某干渠新建工程渡槽施工

某干渠新建工程渡槽施工方案计算者：复核者：审核者：XXX大土木工程设计有限公司XXXX年XX月施工方案 目录 1 项目概况 12 施工方案 12.1 概述 12.2 施工流程 12.3 方案可行性分析 33 支架有限元分析 43.1 检算任务 43.2 支架模型 43.3 计算荷载 53.4 结构变形 63.5 结构承载力检算 63.5.1 贝雷梁 63.5.2 分配梁 73.5.3 横梁 83.5.4 精轧螺纹钢 83.5.5 排架立柱轴心受压 93.6 结论 94 槽壳有限元分析 104.1 检算任务 104.2 槽壳模型 104.3 支架模型 104.4 计算荷载 114.5 结构承载力检算 114.5.1 正截面抗弯（自重状态下） 114.5.2 斜截面抗剪（自重状态） 134.5.3 裂缝宽度检算（自重状态）： 164.5.4 挠度检算（自重状态） 184.5.5 结论 185 建议 19XXX土木工程设计有限公司施工方案项目概况本次XXX干渠新建工程，全长9.721km（桩号0+000~9+721，其中二标段为4+000~9+721段），二标段，明渠长2723m，均为1/4000比降；暗渠15座，长506m，比降1/1000或1/1500；箱涵1处，长77m，比降1/1000；隧洞8座，长1575m，比降1/1000；渡槽5座，长817m，比降1/1000；陡坡1处，长23m；其他渠系小型建筑114座（新建节制阀1处，分水闸1处，泄洪闸1处，机耕桥9座，人行桥34座，放水洞24处，穿渠涵洞3处，山洪度3处，山溪接水10处，梯步28处）。本施工方案只包括渡槽槽身的现浇施工。渡槽采用自上而下的施工顺序，渡槽槽身（包括落地槽）、排架和基础都采用现浇的施工方式。施工方案概述XXX干渠新建工程，共有5座渡槽，分别是：XXX渡槽：5XXX渡槽：4×16mXXX渡槽：4×16mXXX渡槽：8m+10×16m+8mXXX渡槽：8m+3×16m+8m施工流程5座渡槽均采用贝雷梁支架现浇的施工方式，具体施工方案如下：在每根排架上预埋9根A25精轧螺纹钢螺栓；安装钢板牛腿，牛腿由4块20mm厚钢板焊接而成；每两个牛腿之间安装钢板组合横梁横梁与牛腿间使用M25高强螺栓连接；每个钢板组合横梁上安装两个砂桶，砂桶高度为40cm，根据施工，可做微调；渡槽横向每两个砂桶间设置一道双拼36c工字钢；渡槽纵向在双拼工字钢上安装三拼加强型贝雷梁；贝雷梁上铺设20a工字钢分配梁，分配梁按照每75cm一道铺设；分配梁两端延渡槽纵向铺设10#工字钢，与分配梁间采用螺栓连接；10#工字钢为龙门吊行车轨道，在其上方安装小型龙门吊（龙门吊由厂家提供），龙门吊最大起重荷载为3t；龙门吊大小里程方向在分配梁上各设置一座固定式小型吊机，该吊机与分配梁之间使用螺栓连接（该吊机由厂家提供，并安装）；分配梁中间铺设两道15cm×15cm楞木，楞木上方安装渡槽钢模板，钢模板中下方为楞木，待所有连接完成后对渡槽钢筋混凝土部分进行施工，钢筋与混凝土由龙门吊与小型吊机配合吊装，浇筑混凝土时应对混凝土进行充分振捣，其他钢筋与混凝土施工参照相关规范与设计图纸；待渡槽槽身达到设计标准即可放掉砂桶内砂拆去钢模板及钢支架；施工顺序如下，先浇筑（N-1）#，待（N-1）#施工完场后施工N#，施工N#的过程可同时拆除（N-1）#模板支架，安装到（N+1）#，以此类推，直到全部施工完成；为保证施工安全，荷载对称分布，浇筑N跨的时候，对N+1跨进行配重，配重和现浇段应对称分布，现浇段每浇筑三米，配重（2立方米混凝土块）在相应的对称位置增加一块，以此类推。支架构件及尺寸详见附图。方案可行性分析支架整体作用于排架之上，现对排架施工期前安全性进行分析：施工期间考虑的荷载为：渡槽湿重+支架及模板自重+施工荷载+龙门吊自重。排架设计荷载为：渡槽自重+流水自重+施工荷载+地震荷载+其他。由此可见施工期间排架所受荷载与设计荷载不同，经过计算可得：设计荷载-施工期间荷载=流水自重（68t）-支架及模板自重（22t+25t）-龙门吊自重（3t）+地震荷载+其他=18t+地震荷载+其他：由此可得，施工期间排架承载荷载远小于排架设计荷载，故该方案可行性满足要求。支架移动可行性分析该贝雷梁支架，除过预埋螺栓，其余构件均采用螺栓连接或者搭接方式，且支架竖向有砂桶，待渡槽钢筋混凝土达到设计标准时，对砂桶放砂，即可对支架卸载，使用小吊车及龙门吊可对支架构件进行转运和二次组装。