斜腿剛構橋施工工法.doc

設置拱型鋼管澆注鋼筋砼拱橋施工工法121、前言隨著橋梁技術的發(fā)展，橋梁造型越來越受到人們的重視，適用、優(yōu)美、多樣化、與公路沿線地形地貌的和諧統(tǒng)一，減少行車疲勞，給人以美的享受，各種拱式天橋具有結構新穎、造型美觀的優(yōu)點，該橋型的采用為xx高速公路增加了一道道靚麗的風景線，xxx公司承擔xx高速公路第三合同段8.7Km施工任務，線內共設計人行天橋（或兼渡槽）共設計7道（其中斜腿剛構橋3道），梁體結構為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板拱或坦拱結構。通過施工實踐比較，采用本工法進行施工，方便快捷，工程成本顯著降低，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。本工法就是經(jīng)對該類工程的總結、提高后形成的。下面以板拱式斜腿剛構橋為例敘述該工法。2、工法特點2.0.1 支架采用碗扣式鋼管支架，拱部支架、模板則采用頂托、橫鋼管、拱型鋼管、建筑組合鋼模板，上鋪設一層五合板及一層光面薄厘板形成，取代了傳統(tǒng)的橫木、拱型木及大量的竹膠板進行拱橋施工方法，本工法能大量縮短施工工期、減少大量人工及木材用量，降低施工成本。2.0.2 該工法更方便進行拱部結構施工過程中高程的調整控制，更好的保證拱橋的施工質量。3、適用范圍3.0.1 本工法適用于石砌、鋼筋混凝土拱橋、斜腿剛構橋的施工。4、工藝原理4.0.1 通過結構計算及碗扣鋼管尺寸模數(shù)進行支架橫縱間距的確定。4.0.2 頂部采用頂托作為頂部橫向鋼管支撐，更加方便標高調整控制，通過結構計算確定橫向鋼管及拱型鋼管的間距，確保拱部結構滿足受力要求。5、施工工藝5.1 工藝流程 見圖1 5.2 施工要點：5.2.1 支架結構計算。xx高速公路K24+850斜腿剛構天橋全長47m，跨徑為10.5m (懸臂) +22m (中跨) +105m (懸臂)，橋寬3.5m，橋型布置如圖1所示：5.2.1-1 斜腿剛構橋型布置圖斜腿剛構天橋上部采用一次性澆注混凝土斜腿剛構，斜腿撐座采用鋼筋混凝土。本天橋為超靜定結構，兩端懸臂長度為中跨跨度的05倍；梁體采用變高度異型板梁，根部梁高為跨中梁高的163倍，因此主梁懸臂不是太長，且根部梁高與跨中梁高比值不是太大的情況下，使得主梁承受的正彎矩值較大，故對基礎會產生較大的水平推力和次內力。同時，施工過程中，混凝土收縮、溫度變化、墩臺不均勻沉降等因素的影響和作用，產生的附加力會更大，因此施工中除嚴格控制撐座和橋臺的施工外，還要重點控制對現(xiàn)澆主梁搭建的支架施工質量。1 拱型鋼管結構計算：鋼管立柱的縱向間距為0.60，橫向間距為0.60m，因此拱型鋼管的計算跨徑取0.60m，忽略模板自重，在順橋向單位長度內混凝土重量為：q1=1.20.525=15 (KN/m)傾倒混凝土和振搗混凝土產生的荷載均按2KN/m2計算，作用在拱型鋼管上的均布荷載為：q=q1+20.5=16(KN/m)彎曲強度：=qL12/(10W)=113=215MPa撓度：f=qL14/(150EI)=0.543mm以上結構處于安全受力狀態(tài)。2 橫桿（拱型鋼管下橫桿）結構計算：縱向每排頂托上均架設一根鋼管，間距為60cm?？紤]到支架鋼管使用次數(shù)較多，工人操作不太熟練等因素，為了安全施工，計算中采用簡支結構進行計算：計算簡圖如下：p1=(0.15+0.175)1.20.625=5.85(KN)傾倒混凝土和振搗混凝土產生的荷載均按2KN/m2計算，作用在橫鋼管上的均布荷載為：p=p1+20.60.325=6.24(KN/m)Mmax=pL(2c+b)X=1.8KN.m(當X=a時彎矩最大)彎曲強度：=MW=211=215MPa撓度：f=pa(6EIL)(2a+c)L2-4a2L+2a3-a2b-c3=0.0073mm 以上結構處于安全受力狀態(tài)。3 立桿鋼管結構計算 按鋼管縱、橫均為O6m間距考慮，立桿承受橫桿傳來的荷載，因此，N=2P=26.24=12.48(KN), 大橫桿步距擬采用1.2m，長細比=L/i=1200/12.48=96.2,查路橋施工計算手冊附錄三P790，得=0.55，那么有N=A=0.55489215=57824N，即為57.82KN。