独立墩柱施工方案

成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部橙子湾大桥独立墩盖梁施工方案第一部分盖梁施工方案一、概述1.1工程概况成仁高速橙子湾大桥12#、13#、14#、15#为独立墩盖梁，考虑用抱箍与模板支撑法施工，盖梁皆为C40预应力钢筋砼盖梁，长宽高尺寸为：11.66×2.0×2.0m，具体尺寸见《钢管支架布置图》。盖梁顶设置2%横坡。1.2一片预应力盖梁工程量一片独立墩盖梁工程数量表编号规格长度（cm）根数总长(m)单位重重量(kg)小计(kg)合计(kg)9Φ251380682.83.85318.78953.813329.85101209.4672.563.85279.3611439.9626.393.85101.612571.2634.273.85131.9413268.3821.463.8582.6214256.2410.253.8539.4615Φ22261.93283.812.98249.75397.56181553249.62.98147.811Φ161192783.441.58131.84264.7221201.4784.11.58132.883Φ12118416189.440.888168.22299.5246941069.40.88861.6316236.22047.240.88841.9517312.21031.220.88827.725Φ10407.5192782.40.617482.741414.246489.2192939.260.617579.527487.254263.090.617162.338569.254307.370.617189.65一片盖梁预应力材料数量表钢束规格规格单根长度束数共长共重合计M15-7M15-11Φ70波纹管Φ80波纹管mmcmmkgkg套套mm17Φs15.21279.4338.38296.06121412868.845.427Φs15.21292.8338.78299.15成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部311Φs15.21276451.04618.71从上工程量可知，每片盖梁工程量相同，考虑各独立墩柱高度因素,故只对墩柱最高的12#右幅墩进行验算即可。1.3施工方法简介12#、13#、14#、15#墩柱位处为原状土，故需对原状土整平、压路机碾压，硬化10cm厚C15砼。先在墩柱上定位，安装1.8m的抱箍，在盖梁两端用直径1.4m的模板做为支架，模板顶部用3个[10槽钢做为托架，一侧直接将2个横向I40a工字钢放于上面，另外一侧将放上2根15×15的木方，在每个木方上面放上2个10吨千斤顶将I40a工字钢顶住，用于调整模板标高。将I40a工字钢安装好后，在其上部放上14根[10槽钢，一端7根在槽钢上部，每段用钢管焊接成三脚架，用于支撑盖梁底模。在盖梁骨架绑扎好后，每端预埋6根Φ5的钢管，上面2根，下面4根，在拆模之后，插入钢筋，搭上架板，作为张拉平台。1.4施工工艺流程支架拆除预应力张拉及压浆场地平整基底基础处理抱箍安装模板支架模板安装钢筋及预应力安装装钢筋及预应力制作原材料准备盖梁浇筑养护拆模混凝土拌合成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部三．力学计算3.1力的传递力的传递：整个盖梁的重量（含施工重量）一部份由已浇墩柱顶面承受，一部份通过斜三角架传至横向I40a工字钢，再集中传至Φ1.8m的抱箍和2端的Φ1.4m的墩柱模板上面。其中，Φ1.4m的墩柱模板承受I40a工字钢悬臂部份受力。3.2结构计算3.2.1相关荷载计算已知：横向工字钢L=12m，悬挑部份长度L悬=5.1m，2根Φ1.4的模板支撑工字钢两端。(1)砼重量：Q1=39.74×2.3×9.8=895.740KN(2)钢筋和钢绞线重量：Q2=39838.34×9.8=390.416KN(3)模板支架重量(a)模板：因采用1.22×2.44m规格的桥梁板，按每张40Kg计算，则有其单位重为131.68N/m2。本盖梁所需总平米数约为：80.289平米，则Q模板=80.289×131.68=10.57KN(b)支架：帽梁承托下三角支架由107×92×51×10.9轨道钢制作，总长为47.95m，则Q轨道钢=47.95×24.46×9.8=11.494KN(c)工字钢：Q工字钢=2×12×67.6×9.8=15.90KN则Q3=37.964KN(4)施工时人员、机具重量：按3KN/m2考虑，则有Q4=11.6×2.1×3=73.08KN(5)振捣器产生的振动力假设施工时采用2台50插入式振动器进行振捣，每台振动力为5KN，则施工时振动力Q5=2×5=10KN。则有Q=Q1+……+Q5=1407.200KN成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部则考虑1.2倍安全系数，Q计=1.2×Q=1688.64KN3.2.2对I40a工字钢进行验算将I40a工字钢所承受荷载转化为均布荷载，则有：Q’=1688.64/11.66=144.823KN/m。因为2根工字钢共同参与受力，则每根所承受的均布荷载为：q=72.412KN/m。按均布荷载取350cm一段进行验算：(1)抗弯强度：弯矩：Mmax=1/8qL2=0.125×70.256×3.52=107.58KN·M抗弯强度：σ=M/W=107.58/1.09=98.697MPa[σ]=170MPa故，抗弯强度满足要求。(2)挠度计算F=5qL4/(384EI)=5×70.256×35004/(384×2.1×105×2.172×108)=3.009mmL/600=5.8mm故，挠度亦满足要求。3.2.3抱箍验算3.2.3.1抱箍螺栓计算3.2.3.1.1螺栓数目计算3.2.3.1.1.1公式推导抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积。