南水北调沙河U形渡槽钢筋工艺探索及应用

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摘要：沙河U型梁式渡槽高9.2m，宽9.3m，长29.96m，为预应力混凝土梁式结构，总重量约1200t。单榀槽身钢筋用量64.8t，Φs15.2有粘结钢绞线15.5t 。钢筋绑扎密度大，绑扎精度要求高。在渡槽钢筋绑扎过程中，克服空间高度造成的人工安装定位难度和消除绑扎过程钢筋本身的不稳定性，提高施工人员工作效率促使钢筋工序的施工不占用直线工期，实现钢筋加工、绑扎质量的可控，为渡槽工厂化、工序化施工提供了必要的保障。

关键词：U形渡槽;钢筋;工艺; 探索;应用

Abstract: the Shahe U beam typed aqueduct is the prestressed concrete beam type structure, with the data of high 9.2 m, width of 9.3 m, 29.96 m long,total weight about 1200 t. The dosage of single hinged steel tank is 64.8 t, Φ s15.2 bonded steel strand 15.5 t. The steel binding density more large the assembling accuracy is higher. In the aqueduct steel binding process, overcoming installation location difficulty caused by space height and eliminating the steel non- stability in binding process, improving the construction personnel work efficiency to make the construction do not take up straight period, realizing the quality control of steel processing, assembling can provide the necessary guarantee for aqueduct factorization and processed construction.

Key words: U shape aqueduct; steel ;technology; explore; application

中图分类号 : TU392.2文献标识码： A 文章编号：

为了避免渡槽钢筋在模板里直接绑扎占压制槽直线时间，同时解决施工场地和优化施工难易程度，设计专门绑扎胎具有利于降低绑扎难度、提高钢筋的绑扎精度和人工功效，对费用、工期的节约和安全文明施工管理水平的提高都具有很明显的效果。体型硕大、形状特殊的钢筋笼通过两台80t龙门吊的抬吊入模也是一项全新的实践，解决了起吊稳定性和整体变形的问题，总重量90t的钢筋笼一次性吊入制槽台座的外模上后进行下一道工序的施工。该项工艺的应用具有标准工厂化生产作业等特点。

U形渡槽钢筋加工的优化

1、大体型U形环向钢筋的加工

U形渡槽的环向钢筋弯曲半径4.0~4.35m ，长度19.36~21.61m，常规的加工机具不能实现加工成型，为了保证渡槽钢筋的加工精度，设计制作了专用加工模具，满足渡槽外层、变截段不同尺寸的U形钢筋和标准半径4.0m的钢筋的加工，操作方便快捷，极大的提高了工效。

加工半径4.35~4.65m钢筋专用模具模具实拍图

2、箍筋的优化

在整个U形渡槽的钢筋绑扎过程中，由于大量的箍筋是相互交叉绑扎的形式，形成了俗称的套中套结构，而且所有的箍筋必须将内外两层钢筋箍住，形成封闭，但实际上如果按照正常的绑扎顺序绑扎，箍筋内所有的钢筋、钢绞线束都无法安装，甚至于将箍筋全部破坏变形，对施工质量造成很大影响，为此对箍筋进行优化，修改加工为半开放形式，等到内部钢筋绑扎完成后现场给于封闭绑扎，符合设计要求的同时，消除了绑扎难度，提高了工效。

3、定位网片的应用

在渡槽槽身设计有纵向底部17孔8Φs15.2、2孔6Φs15.2的圆锚预应力束，上部12孔5Φs15.2的扁锚预应力束，环向71孔5Φs15.2扁锚预应力束，安装要求精度±5mm，设计制作定位网片一方面起到上下层钢筋架立筋的作用，另一方面对所有的预应力束进行精确定位，满足设计要求。

钢筋定位网片图（A部分、B\部分、C部分）

二、钢筋绑扎胎具、吊具的应用

1、钢筋绑扎胎具的应用

整个渡槽槽身钢筋的绑扎难度主要集中在空间高度高、人工施工没有很好的作业面、施工人员安全及钢筋笼本身的安全稳定性等方面，创新施工思路，经过科学、严谨的分析、计算，设计搭设长30m，宽14.5m用于专门钢筋笼绑扎的独立胎具，可以同时解决以上诸多困难，提高工效、节约工期。

