南乐特大桥河中墩下构施工方案.docx

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南乐特大桥河中墩下构施工方案

南乐特大桥主桥河中墩下部构造施工方案

本方案为主桥河中墩20#~23#墩下部构造施工专项方案。

一、基本情况

南乐特大桥主桥20#~23#墩下部构造分为左、右两幅，每半幅桥墩均为“3柱式+盖梁”。

立柱直径Φ=200cm，高度H=9.319~11.518m。

盖梁有2种截面形式，结构尺寸为：

①.20#~22#墩：

长×宽×高=17.793×2.2×2.1（m），体积V=79.78（m3）；②.23#墩:

长×宽×高=17.84×2.2×2.6（m），体积V=102.20（m3）。

立柱、盖梁的砼标号为C30。

二、施工方案

1.立柱

采用现场立模现浇，搭设辅助工作平台施工。

2.盖梁

采用钢抱箍支承贝雷梁空中支架现浇施工。

三、施工工艺

1.立柱施工

立柱施工顺序：

结合面凿毛→焊接钢筋笼→安装模板及校核→拉缆风绳固定→搭设工作平台→安放串筒→浇筑砼→拆模→养生。

1）钢筋笼焊接

先对结合面凿毛，清洗干净。

调直原预埋钢筋，钢筋笼就位，与原预埋主筋对应焊接。

焊接采用单面焊，焊缝长度=10倍钢筋直径，焊缝宽度及厚度应符合规范要求。

钢筋笼焊接完成后，用钢丝绳临时固定，防止大风刮倒。

2）模板安装

模板采用厂家制作大快件钢模，分为2个半圆，现场组拼。

模板数量根据最长立柱高度加工2套，即每次可以浇筑2个立柱。

模板安装前，先试拼，检查接头平整度，若不平整，用电动砂轮机打磨平整。

然后用电动钢丝刷打磨除锈，涂脱模剂。

模板联接用高强螺栓，规格为Φ18×50（mm），联接时，所有孔位应全部联接。

模板接缝处用双面胶布塞缝，防止渗浆影响外观。

模板安装采用25t浮吊船起吊，第1半边就位后，用8#铁线临时固定，防止倾倒。

模板安装好后，校对中点，复测标高，并用钢丝绳拉八字缆风绳，锚固在水下套箱施工平台的主梁上。

3）辅助工作平台

辅助工作平台采用门型支架搭设，并兼作人员上下梯道。

辅助工作平台支承在承台上，搭设于立柱旁边。

搭设时，应按门型支架的搭设规定进行，剪力杆件应全部联接、插销固定。

并用Φ48mm钢管斜撑，增强横向稳定。

在门型支架内搭设人员上下梯道，附设扶手、栏杆。

辅助工作平台外面满挂安全网。

4）浇筑砼

砼采用商品砼。

砼采用输送泵送至平台上的料斗，用浮吊船起吊至立柱顶卸料。

为避免砼自由落体过程造成离析，浇筑砼时，应在立柱模板内挂设串筒引浆，随着浇筑面的提高，逐个拆除串筒。

砼浇筑按分层进行，层厚一般为30~50cm。

砼振捣采用插入式振捣棒，一边浇筑一边振捣。

振捣时，振捣棒应根据其辐射半径范围布点，确保振捣均匀，防止漏振。

振捣时，应注意控制时间，防止欠振或造成过振，确保振捣密实，减少气泡，使砼构件外观光洁。

5）养生

拆模后，应及时对立柱构件进行养生，养生采用包裹塑料薄膜养生。

2.盖梁施工

盖梁采用钢摩擦箍支承贝雷平梁空中支架现浇施工。

1）摩擦箍及贝雷梁

摩擦箍为带加劲肋的2块半圆形钢板拼接而成，其直径和弧度与立柱一致。

摩擦箍所用钢板厚度为δ=16mm，高强螺栓直径为φ22。

摩擦箍的高度和螺栓数量应根据盖梁重量加临时施工荷载重量总和进行受力计算，其高度一般为100cm，螺栓数量一边双排为7×2（只）。

螺母内应设垫片和弹簧垫圈，拧紧螺栓时应用测力扳手，每只螺栓的拧紧力一般为5~8KN。

摩擦箍加工好进场后，应对其是否达到设计摩阻力、满足荷载需要进行试验。

试验方法可采用大吨位千斤顶于立柱底脚上方和承台面之间襟边进行反顶，每台千斤顶顶升力为800KN，以偏于安全为控制。

由于主墩盖梁位于吉利涌河中，立柱较高，空中安装摩擦箍作业较为困难。

因此，所采用的摩擦箍分为2层（2个）制作与安装，底层摩擦箍高30cm，上层摩擦箍高100cm。

安装时，先安装固定底层摩擦箍，再安装上层摩擦箍。

摩擦箍内侧粘贴1层土工布，增加立柱砼面与摩擦箍内侧钢板的摩擦力，避免摩擦箍划伤立柱构件表面。

摩擦箍安装好后，在上面安装贝雷平梁和［16#槽钢，铺设底模。

贝雷平梁长度=6×3=18（m），组合形式为每侧双排单层，即每侧2片，用特制联板将其联接组拼，紧靠立柱两侧固定。

［16#槽钢每根长6m，间距@=30cm。

贝雷平梁之间用螺栓拉紧定位，两端及每片长度之间用┖80×80×6mm角钢设剪力杆，增强横向稳定性。

［16#槽钢与贝雷片上弦杆交叉处应用骑马螺丝固定。

钢摩擦箍进场后应用油压千斤顶对其进行模拟荷载试验，可采用在承台面上的立柱两侧各安装1台YCW100B型千斤顶，在千斤顶上安装摩擦箍，2台油泵同步送油反顶。

摩擦箍安装好后起顶前，用笔划线做好标记，注意观测起顶时油压表读数及摩擦箍滑移情况。

2）模板

采用专业厂家加工的大块件钢模，在出厂之前先进行试拼装，经检验达到要求的几何尺寸、允许误差值、接缝平整度和强度稳定性后，再运抵施工现场进行安装。

铺设底模时，同时铺设两边工作平台。

钢模板安装的具体工艺参照立柱钢模安装工艺要求。

3）钢筋骨架

在钢筋制作场地按1:

