南宁邕江民生广场平台大跨度现浇预应力砼盖梁施工论文.doc

南宁邕江民生广场平台大跨度现浇预应力砼盖梁施工 作者：贾飞宏 史少博 陈华森 刘新春一、工程概况 由七局四公司承建的邕江民生广场平台A标段，是南宁市“136”工程中的重点工程，也是市委、市政府主抓工程，平台面积为1.4万，造价约1800万元(含平台土建（大直径反循环泥浆护壁砼钻孔灌注桩桩基础）、安装工程、园林景观工程)。是南宁市邕江堤岸加固、淀江路改造、平台广场和滩涂景观改造按三级平台设置：集防洪堤、道路、公园休闲为一体的综合性景观项目。招标要求施工工期：170天（日历天），于 2003年9月30日提前工期40天竣工交付使用(实际工期130日 历天)。1)平台土建工程民生广场平台A标段沿江滨路桩号为K0+190.884K0+471.50，全长280.616m，平台宽度沿邕江防洪堤走向最大宽度48.5m，最小宽度35m，设计总面积14000m2。平台分为三级，第一级K0+471.50K0+321.50，控制标高81.50m，和防洪堤相适应；第二级K0+321.50K0+251.421控制标高83.50m；第三级K0+251.421K0+190.884，控制标高84.00m。江滨路设计为双车道，中央隔带宽2m，两侧行车道各宽11.50m，两侧人行道则宽窄不等。平台主体结构均坐落在钻孔桩基础上，本标段共有1800mm桩基54根，桩长43.5m-71m不等，有1300mm桩基9根，桩长50.0m-63.5m不等。桩基上部均配承台方柱，桩按单支承磨擦桩计算，桩群布置基本一致，横向柱距（即盖梁的跨度）17.5米，每墩一般设三桩，平台局部加宽的地方增设一柱，纵向柱距15米，局部加大为20米。盖梁横向布置，盖梁为现浇钢筋混凝土后张预应力双牛腿梁，共18根，盖梁断面宽为2300mm,高为25002900mm,在梁底向上1050-1750mm高处设双牛腿，牛腿宽为450mm，每延长米砼重13.5吨。砼强度为C50,单根盖梁所用钢筋49吨，钢绞线(1860级)近10吨。上构主要为预制先张预应力空心板或现浇后张预应力混凝土空心板，每4-5跨设伸缩缝一道。（二）、广场景观工程设计概况A标段总面积为14000m2，根据主体平台结构，分三级台阶，两个开敞式采光通风井。设计内容包括：铺装、绿化、小品设施、灯光及水电工程等。二、预应力砼盖梁施工一）盖梁支架基础施工，分五种情况处理(1)原自然地面为砼路面。(2)盖梁悬挑段小于2m。(3)盖梁悬挑段大于2m。(4)原自然地面为杂、回填土薄弱层。(5)原自然地面下为构筑物。（一）、采用砼路面做基础，承载力取10t/m2 2.3110=230KN202.4KN=实际荷载（二）、盖梁悬挑段小于2m，主要分布在柱a一侧，将支架下杂填土挖除，人工夯实，铺垫30cm卵石层。夯实后，浇筑20cm厚C20素砼。（三）、盖梁悬挑段大于2m，主要分布在柱c、d侧靠堤防部位，35-39轴线因堤防距自然地面距离较小，采用人工开挖，将盖梁对应地面上土层开挖至老土，浇筑C15素砼至对应承台顶面，支架采用满布式。22-34轴线因堤防距自然地面距离较大，开挖时易塌方，故采用临时支墩，支架采用贝雷支墩，另一端支架设于堤箱内平台上，相应支架处设30cm素砼垫层。（四）、原自然地面为杂、回填土者，主要分布在28a33a附近，将地表杂、回填土挖除后，采用条形钢筋砼扩大基础，基础3.5m宽，厚30cm，沿盖梁方向通长设。配筋双向10150。（五）、原自然地面下为废弃构筑物者，主要分布在34a39a、38b采用贝雷支墩、支墩下将构筑物破除至底层，然后浇筑2.52.5m C20素砼支墩至自然地面。二）支架采用贝雷片和WDJ碗扣式多功能脚手架。（一）、除b、c柱跨中5m采用贝雷支墩，I32a工字钢做纵梁，通道两侧支架做加密外，其余采用满布式支架。在钢管中心对应的地面埋设枕木，顺梁方向布设，在其上安放钢管底托，然后布设立杆、水平杆和剪刀撑，要求坚杆间距误差不大于5cm，水平杆间距误差不大于8cm，顺桥向设纵梁，采用20工字钢，间距80cm横桥向设横梁，采用10槽钢支架计算，支架支设后，对悬挑梁段或其它回填土层较厚的区段，应采取予压措施。