拱桥专项施工方案.doc

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资源描述

1、1竹鹅溪综合治理工程(南支)石拱桥施工方案一、工程概况竹鹅溪综合治理工程(南支)第四合同段 0+729处设计有一座 30m跨石拱桥,桥宽 10.5m。主拱圈为等截面悬链线,厚度为 80cm,净矢跨比 1/5,主拱圈矢高 6m,腹拱圈为等截面圆弧,厚度 35cm,净矢跨比为1/5,矢高 70cm,腹拱墩拱圈为等截面圆弧,厚度 30cm,净矢跨比为1/2,矢高 60cm,桥梁下部为重力式 U型砌石桥台,桥台基础放置在除去风化层的新鲜岩层上,并嵌入新鲜岩层 60cm以上。该桥设计荷载为车行道单向限载重 10t,主拱圈、腹拱圈、腹拱墩拱圈材料为 M10砂浆砌粗料石,桥台为 M10砂浆砌块石(片石) 、

2、桥立面为 M5砂浆砌块石(片石) ,石料标号不小于 30MPa。二、施工方案选择(一)方案选择本石拱桥支架采用扣件式支架,拱架采用型钢焊接支架,支架搭设完毕后进行了预压。主拱圈砌筑分环砌筑,每环分六段,每段按水平均匀分割,水平长度为 5m,先砌筑拱脚部位,再砌筑拱顶部位,最后砌筑 1/4跨径处。卸架同排同时进行,分三个循环卸落。(二)工程工艺流程(1)围堰 (2)基坑开挖 (3)基础底板 (4)浆砌桥台 (5)拱架基础 (6)拱架搭设 (7) 搭架预压 (8)拱圈砌筑第一环 (9)拱圈砌筑第二环 (10)拱上横墙 (11)卸载 (12)卸架 (13)腹拱圈砌筑 (14) 护拱 (15)拱上填料

3、 (16)拱上附属构筑物三、施工准备1、人员及设备准备人员安排:管理人员:15 名,各施工队施工人员 70名。2机械设备配置:挖掘机:1 台;电焊机:2 台;8t 吊车:1 台;10t自卸汽车:5 台;20KW 发电机:2 台;潜水泵:3 台;水准仪:2 台;全站仪:1 台;砂浆搅拌机:2 台;运输砂浆拖拉机:2 台;铁皮:300平方。2、施工技术组织根据设备需求及施工精度布设控制网点,补充施工需要的水准点、桥梁轴线、桥梁控制桩。为保证施工测量放样作好准备。作好原材料的检验和配合比的选定。3、材料准备 砂、石料、水泥、枕木、木材、沥青、脚手架、钢材等在柳州可以采购,质量能达到要求。4、平面布置

4、桥梁处在河道上,因采用满堂拱架施工,施工前,应将上游河水通过围堰栏截进拓污管道,再将河道淤泥清除,用片石挤淤,使基础满足搭设搭架基础承载力。挤淤宽度为桥宽两侧加宽 5m,5m 作为外墙架及便道使用,并将现场场地进行平整,作为材料堆放和施工活动场地。施工用水、电采用就近租用居民及厂矿的自来水。电不能满足时采用发电机发电。5、 现场管理(1) 施工标志牌、围护进场后,在施工现场明显处设置施工标志牌及配合比牌,施工标志牌写明工程名称、施工部位、工地负责人姓名、现场施工员、开竣工日期等内容。配合比牌写明工程名称、施工部位、砂浆标号、水泥用量、砂子用量、水用量及稠度等。施工场地处在人员密集区或交通要道时

5、,应采用封闭式管理,在车辆及行人通过的场地,围护采用 2.0米高的围护板围护。(2)交通维护本工程施工前需将旧桥拆除,所以需在新建桥上游 50m处填一便道供周围村民及施工使用,便道宽 5m,处在新建桥与河水截流围堰间,即3可作为截流的防护围堰。施工期间应安排人员进行维护,要保持施工区段交通顺畅。在临边位置,用 2米高围栏围护。在两端安设明显的安全标识标志。6、施工进度安排桥台可提前安排在枯水季节,拱圈砌筑可安排在秋季。拱桥的施工,应避开雨季。计划从 2007年 9月 1日开工,2007 年12月 31日结束,共 122天。四、施工技术要点(一)桥台砌筑本工程桥台为重力式 U 型桥台,M10 水

