一、工程概况 陕西十天高速公路汉中段,“响滩大桥”右幅993.48延米,左幅929.98延米,大桥沿汉中西乡县境内牧马河北岸穿行,其中双幅双柱圆柱墩盖梁为3#-47#,尺寸为:长25m、宽1.9m、高1.8m,混凝土自重约230t。由于跨径大,且盖梁施工场地均在河滩上,根据现场实际情况采用托架法施工,托架采用抱箍加贝雷梁做为浇筑混凝土平台。 二、可行性计算
一、工程概况
陕西十天高速公路汉中段,“响滩大桥”右幅993.48延米,左幅929.98延米,大桥沿汉中西乡县境内牧马河北岸穿行,其中双幅双柱圆柱墩盖梁为3#-47#,尺寸为:长25m、宽1.9m、高1.8m,混凝土自重约230t。由于跨径大,且盖梁施工场地均在河滩上,根据现场实际情况采用托架法施工,托架采用抱箍加贝雷梁做为浇筑混凝土平台。
二、可行性计算
响滩大桥双幅双柱盖梁施工,底模采用钢模板。底模下采用沿纵桥向间距1米布置双[10#槽钢,纵梁型号为4片321贝雷梁。
贝雷梁纵梁计算荷载组合为模板重量,钢筋砼重量,振捣砼产生的荷载,砼倾倒时产生的冲击荷载之和。
工况:1、响难盖梁尺寸长25米,高1.8米,宽1.9米。纵梁跨度15米,
两端悬臂5米。
2、钢筋安装完毕,模板安置完成。
3、混凝土浇筑完毕初凝未开始前状态。
4、浇筑采用吊车上料,吊斗上料小于0.8m3。
5、施工时采用振动棒,振捣密实。
6、总体安全系数取1.3。
一、底纵梁检算
1.1钢筋砼重量
N砼=25×1.8×1.9×2.7=230.85T
1.2施工荷载
N模=7.5T
1.3振捣砼时产生的荷载
N振=2KN/m
1.4砼倾倒时产生的冲击荷载
N冲=4KN/m
∵N总1=1+2=230.85+7.5=238.35T*1.3=309T
F均1=N总1/25=309T/25m=123.6N/㎜
F均=123.6+2+4=129.6N/㎜
M1=q*l*x/2[(1-a/x)(1+2a/l)-x/l
=129.6*15000*12500/2[(1-5000/12500)*(1+2*5000/15000)-12500/15000]
=2*109N.㎜
M2=-1/2*q*x2
=-1/2*129.6*17002
=-1.8*108N.㎜
【M】=3375KN.m*2*0.8=5.4*109N.㎜
【M】>M1;【M】>M2
f1=(q*l4/384*E*I)(5-24*a2/l2)
=(129.6*150004/384*2.1*105*11548688*104*2)(5-24*50002/150002)
=8.2mm<【f1】
f2=(q*a*l3/24*E*I)(6*a2/l2+3*a3/l3-1)
=(129.6*5000*150003/24*2.1*105*11548688*104*2)*(6*50002/150002+3*50003/150003-1)
=4.2mm<【f2】
上式中E=2.1×105Mpa,I=1154868.8㎝4(双排单层加强)
【M】允许弯矩,双排单层加强【M】=3375KN.m
【f】为容许扰度值【f1】=L/500=30mm;【f2】=L/500=10mm
故挠度满足施工要求。
二、抱箍检算
(一)抱箍承载力计算
抱箍体需承受的竖向压力N=1550kN,所受的竖向压力由M30的高强
螺栓的抗剪力产生,M30螺栓的允许承载力:[NL]=Pμn/K
式中:P---高强螺栓的预拉力,取370kN;μ---摩擦系数,取0.3;
n---传力接触面数目,取1;K---安全系数,取3。
则:[NL]=370×0.3×1/3=37kN
(1)螺栓数目m计算:
m=N/[NL]=1550/37=41.9个,取实际结构截面上的螺栓数目m=60个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力:
P′=N/60=1550/60=25.8KN<[NL]=37KN
故60个M30高强螺栓能承担所要求的荷载。
(2)螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶,按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算
抱箍产生的压力Pb=N/μ=1550kN/0.3=5166.7KN由高强螺栓承担。