1大样焊接成型（单片骨架），用浮吊船装船，运至墩位附近泊锚，用浮吊船起吊安装。

安装时，注意加设临时稳定支撑，防止失稳。

模板与钢筋之间设高标号砼垫块保护层。

钢筋骨架安装、绑扎工艺应满足设计及规范要求。

4）浇筑砼

采用商品砼，砼罐车运输至河堤上的输送泵，砼输送泵将砼送至平台上的料斗，用浮吊船起吊至浇筑部位卸料。

砼浇筑顺序为先跨中后柱顶。

砼浇筑按分层进行，层厚一般为30~50cm。

砼振捣采用插入式振捣棒，一边浇筑一边振捣。

振捣时，振捣棒应根据其辐射半径范围布点，确保振捣均匀，防止漏振。

振捣时，应注意控制时间，防止欠振或造成过振，确保振捣密实，减少气泡，使砼构件外观光洁。

5）卸架

当砼试件强度达到规范规定的拆模强度时即可拆除底模。

拆除底模时，先将底层摩擦箍螺丝拧松，并将其下降50cm拧紧。

再将面层摩擦箍螺丝拧松，并将其下降至底层摩擦箍上，将螺丝稍为拧紧。

然后按照：

底模→槽钢→贝雷梁→面层摩擦箍→底层摩擦箍的顺序卸架。

卸架时，应注意防止摩擦箍划伤立柱根据表面。

6）养生

拆除模板后，应及时对盖梁进行养生，养生采用覆盖土工布养生，并洒水保湿。

四、安全技术措施及环保、文明施工

1、开工前前，对所有参加水中墩施工的技术员、施工员、劳务队人员进行技术交底和安全操作规程交底；

2、制定严密的操作规程，操作人员必须严守各自岗位，必须按规定佩带安全防护用品。

上岗操作时拴好安全绳，戴好安全帽；

3、施工平台周围设置安全护栏，平台下面设封闭式安全网，上下支架设爬梯，便于施工人员上下作业。

派专人定期和不定期进行检查支架的稳定性；

4、上、下层交替作业时，应防止掉落铁件、工具等。

操作工具不用时，必须装在工具袋内，以防坠物伤人。

严禁从高处向下或向河里抛掷杂物；

5、在操作平台上严禁堆叠重物；

6、模板起吊时，稳起稳落，平衡就位，防止大幅度摆动和碰撞。

模板拆除时应从上到下，按层次、顺序进行拆除，拆下的模板要堆放平稳，禁止堆叠压重造成变型；

7、高空作业应安排在白天进行，确需夜间施工时，必须保证照明光线充足；

8、遇有大风、大雨、雷电及恶劣天气时，应停止施工；

9、临时用电的电器设备，应由持证电工安装，严禁乱拉乱接，经常检查电路，防止发生漏电事故；

10、所使用的机具、设备，应经常检查（如手拉葫芦、钢丝绳等），并应有足够的安全系数。

11、泵送砼时人员不得站在泵管前端，进行堵管故障处理时，拆管人员头部要转开，不能直接盯着拆管部位，防止高压突然喷浆伤人；

12、现场钢筋堆放做到下垫上盖，堆放要整齐；模板、管架堆放注意整齐，保持施工场地整洁；

13、严禁将固体或液体废弃物倒向河里；

