1、新建鐵路張家口至集寧一次復線DK74+689 后河 5 號特大橋空心墩頂部實體段與頂帽施工方案編制：審核：張集鐵路總承包中鐵四局工程指揮部二零零八年五月1.工程簡介張集鐵路后河5 號特大橋有空心墩13 個，為雙線圓端形橋墩。分兩種坡比，一種為45：1（外）/75：1（內），另一種為 65：1（外）/65：1（內）。墩頸橫向寬度 8.8m，縱向寬度 4.4m，墩頂實心段高度1.5m。下面以 65：1 為例，空心墩結構圖示見圖1。4401060452022058015044065:11504804515065:122065:165:1150頂部實心段底部實心段250側面立面50圖 1 2.工藝概述
2、空心墩頂部實體段與托盤、頂帽一次立模，分兩次澆筑。采用在實心段底部空心墩側壁預留孔,孔內插 A3 鋼棒,在鋼棒上面放置橫向和縱向上下兩層工字鋼,在工字鋼上面鋪方木,在方木上面鋪竹膠板作為底模，由兩層工字鋼及方木作為底模支撐系統。為了減輕支撐系統的重量，減少空腔內型鋼、方木和模板的安裝拆卸工作量，頂部實心段1.5m 及托盤、頂帽分兩次澆筑。因空心墩在托盤底面存在較大的應力，而施工縫又不宜留在應力較大的部位及臨近部位，故首次澆筑1m高的實心段，待已澆筑混凝土達到一定強度后，再一次澆筑完成頂部0.5m 的實體段與托盤、頂帽。后澆筑混凝土重量依靠已澆筑1m高的鋼筋混凝土結構及原有的底模支撐系統支撐。先
3、澆筑混凝土與后澆筑混凝土經過養護后形成一個整體共同作用，施工完成后堵塞預留孔。詳見圖2。工字鋼20工字鋼90鋼棒平 面 圖說明：本圖除工字剛、鋼棒、竹膠板外，其余尺寸均以厘米計。90鋼棒方木木楔=1.5竹膠板20工字鋼20工字鋼側 面 圖圖 2 3.施工工藝3.1 預留孔施工施工至實體段以下最后一節空心薄壁墩身時，在距離該節頂面一定高度的位置，沿四周墩身墩壁上，預埋32 根內徑100mm 的硬質PVC管，管兩端采用聚乙烯膠帶封堵，管內填塞接近最佳含水量能夠拍實的土，以防局部漏漿堵塞孔道。PVC管預埋位置的管底距該節混凝土頂部高度為：下工字鋼高+落架木楔+上工字鋼高+方木高+模板高。上下工字鋼均
4、采用20a的普通工字鋼，落架木楔 10cm，方木 10cm 10cm，模 板 采 用 厚 度 為1.5cm的 竹 膠 板，故 總 高 為20+10+20+10+1.5=61.5cm。PVC管采用在墩身鋼筋內焊接井字形鋼筋骨架定位，并緊貼內模固定。PVC管長度 40cm，距墩壁外側10cm，既保證了鋼棒的錨固深度，又不致使預留孔貫通。混凝土澆筑完畢拆模后，側壁鑿出預埋PVC管，并掏凈孔內土。3.2 模板安裝安裝鋼棒，鋼棒直徑不宜過大或過小，以略小于預留孔直徑為宜，選用90mm 的 A3鋼。鋼棒外露 20cm，采用人工安裝，孔洞口空隙處填塞木楔。將鋼棒插入預留孔內，然后在鋼棒上安裝上下兩層工字鋼及
5、落架木楔，在上層工字鋼上鋪方木，方木間距10cm，在方木上鋪訂竹膠板作為底模。33 混凝土澆筑在底模上綁扎鋼筋網片，澆筑頂部實體段1m高混凝土。混凝土澆筑完畢，強度養護至設計強度的50%時，即可鑿毛。綁扎托盤、頂帽鋼筋，預留孔、預埋件施工完畢，即可澆筑剩余部分混凝土。強度養護至設計強度的50%時，即可拆除模板。3.4 支撐材料拆除施工人員通過內腳手架進入墩身空腔內，拆除落架木楔，使頂模脫離墩身后，拆除其余上下兩層工字鋼及方木，最后抽出鋼棒。將預留孔清掃干凈，采用摻有膨脹劑的同標號混凝土將預留孔堵塞密實。3.5 支撐系統荷載計算3.5.1 鋼筋混凝土自重荷載P1混凝土分兩次澆筑，支撐系統只承受1
6、m高的混凝土（35m 3）自重荷載。P1=35 m326 KN/m 3=910KN。3.5.2 模板及支撐材料自重P2（分為 P21、P22、P23三部分）底模為厚 1.5cm 竹膠板，自重不計。方木 10cm 10cm（密度為 0.6T/m3），2 根 5.46m長，2 根 6.24m長，2 根 6.73m 長，2 根 7.07m長，2 根 7.33m長，2 根 7.51m長，2根 7.64m長，2 根 7.72m長，1 根 7.75m長。P21=(5.46 2+6.24 2+6.73 2+7.07 2+7.33 2+7.51 2+7.642+7.722+7.751)0.1 0.1 0.6