予压重物采用砂袋。X4X(L-X) （二）、综合考虑支架的弹性及压缩，地基沉陷等因素，考虑予拱值，底模拱值1=4cm，起拱按双曲线形考虑LL2Y1= 1 另，盖梁有0.5%的坡值Y1= 2按直线设置，底模拱值设置应为Y1+Y2。模板采用定型组合钢模板。1、荷载计算(1) 新浇钢筋砼自重，按2.5t/m3计算，（以2.9m高盖梁计算） (0.451+2.91.4+1.750.45)2.51=13.24t/m(2) 模板和支架自重，按4t/m计(3) 施工荷载，按2t/m计(4) 振捣砼产生荷载组合，取1t/m取(1)+(2)+(3)+(4)验算支架纵梁强度，取20.24t/m取(1)+(2) 验算支架纵梁刚度，取17.24t/m2、贝雷支墩方案支架纵梁选用I32a热轧普通工字钢，共5根，支架采用贝雷支墩（每跨三间距），Ix=11075.5cm4，Wx=692.2cm3。纵梁强度荷载：作用于每片工字钢上的均布荷载q1为q1=1.2202.45=48.58KN/m （取荷载不均匀系数为1.2）刚度荷载作用于每片工字钢上的均布荷载q2为q2=1.2172.45=41.38KN/m 按三跨连续梁计算：强度验算：Mmax=kmqlL2=0.0848.585.22=105.1KN.m692.210-6MW= = 0.1051109pa =152Mpa215 Mpa = 刚度验算：fmax=kfq2L4/100EI=0.67741.385.24103/2.1101111075.510-85200400=0.0088m=8.8mmf = = 3mm满足要求支座反力验算：边支座：Ra=Rd=kv1q1L=0.448.585.2=101.05KN跨中支座：Rb=Rc=kv2q1L+kv3q1L=0.648.585.2+0.548.585.2=277.88KN相应各支墩顶承受压力： Ra=Rd=4101.051.2=336.8KN Rb=Rc=4277.881.2=926.3KN3、现浇支架方案(1) 支架构件必须完好，弯曲变形的及锈蚀深达0.05mm的零件禁止投入使用。(2) 支架必须按规范进行安装。贝雷支架要配齐支撑架、撑架螺栓、桁架螺栓等，钢管支架要备齐上可调托、下固定托(无成品下固定托时可用10100.3cm钢板代)、木垫板以及各种附件。紧固件(扣件、螺栓、销子等)，必须按规范打紧拧牢，以确保支架的承载能力。(3) 支架基础须满足荷载要求。当基座低于流水平面时，必须作好场地排水，以免被浸水泡软下沉。(4) 贝雷架部分基座周边要比支架柱外皮大20cm以上，厚度达30cm(含原旧路面体结构)以上，混凝土强度在C20以上。基座上面平面度不得大于2mm。如浇筑时平面度过大，需用硬木板或钢板垫平。(5) 扣件式钢管支架基座用整块满铺形式，座体厚度不小于30cm。(6) 基座底部以下的土体必须密实，如为松散土体，须夯实使承载能力大于260Kpa以上。4、盖梁支架荷载计算(1) 盖梁支架荷载类型及取值 浇钢筋混凝土自重：26KN/m3 模板折合自重：300N/m2 倾倒混凝土对垂直模板面产生的荷载：计算支架可不考虑。 施工人员及施工设备荷载：2500N/ m2 振捣混凝土时产生的荷载：2000 N/ m2(2) 荷载分项系数取值 恒荷载取1.2活荷载取1.4 通道工字钢的承载计算工字钢梁上的总荷载为钢筋混凝土自重、模板重、支架自重、施工荷载等的共同作用，按简支状态来分折。a、钢筋混凝土重：1.4(2.31.65+1.41.15)26=197 KN/mb、模板重： 1.22.30.3=0.83 KN/mc、倾倒混凝土对垂直模板面产生的荷载：(不考虑)d、施工人员及施工设备荷载： 1.42.32.5=8.05 KN/me、振捣混凝土时产生的荷载： 1.42.32=6.44 KN/mf、工字钢梁自重：1.20.4356=3.1 KN/m得：工字钢梁的总荷载q=197+0.83+8.05+6.44+3.1=215.42 KN/mq=215.42KN/m1=4.2m图1通道工字钢梁荷载简图g、通道梁强度计算：(见图1)通道梁因承受荷载而产生弯矩(跨距为4.2m) M=qlL2/8=215.424.22/8=475 KNM170N/mm2475KNmM W= = =2794 cm3 从材料手册查知，28#工字钢截面模量508cm36=3048cm32794cm3用6条28#工字钢并排使用 (通过)h、通道梁挠度核算计算挠度，只算恒载。