14、高墩施工属高空作业，要牢记“安全第一”的指导思想：

1）有畏高症或身体不适者，禁止高空作业。

2）高空作业人员上岗前必须进行安全教育培训，考评合格才能上岗。

3）高空作业人员连续工作时间不宜超过4小时。

4）风力大于五级以上的天气，要停止高空作业。

5）浮吊船作业时，必须有专人指挥。

6）避免立体交叉作业。

7）高空作业区必须悬挂安全警示牌，夜间设红色警示灯。

8）做好安全作业的宣传活动。

9）高空作业人员进入现场必须戴安全帽、系安全带。

10）拆除模板作业时安全带必须系在上一层模板的可靠位置。

11）操作平台必须满铺脚手板并绑扎牢固。

12）所有用电设备的操作人员必须戴绝缘手套。

五、质量控制措施

1、模板质量控制措施

（1）模板表面清理干净，不得沾有干硬水泥砂浆等杂物。

（2）全部使用钢模板。

（3）混凝土脱模剂涂刷均匀，防止漏刷。

（4）振捣必须按操作规程分层均匀振捣密实，严防漏振，振捣人员在振捣时掌握好止振的标准：

砼表面停止下沉、表面泛浆、不再有明显气泡冒出。

2、钢筋质量控制措施

（1）进场后加强保管，堆放处要下垫上盖。

生锈的钢筋使用前必须除锈；钢筋除锈后仍留有麻点者，严禁按原规格使用。

（2）严格按规范控制施工，确保钢筋接头的连接方法和接头数量及错开位置符合要求。

（3）认真看清图纸，并向操作人员进行书面的技术交底，复杂部位应附施工草图。

（4）加强质量检查，做好隐蔽工程检验记录。

3、砼质量控制措施

（1）采用电子自动计量拌和，检查砼和易性；砼拌和时间应满足其拌和时间的最小规定；

（2）砼下料高度超过2m以上应使用串筒或滑槽；

（3）砼分层厚度严格控制在30~50cm之内；振捣时振捣器移动半径不大于规定范围；振捣点进行搭接式分段，避免漏振；

（4）仔细检查模板，并在砼浇筑时加强现场检查；

（5）加强养护工作，保证砼强度均匀增长；拆模时精心操作，保护好结构物，防止边线、菱角损坏。

六、施工工艺框图

1.立柱施工工艺框图

钢筋笼焊接

安装模板

浇注砼

养护、拆除模板

单项交工

结合面凿毛处理

砼试件取样、试压

测量放样

钢筋加工

模板制作

集料、水泥试验

砼配比设计

2.盖梁施工工艺框图

安装钢抱箍及支架、底模

集料、水泥试验

砼配比设计

养护、拆除模板、支架

结合面凿毛处理

钢筋加工

钢筋安装及绑扎

模板制作

安装侧模

浇注砼

单项交工

测量放样

砼试件取样、试压

七、盖梁支架计算书

（一）贝雷梁支架计算书

1.盖梁截面形式

盖梁结构尺寸为：

①.20#~22#墩：

长×宽×高=17.793×2.2×2.1（m），体积V=79.78（m3）；②.23#墩:

长×宽×高=17.84×2.2×2.6（m），体积V=102.20（m3）。

偏于安全考虑，取23#墩盖梁体积作为计算荷载。

2.施工方案及材料

采用钢摩擦箍支承贝雷平梁及槽钢空中支架方案。

槽钢采用［16a#槽钢，每根长6m，间距@=30cm，跨中n1=12×2=24（根），悬臂n2=9×2=18（根），合计n=n1+n2=42（根）。

贝雷梁截面形式：

单侧双排单层。

长度L=7×3=21（m），数量n=7×4=28（片）。

3.基本参数

1）钢材：

E=2.1×1011（N/m2）

2）其它荷载：

混凝土冲击力

q冲击=2.5（KN/m2）

混凝土振捣力

q振捣=2（KN/m2）

人和运输工具

q人员=3（KN/m2）

3）贝雷片参数：

I=250500

4）［16a#槽钢

A=21.95cm2

q=17.23kg/m

d=6.5mm

Ⅰ=866.2cm4

W=108.3cm3

I/S=13.557cm

4.荷载计算

①盖梁自重：

G1=102.2×2.6×1.1=292.3（t）

②钢模板：

G2=底模+侧模=5+10=15（t）

③［16a#槽钢：

G3=42×6×0.01723=4.3（t）

④贝雷梁：

G4=28×0.3×1.1=9.2（t）

*：

系数1.1为8#角钢横杆及剪力杆等增加重量。

⑤其它荷载：

G5=0.75×2.2×17.84×0.2（折减系数）

=5.9（t）

5.［16a#槽钢受力计算

1）荷载集度

荷载集度长度L1=2.2m，计算跨径L=2.2m，槽钢数量n=42根，则：

q=（G1+G2+G3+G5）÷42÷2.2

=317.5÷42÷2.2

=3.44（t/m）

2）内力计算

σ=M/W=210000÷108.3

=193.9（MPa）＜［σ］（满足条件）

τ=Q/（I/S×d）

=3800÷（13.557×0.65）

=43.1（MPa）＜［τ］（满足条件）

f=5ql4/384EI

=5×34.4×2204／（384×2100000×866.2）

=0.58（cm）＜［l/200］=1.1（cm）（满足条件）

6.贝雷梁受力计算

1）荷载集度

贝雷梁长度L=21m,荷载集度长度L1=17.84m

q=（G1+~G5）÷4÷17.84

=326.7÷4÷17.84

=4.58（t/m）

荷载集度始终位置：

1.58m→19.42m

支点位置：

5.0m→（支）→5.5m→（支）→5.5m→（支）→5.0m

2）内力计算

Qmax=16.8（t）＜［Q］（满足条件）

Mmax=26.8（t-m）＜［M］（满足条件）

f=5ql4/384EI

=5×45.8×5504÷（384×2100000×250500）

=0.11（cm）＜［f］=2.75（cm）（满足条件）

（二）摩擦箍计算书

南乐特大桥河中墩盖梁支架钢抱箍计算书

1.钢抱箍设计图

钢抱箍由2个半圆组成，半径与立柱半径一致，模板钢板高度为100cm，钢板厚度为δ＝16mm，连接板为δ＝25mm厚钢板。

抱箍采用2×14＝28（个）高强螺栓联接紧固。

抱箍法的原理，就是利用抱箍与墩柱砼间强大的摩擦力，支撑承重横梁上所受的从上部传递下来的各种荷载：

新浇注砼自重、模板自重、支架自重、钢抱箍自重、施工荷载等。

钢抱箍支架主要的受力验算内容为：

抱箍及模板。

钢抱箍设计详见下图：

说明：

1）钢抱箍面板为δ＝16mm厚钢板，联接法兰和牛腿全部为δ＝25mm

钢板，螺丝孔为Φ24mm；

2）钢抱箍法兰采用规格为M22×120mm的8.8级高强螺栓联接；

3）焊缝高度＞8mm，全部满焊，牛腿及联接法兰等主要受力部位采用

双面坡口满焊，焊缝高度＞10mm；

4）法兰缀板厚δ=12mm。

2.立柱及盖梁截面形式

立柱为半径R=100cm的圆形柱。

盖梁结构尺寸为：

①.20#~22#墩：

长×宽×高＝17.793×2.2×2.1（m），体积V=79.78（m3）；②.23#墩:

