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佛山市南庄二桥V型墩施工组织探讨

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摘要:本文介绍佛山市南庄二桥重建工程V型墩的施工方法以及部分工序的应力计算。

关键词:V型墩施工组织

1.前言

佛山市南庄二桥重建工程桥墩采用V型墩,墩高9m,顶部横向宽度9.5m,底部横向宽度7.5m。

2.设计思路

2.1、V型墩为对称斜向混凝土结构,其自重重力可以分解为沿V型墩轴向的斜向压力和一个垂直于V型墩的分力。其中两个对称的斜向压力作用在V型墩墩座上,形成向下的合力,该力由承台桩基的承载力进行承担,无需验算。同时在混凝土浇筑过程中,尚未凝结的混凝土将对V型墩模板产生的垂直侧压力。自重压力和侧压力将使V型墩自身向外倾倒,或绕根部支撑点外旋,使V型墩根部开裂。拟在V型墩内设置三层对拉精轧螺纹钢,并设置一道支撑钢管,来抵消V型墩自重及混凝土侧压力,防止V型墩自身向外倾倒或者根部开裂。

2.2、模板采用钢模板,侧面模板最大宽度为1.5m,设有横向肋骨,经计算,其刚度满足模板变形要求,无需加设外支撑。顶模板背面设有竖肋作为内楞,外加水平钢管作为外楞,并且在底模和顶模之间设置对拉螺栓,拉住水平钢管。底模板同样设有竖肋内楞,外楞采用横向的双拼[8,为加强底模板的整体刚度,同时为了能够设置对拉精轧螺纹钢,再在设置竖向的双拼I20a。对拉精轧螺纹钢穿过双拼I20a,拉住V型墩两侧斜腿,形成一个临时封闭的三角形支撑系统。

2.3、为施工方便,在V型墩水平投影面上搭设水平钢平台。钢平台采用钢管桩和承台基础,上铺设工字钢。同时在工字钢上搭设碗扣支架,支架立杆支撑在V型墩底模板的背肋上,起辅助支撑作用,模板安设时的荷载由碗扣支架承担。

2.4、所有支撑系统必须在箱梁0#块施工完成后,形成一个固定的稳定三角形后,才能拆除,拆除后固定的稳定三角形系统将代替临时封闭的三角形支撑系统,完成体系转换。

3.施工方法

3.1、首先在吉利涌中采用振动打入钢管桩,钢管桩施打时注意需与0#块所需的钢管桩统一施工,并在钢管桩上架设工字钢,形成施工平台。

3.2、模板采用厚5.0mm的定型钢模板,侧模板背面加设纵、横向肋条,并且底模板设置间距为1.2m的双根I20a作为加劲肋骨。侧模板与底模板、顶模板采用M14螺栓连接,螺栓间距为0.3m。

3.3、V型墩墩身高度为9m,分四次对称浇筑,保证两侧V型墩混凝土施工高度相差不超过30cm,每次采用水平分层法施工,第一次与墩座一起浇筑,浇筑至墩座顶0.49m,第二次浇筑高度为3.3m,第三次浇筑高度为3.3m,剩下高度为1m的弧线段与0号块一起浇筑。

3.4、为平衡抵消V型墩混凝土施工时混凝土对底模板和顶模板的侧压力,在底板和顶板之间设置M14的对拉螺栓,对拉螺栓间距为0.6m(斜向)×0.9m(水平)。

3.5、为抵消V型墩混凝土施工时的水平推力,以及防止0#块浇筑砼时V型墩根部砼开裂,在V型墩两侧模板之间设置三层对拉精轧螺纹钢,每排精轧螺纹钢的间距为2.5m,并在V型墩斜腿的根部设置一排支撑钢管。

3.6、由于本V型墩墩身较高,为保证砼的施工质量,V型墩混凝土分多次浇筑。施工时必须有砼工人进入墩身模板内振捣砼。

3.7、一个V型墩的两个斜腿的混凝土需分层对称浇筑,每层高度不超过40cm,混凝土上升速度控制在0.825m/h以内。混凝土浇筑时,必须有安全人员和质检人员跟班,发现模板及其支撑体系出现异常变化时,应立即停止浇筑,待模板及其支撑整改加固后,才能继续进行。

3.8、V型墩墩座及斜腿施工

承台施工完毕后,即可进行V型墩施工。其施工顺序如下:墩座接茬砼凿毛测量放线搭设支架安装第一节模板加设支撑钢管设置第一层对拉精轧螺纹钢绑扎第一节钢筋浇筑V型墩座及斜腿根部砼(第一节混凝土)安装第二节模板设置第二层对拉精轧螺纹钢绑扎第二节钢筋对称浇筑第二节段砼安装第三节模板安装第三层对拉精轧螺纹钢绑扎第三节钢筋对称浇筑第三节段腿砼搭设0#块支架、安装模板进行0#箱梁施工张拉斜腿预应力筋张拉0#块钢绞线拆除V型墩模板、支撑。