由NN, 可見，立柱鋼管處于安全狀態(tài)。4 通道工字鋼結構設計計算： 過道頂部工字鋼設置5根，架設于加密立柱鋼管上，工字鋼上放置20cm20cm的枕木，枕木上再支立鋼管架。工字鋼計算結構簡圖如下:工字鋼跨徑為4米，間距為0.5m，忽略模板自重，在順橋向單位長度內混凝土重量為：q1=1.20.525=15 (KN/m)傾倒混凝土和振搗混凝土產生的荷載均按2KN/m2計算，作用在工字鋼上的均布荷載為：q=q1+20.5=16 (KN/m) 選用20a的工字鋼，W=237cm3彎曲強度：=qL12/(10W)=108=215MPa撓度：f=qL14/(150EI)= 0.553mm可見，工字鋼處于安全狀態(tài)。從上部荷載傳至底托(接觸面10cm10cm)上的最大值12.48KN，可知地基承載力為：12.48(0.30.3)14(集中荷載傳力系數(shù)) 20(安全度系數(shù))=388.3kPa。搭建支架前，首先對基底進行整平壓實(壓實度滿足96%)，上面鋪一層15cm厚C20混凝土層能滿足此承載條件，鋼管底部加墊20cm20cm枕木。結論：本斜腿剛構的支撐體系為60cm60cm立柱雙向排列，沿立柱高度每1.2m雙向設水平橫桿，中間留出的車輛通道支架上設置5根20a工字鋼考慮。5.2.2 支架基礎處理因該斜腿剛構橋設于挖方地段，底部為基巖，支架基礎情況良好，為了防止基礎受雨水浸泡造成支架下沉變形，支架基礎采用澆注8cm厚C25混凝土處理。5.2.3 預拱度設置本斜腿剛構模板體系在梁板跨中設置預拱度，為了防止因支架沉降、變形等因素造成結構影響，在支架頂部按二次拋物線設置預拱度予以補償，按Y=4f拱X(L-X)/L2(其中f拱為2200/400=5.5cm)，跨中最大預拱度為5.5cm。按梁底曲線漸變率逐漸向兩端漸變，施工中推算出每根頂托控制高程。見表5.2.3-1表5.2.3-1 預拱度設置及頂托控制高程計算表X 0.00 0.80 1.60 2.40 3.20 4.00 4.80 5.60 6.40 7.20 8.00 8.80 9.60 10.40 11.00 Y1 0.000 0.070 0.135 0.195 0.249 0.298 0.341 0.380 0.413 0.440 0.463 0.480 0.492 0.499 0.500 Y2 1.31.3041.3081.3121.3161.321.3241.3281.3321.3361.341.3441.3481.3521.3568Y1設計高程 382.925 382.995 383.060 383.120 383.174 383.223 383.266 383.305 383.338 383.365 383.388 383.405 383.417 383.424 383.425 Y2設計高程 384.225385.529385.533385.537385.541385.545385.549385.553385.557385.561385.565385.569385.573385.577385.582 Y1計算預拱度 0.000 0.006 0.013 0.020 0.026 0.031 0.036 0.041 0.045 0.048 0.050 0.052 0.054 0.055 0.055 Y2計算預拱度 0.000 0.006 0.013 0.020 0.026 0.031 0.036 0.041 0.045 0.048 0.050 0.052 0.054 0.055 0.055 Y1實際高程 382.925 383.001 383.073 383.139 383.200 383.254 383.303 383.345 383.382 383.413 383.438 383.457 383.471 383.478 383.480 Y2實際高程 384.225 385.535 385.546 385.557 385.567 385.576 385.585 385.594 385.602 385.609 385.615 385.621 385.627 385.632 385.637 頂托標高382.773 382.843 382.908 382.968 383.022 383.071 383.114 383.153 383.186 383.213 383.236 383.253 383.265 383.272 383.273 5.2.4 模板、支架工程施工模板應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，表面平整，接縫嚴密不漏漿，確保構件形狀和尺寸的準確，且表面平整美觀、沒有缺陷。