故，支架移动可行性满足要求。支架有限元分析检算任务本项目共有5座渡槽，跨度为8m~20m间不等，本次检算仅对20m跨的渡槽支架进行检算，检算项目包括：贝雷梁的应力与变形20a工字钢分配梁的应力与变形36c双拼工字钢横梁的应力预埋精轧螺纹钢的抗剪应力排架立柱轴心受压支架模型利用迈达斯civil8.2.1对单跨支架进行建模，本模型共计节点2013个，杆单元2468个。模型如下：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11整体有限元计算模型图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12整体有限元计算模型立面图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s13整体有限元计算模型平面图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s14整体有限元计算模型横断面计算荷载根据结构形式及施工方法，施工过程中主要有以下荷载：（1）结构自重：22t；（2）渡槽浇筑砼重量：按25KN/M3计算；（3）钢模板及上部枕木重量：钢模板及上部枕木重量按12.5KN/m计算（4）施工人员、施工料具运输、堆放荷载：均布荷载按4kN/m2计算（5）倾倒砼产生的冲击荷载：按2kN/m2计算（6）振捣砼产生的荷载：按2kN/m2计算（7）龙门吊自重：30KN（简化为集中荷载，作用于跨中）；采用容许应力法，荷载组合为：（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）+（7）；结构变形渡槽变形主要受分配梁变形影响，故只需要考虑分配梁变形即可，分配梁变形图如下：由图可得，分配梁变形最大为28mm。结构承载力检算贝雷梁通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，贝雷梁应力图如下：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s15弦杆应力图图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s16竖杆及斜杆应力图由于贝雷梁支架支柱纵向间距为20m，跨度不大，在荷载组合作用下，贝雷梁上弦杆、下弦杆应力在-86~152Mpa之间，竖杆应力在-226~106Mpa。考虑到贝雷梁支架为限制荷载的临时性结构，16Mn的容许拉应力、压应力及弯应力按1.3×210MPa=273计算。故贝雷梁所有杆件均满足受力要求。分配梁通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，分配梁应力图如下：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s17分配梁应力图由图可得，分配梁在荷载组合作用下，应力在-86~83Mpa之间。Q235[f]=215MPa，所以分配梁在荷载组合下，应力满足规范要求。横梁通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，横梁应力图如下：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s18横梁应力图由图可得，横梁在荷载组合作用下，应力在-63~89Mpa之间。Q235[f]=215MPa，所以横梁在荷载组合下，应力满足规范要求。精轧螺纹钢通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，横梁底支座反力如图：由图可得，每个点最大支座反力为57.9KN,为保证建模与实际吻合，每个砂桶设置4个支点，即每个砂桶上所受支反力最大为57.9×4=231.6（KN）。忽略砂桶及牛腿自重，每根精轧螺纹钢所受剪力为：τ精轧螺纹钢容许剪应力为335MPa，故精轧螺纹钢剪力远远满足规范要求。但考虑到施工因素，螺栓可能不同时受力及不可控因素，故使用9根A25精轧螺纹钢螺栓对牛腿进行锚固。