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1、 某干渠新建工程渡槽施工方案計 算 者：復 核 者：審 核 者：XXX大土木工程設(shè)計有限公司XXXX年 XX月 目錄1項目概況22施工方案22.1概述22.2施工流程22.3方案可行性分析23支架有限元分析23.1檢算任務(wù)23.2支架模型23.3計算荷載23.4結(jié)構(gòu)變形23.5結(jié)構(gòu)承載力檢算2貝雷梁2分配梁2橫梁2精軋螺紋鋼2排架立柱軸心受壓23.6結(jié)論24槽殼有限元分析24.1檢算任務(wù)24.2槽殼模型24.3支架模型24.4計算荷載24.5結(jié)構(gòu)承載力檢算2正截面抗彎（自重狀態(tài)下）2斜截面抗剪（自重狀態(tài)）2裂縫寬度檢算（自重狀態(tài)）：2撓度檢算（自重狀態(tài)）2結(jié)論25建議21 項目概況本次XXX干2、渠新建工程，全長9.721km（樁號0+0009+721，其中二標段為4+0009+721段），二標段，明渠長2723m，均為1/4000比降；暗渠15座，長506m，比降1/1000或1/1500；箱涵1處，長77m，比降1/1000；隧洞8座，長1575m，比降1/1000；渡槽5座，長817m，比降1/1000；陡坡1處，長23m；其他渠系小型建筑114座（新建節(jié)制閥1處，分水閘1處，泄洪閘1處，機耕橋9座，人行橋34座，放水洞24處，穿渠涵洞3處，山洪度3處，山溪接水10處，梯步28處）。本施工方案只包括渡槽槽身的現(xiàn)澆施工。渡槽采用自上而下的施工順序，渡槽槽身（包括落地槽）、排架和基礎(chǔ)3、都采用現(xiàn)澆的施工方式。2 施工方案2.1 概述XXX干渠新建工程，共有5座渡槽，分別是：1. XXX渡槽：2. XXX渡槽：3. XXX渡槽：4. XXX渡槽：5. XXX渡槽：2.2 施工流程5座渡槽均采用貝雷梁支架現(xiàn)澆的施工方式，具體施工方案如下：1. 在每根排架上預埋9根A25精軋螺紋鋼螺栓；2. 安裝鋼板牛腿，牛腿由4塊20mm厚鋼板焊接而成；3. 每兩個牛腿之間安裝鋼板組合橫梁橫梁與牛腿間使用M25高強螺栓連接；4. 每個鋼板組合橫梁上安裝兩個砂桶，砂桶高度為40cm，根據(jù)施工，可做微調(diào)；5. 渡槽橫向每兩個砂桶間設(shè)置一道雙拼36c工字鋼；6. 渡槽縱向在雙拼工字鋼上安裝三拼加強型貝4、雷梁；7. 貝雷梁上鋪設(shè)20a工字鋼分配梁，分配梁按照每75cm一道鋪設(shè)；8. 分配梁兩端延渡槽縱向鋪設(shè)10#工字鋼，與分配梁間采用螺栓連接；9. 10#工字鋼為龍門吊行車軌道，在其上方安裝小型龍門吊（龍門吊由廠家提供），龍門吊最大起重荷載為3t；10. 龍門吊大小里程方向在分配梁上各設(shè)置一座固定式小型吊機，該吊機與分配梁之間使用螺栓連接（該吊機由廠家提供，并安裝）；11. 分配梁中間鋪設(shè)兩道楞木，楞木上方安裝渡槽鋼模板，鋼模板中下方為楞木，兩端采用可調(diào)節(jié)螺栓與分配梁連接；12. 待所有連接完成后對渡槽鋼筋混凝土部分進行施工，鋼筋與混凝土由龍門吊與小型吊機配合吊裝，澆筑混凝土時應(yīng)對混凝土進行充5、分振搗，其他鋼筋與混凝土施工參照相關(guān)規(guī)范與設(shè)計圖紙；13. 待渡槽槽身達到設(shè)計標準即可放掉砂桶內(nèi)砂拆去鋼模板及鋼支架；14. 施工順序如下，先澆筑（N-1）#，待（N-1）#施工完場后施工N#，施工N#的過程可同時拆除（N-1）#模板支架，安裝到（N+1）#，以此類推，直到全部施工完成；15. 