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1、9.721km干渠新建工程渡槽貝雷梁應(yīng)力檢算施工方案編 制： 審 核： 批 準(zhǔn)： 版 本 號: ESZAQDGF001 編制單位： 編 制: 審 核： 批 準(zhǔn)： 二XX年X月目錄1 項目概況32 施工方案32.1 概述31. XXX渡槽：32.2 施工流程316. 支架構(gòu)件及尺寸詳見附圖。52.3 方案可行性分析51. 支架整體作用于排架之上，現(xiàn)對排架施工期前安全性進(jìn)行分析：52. 支架移動可行性分析53 支架有限元分析63.1 檢算任務(wù)61. 貝雷梁的應(yīng)力與變形62. 20a工字鋼分配梁的應(yīng)力與變形63.2 支架模型63.3 計算荷載73.4 結(jié)構(gòu)變形83.5 結(jié)構(gòu)承載力檢算83.5.1 貝2、雷梁83.5.2 分配梁93.5.3 橫梁93.5.4 精軋螺紋鋼103.5.5 排架立柱軸心受壓113.6 結(jié)論114 槽殼有限元分析114.1 檢算任務(wù)114.2 槽殼模型124.3 支架模型124.4 計算荷載124.5 結(jié)構(gòu)承載力檢算134.5.1 正截面抗彎（自重狀態(tài)下）134.5.2 斜截面抗剪（自重狀態(tài)）154.5.3 裂縫寬度檢算（自重狀態(tài)）：184.5.4 撓度檢算（自重狀態(tài)）204.5.5 結(jié)論205 建議211 項目概況本次XXX干渠新建工程，全長9.721km（樁號0+0009+721，其中二標(biāo)段為4+0009+721段），二標(biāo)段，明渠長2723m，均為1/4000比降3、；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(jī)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)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、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(yù)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(qiáng)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(qiáng)型貝雷梁；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；5、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(jī)，該吊機(jī)與分配梁之間使用螺栓連接（該吊機(jī)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(jìn)行施工，鋼筋與混凝土由龍門吊與小型吊機(jī)配合吊裝，澆筑混凝土?xí)r應(yīng)對混凝土進(jìn)行充分振搗，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(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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6、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(jìn)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(jìn)行分析：施工期間考慮的荷載為：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7、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(yuǎn)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(yù)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(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)和二次組裝。故，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(jìn)行檢算8、，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(yù)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(dá)斯對單跨支架進(jìn)行建模，本模型共計節(jié)點2013個，桿單元2468個。模型如下：圖 01整體有限元計算模型圖 02整體有限元計算模型立面圖 03整體有限元計算模型平面圖 04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：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、9、施工料具運(yùn)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 05弦桿應(yīng)力圖圖 06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10、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 07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 08橫梁應(yīng)力圖由圖可得，橫梁在荷載組合作用下，應(yīng)力在-638911、Mpa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(yuǎn)遠(yuǎn)滿足規(guī)范要求。但考慮到施工因素，螺栓可能不同時受力及不可控因素，故使用9根A25精軋螺紋鋼螺栓對牛腿進(jìn)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12、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(qiáng)為，考慮到混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定性，所以排架混凝土強(qiáng)度達(dá)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(qiáng)度達(dá)到85%即進(jìn)行拆模，對槽殼在混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%后承載力進(jìn)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13、不大于18m，故，本次檢算僅對18m跨的渡槽槽殼進(jìn)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(dá)斯對18m槽殼進(jìn)行建模，本模型共計節(jié)點19個，桿單元18個。模型如下：圖 09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(dá)斯計算，得出自重狀態(tài)下槽殼彎矩計算結(jié)果見圖410：圖010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 01正截面抗彎14、計算表鋼筋直徑dmm25鋼筋抗拉強(qiáng)度fyN/mm2280混凝土抗壓設(shè)計強(qiáng)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)以一類截面，本計算表可用。得出：在自重狀態(tài)下，混凝土強(qiáng)度達(dá)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(dá)斯15、計算，得出空心板剪力結(jié)果見圖 411：圖 011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 02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(yù)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(qiáng)度設(shè)計值fsdN/mm2280箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fsvN/mm2280混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fcu,kN/mm211.73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svm16、m150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(qiáng)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 03裂縫寬度計算表參數(shù)單位槽殼C111.00C211.00C311.00ss1186.08dmm25.0010.006bfmm1600.00hfmm2350.00MsKN17、M1645Asmm24417.86h0mm2300.00Es1210000.00Wfkmm0.143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(dá)斯計算，得出自重狀態(tài)下槽殼撓度計算結(jié)果見圖 412：圖 012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(qiáng)度達(dá)到85%后，檢算結(jié)果如下：1. 正截面抗彎滿足規(guī)范要求，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18、足規(guī)范要求，撓度值為1/9000.得：槽殼混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%后，在自重作用下，滿足規(guī)范要求，即，當(dāng)槽殼混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%后，即可進(jìn)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(xì)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(qiáng)；2) 跨中處的上下弦桿保證沒有變形；4. 計算采用三拼加強(qiáng)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(qiáng)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(yán)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(jìn)行分級堆載預(yù)壓，記錄彈性變形值與非彈性變形值，以便設(shè)置預(yù)拱度，分級加載應(yīng)與澆筑混凝土的順序與位置盡量相同。