6、泥砂浆砌筑块石(片石) ,桥台基础为 M10 水泥砂浆砌筑块石(片石)结构。施工前用全站仪测设出基础边线,然后向外放出 1m(50cm 的工作面50cm 排水明沟) ,撒出灰线,根据现场土质情况及基坑开挖深度,定出边坡宽度,撒出基坑开挖外边线。土方基坑放坡按 1:0.67,石方开挖按 1:0.5。基坑采用挖掘机开挖,开挖达到设计标高后,然后人工修底,并会同监理工程师、设计单位、勘察单位联合对地基承载力检测,地基承载力应不小于 600KPa,达到设计地基承载力后,进行下道工序施工。若地基承载力达不到设计载基承载力,则会同监理工程师、设计单位等共同提出设计变更方案,对基底进行处理,直至达到设计的地

7、基承载力。开挖基坑的同时,在基坑周围作土石围堰,河道中间留 510m 的过水通道,以便于洪水时导流。若开挖后出现地下水,需沿基坑四周挖排水沟,将在基坑中安放水泵进行基坑排水,保证基坑中无积水。基坑开挖的位置、深度、基底尺寸符合图纸的要求。清好底后,即可进行基础砌筑。基础砌筑前,应对基底进行清洗干净。第一层砌块时,需先座浆,然后逐层砌筑。为保证台身砌筑坡度的精确,施工前先做好线架,挂线施工。砌筑分段分层,两相邻工作段的砌筑高度不超过 1.2m。砌体中的石块以砂浆粘结,砌块间要有一定厚度的砌缝,不得互相直接接触。上层石块在下层石块上铺满砂浆后砌筑。竖缝在先砌好的砌块侧面挂上砂4浆,所有砌缝要求砂浆

8、饱满。若用小块石填塞砌缝时,小块石四周都要有砂浆,为使砌块稳定,每外均选取尺寸形状较适宜的石块,且将较大的石块用于下层,并用宽面为底铺砌。砌筑上层时,避免震动下层砌块。砌筑工作中断后重新开始时,先将原砌层表面清扫干净,适当湿润再铺筑砂浆。镶面石两顺一丁,错缝砌筑,错缝宽度不小于 10cm,缝宽要一致,约为 2cm,勾缝采用凹缝,缝深为 5mm,缝宽 16mm。台身砌筑采用 CKC 支架,并加设连墙杆件。砂浆采用砂浆搅拌机搅拌。(二)拱圈放样本工程拱圈计划先进行 1:1实地放样,以确定拱块形状和尺寸、拱圈分段位置、各项立杆的位置和尺寸。拱圈放样地点计划在拱桥附近的单位砼地面上,拱圈大样按 1:1

9、 的比例,由于该桥拱圈左右对称,因此仅对 1/2拱圈放样。拱圈放样采用坐标法,以拱顶为原点,用全站仪放出相互垂直的 X-X及 Y-Y轴作为基线,然后按图纸提供的 12等分坐标数据,以坐标基线及辅助线为基准,作全站仪配合放出各坐标点。12等分半拱圈坐标见设计图。各点放出来后,用平滑的曲线将各点连接。曲线绘出后,检查曲线长度和控制点坐标的对角线长度,拱圈的水平长度 误差及拱轴线偏差均不能大于计算跨径的 1/2000,否则予以调整。根据放出的拱圈曲线,即可设计拱架、确定拱块尺寸、确定空缝位置。(三)扣件式钢管拱架的计算1、支架或拱架与模板的选择支架采用钢管扣件,钢管直径 =48mm,壁厚 t=3.8

10、mm,立杆纵横间距拟采用 0.6m,横杆上下间距拟采用 0.6m,设水平及竖向剪力撑。以最终验算确定。拱架沿桥梁横向间隔 0.6m布置,每片分六节制作,底部采用 20槽5钢与 483.5 立杆钢管焊接而成,立杆间距为 60cm,上弦部分采用小横钢管与双 106.3角钢相焊接而成,双角钢与弧形土加工成弓形木。每片拱架直接采用大横杆、小横杆相连接,间距同支架,设斜向剪力撑。拱架安装详见附图。拱架先焊制好,支架搭设完毕后,放上卸载筒,然后将拱架吊装在砂筒上。拱架与支架之间安设卸载筒,详见后面介绍,以作为卸架设备。弓形木上直接铺设松木模板,厚度为 3cm,宽 30cm,以作为拱圈砌筑的模板。模板铺设时