為保證施工安全，荷載對稱分布，澆筑N跨的時候，對N+1跨進行配重，配重和現(xiàn)澆段應(yīng)對稱分布，現(xiàn)澆段每澆筑三米，配重（2立方米混凝土塊）在相應(yīng)的對稱位置增加一塊，以此類推。16. 支架構(gòu)件及尺寸詳見附圖。2.3 方案可行性分析1. 支架整體作用于排架之上，現(xiàn)對排架施工期前安全性進行分析：施工期間考慮的荷載為6、：渡槽濕重+支架及模板自重+施工荷載+龍門吊自重。排架設(shè)計荷載為：渡槽自重+流水自重+施工荷載+地震荷載+其他。由此可見施工期間排架所受荷載與設(shè)計荷載不同，經(jīng)過計算可得：設(shè)計荷載-施工期間荷載=流水自重（68t）-支架及模板自重（22t+25t）-龍門吊自重（3t）+地震荷載+其他=18t+地震荷載+其他：由此可得，施工期間排架承載荷載遠小于排架設(shè)計荷載，故該方案可行性滿足要求。2. 支架移動可行性分析該貝雷梁支架，除過預埋螺栓，其余構(gòu)件均采用螺栓連接或者搭接方式，且支架豎向有砂桶，待渡槽鋼筋混凝土達到設(shè)計標準時，對砂桶放砂，即可對支架卸載，使用小吊車及龍門吊可對支架構(gòu)件進行轉(zhuǎn)運和二次組裝。故7、，支架移動可行性滿足要求。3 支架有限元分析3.1 檢算任務(wù)本項目共有5座渡槽，跨度為8m20m間不等，本次檢算僅對20m跨的渡槽支架進行檢算，檢算項目包括：1. 貝雷梁的應(yīng)力與變形2. 20a工字鋼分配梁的應(yīng)力與變形3. 36c雙拼工字鋼橫梁的應(yīng)力4. 預埋精軋螺紋鋼的抗剪應(yīng)力5. 排架立柱軸心受壓3.2 支架模型利用邁達斯對單跨支架進行建模，本模型共計節(jié)點2013個，桿單元2468個。模型如下：圖 31整體有限元計算模型圖 32整體有限元計算模型立面圖 33整體有限元計算模型平面圖 34整體有限元計算模型橫斷面3.3 計算荷載根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及施工方法，施工過程中主要有以下荷載：（1）結(jié)構(gòu)自重8、：22t；（2）渡槽澆筑砼重量：按25KN/M3計算；（3）鋼模板及上部枕木重量：鋼模板及上部 枕木重量按12.5KN/m計算（4）施工人員、施工料具運輸、堆放荷載：均布荷載按4kN/m2計算（5）傾倒砼產(chǎn)生的沖擊荷載：按2 kN/m2計算（6）振搗砼產(chǎn)生的荷載：按2 kN/m2計算（7）龍門吊自重：30KN（簡化為集中荷載，作用于跨中）；采用容許應(yīng)力法，荷載組合為：（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）+（7）；3.4 結(jié)構(gòu)變形渡槽變形主要受分配梁變形影響，故只需要考慮分配梁變形即可，分配梁變形圖如下：由圖可得，分配梁變形最大為28mm。3.5 結(jié)構(gòu)承載力檢算3.5.1 貝雷梁通過有9、限元分析，在容許應(yīng)力荷載組合下，貝雷梁應(yīng)力圖如下：圖 35弦桿應(yīng)力圖圖 36豎桿及斜桿應(yīng)力圖由于貝雷梁支架支柱縱向間距為20m，跨度不大，在荷載組合作用下，貝雷梁上弦桿、下弦桿應(yīng)力在-86152Mpa之間，豎桿應(yīng)力在-226106Mpa。考慮到貝雷梁支架為限制荷載的臨時性結(jié)構(gòu)，16Mn的容許拉應(yīng)力、壓應(yīng)力及彎應(yīng)力按1.3210MPa=273計算。故貝雷梁所有桿件均滿足受力要求。