橋臺基礎模板采用組合式鋼模板，撐座、橋臺外露的結構物用竹膠板，模板的立柱采用108cm的木枋, 圍楞采用48鋼管，每排兩根，間距不超過80cm，內穿14的對拉鋼筋，外面采用蝴蝶扣固定于圍楞鋼管上，如圖5.2.4-1外露模板固定結構圖所示。模板與混凝土接觸面應涂刷脫模劑。基礎模板采用地錨支撐牢固，不變形、不松動、不漏漿且容易拆裝。為了斜腿及梁體外表美觀，降低施工成本底模采用建筑組合鋼模板+5合板+光面薄厘板，側模采用1.2cm竹膠板。支撐腳手架的地基必須嚴格壓實，并墊15cm厚C20混凝土。腳手架搭設必須牢固可靠，加設斜撐、剪刀撐，以保證整體穩(wěn)定。圖5.2.4-1 外露模板固定結構圖斜腿及現(xiàn)澆梁體支架均采用為碗扣式鋼管架，下設底托，上設頂托，高度依據(jù)不同跨高由立桿及柱頂、底托進行調整，模板支架設計見圖圖5.2.4-2：圖圖5.2.4-2 模板支架示意圖模板、支架計算如下：本實體結構部分為鋼筋混凝土實心板，厚度按最大截面高度1.2m，寬度為2m進行計算，整體澆注施工，支架采用碗扣式支架，鋼管外徑為48mm，壁厚t為3.5mm，支架直接支承混凝土墊層上。因斜腿構件和支撐體系不是正交，而鋼管支撐系與地面也不是垂直面，斜腿是43度角，鋼管是90度角，為了保證受力要求，在斜腿下鋼管上按垂直斜腿方向增加斜撐鋼管。為方便計算，力的分解省略(對安全系數(shù)有利)。5.2.4 混凝土澆筑施工混凝土攪拌采用集中拌和，混凝土輸送車運輸，拌和時嚴格按確定的配合比下料，摻加05緩凝型減水劑，各種集料用混凝土配料機送料，各種材料應準確計量，加水均勻，嚴格控制施工坍落度?；炷翑嚢韬蠹皶r送至澆注部位，間隙時間不得超過3O分鐘，澆注混凝土采用汽車混凝土輸送泵，有效地避免了混凝土離析。混凝土應分層階梯法澆注，每層厚度不應超過30cm?；炷琳駬v采用插入式振搗器振搗，振動棒應與側模板保持510cm的距離，并不能直接振動鋼筋骨架，振動棒應快插慢拔，振到混凝土停止下沉，不再冒泡，表面泛漿平坦時為止，切勿漏振或過振?；炷翝沧⒅另攲訒r用平板振搗器振搗至表面平整密實，再用人工抹面，定漿后再二次抹面，使表面平整。在混凝土收漿后應盡快灑水養(yǎng)護，并覆蓋養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不少于7天?；炷翉姸冗_到15MPa后(一般24小時)可拆除側模板?；炷翝沧⑦^程中應安排木工、電工、鋼筋工和試驗員在現(xiàn)場跟班生產，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。混凝土強度試件應在現(xiàn)場澆注地點隨即制取，每工作班應制取不少于3組。橋梁在施工階段，斜腿下端20cm范圍設置模板及支撐來設置鉸接支撐，待上部結構施工全部完成，且變形穩(wěn)定后，將鉸接部位澆注混凝土變成固接，實現(xiàn)橋梁體系轉換。新老混凝土的結合面，必須將其進行鑿毛、沖洗，保證新老混凝土的結合質量。主梁澆注按照先澆注跨中梁段，然后澆注兩側邊跨梁段，兩側邊跨梁段則向支點方向的順序進行澆注，最后澆注偶節(jié)點，確保一次澆筑成形。由于上部結構空心部直徑較大，可采用竹籠芯模，經(jīng)濟實用。5.2.5 支架卸落待斜腿底部固鉸部分砼強度不小于設計強度90%方能卸除拱架，卸架程序：1 卸跨中梁段，由跨中向斜腿方向對稱均勻卸架；2 兩側邊跨梁段由斜腿向支點方向對稱卸架；3 卸斜腿支架，由斜腿頂部向底部方向斜架。拆時嚴禁拋扔，側模的拆模時間不宜過早或過晚，以保證砼構件不被損壞，最好在模板容易脫落時為宜且砼強度至少達到2.5Mpa才可以拆模。底模的拆除，卸落支架時，不允許用猛烈地敲打和強扭等方法進行。