排架立柱轴心受压通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，横梁底支座反力如图：由图可得，每个点最大支座反力为57.9KN,为保证建模与实际吻合，每个砂桶设置4个支点，即每个砂桶上所受支反力最大为57.9×4=231.6（KN）。忽略砂桶及牛腿自重，每根立柱受压为231.6×2=463.2（KN）。立柱受压截面为0.6×0.8=0.48m2，得轴心压强为463.20.48=965KPa结论通过计算，本方案支架承载力满足要求槽壳有限元分析检算任务为保证在施工期限内完成施工，计划混凝土强度达到85%即进行拆模，对槽壳在混凝土强度达到85%后承载力进行检算。本项目共有5座渡槽，跨度为8m~20m间不等，但20m跨中，排架为双排架，计算跨度不大于18m，故，本次检算仅对18m跨的渡槽槽壳进行检算，检算项目包括：1.短期内正截面抗弯2. 短期内斜截面抗剪3. 裂缝宽度4. 挠度槽壳模型支架模型利用迈达斯civil8.2.1对18m槽壳进行建模，本模型共计节点19个，杆单元18个。模型如下：图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11整体有限元计算模型计算荷载由于拆模后，槽壳所受荷载仅为自重荷载，故，只计算槽壳在自重状态下承载力。结构承载力检算正截面抗弯（自重状态下）利用迈达斯计算，得出自重状态下槽壳弯矩计算结果见REF_Ref374372994\h图42：图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s12槽壳正截面弯矩图根据规范JTGD62-2004第5.2.2条：结合实际配筋情况，利用excel，得出REF_Ref374373360\h表41：表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11正截面抗弯计算表钢筋直径dmm25钢筋抗拉强度fyN/mm2280混凝土抗压设计强度fcX85%fcN/mm211.73受拉钢筋中心距边缘高度asmm50结构高度hmm2350有效高度homm2300上翼缘宽度bmm1600受拉钢筋数量N19单根受拉钢筋面积Amm2490.9受拉钢筋总面积Asmm24417.9混凝土受压高度Xmm65.9最大抵抗弯矩KN·M2804.3最大弯矩KN·M1645计算结果安全系数11.70由表可得，在自重状态下，混凝土受压面积为66mm，故数以一类截面，本计算表可用。得出：在自重状态下，混凝土强度达到85%后，正截面抗弯满足规范要求。斜截面抗剪（自重状态）利用迈达斯计算，得出空心板剪力结果见REF_Ref399165227\h图43：图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s13槽壳剪力图根据规范JTGD62-2004第5.2.7条：结合实际配筋情况，利用excel，得出REF_Ref395860761\h表42：表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s12斜截面抗剪计算表参数说明参数单位槽壳异号弯矩影响系数α111预应力提高系数α211受压区翼缘影响系数α311斜截面受压端正截面处宽度bmm1600斜截面受压端正截面有效高度h0mm2300受拉主筋抗拉强度设计值fsdN/mm2280箍筋抗拉强度设计值fsvN/mm2280混凝土抗压强度设计值fcu,kN/mm211.73同一截面箍筋总面积Asvmm2314.0受拉普通钢筋总面积Asmm24415.6同一截面弯起钢筋面积Asbmm20.0箍筋间距svmm150斜截面内纵向受拉主筋配筋率P10.12斜截面内箍筋配筋率ρsv%0.001弯起钢筋弯起角度θs°45.0斜截面内混凝土和箍筋共同抗剪承载力VcsKN5933.4与斜截面正交的普通弯起钢筋抗剪承载力VsbKN0.0剪力VdKN366.0计算结果安全比例116.2由表可得，在自重状态下，槽壳斜截面抗剪强度满足规范要求。裂缝宽度检算（自重状态）：根据规范JTGD62-2004第6.4.3条：结合实际配筋情况，得出REF_Ref374432804\h表43：表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s13裂缝宽度计算表参数单位槽壳C111.00C211.00C311.00σss1186.08d