3.9、斜腿混凝土接头处需处理成锯齿形,以增强新旧混凝土断面的抗剪能力。

3.10、施工过程须加强对斜腿预应力筋的保护,防止波纹管破裂、钢绞线生锈。

4.计算参数

4.1、模板采用厚5mm的定型钢模板,自重为0.043KN/。钢模板的力学参数:极限强度[σ]=215Mpa,[T]=125Mpa,E=206000Mpa,容许挠度[v]=1.5mm。

4.2、侧模板背面横肋采用h=110mm,厚度为b=8mm的钢板,间距均为30cm, E=206000Mpa,W= bh2/6=8×110×110÷6=16133mm3,I=bh3/12=8×110×110×110÷12=887333mm4,极限强度[σ]=215Mpa。

4.3、底模板、顶模板背面竖肋采用h=80mm,厚度为b=5mm的钢板,间距均为30cm, E=206000Mpa,W= bh2/6=5×80×80÷6=5333.33mm4,I=bh3/12=5×80×80×80÷12=213333mm4,极限强度[σ]=215Mpa。间距为30cm。

4.4、底模板的大楞采用双拼[8,[8的计算参数如下:截面抵抗矩W=25.3cm3,腹板厚度b=5mm,h=80mm,截面惯性矩I=101cm4,每米重量为0.08KN,[σ]=215Mpa, [T]=125Mpa,E=206000Mpa。

4.5、顶模板大楞钢管按两根一组并排布置,组间间距为60cm,单根钢管按ø48×3.5mm取值,抗压强度fm=205N/mm2,回转半径i=15.8mm,截面积A=489mm2, W=5080mm3,I=121900mm4。

4.6、振捣荷载取4.0KPa,钢筋砼自重取25KN/m3,计算侧压力时砼自重取γ=24KN/m3。

4.7、碗扣式支架承载力数值如下:横杆步距为1200时,每根立杆:30KN (以上数据根据《桥梁施工常用数据手册》中表6.2-3查得)

4.8、I20a的计算参数如下:截面抵抗矩W=237cm3,腹板厚度b=7mm,h=200mm,截面惯性矩I=2370cm4, 每米重量为0.226KN, I/S=172mm,[σ]=215Mpa, [T]=125Mpa,E=206000Mpa。

I25a计算参数:截面抵抗矩W=402cm3 ,腹板厚度b=8mm,总高度h=25cm,半截面面积矩S=232.4cm3 ,截面惯性矩I=5020cm4,设计抗拉强度f=215Mpa ,设计抗剪强度fv=125MPa。

I36a计算参数:截面抵抗矩Wx=876cm3 ,腹板厚度b=10mm,总高度h=36cm,半截面面积矩S=508.8cm3 ,截面惯性矩I=15796cm4,设计抗拉强度f=215Mpa ,设计抗剪强度fv=125MPa。

4.9、M14螺栓的容许拉力取17.8KN。

4.10、部分结构受力采用PKPM施工现场安全设施系列软件进行辅助计算。

5.精轧螺纹钢及支撑钢管计算

5.1、中间两排的精轧螺纹钢承受I20a的最大支座力反力Rmax=210.01kN,该力为精轧螺纹钢水平拉力的斜向分力,则精轧螺纹钢的拉力为:P=210.01/cos37.5=264.71KN。

单根φ25的JL785级别的精轧螺纹钢的设计拉力为:(φ25 JL785级别精轧螺纹钢的屈服强度为785 Mpa):

F=σA=785×12.5×12.5×3.14÷1000=385.14KN>P=264.71KN,满足要求!

5.2、顶排的精轧螺纹钢承受I20a的最大支座力反力R=112.52kN,该力为精轧螺纹钢水平拉力的斜向分力,则精轧螺纹钢的拉力为:P=112.52/cos37.5=141.8KN。

单根φ25精轧螺纹钢的设计拉力为:(φ25 JL785级别精轧螺纹钢的屈服强度为785 Mpa):F=σA=785×12.5×12.5×3.14÷1000=385.14KN>141.8KN,满足要求!

5.3、底排的支撑钢管承受I20a的支座力反力R=112.52kN。支撑钢管直径为20cm,壁厚为4mm,与I25a的夹角为60º。

压应力 =P/A=112.52×1000/(200×3.14×4×sin60)=51.7N/mm2

结束语:

V型墩的实施性施工组织设计,施工使该工程项目整体安全有序、稳步推进,保证了工程质量,提高了经济效益。

参考资料:

1、木结构设计规范(GB 50005-2003)

2、佛山市南庄二桥重建工程两阶段施工图设计(修编)