3.5.2 分配梁通過有限元分析，在容許應(yīng)力荷載組合下，分配梁應(yīng)力圖如下：圖 37分配梁應(yīng)力圖由圖可得，分配梁在荷載組合作用下，應(yīng)力在-8683Mpa之間。Q235f=215 MPa，所以分配梁在荷載組合下，應(yīng)力滿足規(guī)范10、要求。3.5.3 橫梁通過有限元分析，在容許應(yīng)力荷載組合下，橫梁應(yīng)力圖如下：圖 38橫梁應(yīng)力圖由圖可得，橫梁在荷載組合作用下，應(yīng)力在-6389Mpa之間。Q235f=215 MPa，所以橫梁在荷載組合下，應(yīng)力滿足規(guī)范要求。3.5.4 精軋螺紋鋼通過有限元分析，在容許應(yīng)力荷載組合下，橫梁底支座反力如圖：由圖可得，每個點最大支座反力為57.9KN,為保證建模與實際吻合，每個砂桶設(shè)置4個支點，即每個砂桶上所受支反力最大為57.94=231.6（KN）。忽略砂桶及牛腿自重，每根精軋螺紋鋼所受剪力為：精軋螺紋鋼容許剪應(yīng)力為335MPa，故精軋螺紋鋼剪力遠遠滿足規(guī)范要求。但考慮到施工因素，螺栓可能不同時受11、力及不可控因素，故使用9根A25精軋螺紋鋼螺栓對牛腿進行錨固。3.5.5 排架立柱軸心受壓通過有限元分析，在容許應(yīng)力荷載組合下，橫梁底支座反力如圖：由圖可得，每個點最大支座反力為57.9KN,為保證建模與實際吻合，每個砂桶設(shè)置4個支點，即每個砂桶上所受支反力最大為57.94=231.6（KN）。忽略砂桶及牛腿自重，每根立柱受壓為231.62=463.2（KN）。立柱受壓截面為，得軸心壓強為，考慮到混凝土強度的穩(wěn)定性，所以排架混凝土強度達到85%后滿足軸心受壓規(guī)范要求。3.6 結(jié)論通過計算，本方案支架承載力滿足要求4 槽殼有限元分析4.1 檢算任務(wù)為保證在施工期限內(nèi)完成施工，計劃混凝土強度達到812、5%即進行拆模，對槽殼在混凝土強度達到85%后承載力進行檢算。本項目共有5座渡槽，跨度為8m20m間不等，但20m跨中，排架為雙排架，計算跨度不大于18m，故，本次檢算僅對18m跨的渡槽槽殼進行檢算，檢算項目包括：1.短期內(nèi)正截面抗彎2.短期內(nèi)斜截面抗剪3.裂縫寬度4.撓度4.2 槽殼模型4.3 支架模型利用邁達斯對18m槽殼進行建模，本模型共計節(jié)點19個，桿單元18個。模型如下：圖 41整體有限元計算模型4.4 計算荷載由于拆模后，槽殼所受荷載僅為自重荷載，故，只計算槽殼在自重狀態(tài)下承載力。4.5 結(jié)構(gòu)承載力檢算4.5.1 正截面抗彎（自重狀態(tài)下）利用邁達斯計算，得出自重狀態(tài)下槽殼彎矩計算結(jié)13、果見圖42：圖42槽殼正截面彎矩圖根據(jù)規(guī)范JTG D62-2004第條：結(jié)合實際配筋情況，利用excel，得出表 41：表 41正截面抗彎計算表鋼筋直徑dmm25鋼筋抗拉強度fyN/mm2280混凝土抗壓設(shè)計強度fcX85%fcN/mm211.73受拉鋼筋中心距邊緣高度asmm50結(jié)構(gòu)高度hmm2350有效高度homm2300上翼緣寬度bmm1600受拉鋼筋數(shù)量N19單根受拉鋼筋面積Amm2490.9受拉鋼筋總面積Asmm24417.9混凝土受壓高度Xmm65.9最大抵抗彎矩KNM2804.3最大彎矩KNM1645計算結(jié)果安全系數(shù)11.70由表可得，在自重狀態(tài)下，混凝土受壓面積為66mm，故數(shù)14、以一類截面，本計算表可用。得出：在自重狀態(tài)下，混凝土強度達到85%后，正截面抗彎滿足規(guī)范要求。