7、10=7.15KN。上層工字鋼為10 根 3.4m 長，2 根 3.33m 長，2 根 3.12m 長，2根 2.76m長，2 根 2.4m 長的 20a型普通工字鋼（單位長度質量27.9 kg/m）P22=（3.4 10+3.33 2+3.122+2.76 2+2.4 2）27.9 10-2=15.96 KN。下層工字鋼為 2 根 4.4m長，4 根 1.25m 長，2 根 1.35m長的 20a型普通工字鋼（單位長度質量27.9 kg/m）P23=（4.4 2+1.254+1.352）27.910-2=4.6 KN。3.5.3 人員、振搗設備重P3荷載集度取2.5 KN/m 2，P3=(3
8、.14 2.223 2+4.4 2.223 2)2.5=35 KN。3.5.4 振動棒振搗產生荷載P4荷載集度取2 KN/m 2，P4=(3.14 2.2232+4.42.2232)2=28 KN。3.6 檢算3.6.1 鋼棒檢算鋼棒受力簡圖見圖3。圖 3 鋼棒選用 90mm 的 A3鋼。=170MPa，=85MPa。面積 A=92/4=63.62cm2抵抗拒 W=92/32=71.57cm3容 許 抵 抗 剪 力 Q=2/3 A =2/3 63.62 85 10-1=360.5KN 容許抵抗彎矩 M=W=71.57 17010-3=12.17 KN.m 單根鋼棒承受荷載P=1/32(P1+P
9、21+P22+P23+P3+P4)=1/32(910+7.15+15.96+4.6+35+28)=1/32 1000.71=31.27 KN Mmax=PL=31.270.2=6.25 KN.m M Qmax=P=31.27Q 3.6.2 上層工字鋼檢算上層工字鋼為10 根 3.4m 長，2 根 3.33m 長，2 根 3.12m 長，2根 2.76m長，2 根 2.4m長的 20a型普通工字鋼。簡化為18 根 3.18m長，承受由模板傳遞的豎向荷載。受力簡圖見圖4。圖 4 材 料 特 性 及 截 面 幾 何 特性 為：E=210Gpa、=170Mpa、W=237000mm3、I=237000
10、00mm4。?=L/400=3180/400=7.95mm 強度檢算：q=(P1+P21+P22+P3+P4)/18/L=(910+7.15+15.96+35+28)/18/3.18=17.4 KN/m max=Mmax/W=q L2/8/W=17.4 3.18 2/8/(237000 10-6)=92.8Mpa 。滿足要求。剛度檢算:q=(P1+P21+P22)/18/L=(910+7.15+15.96)/18/3.18=16.3 KN/m?max=5qL3/384EI=5 16.33.183/384/210/23700000 109=1.36mm?。滿足要求。3.6.3 下層工字鋼檢算下層
11、工字鋼為 2 根 4.4m長，4 根 1.25m 長，2 根 1.35m長的 20a型普通工字鋼。簡化為8 根 2.06m長，支撐于插入墩身的鋼棒上，承受由上層工字鋼傳遞而至的豎向荷載。簡化為均布荷載。材 料 特 性 及 截 面 幾 何 特性 為：E=210Gpa、=170Mpa、W=237000mm3、I=23700000mm4。?=L/400=2060/400=5.15mm 強度檢算：q=(P1+P21+P22+P23+P3+P4)/8/L=(910+7.15+15.96+4.6+35+28)/8/2.06=60.7 KN/m max=Mmax/W=q L 2/8/W=60.7 2.06 2/8/(23700010-6)=135.87Mpa。滿足要求。剛度檢算:q=(P1+P21+P22+P23)/8/L=(910+7.15+15.96+4.6)/8/2.06=56.9KN/m?max=5qL3/384EI=5 56.92.063/384/210/23700000 109=1.3mm?。滿足要求。
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