按均布荷載作用下的簡支梁計算,撓度計算公式如下: </p><p> 其中, ω—鋼板
22、最大撓度(mm); </p><p> q--作用在模板上的側壓力線荷載(kN/m),不考慮混凝土傾倒荷載,q=30.6 kN/m; </p><p> l--計算跨度(豎楞間距): l =500mm ; </p><p> E—鋼板彈性模量(N/mm2):E = 2.1×105N/mm2 ; </p><p> I—鋼板截
23、面的慣性矩(mm4); </p><p> 鋼板最大容許撓度: [ω]=2.5mm; </p><p> 鋼板的最大撓度計算值: ω = 2.28mm,滿足要求 </p><p> 4.3鋼板豎背杠計算 </p><p> 模板結構構件中的豎背杠屬于受彎構件,按連續(xù)梁計算。 </p><p> 本工程柱高度為
24、2.25m,柱箍間距為500mm,豎楞為大于 3 跨,因此按均布荷載作用下的三跨連續(xù)梁計算。 </p><p> 本工程中,豎楞采用[10槽鋼,寬度48mm,高度100mm,截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為: </p><p> W = 39.7cm3; </p><p> I = 198.3cm4; </p><p> 4.3.1
25、抗彎強度驗算 </p><p> 支座最大彎矩計算公式: </p><p> 其中, M--豎背杠計算最大彎距(N.mm); </p><p> l--計算跨度(橫背杠間距): l =500mm; </p><p> q--作用在豎背杠上的線荷載,它包括新澆混凝土和傾倒混凝土時產生的側壓力,q=15.53Kn/m; </p>
26、;<p> 最大應力按下式計算: </p><p> 其中, σ--鋼板承受的應力(N/mm2); </p><p> M--鋼板計算最大彎距(N.mm); </p><p> W--鋼板的截面抵抗矩 ; </p><p> f--鋼板的抗彎強度設計值(N/mm2); f=205N/mm2; </p>&
27、lt;p> 經(jīng)計算,鋼板的最大應力計算值:σ = M/W = 9.8 N/mm2<205 N/mm2,滿足要求。 </p><p> 4.3.2 撓度驗算 </p><p> 最大撓度按三跨連續(xù)梁計算,公式如下: </p><p> 其中,ω--豎背杠最大撓度(mm); </p><p> q--作用在豎背杠的線荷載(k
28、N/m):不考慮傾倒混凝土荷載,q =15.01kN/m; </p><p> l--計算跨度(柱箍間距),l =500mm ; </p><p> E--豎背杠彈性模量(N/mm2),E =2.1×105N/mm2; </p><p> I--豎背杠截面的慣性矩(mm4); </p><p> 允許撓度為[]=2.5mm。
29、 </p><p> 計算撓度=0.15mm,滿足要求。 </p><p> 4.4 鋼板橫背杠計算 </p><p> 橫背杠計算和豎背杠計算方法相同,這里不再贅述。 </p><p> 4.5 對拉螺栓檢算 </p><p> 模板拉桿用于連接內、外兩組模板,保持內、外模板的間距,承受混凝土側壓力對模板的
30、荷載,使模板有足夠的剛度和強度。 </p><p> 模板拉桿計算公式如下: </p><p><b> P=F·A </b></p><p> P——模板拉桿承受的拉力(N); </p><p> F——混凝土的側壓力(N/m); </p><p> A——模板拉桿分組的受荷
31、面積(m),其值為A=a×b; </p><p> a——模板拉桿的橫向間距(m); </p><p> b——模板拉桿的縱向間距(m)。 </p><p> 考慮模板拉桿受荷面積的最不利情況為a=1m,b=0.8m,則P=44.54kN。查《簡明施工計算手冊(第三版)》有:M22對拉螺栓容許拉力[F]=47900N,即驗算滿足要求。 </p&
32、gt;<p><b> 5 施工效果 </b></p><p> 經(jīng)過工程實際施工驗證了方案的可行性。實踐證明,該工藝保障了施工質量、施工進度、施工安全。翻模施工工藝經(jīng)濟有效,施工工藝發(fā)展成熟,結合工程實際,該方法起到了節(jié)約資源的目的。有效地解決了滑模施工要求的連續(xù)性、施工組織的復雜性及混凝土外表質量差的不足,解決了高墩安全施工易發(fā)生人員墜落的危險。 </p>
33、<p> 圖5.13#墩施工圖 </p><p><b> 參考文獻 </b></p><p> [1]簡明施工計算手冊/江正榮,朱國梁編著.—3版.—北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005 </p><p> [2]簡明公路施工手冊/楊文淵,徐 犇編.—2版.—北京:人民交通出版社,1999.8 </p><
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