4.5.2 斜截面抗剪（自重狀態(tài)）利用邁達斯計算，得出空心板剪力結(jié)果見圖 43：圖 43槽殼剪力圖根據(jù)規(guī)范JTG D62-2004第條：結(jié)合實際配筋情況，利用excel，得出表 42：表 42斜截面抗剪計算表參數(shù)說明參數(shù)單位槽殼異號彎矩影響系數(shù)111預應(yīng)力提高系數(shù)211受壓區(qū)翼緣影響系數(shù)311斜截面受壓端正截面處寬度bmm1600斜截面受壓端正截面有效高度h0mm2300受拉主筋抗拉強度設(shè)計值fsdN/mm2280箍筋抗拉強度設(shè)計值fsvN/mm2280混凝土抗壓強度設(shè)計值fcu,kN/mm211.715、3同一截面箍筋總面積Asvmm2314.0受拉普通鋼筋總面積Asmm24415.6同一截面彎起鋼筋面積Asbmm20.0箍筋間距svmm150斜截面內(nèi)縱向受拉主筋配筋率P10.12斜截面內(nèi)箍筋配筋率sv%0.001彎起鋼筋彎起角度s45.0斜截面內(nèi)混凝土和箍筋共同抗剪承載力VcsKN5933.4與斜截面正交的普通彎起鋼筋抗剪承載力VsbKN0.0剪力VdKN366.0計算結(jié)果安全比例116.2由表可得，在自重狀態(tài)下，槽殼斜截面抗剪強度滿足規(guī)范要求。4.5.3 裂縫寬度檢算（自重狀態(tài)）：根據(jù)規(guī)范JTG D62-2004第條：結(jié)合實際配筋情況，得出表 43：表 43裂縫寬度計算表參數(shù)單位槽殼C1116、1.00C211.00C311.00ss1186.08dmm25.0010.006bfmm1600.00hfmm2350.00MsKNM1645Asmm24417.86h0mm2300.00Es1210000.00Wfkmm0.143由表可得，槽殼裂縫寬度不大于0.2mm，所以，在自重狀態(tài)下，槽殼裂縫寬度滿足規(guī)范要求。4.5.4 撓度檢算（自重狀態(tài)）利用邁達斯計算，得出自重狀態(tài)下槽殼撓度計算結(jié)果見圖 44：圖 44自重狀態(tài)下槽殼撓度由圖可得，自重狀態(tài)下槽殼撓度為1/90001/600.故，滿足規(guī)范要求；4.5.5 結(jié)論綜上所述，槽殼混凝土強度達到85%后，檢算結(jié)果如下：1. 正截面抗彎滿足規(guī)范17、要求，安全系數(shù)為1.7；2. 斜截面抗剪滿足規(guī)范要求，安全系數(shù)為16.2；3. 裂縫寬度滿足規(guī)范要求，寬度為0.14；4. 撓度滿足規(guī)范要求，撓度值為1/9000.得：槽殼混凝土強度達到85%后，在自重作用下，滿足規(guī)范要求，即，當槽殼混凝土強度達到85%后，即可進行拆模。5 建議由于施工的不可控因素，為保證施工安全，對方案提出以下幾點建議：1. 砂桶必須做抗壓實驗，落架高度不得低于10cm；2. 砂桶與牛腿、橫梁必須可靠連接；3. 貝雷梁采用租賃或者購買的方式，仔細檢查貝雷梁的桿件變形情況，特別注意以下兩處：1) 在支點附近的貝雷梁斜桿和豎桿要保證沒有變形，且由于此處的雙豎桿受力較大，建議予以加強；2) 跨中處的上下弦桿保證沒有變形；4. 計算采用三拼加強型貝雷梁，所以施工時必須采用設(shè)計用貝雷梁，兩組三拼加強型貝雷梁之間必須做可靠連接，保證橫向穩(wěn)定性；5. 螺栓連接要按照相關(guān)規(guī)范嚴格執(zhí)行，雙螺栓不得減少螺栓數(shù)量及遺漏；6. 結(jié)構(gòu)需進行分級堆載預壓，記錄彈性變形值與非彈性變形值，以便設(shè)置預拱度，分級加載應(yīng)與澆筑混凝土的順序與位置盡量相同。