一、工程概况及计算依据
1.1、工程概况
南京机场高速公路包含主线、东、西集散车道,均跨越秦淮河新河相交,本次施工的桥梁为东、西集散车道跨秦淮河新河大桥。东集散车道跨秦淮新河桥梁墩号、桩号范围:Pe13~Pe16,K4+026.57~K4+226.57;西集散车道跨秦淮新河桥梁墩号、桩号范围:Pw13~Pw16,K4+026.54~K4+226.54,桥梁结构采用单箱单室斜腹板预应力混凝土箱梁,桥梁全宽15.5m,中墩及边墩顶梁高为5.4m、2.7m,变高梁以腹板斜率不变,变底板宽度来实现。
主要施工工艺:箱梁采用对称悬臂浇筑法施工,边跨现浇段搭设支架浇筑,先边跨合拢再中跨合拢。
上部结构主梁为预应力混凝土变截面箱梁,跨径组合54+92+54m。中支点梁高5.4m高跨比1/17.04;跨中梁高2.7m,高跨比1/34.07。箱梁高度按2次抛物线线形变化,边跨与中跨梁高对称。桥梁截面为单箱单室斜腹板箱型截面,箱梁顶板宽15.2m,设置单向2%横坡;底板横向为平坡。截面尺寸:顶板厚28cm;底板厚30~80cm;腹板厚45~85cm;悬臂板长度3.7m,挑臂根部厚55cm。在墩顶及中跨跨中设置横梁。箱梁节段长度0#块为12.0m,其它节段长度3×3.0m+4×3.5m+4×4.0m,共11节段。合拢段长2.0m。全桥共设1个主跨合拢段和2个边跨合拢段。
各节段梁体参数表
节段编号 边跨现浇段 合拢段 11# 10# 9# 8# 7#
节段长度(cm) 6.88 2.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.5
节段重量(t) 248.0 51.1 102.43 103.42 104.16 114.24 113.71
节段编号 6# 5# 4# 3# 2# 1# 0#
节段长度(cm) 3.5 3.5 3.5 4.0 3.0 3.0 3.0
节段重量(t) 121.17 126.71 133.05 119.65 125.36 131.49 690.99
1.2、计算依据
1、机杨高速东西集散车道跨秦淮河新河大桥施工图纸(第二册);
2、我单位积累的成熟技术、科技成果、施工方法以及从事类似工程的施工经验;
3、《公路桥涵施工技术规范》(G/TF50-2011);
4、《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95);
5、《路桥施工计算手册》 人民交通出版社;
6、《公路钢木结构设计规范》(JTJ025-1986)。
1.3、计算荷载参数取值
1、施工人员、施工料具运输、堆放荷载:①计算模板及直接支撑模板的小棱时,取2.5KN/m2;②计算直接支撑小棱的梁或拱架时取1.5KN/m2;③计算支架立柱及支承拱架的其它结构构件时取1.0KN/m2;
2、振捣荷载2.0KN/m2;
3、模板、支架自重:0.750KN/m2;
4、钢筋混凝土容重取:;
5、钢材弹性模量取:;
6、A3钢力学性能:轴心应力;弯曲应力;剪应力(其容许应力按临时结构组合Ⅰ提高1.3倍);
4、计算模型
本项目采用三角桁架片组成的三角挂篮,挂篮按最重节段4#重量为1330.5KN进行设计,其主要技术指标见。
挂篮设计参数表
项 目 设 计 参 数
设计承载能力(吨) 180
挂篮总重(吨) 48
挂篮自重最重悬浇梁段重量比值 0.36
挂篮主桁安全系数 2.5
挂篮承重时抗倾覆安全系数 >2.0
挂篮行走时抗倾覆安全系数 >2.0
挂篮前吊杆最大变形量(mm) 5.3
挂篮主承重桁架弹性挠度(mm) 9.0
挂篮累计最大变形量(mm) 14.3
本桥挂篮采用三角桁架式挂篮,挂篮主要由主桁三角架及连接器、底模系统、侧模系统、内模系统、横梁系、悬吊系、支垫梁及轨道梁等组成。
(1)、主桁三角架:由主桁三角桁架由立柱、斜拉杆、主梁组成。
主梁由2根[40b型钢加工而成,共长11.0 m,是挂篮主要的承重结构。挂篮两根主梁之间设有平联、斜联,以减少负荷后侧向变形,增加整体稳定性。每片主桁立柱由2根[32b型钢加工而成,长420cm,销孔间距为425cm。斜拉杆采用[22b型钢加工而成,前斜拉杆销孔间距为641 cm、后斜拉杆销孔间距为560cm、,立柱横联采用由[12焊接而成的刚性桁架。立柱、斜拉杆及主梁构成三角桁架,共同承受主桁前、后横梁传给的外荷载。主梁与立柱之间采用底座连接、斜拉杆为销轴连接。
(2)、横梁系由前、后上横梁;前、后下横梁组成,横梁由2[36b槽钢和2[40b加工而成。前、后上横梁固定在主桁架上,底模系统固定在前、后下横梁上,前下横梁通过吊杆吊于前上横梁上,后下横梁由双头螺杆锚固在已经浇筑好的梁段上。
(3)、悬吊系是挂篮的升降系统,位于挂篮的前部,其作用是悬吊和升降底模、侧模、内模和工作平台等,以适应悬臂段高度的变化。由吊杆、吊杆座、千斤顶、手拉葫芦等组成。吊杆及后锚杆均采用JL32精扎螺纹钢。用精扎螺纹钢做的各吊杆接长、锚固的连接器和螺母均采用相应的标准件,除顶升用的螺母为单螺母外,其余均应采用双螺母。各前、后吊杆及后锚吊杆应使用符合规范要求的材料,各吊杆在箱梁施工过程中严禁碰到电焊火花。前吊杆下端与底模平台前横梁栓接,上端支持于前上横梁,前上横梁上设千斤顶及扁担梁调节高度,以实现底模及工作平台的升降。另外葫芦控制内模的前移。
(4)、行走系是挂篮前后移位的主要装置,包括手拉葫芦、轨道梁、前后支撑梁下铺设滚钢形成滚动装置和牵引设备。
(5)、模板系由底模、侧模、内模、端模等组成。
底模:底模由底模架和底模板组成。底模纵梁由I28b型钢组成,底模板由[10槽钢+5mmA3钢板拼焊组成,底模架前端连有角钢,组成操作平台。
侧模:为桁架式整体模板,由型钢焊成的侧模骨架和其上铺[6.3槽钢+5mmA3钢板组成。侧模由纵梁承托在前、后下横梁上,侧模纵梁前部通过悬吊系吊在前下横梁上。后端通过吊杆悬吊在后下横梁上,挂篮行走时,侧模与挂篮底盘一起行走。
内模:顶模采用型钢焊成的桁架片其上铺设木模组成,内模架型钢桁架片下设滑套,可以沿内滑梁行走,内滑梁为25b工字钢,其后部锚在梁段顶板上,前端通过悬吊系吊在前上横梁上。内模架以箱梁上倒角上部为轴,中部、下部以型钢对撑。内模的前移在下一段的底板、腹板的钢筋、预应力管理、预埋件等安装完成后进行。
端模:为木模,以10*10cm方木为加劲带,为一次性使用。为改善混凝土的外观质量,提高梁段接缝的平整度,在所有模板间接缝处均粘贴2cm厚的海绵条(宽5cm以上),以使模板接缝严密不漏浆。
为保证施工安全,操作方便,每套挂篮设5个工作平台,前上横梁设吊带长度调整平台1个,前上横梁下设有1个工作平台,底横梁
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