则:N’=Pb=5166.7kN
抱箍的压力由60条M30的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为
N1=Pb/60=5166.7kN/60=86.1KN<[S]=225KN
σ=N”/A=N′(1-0.4m1/m)/A
式中:N′---轴心力
m1---所有螺栓数目,取:60个
m---计算螺栓数目,取:42个
A---高强螺栓截面积,A=7.07cm2
σ=N”/A=N1(1-0.4m1/m)/A=86.1×(1-0.4×60/42)/7.07Cm2=52.2MPa<[σ]=140MPa
故M30高强螺栓满足强度要求。
(3)求螺栓需要的力矩Te
Te=KPCd=0.15×370×25.45=1412.5KN•㎜=141.3kg•m
所以要求螺栓的扭紧力矩Te≥143.3kg•m
K-扭矩系数,取0.15
PC-螺栓拉力
d-螺栓直径
(二)抱箍体的应力计算:
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=30×86.1=2583KN
抱箍壁采用面板δ12mm的钢板,抱箍高度为1.5m。
则抱箍壁的纵向截面积:S1=0.012×1.5=0.018m2
σ=P1/S1=2583/0.018=143.5MPa<[σ]=215Mpa
故抱箍体满足抗拉强度要求。
2、抱箍体剪应力
τ=(1/2RA)/(2S1)=(1/2×1550)/(2×0.018)=20.8MPa<[τ]=85MPa
根据第四强度理论
σW=(σ+3τ)×1/2=(52.2+3×20.8)×1/2=57.3MPa<[σW]=145MPa
满足强度要求。
计算时,钢材取A3钢,轴向应力[σ]=215MPa,弯曲应力[σW]=145MPa,
剪应力[τ]=85MPa。
故抱箍体满足抗剪强度要求。
三、混凝土抗压强度检算
C30砼=Rab=21Mpa
0.8Rab=0.8*21=16.8Mpa=[σ砼]
P1=2583KN
σ=P1/S=2583/∏2r*1.5=2583/∏*2*0.9*1.5
=0.31<[σ砼]=16.8Mpa
故抱箍施工时墩身混凝土强度可满足要求。
结论:通过对直径1.8米双幅双柱的盖梁底模纵梁及抱箍检算,该托架施工法采抱箍、双排贝雷梁承担施工荷载,检算结果符合规范要求,能满足施工要求,可按此计算指导现场施工。
三、施工控制
1、施工工艺
墩顶盖梁拟采用“托架法”施工,不设支架,托架支点采用“抱箍”。该方法既能保证盖梁质量,又能缩短工期。
2、施工方法
每套钢夹箍为两半圆结构,由工厂加工,两个半圆之间通过高强度螺栓连接,钢夹箍制作成型后,分两个半圆运往工地。
根据托架高度和盖梁底标高,在墩柱上确定夹箍的位置,然后将两个半圆夹箍通过高强度螺栓固定在墩柱上,抱箍与墩柱间衬一层橡胶带。螺栓施拧时,先用扭矩法进行初拧,再用转角法进行终拧,使螺栓达到预定的拉力,扭紧力矩不得小于143.3(kg•m)。螺栓施拧结束后要进行质量检查,用扭力板手检查,用小锤敲击螺栓,由声音和扭力判断是否由漏拧的螺栓。
托架由贝雷梁组成,就地拼装后吊装就位,然后拼装盖梁底模(分配梁在底模上已加工就位)。
当盖梁混凝土抗压强度达到2.5Mpa时,并保证不致因拆模而受损坏时,可拆除盖梁侧模板。拆模时,可用锤轻轻敲击板体,使之与混凝土脱离,再用吊车拆卸,不允许用猛烈地敲打和强扭等方法进行,并吊运至指定位置堆放。模板拆除后,及时清理模板内杂物,并进行维修整理,以方便下次使用。
底模拆除时要待混凝土强度达到设计强度的95%时,张拉盖梁预应力束N2-2、N1-1、N1-4,张拉完成后用真空压浆法对管道进行压浆,压浆完毕48小时后,才能拆除底模托架。托架拆除时,严格按由上而下的顺序进行。
四、质量保证措施
建立健全包括施工、质量、测量、试验、计量、机械、安全、材料管理等部门在内的一整套质量保证机构,同时发挥党政工团齐抓共管的作用。加强质量意识教育,围绕质量方针目标,进行一系列质量管理活动。
五、结束语
贝雷梁强度和刚度满足设计规范要求,是大跨度盖梁施工的关键技术所在,在施工期内我对贝雷梁的变形进行了监控,比预期计算值偏小,达到设计要求。
抱箍作为唯一的支撑体,到现场后的抱箍要先在墩身上进行工艺性静载试验,判断其可靠性。