在充分考虑胎具的稳定与安全前提下，根据槽体钢筋的直径和间排距设计胎具卡槽的位置，卡槽刻在∠70mm等边角钢上面用作环向钢筋的准确定位，水平分布筋则利用在［10mm槽钢上做的标记准确定位。∠70mm角钢使用［10mm槽钢做支撑架，两侧固定在钢管架上，钢管架稳定性计算主要考虑钢筋笼的侧向压力和工人施工时的动荷载，左右两侧钢管架上设置的人行通道和绑扎平台满足安全规范的要求，施工所需绑扎钢筋主要依靠80t门机吊入，大大降低工人的劳动强度。在设计中为了降低空间高度给施工带来的不便，对端肋处钢筋绑扎胎具基础进行了下挖处理，降低高度1.3m，整个胎具安全、经济合理方便了施工，降低了施工难度。

绑扎胎具简图

2 钢筋笼吊具

钢筋笼起吊采用特制的钢筋笼吊具，吊具材料采用28b型工字钢，吊具设计重量为8t，大钩吊点设置8个，单个起吊点受力为10t，钢筋笼吊点布置84个，纵向间距为1.5m，纵向间距为1.5m，横向间距为2m（钢筋笼吊点可根据实际情况增加）。钢筋笼在钢筋绑扎胎具上绑扎成型并经验收合格后，使用2台80t龙门吊联合吊装到制槽台座。吊装前检查各吊点吊链紧固程度，使其受力基本一致，减小钢筋笼变形。

2.1荷载分析

钢筋笼起吊时荷载有钢筋笼重量、吊具自重、风载，其中P1：钢筋笼重量为80t（含预应力筋重量），P2：吊具自重为8t。

2.2吊具设计

吊具长为30m，宽6m，高1.28m。吊具上布置大钩吊点8个，钢筋笼吊点84个。

单个大钩吊点受力=(P1+P2)/8=（80+8）/8=11t=107873.15N

单个钢筋吊点受力=P1/84=80/84=0.9523t

单根主梁荷载安均布荷载计算=(P1+P2)/4/30=0.733t=7191.54N/m

2.3纵向计算

单根工字钢量受力为两部分即钢筋吊点与大钩吊点处力，大钩吊点为集中荷载，钢筋吊点比较多可按均布荷载计算。

受力简图

结构弯矩简图

结构剪力简图

结构位移简图

2.4结论

工字钢弹性模量取值220GPa，安全系数取1.5，工字钢许用应力157MPa。

弯曲截面系数Wx=Mmax/157=251.93cm3，小于28b工字钢系数534 cm3。

最大正应力Mmax/534=74.07MP，小于157MPa。

所以结构满足要求。

2.5大钩吊钩吊耳焊缝验算

吊耳焊缝长=140mm。采用双面焊，材料厚度为20mm。

材料强度：抗拉强度120N/mm2；抗剪强度120 N/mm2。

N最大抗拉和N抗剪力都用大钩单钩受力107873.15N。

焊缝正应力==107873/(140*20)=38.526N/mm2。

，抗拉满足要求。

焊缝剪应力==38.526N/mm2。

，抗剪满足要求。

2.6工字钢焊缝验算

纵向工字钢采用对接焊缝

计算表如下：

三结语

在南水北调沙河U形渡槽钢筋施工过程中，通过对绑扎模具、胎具、吊具工艺的探索和应用，极大的减小了钢筋加工、绑扎的施工难度，减少了钢筋绑扎占用制槽关键线路的时间，保障了钢筋绑扎的施工质量，加快了制槽台座模板的利用率。标准化的绑扎工艺在对实际施工生产创造经济效益的同时很好的推进了工地标准化建设，实现了特大型U形预制渡槽钢筋工艺研究的预期设想，对同行业、同领域建筑工程中的大体积构造物钢筋制安工艺提供了一定的参考价值。

基金：“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAB04A05)

参考文献：[1] 钢筋焊接及验收规程JGJ 18－2003

[2] 水工混凝土钢筋施工规范 DLT 5169-2002

[3] 钢筋加工机械 术语 GB T 7920.17-2009

[4] 钢筋保护层厚度、楼板厚度测量仪校准规范JJF 1224-2009