某干渠新建工程渡槽施工方案

'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19 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1019 施工方案4.4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1919 XXX土木工程设计有限公司施工方案1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。2施工方案2.1概述XXX干渠新建工程，共有5座渡槽，分别是：1.XXX渡槽：5×16m+18m+4×20m+18m+5×16m2.XXX渡槽：4×16m3.XXX渡槽：4×16m4.XXX渡槽：8m+10×16m+8m5.XXX渡槽：8m+3×16m+8m2.2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：1.在每根排架上预埋9根A25精轧螺纹钢螺栓；2.安装钢板牛腿，牛腿由4块20mm厚钢板焊接而成；19 XXX土木工程设计有限公司施工方案1.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；2.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；3.渡槽横向每两个砂桶间设置一道双拼36c工字钢；4.渡槽纵向在双拼工字钢上安装三拼加强型贝雷梁；5.贝雷梁上铺设20a工字钢分配梁，分配梁按照每75cm一道铺设；6.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；7.10#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；8.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）；9.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，两端采用可调节螺栓与分配梁连接；10.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；11.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；12.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；13.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。19 XXX土木工程设计有限公司施工方案1.支架构件及尺寸详见附图。1.1方案可行性分析1.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。2.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。19 XXX土木工程设计有限公司施工方案1支架有限元分析1.1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：1.贝雷梁的应力与变形2.20a工字钢分配梁的应力与变形3.36c双拼工字钢横梁的应力4.预埋精轧螺纹钢的抗剪应力5.排架立柱轴心受压1.2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31整体有限元计算模型图32整体有限元计算模型立面19 XXX土木工程设计有限公司施工方案图33整体有限元计算模型平面图34整体有限元计算模型横断面1.1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）；19 XXX土木工程设计有限公司施工方案采用容许应力法，荷载组合为：（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）+（7）；1.1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。1.2结构承载力检算1.2.1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35弦杆应力图19 XXX土木工程设计有限公司施工方案图36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。1.1.1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37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。19 XXX土木工程设计有限公司施工方案1.1.1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38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。1.1.2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）。19 XXX土木工程设计有限公司施工方案忽略砂桶及牛腿自重，每根精轧螺纹钢所受剪力为：τ=231.6×10009×490.9=52.4MPa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。1.1.1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=0.965（MPa）≪13.8（MPa），考虑到混凝土强度的稳定性，所以排架混凝土强度达到85%后满足轴心受压规范要求。1.2结论通过计算，本方案支架承载力满足要求19 XXX土木工程设计有限公司施工方案1槽壳有限元分析1.1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1.2槽壳模型1.3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41整体有限元计算模型19 XXX土木工程设计有限公司施工方案1.1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。1.2结构承载力检算1.2.1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图42：图42槽壳正截面弯矩图根据规范JTGD62-2004第5.2.2条：19 XXX土木工程设计有限公司施工方案19 XXX土木工程设计有限公司施工方案结合实际配筋情况，利用excel，得出表41：表41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。1.1.1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图43：图43槽壳剪力图19 XXX土木工程设计有限公司施工方案根据规范JTGD62-2004第5.2.7条：19 XXX土木工程设计有限公司施工方案结合实际配筋情况，利用excel，得出表42：表42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Asbmm20.019 XXX土木工程设计有限公司施工方案箍筋间距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。1.1.1裂缝宽度检算（自重状态）：根据规范JTGD62-2004第6.4.3条：19 XXX土木工程设计有限公司施工方案结合实际配筋情况，得出表43：表43裂缝宽度计算表参数单位槽壳C111.00C211.00C311.00σss1186.08dmm25.00ρ10.006bfmm1600.00hfmm2350.00MsKN·M1645Asmm24417.86h0mm2300.00Es1210000.0019 XXX土木工程设计有限公司施工方案Wfkmm0.143由表可得，槽壳裂缝宽度不大于0.2mm，所以，在自重状态下，槽壳裂缝宽度满足规范要求。1.1.1挠度检算（自重状态）利用迈达斯计算，得出自重状态下槽壳挠度计算结果见图44：图44自重状态下槽壳挠度由图可得，自重状态下槽壳挠度为1/9000<1/600.故，满足规范要求；1.1.2结论综上所述，槽壳混凝土强度达到85%后，检算结果如下：1.正截面抗弯满足规范要求，安全系数为1.7；2.斜截面抗剪满足规范要求，安全系数为16.2；3.裂缝宽度满足规范要求，宽度为0.14；4.挠度满足规范要求，挠度值为1/9000.得：槽壳混凝土强度达到85%后，在自重作用下，满足规范要求，即，当槽壳混凝土强度达到85%后，即可进行拆模。19 XXX土木工程设计有限公司施工方案1建议由于施工的不可控因素，为保证施工安全，对方案提出以下几点建议：1.砂桶必须做抗压实验，落架高度不得低于10cm；2.砂桶与牛腿、横梁必须可靠连接；3.贝雷梁采用租赁或者购买的方式，仔细检查贝雷梁的杆件变形情况，特别注意以下两处：1)在支点附近的贝雷梁斜杆和竖杆要保证没有变形，且由于此处的双竖杆受力较大，建议予以加强；2)跨中处的上下弦杆保证没有变形；4.计算采用三拼加强型贝雷梁，所以施工时必须采用设计用贝雷梁，两组三拼加强型贝雷梁之间必须做可靠连接，保证横向稳定性；5.螺栓连接要按照相关规范严格执行，双螺栓不得减少螺栓数量及遗漏；6.结构需进行分级堆载预压，记录弹性变形值与非弹性变形值，以便设置预拱度，分级加载应与浇筑混凝土的顺序与位置尽量相同。19'