即：F=μ·N式中：F……抱箍与墩柱间的最大静摩擦力μ……抱箍与墩柱间的静摩擦系数N……抱箍与墩柱间的正压力成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部因正压力N与螺栓的预紧力是对平衡力，根据抱箍的结构形式，假定每抱箍螺栓总数为m，螺栓的传力接触面数目为n，每个螺栓预紧力为F1=[F]，则抱箍与墩柱间的总正压力为：N=m·n·F1则有：F=μ·N=μ·m·n·F1每个抱箍承受的荷载Q=G计/2，根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）取安全系数K=1.3。则有：Q=F/K=μ·m·n·F1/k=μ·m·n·[F]/K设螺栓的允许承载力为[NL]=μ·n·[F]/K则有：Q=m·[NL]即螺栓数目：m=Q/[NL]3.2.3.1.1.2螺栓数目计算本抱箍采用M27，8.8级高强螺栓，据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表7.2.2-2，M27螺栓的预紧力[F]=230KN；钢材与砼间的摩擦系数为0.3~0.4，取0.3；螺栓的传力接触面数目n=1。则M27高强螺栓的允许承载力为：[NL]=μ·n·[F]/K=0.3×1×230/1.3=53.0769KN则螺栓数目m=Q/[NL]=G计/2/[NL]=1081.0485/2/53.0769=10.1838螺栓数目取整，根据螺栓的布设，取螺栓数目m=12个则每个高强螺栓提供的抗剪力为：P’=Q/m=1081.0485/12=45.0437[NL]=53.0769KN故能承受所要求的荷载。3.2.3.1.2螺栓轴向受拉计算砼与钢抱箍之间设一层橡胶或土工布等作衬垫，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3进行计算。则抱箍产生的压力Pb=Q/μ=G计/2/μ=540.5243/0.3=1801.748KN成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部抱箍的压力由12个高强螺栓的拉力产生，即每个螺栓拉力为：N1=Pb/m=1801.748/12=150.1456KN[F]=230KN则螺栓所受拉应力为：σ=N2/A其中N2=N’·(1-0.4·m总/m’)式中：N’……构件的轴心力，N’=Pb=1801.748KNm总……构件与节点板所连接的所有高强螺栓数目，m总=12个m……所计算截面(最外侧螺栓处)上高强螺栓的数目，m=6个(每抱箍外侧各3个)A……高强螺栓截面积，对于M27，A=5.726cm2则有：σ=1801.748×(1-0.4×12/6)/(12×5.726×10-4)=52443.47KPa=52.443MPa[σ]=0.8·[F]=0.8×230=184MPa故螺栓纵向受拉满足要求。3.2.3.1.3求螺栓所需扭紧力矩M3.2.3.1.3.1螺帽压力产生的反力矩M1计算由螺帽产生的反力矩：M1=μ1·N1·L1式中：μ1……钢与钢之间的摩擦系数，μ1=0.15L1……力臂，L1=0.015m则：M1=0.15×150.1456×0.015=0.3378KN·m3.2.3.1.3.2螺栓爬升角产生的反力矩M2计算螺栓爬升角θ=10°，则有M2=μ1·N1·cosθ·L2+N1·sinθ·L2式中：L2……力臂，L2=0.011m成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部则有：M2=0.15×150.1456×cos10°×0.011+150.1456×sin10°×0.011=0.5306KN·m3.2.3.1.3.3螺栓所需力矩M计算螺栓所需力矩M=M1+M2=0.3378+0.5306=0.8684KN·m=86.84Kg·m所以要求螺栓的扭紧力矩M≥86.84Kg·m3.2.4抱箍各构件计算3.2.4.1抱箍钢板高度H计算3.2.4.1.1螺栓中心距本设计每节点板上螺栓为2排，每排3个螺栓。故外排垂直于内力方向或顺内力方向：最大允许距离12d。=12×28=336mm最小允许距离3d。=3×28=84mm取螺栓中心间距为[86mm，120mm]3.2.4.1.2螺栓中心至构件边缘距离最大允许距离4d。=4×28=112mm最小允许距离1.5d。=1.5×28=42mm取螺栓中心至边缘距离为[44mm，100mm](说明12：d。为螺栓孔直径，Ø=28mm)3.2.4.1.3抱箍钢板高度H计算由螺栓中心间距范围与螺栓中心至边缘距离范围，可取抱箍钢板高度范围为：[26cm，44cm]，故本设计抱箍钢板高H取40cm，即H=40cm。3.2.4.2抱箍钢板厚度t计算成自泸赤高速公路仁寿段CR11标项目经理部施工方案成都华川公路建设（集团）有限公司成仁高速公路CR11标项目经理部据参考文献《盖梁抱箍设计计算方法》，箍板验算时，不但要考虑螺栓预紧力产生的沿抱箍圆周切线方向的应力，还要考虑由螺栓预紧力产生的剪应力及竖直荷载产生的应力。抱箍钢板采用3号钢，取钢板高度H=40cm进行验算，则其抗拉强度为[σ]=215MPa，抗剪强度设计[fv]=125MPa。3.2.4.2.1由螺栓预紧力产生的应力螺栓最大设计拉力p1=3×150.1456=450.4368KN则螺栓预紧力产生的应力为：σθ=K·P1/(μ·π·H·t)式中：σθ……由螺栓以预紧力所产生的环向正应力K……滑动安全系数，K=1.3P1……抱箍所受力，P’=450.4368KNμ……抱箍与墩柱间摩擦力，μ=0.3H……抱箍高度，H=0.4mt……抱箍钢板厚度。则有：σθ=1.3×450.4368×103/(0.3×3.14×400×t)≤[σ]=215MPa则钢板厚度t≥7.2282mm3.2.4.2.2由剪应力产生的应力由剪应力产生的应力为：Tθ=P1/(2·H·t)=45