水中系梁综合项目施工专项方案.doc
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水中系梁施工方案 【摘要】:介绍了水中系梁采取部分预制结合分离式套箱施工方法,并对关键部位进行了验算。 关键词:水下系梁、分离式套箱、系梁预制、结构验算 1 选定方案 我企业承建连盐高速公路桥—海河大桥在连盐高速公路K113+627处,河道系天然港道、主航道,河道宽60m左右;2#、3#墩在河床中间,并设置横系梁,系梁顶标高为0.40,底标高-0.80。河流通航水位1.62,系梁在水下。 本桥设计系梁净长840cm,截面尺寸为120cm×120cm。系梁底部和桩顶齐平,距水面高度约1.20m左右。另外,6~7月份施工系梁时,正值水位高峰季节,更不易施工。系梁砼方量12.1m3,适适用于采取有底钢套箱施工。但有底钢套箱是利用基础顶部做为承力点,必需先浇筑封底砼,施工难度较大,浪费较多。所以依据本桥结构特点,并多方考证,拟采取部分系梁预制结合分离式套箱方案进行水中系梁施工。 2 水中系梁施工工艺 2.1 系梁预制 依据桩距及套箱外径大小,确定预制系梁长度6m,系梁总重21.6T,吊装需采取大吨位吊车安装。系梁离河岸较远,对吊装不利。为此我们采取系梁直接在水上钻孔平台上预制,以后吊装方案。 预制前,首先对水中排架进行加固,且同时对排架桩承载力进行验算,满足要求后实施预制。排架加固后,铺设型钢和底板使之形成平台,以后在平台上铺设系梁底模、绑扎钢筋,安装侧模并浇筑砼。强度达成75%后,拆除模板,并对端部实施凿毛处理。预制系梁时,纵向主筋长度按6.4m和7.4m控制。 2.2 钢套箱结构形式 钢套箱按底标高-1.30、顶标高2.20控制,即套箱竖向长度3.50m,内径300cm。钢套箱采取δ=10mmA3钢板加工而成,为确保环向刚度,在套箱内壁采取[10型钢进行环向加固,加固位置分别在套箱底部、距顶部1.20m处。套箱底板也采取δ=10mmA3钢板,并依据测量护筒位置在底板上开孔,孔洞直径较护筒直径大10cm。为确保底板刚度,在套箱底部用型钢加强。套箱壁上依据计算好系梁位置进行开孔,孔洞大小和系梁截面尺寸相吻合。套箱和系梁连接是经过∏型钢抱箍和套箱焊接而成,抱箍之间用螺栓连接,抱箍和系梁之间用橡胶垫,并同时涂上早强型玻璃胶。对于洞口处四面用钢板及型钢进行加强。 2.3 系梁、套箱安装和准备 吊装安装 将预埋于同一桩顶两根竖向型钢进行加固连成整体形成支墩,横梁采取箱型钢梁,形成吊装。 套箱和系梁加固 套箱和系梁拼装后,为确保套箱和系梁相对稳固,将套箱上、下部和系梁之间用型钢做拉杆进行固定。 2.4 系梁、套箱安装和拆除 起吊系梁及套箱:将连接好套箱和系梁由两个20t手拉葫芦起吊悬挂于吊架上。 拆除平台:将系梁底部在系梁范围内平台拆除。 系梁及套箱就位:平稳下放系梁及钢套箱至设计标高。 套箱封底:用砂袋塞封底套箱底板和护筒缝隙,然后在套箱内钢护筒外侧浇筑水下砼,进行套箱底部砼封底。封底厚度由计算所得。 系梁浇筑:待封底砼达成一定强度后,抽于套箱及护筒内水,清理桩头,切割部分钢护筒,根据设计要求调整桩头钢筋,并按设计长度接长系梁纵向主钢筋,绑扎箍筋及桩头钢筋,支立系梁接长段模板,浇筑桩头及系梁部分砼,切割桩头以上钢护筒。钢套箱待立柱完成以后进行水下切割拆除。 3 验算 3.1 地基承载力计算 搭建钻孔及系梁预制平台木排桩如右图所表示: 依据勘测地质汇报所表示,2#、3#墩所在1~2层地质参数以下: 地质层:0~-0.90层为亚粘土;-0.90~-5.0层为亚粘土。亚粘土层内摩擦角ψ=15.3°;土容重: r1=19.9kN/m3, r2=19.3 kN/m3。天然孔隙比:e1=0.653,e2=0.792。