(a) 钢筋混凝土重：1.2(2.31.65+1.41.15) 26=169 KN/m(b) 模板重： 1.22.30.3=0.83 KN/m(c) 通道梁自重： 1.20.4356=3.1 KN/m通道梁的总恒载 q=169+0.83+3.1=173 KN/m5ql4从材料手册查知，28#工字钢惯性矩为7110cm4117.83842.1105MPa71106cm45173KN/m(4.2m)4384EJ f= = =7.8mm4005384200得 = (略欠)结论：当作为最重盖梁(仅35#梁)的支架时才略欠，可通过调整预拱来解决。多数为较轻梁，此值合适。 通道梁与支架柱接触处的抗剪计算支架柱支架梁图2 支架梁、柱接触处力分折图Q=905KN 如图2，支架梁对柱的剪力为Q=ql(简支)/2=215.424.2/2=452.5 KN通道梁与支架柱(贝雷片)接触处共有5条8#槽钢参与抗剪，(此剪力对于8#槽钢实际上是抗压)得：51024170=870KN 452.5KN (通过)(8#槽钢截面积1024mm2，钢材许用剪应力170N/mm2) 钢管支架承载计算a、钢管顶部的总荷载(a)、钢管顶部的总荷载与通道梁的荷载相同(顶托群视与钢梁同重)。得钢管顶部总荷载 q=197+0.83+8.05+6.44+3.1=215.42 KN/m每平米荷载为 215.42 KN/m2.3m=93.7 KN/m2(b) 单根钢管顶部荷载设钢管布点0.45m0.45m0.45m0.45m1 20KN=100KN/m2 93.7 KN/m2 (通过)(结合以往施工经验拟单根钢管顶部荷载20KN)(c) 钢管稳定校核钢管轴向荷载N=1.2(NG1+NG2)NG1为管顶部承载NG1=20KNNG2为管及附件自重荷载 489mm26m278.5KN/m3+1216N=0.65KN(立杆平均长6m，横管、纵管合计长6m，12个附件每个16N)得 N=1.2(20+0.65)=20.65KN1.2m1.58cmil0长细比= = =76 (步距取1.2m)查表知Q235-A钢轴心受压构件的稳定系数当=76时，=0.740.74489mm2A20.65KNN得 = =57N/mm2130N/mm2式中管截面积489mm2，钢材许用压应力130N/mm2 (通过)5、盖梁底模采用100100mm的木枋置于钢管顶部的支托内（纵横间距为450mm），然后在上面满铺30mm厚的松木板，最后满铺竹胶板，板缝之间用双面胶带粘结，以防漏浆。（见图）6、盖梁钢筋骨架在加工厂加工，先用角钢框焊接成模具，把成形的钢筋放入模具内焊接，保证骨架形状，焊接时接点应上下错开跳焊，防止骨架变形。同时，模具制作时应考虑底模起拱，制作的钢筋骨架应相应起拱。拱值以1cm为宜。7、钢筋绑扎时，钢筋冲突时，应遵循分布筋让受力筋，受力筋让预应力筋的原则。钢筋安装验收合格后进行波纹管的定位、布放及侧模拼装。侧模采用大块竹夹板、木方龙骨和对拉螺栓固定，所有模板之间用双面胶带粘结，防止漏浆（见图）。8、模板经监理工程师检查合格后开始浇注砼，砼采用商品砼，根据现场实际情况，砼采用汽车输送泵泵送浇筑，浇筑顺序为从一端向另一端一次推进，采用斜面分层浇注，浇注中控制好每层浇注厚度，防止漏振和过振。浇注至顶后，待面层泌水后，砼初凝前，进行二次振捣，然后进行修整、抹平（见图）。9、砼浇注后12小时立即加麻袋或双层草帘进行洒水养护，保持表面湿润养护不小于14天。10、模板按部位不同可先后拆模，底模在第一次张拉结束后拆除。从盖梁中部对称向墩柱方向拆除。