模板、支架拆除后，應維修整理，分類妥善存放。6 材料及機具設備6.1 主要材料一覽表 見表6.1-1表6.1-1 K24+850天橋施工材料表序號名稱規(guī)格單位數(shù)量序號名稱規(guī)格單位數(shù)量長度寬度厚度長度寬度厚度1竹膠板2.441.220.012塊557豎向鋼管2根288主梁底模底部鋼模板1.50.30.05塊2808豎向鋼管5根112薄厘板m29豎向鋼管4根64U型卡個140010豎向鋼管6根44斜腿底模底部鋼模板1.50.30.05塊9811翼板小鋼管1根412薄厘板m212翼板豎鋼管2根206U型卡個49013大橫鋼管6根2052頂部橫向鋼管414小橫鋼管4根256 頂部縱向鋼管6根4215外斜鋼管6根24對接扣件個4216里斜鋼管6根323頂托個100017扣件十字扣件個30004翼板橫木10.10.1根20618旋轉扣件個3005翼板豎木1.40.10.1根2061928a工字鋼5根46翼板小橫木不限0.50.5米16420外徑55cm 竹籠3個821塑料布m2506.2 機具設備 見表6.2-1表6.2-1 機具設備序號項目名稱型號單位數(shù)量用途備注1橋臺施工挖掘機PC220臺1基坑開挖砂漿攪拌機JZC350臺2橋臺砌筑1混凝土工程發(fā)電機GF350臺12混凝土拌和機JUZ350臺2拌和混凝土3混凝土運輸車HNJ5241臺3混凝土運輸4汽車混凝土輸送泵BHT40臺1混凝土澆注混凝土輸送壓力5.6MPa5插入式振搗器臺4混凝土搗實棒頭直徑5cm6鋼筋工程鋼筋彎曲機GW-40臺1鋼筋加工7鋼筋調直機GT-8山臺1鋼筋加工8鋼筋彎切斷機QJ40-1臺1鋼筋加工9電焊機ZXG-500臺3鋼筋加工10測量儀器全站儀620SA臺1中線控制11自動安平水準儀AT-G2臺2高程控制12水平塔尺根213對講機TK2107臺47 質量控制本工法除執(zhí)行設計圖紙及橋涵施工技術規(guī)范外，還要做到以下幾點：7.0.1 成立QC小組，編制作業(yè)指導書，明確崗位職責。嚴格執(zhí)行首相工程認可制，做好現(xiàn)場施工技術交底。7.0.2 橋梁在施工階段，斜腿下端20cm范圍設置模板及支撐來設置鉸接支撐，待上部結構施工全部完成，且變形穩(wěn)定后，將鉸接部位澆注混凝土變成固接，實現(xiàn)橋梁體系轉換。新老混凝土的結合面，必須將其進行鑿毛、沖洗，保證新老混凝土的結合質量。7.0.3 現(xiàn)澆施工嚴格遵守對稱澆注原則。主梁澆注按照先澆注跨中梁段，然后澆注兩側邊跨梁段，兩側邊跨梁段則向支點方向的順序進行澆注，最后澆注偶節(jié)點，確保一次澆筑成形。7.0.4 若支架基礎土質情況較差,則需要采用沙袋預壓的方法進行，避免因地基沉降造成梁體變形。7.0.5 為更好地保證梁體的外觀質量，在鋼筋制作完畢后，再將粘貼好的五合板+光面薄厘板放置于組合鋼模板上，并將板縫拼接嚴實，板縫不得大于2mm。7.0.6 拱部橫向鋼管必須放置與頂托中部，并與頂托連接牢固，拱型鋼管接頭必須設置對接扣連接牢固。組合鋼模板鋪設完畢后，初步進行高程調整控制，待鋼筋綁扎基本完畢后，再進行準確控制，采用頂托進行調整至控制標高，偏差不得大于5mm。7.0.7 嚴格在施工監(jiān)控的指導下進行工序施工，不得盲目施工，發(fā)現(xiàn)異常，要停止施工，查明問題采取措施后再繼續(xù)施工。8安全措施8.0.1 開工前，對全體施工作業(yè)人員做好現(xiàn)場施工安全技術交底。8.0.2 嚴格遵守各種安全操作規(guī)程，機械設備嚴格按照操作規(guī)程使用，按規(guī)定設置限高等各種醒目的安全標志，頂部周遍設置欄桿及掛設防拋網(wǎng)。8.0.3 施工人員必須佩帶安全帽，高空作業(yè)必須系安全帶。8.0.4 施工時嚴禁底部站人，頂部機具、材料放置牢穩(wěn)，嚴禁從高空拋擲物體。8.0.5 支架立桿搭設前，必須在底部混凝土上放樣彈線，嚴格按放樣線進行支立，底托長度不宜超過30cm。邊坡上立桿除挖設平臺外，必須設置斜撐桿件與路基上立桿相連，防止邊坡上支架失穩(wěn)。8.0.6 支架過道上的工字鋼必須于立桿頂部頂托上，嚴禁放置于橫桿,避免因橫桿接頭受力破壞后支架跨塌，