亚粘层土[б0]=150 kPa。 圆木桩为落叶松,桩长按6m设计,木桩进入第一层土h1=0.9 m,进入第二层土h2=3.1 m。 因为b>2 m,h >3 m,且h/ b<4,故修正后地基许可承载力按下式计算: [б]= [б0]+k1r1(b-2)+ k2r2(h-3)=169.4kPa 其中,由验算手册可知,亚粘土层宽度修正系梁取k1=0、深度修正系数值取k2=1.5,r2=∑rihi/∑hi=19.4 kN/m3。 3.2 排架桩承载力计算 考虑群桩作为整体基础,桩基础可视为如右图所表示ABCD范围内假想实体: 则: a=a0+2htg(ψ/4)=10.53m b= b0+htg(ψ/4)=3.77m 其中,a0=10m,b0=3.5m,h=4.0m,ψ=15.3° 作用在桩基础上竖向荷载:系梁重量G1 、木桩重量G2、浇捣过程中砼倾倒荷载(4.0 kPa)及砼振捣产生荷载(2.0 kPa),模板重量可忽略不计。 N=216+45.2+6.0x10x3.5=471.2 kN 由公式:бmax=rl+N/A=19.4x4.0+471.2/(10.53x3.77) =89.4<[б] = 169.4kPa 合符要求 其中,系梁砼重量:G1=1.2x1.2x 6x 25=216 kN; 木桩:G2=40x(πx0.202/4x6.0x6)=45.2 kN; 3.3 系梁吊装系统计算 竖向支撑杆件采取型号为I12.6工字钢A3钢材,查手册所得:A=18.10cm2,ix=5.19cm,杆件长度L0=5.5m。轴向应力[б]=140 MPa 横向杆件采取箱型钢梁,截面如右图所表示: 查得W=4026cm3,构件长L=10m,型钢重G3=33.91kN(型钢每延米重3.391 kN),弯曲应力[бw]=145 MPa。 单个套箱重G4=πx1.502x3.5x78.5=25.9 kN 1)竖向支撑构件稳定性计算 由λ= L0/ ix=106,得φ=0.548。 由б=N/A=(G1 +G3 +2G4)/(4A) =41.5MPa<0.548[б]= 76.7MPa 符合要求 2)横向构件稳定性计算 依据横梁承重形式,横梁受力如右图所表示: 由N1=N2=(G1+2G4)/2=133.9 kN Ra= Rb= (N1+N2+ G3)/2=150.85 kN Mmax=ql2/8+ Rax5- N1x2.5=461.76 kN•m 由λ=αx (L/ h) x (rx/ry)=50,得φ=0.828。其中,焊接件系数α取值为1.8,正方形截面回转半径rx 、ry相同。 由бmax= Mmax/W=461.76x1000/4026 =114.7 MPa <0.828[бw]=120 MPa 符合要求 3.4 封底砼厚度计算 套箱底端封底砼厚度必需满足: F-(G4+W1/2)≤πD[τ]h 计算所得:封底砼厚度h≥0.41m; F—单个套箱所受浮力。 F=KrwV=2.0x10xπx1.52x2.92=412.8 kN D—内护筒直径,2.0m; [τ] —钢护筒和封底砼之间许可摩擦力,取100 kN/ m2; rw—水容重,10 kN/ m2; V—套箱体积,1.2x1.2x6.0; K—安全系数,取2.0; W1—预制系梁水中重量 W1=G1-ρg V =216-10x1.2x1.2x6=129.6 kN。 4 结语 4.1 系梁预制和分围堰施工节省了大量材料,同时加紧了施工进度。 4.2 对于桩基面三桩式水中系梁施工,依据实际情况确定施工方案。如一样正在承建运棉河大桥水中系梁,因系梁较短,无法预制,则采取钢板围堰施工。- 配套讲稿:
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