四、预应力施工本方案盖梁后张预应力施工，主要依据是：公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)及南宁市城市规划设计院2003年5月下发的施工图（一）、设计情况及分项施工简述1、设计情况：后张予应力筋采用j15.24(7S5)高强低松驰钢绞线，标准强度R=1860Mpa，设计强度Ry=14488Mpa，k=0.72 R=1339Mpa，弹性模量Ey=1.9105Mpa，270级，符合ASTMA416和CSAG279-M-1982标准规定，盖梁每断面采用16束钢绞线，依盖梁位置不同采用OVMA15-12、OVMA15-9、OVMA15-8、OVMA15-10、OVMA15-11。孔道压浆采用C40水泥浆，予应力筋为曲线布置。2、分项施工：分项施工内容包括金属波纹管予埋、予应力筋穿束、予应力筋张拉、孔道压浆、封锚。（二）、机具准备及材料准备1、波纹管予埋：需用钢筋切断机（加工波纹管固定筋）、砂轮切割机各一台，电焊机2台，与锚具型号相适应，OVMA15-10,11,12采用100金属波纹管接头，OVMA15-8,9采用80金属波纹管，85波纹管接头，为防止漏浆、接头处需用胶带缠绕严密。2、予应力筋穿束：砂轮切割机一台、5t慢速卷扬机一台(自备牵引绳)。3、予应力筋张拉：YCW250B千斤顶2台、3t手拉葫芦2台。千斤顶使用前须预先校定。4、孔道压浆：活塞式压浆泵2台、空气压缩机一台。5、封锚：砂轮切断机一台。（三）、主要施工方法1、制孔制孔采用波纹管制孔，设置在梁内，沿钢束走向，用钢筋定位网支撑控制波纹管，其具体步骤如下：(1)、制作定位网，用10钢筋焊成网格状，网格比波纹管外径稍大，主筋比梁宽稍短，18。(2)、安装定位网筋前，根据钢束几何要素图，沿坐标x方向每隔1m定出y方向高度，从梁底模向上测出高度位置，以油漆点标注，设定位筋，间距为每隔100cm设一道，焊接在钢筋上，要求焊接牢固。(3)、安装波纹管：定位网安装好后，将波纹管穿入定位网方格内，波纹管采用套接的方式，接好后用胶带封接口。(4)、根据压浆需要设排气孔，排气孔设在曲线波纹管的最高处，排气孔采用弧形塑料接头，以胶带固定在波纹管上，接头上套20的PVC管，外端口套塑料帽，以防杂物进入堵塞管道。2、穿束钢绞线切割下料必须使用砂轮切割机，切口两端应用20#镀锌铅丝绑扎，编束时要理顺钢绞线，用20#铅丝绑扎，间距3m。由于钢束较长且易弯曲故须在砼浇灌前穿束，其施工步骤如下：(1) 在梁两端搭设工作台，穿入端配备一台5t汽车吊，穿出端配一台慢速5t卷扬机。(2) 首先将单根钢绞线穿入孔道，出孔后作为牵引线将卷扬机牵引绳与牵引钢绞线连接，穿入端穿孔器与钢束连接。钢束牵引端头应加工成宝塔形，用胶带缠绕为柔性拖头。(3) 用人工将钢束送入孔内，前面卷扬机慢慢拉动，后面人工向孔内送钢束吊起，直至钢束出孔。穿束过程中，须沿途观察钢束穿进情况。穿进困难时，须暂停，查明原因后，向后拉50cm，再缓慢拖进，防止波纹管拉裂。3、砼浇灌(1) 钢绞线束穿好和侧模及端头模安装好后，经监理工程师确认后开始浇灌砼，砼为商品砼，砼应连续浇灌，并按规定作好砼试块。(2) 浇灌中应经常检查波纹管线定位钢筋的变化情况及模板变化，及时处理。(3) 浇灌砼前应在梁端平台设倒链机，在浇灌过程中每隔30分钟将每束钢绞线正反方向拖动一次。浇筑后2小时，应再拖动一次。(4) 砼振捣采用插入式振动器，严格按钢筋砼施工操作规程作业，振动器严禁碰振波纹管。4、张拉(1) 准备工作按照设计要求砼达到张拉强度的90%后方可张拉，张拉按设计规定分批对称进行。 张拉控制应力：每束8根钢绞线张拉控制力81401339=1499.68KN，每束9根钢绞线张拉控制力91401339=1687.14KN，每束12根钢绞线张拉控制力121401339=2249.52KN。施工时，千斤顶油表显示张拉力应为张拉控制应力加上锚具口摩阻力损失值(取控制应力的2.5%)。张拉控制应力见附表。以23轴线盖梁为例，计算予应力钢绞束伸长值。以N1为例，分两端张拉与一端张拉，分别计算伸长值。预应力筋束各点控制坐标如下：（见附图五）N1A(-1，0.35)G(31.5，0.5)B(3.45，0.15)H(35，1.05)C(11.55，0.15)I(41.5，1.05)D(16，1.45)J(44.706，0.35)E(19，1.45)F(23.45，0.15)一端张拉予应力筋采用15.24的钢筋绞线，张拉控制力，N=121401339=2249KN，Ay=560mm2，Ey=1.95105Mpa，孔道采用予堤波纹管成型 u=0.175，k=0.0008。