长×宽×高＝17.84×2.2×2.6（m），体积V=102.20（m3）。

偏于安全考虑，取23#墩盖梁体积作为计算荷载。

3.荷载计算

①盖梁自重：

G1＝102.2×2.6×1.1＝292.3（t）

②钢模板：

G2＝底模＋侧模＝5＋10＝15（t）

③［16a#槽钢：

G3＝42×6×0.01723＝4.3（t）

④贝雷梁：

G4＝28×0.3×1.1＝9.2（t）

*：

系数1.1为8#角钢横杆及剪力杆等增加重量。

⑤其它荷载：

G5＝0.75×2.2×17.84×0.2（折减系数）

＝5.9（t）

⑥摩擦箍自重：

G6＝2（t/个）

1）荷载集度

贝雷梁长度L＝21m,荷载集度长度L1＝17.84m

Q＝（G1＋~G5）÷17.84

＝326.7÷17.84

＝18.31（t/m）

荷载集度始终位置：

1.58m→19.42m

支点位置：

5.0m→（支）→5.5m→（支）→5.5m→（支）→5.0m

2）内力计算

3）支点反力

从上图中可以看出支点反力：

R1＝R3＝1296（KN）

R2＝675（KN）

取最大反力R1＝R3为计算荷载，则：

R＝R1＋G6＝1296＋20＝1316（KN）

抱箍与立柱砼的摩擦系数为：

0.3

则：

砼垂直（向下）的摩擦力为：

F＝0.3R＝0.3×1316＝394.8（KN）

即：

抱箍（模板）承受的荷载为N＝394.8（KN）。

4、抱箍受力计算

（1）螺栓数量计算

抱箍体需承受的竖向压力：

N＝394.8（KN）

抱箍所受的竖向压力由M22mm的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》第426页：

M22螺栓的允许承载力：

[Nl]＝Pμn/k

式中：

P---高强螺栓的预拉力，取［S］＝225KN；

μ---摩擦系数，取0.3；

n---传力接触面数目，取1；

k---安全系数，取1.7。

则：

[Nl]＝Pμn/k

＝（225×0.3×1）/1.7

＝39.71（KN）

螺栓数目Z计算：

[Z]＝N/[Nl]＝394.8/2/39.71≈4.97＝5（个）

现为计算及施工方便，截面上的螺栓数目取：

Z＝14个，

则：

每支高强螺栓提供的抗剪力：

[Fτ]＝N/Z＝394.8/2/14＝14.1（KN）＜[Nl]＝39.71（KN）

故能承受所要求的荷载。

（2）螺栓轴向受拉计算

砼与钢之间设一层橡胶或土工布，按橡胶或土工布与钢之间的摩擦系数取μ＝0.3计算

抱箍产生的压力：

[Pb]＝N/u

＝394.8/0.3＝1316（KN），由高强螺栓承担。

抱箍的压力由28支M22的高强螺栓的拉力产生，即每条螺栓拉力为:

N1＝[Pb]/Z＝1316/28＝47（KN）＜［S］＝225（KN）

σ＝N"/A＝[Pb（1－0.4Z/Z）]/A

式中：

N"---轴心力，等于Pb（1－0.4Z1/Z）

Z1---所有螺栓数目，取：

28个

Z---计算截面上螺栓数目，取：

14个

A---高强螺栓截面积，A＝3.70（cm2）

σ＝N"/A＝[Pb（1－0.4Z1/Z）]/A

＝[1316×（1－0.4×28/14）]/（28×3.7×10-4）

＝25405（KPa）＝25.41（MPa）＜［σ］＝140（MPa）

故高强螺栓满足强度要求。

（3）求螺栓需要的力矩M

1）由螺帽压力产生的反力矩M1＝uN1L1

u＝0.15，钢与钢之间的摩擦系数

L1＝0.037力臂（螺母外圆直径）

M1＝0.15×39.71×0.037＝0.220（KN•m）

2）M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°

M2＝uN1cos100L2＋N1sin100L2

＝0.15×39.71×cos100×0.011＋39.71×sin100×0.011

＝0.0645＋0.0759

＝0.1404（KN•m）

式中:

L2＝0.011m，（L2为螺栓力臂）

M＝M1＋M2＝0.220＋0.1404

＝0.3604（KN•m）

＝36（kg•m）

所以要求螺栓的扭紧力矩必须大于36kg•m。

3、抱箍体的应力计算：

1）抱箍壁为受拉产生拉应力

拉力:

P1＝Z1×N1

＝28×39.71

＝1111.88（KN）

抱箍壁采用面板δ＝16mm的钢板，抱箍高度为1.0m。

则抱箍壁的纵向截面积：

S1＝0.016×1.0＝0.016（m2）

＝16×103（mm2）

[σ2]＝P1/S1＝（1111.88×103）/（16×103）

＝69.5（MPa）＜［σ］＝140（MPa）

满足设计要求。

2）抱箍体剪应力

τ2＝（N/2）/（2S1）

＝（394.8×103÷2）/（2×16×103）

＝6.2（MPa）＜[τ]＝85（MPa）

根据第四强度理论

σ＝（σ2＋3τ2）1/2

＝（69.5＋3×6.2）1/2

＝9.4（MPa）＜［σ］＝140（MPa）

满足强度要求。

计算完毕，综合计算结果，钢抱箍结构及所选择材料均满足受力要求。

2011.02.22