各段参数表线段L(m)(rad)kl+ue-( kl+u)终点力KN伸长值AB4.4500.003560.996224935.66BC8.10.04240.01390.9862208.657.38CD4.6360.2840.05340.9482093.830.10DE30.2840.05210.9491987.0218.58EF4.6360.2840.05340.9481883.727.08FG8.050.2840.05610.9451780.0144.74GH3.610.2470.04610.9551699.9819.07HI6.50.2470.04840.9531620.132.57IJ3.280.2130.03990.9611556.915.89合计281.07mmkl+u1-e-(kl+u)Ay EyPL伸长值计算公式：l= 、二端张拉各段参数表线段L(m)(rad)kl+ue-( kl+u)终点力KN伸长值mmJI3.2800.002620.997224226.8IH6.50.2130.04240.958214744.04HG3.610.2470.04610.955205123.02GF8.050.2470.04960.951195049.4FE4.6360.2840.05340.948198727.08ED30.2840.05210.949198718.58DC4.6360.2840.05340.948209330.1CB8.10.04240.01390.986220857.38BA4.4500.003560.996224035.66合计312.06P予应力钢筋张拉端的张拉应力L从张拉端至计算截面处的孔道长度k孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数取0.0008u予应力筋与孔道壁的摩擦系数取0.175从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和、张拉顺序：如下图114513786921016151211131439轴盖梁2238轴盖梁根据设计要求分两批张拉，22-38轴第一次张拉-，第二次在后张预应力空心板梁安装后张拉- 16 ，39轴盖梁第一次张拉-，第二次张拉-11。(2) 张拉操作 将每端钢绞线各股按顺序穿入锚环各孔。 将工作锚装入垫板定位圈内，并紧贴锚垫板，插入夹片，用锤打紧。 安装千斤前，要求千斤顶轴线与钢绞线轴线重合。 安装工具锚(3) 初张拉：取10%k，测出伸长量，然后张拉至20%，测出伸长量，以两次伸长量的差值做为初张拉伸长值。(4) 继续张拉至控制拉力盖梁两端同时分级加载即升压轮流进行，每级加载吨位为张拉力25%，使张拉力逐步达到设计张拉吨位，测量伸长L1，此时油泵继续开动维持不变压力，净停2分钟，两端同时顶压，顶销后，油泵回零，测回缩量，夹片外露量卸顶后测量。(5) 质量要求 张拉达到设计值后，钢绞线的与计算值的误差应在6%以内，以满足张拉吨位和伸长值双控要求。 滑丝断束要求：断束中不超过一根，同一截面不超过钢丝总数1%。 不符合上述规定及时研究反映，研究处理。 钢绞线锚固后，工作锚以外保留5cm，多余用砂轮切割机切掉，用水泥包封。（见图）(6) 管道压浆 压浆应在张拉结束后不超过24小时，采用强度为40Mpa水泥浆对予应力管道进行灌浆。压浆前用压力水清洗孔道，用压缩空气吹干孔道内余水。 压浆水泥用525#普通硅酸盐水泥，水灰比不大于0.4，水泥必须过筛(40-80目)，水泥浆应有足够流动性(可掺缓凝减水剂)。稠度控制在14-18s之间。 压浆应遵守下列规定： a、锚具出浆门必须出浓浆时才能关闭。b、孔道进浆阀门，保持压力0.6-0.7Mpa持续2分钟无漏水时关闭。c、水泥浆初凝后方可卸压浆阀。d、压浆应一次完成，压浆中途发生故障，间隔时间不超过40分钟，否则用压力水冲洗干净，处理后再继续灌浆。每工作班压浆工作时，应留置3组7