11、,要在拱顶处预留一空档,以便于拱架的拆卸。在预留空档处留置空洞,以便清洗落入空档内的砂浆。模板铺好后,标出桥中心线、拱圈中线、拱圈边线等有关点。2、荷载(1)拱圈圬工重力:拱圈总体积为 268.3m3,比重按 2.6t/m3计算,总重量为 697.6t,拱圈的分二环砌筑,荷载按拱圈总重的 70%计入,G1=697.670%=488.3t=4785.34KN。q1=4785.34KN/(10.5m30m)=15.19 KN/m2(2)模板自重标准值: q 2=0.3 KN/m2(3)拱架自重:13.7t(立杆)13.5t(小横杆)10.4t(大横杆)13.8t(18 工字钢)=51.4t其中杆件

12、对工字钢上每一点的集中荷载F1=37.610009.8/(1951)=380N18工字钢自重为:236.6 N/m(4)施工人员、机具:q 4=2KN/m2(5)荷载组合底面模板及支架q1q 2q 4(验算承载力及刚度)=15.191.40.32=23.57 KN/m23、计算假定6扣件式钢管拱架是一个空间框架结构,但节点处介于铰接与半刚性之间,其效果与操作者的工作质量有关。钢管多次重复使用,存在微量弯曲,为简化计算,可作一些较切合实际的合理假定。(1)只取单排立柱,按平面杆件体系计算;(2)立杆自由长度取大横杆的间距,两端视为铰接;(3)顶端小横杆按连续杆计算;(4)只计作用在拱架上的竖直荷

13、载,不考虑水平力和风力。4、荷载计算(1) 模板验算拱底模板强度验算 1模板长 1.8m,按三跨连续梁计算,按最不利荷载布置,见计算简图,由施工计算手册附表,可查得:K M=-0.177, KW=0.99, E:木材弹性模量为12103 N/mm2=12109 N/m2。模板受力按纵向取 1m宽计算带,受力如下图: 模 板 受 力 计 算 图MMax=KMql2=-0.17723.5710.62=-1.502KNm底模应力:= M Max/WW=10032/6=150cm3=150103 mm3=1.50210001000/15010 3 mm3=10N/ mm26.85KN(小横杆最大支反力

14、)横杆跨距可调整至 90cm,以减轻拱架自重。(4) 扣件验算主要验算直角扣件,由小横杆传来的荷载,是通过扣件与立杆之间的摩擦力传递,并使扣件沿立杆向下滑动或相对于立杆转动外,扣件的承载力不应超过容许值,及扣件向下滑动的力不超过抗滑承载力的容许值:RmaxR C6.85KN8KNRmax :顶端小横杆的最大支反力RC:直角扣件的容许承载力或抗滑力经验算,扣件满足要求.(6) 拱架上工字钢验算20b钢支承在卸载筒上,为简支结构,取弯距最大的中间跨计算,见计算简图,18 工字钢自重为:236.6 N/m,F=6.85+0.381.2=7.306KN=7306N918工 字 钢 受 力 计 算 图强

15、度验算 1MMax=ql2/86FL/8=236.63.62 /8673063.6/8=236.63.62 /8673063.6/8=383.3+19726.2=20109.5Nm=20.1095106Nmm= M Max/WW=185103 mm3=20.109510 6Nmm/185103 mm3=108.7 N/ mm2215 N/ mm2则强度满足要求.刚度验算 2fMax=5qL4/(384EI)(58 2-4) FL3/ (3848EI)I= 1660 cm4=166010-8 m4fMax =5236.63.64/(3842.11011166010-8)17673063.6 3/

16、(23042.11011166010-8)=0.14810-37.4710 -3=7.6210-3m=7.62mm3600/400=9mm满足刚度要求.10卸载支座反力 3RA = RB= qL/2+5F/2=252.53.6/2+57306/2=18719.5N=18.7195KN(7)拱架基础验算桥台砌筑至河道底标高后,即可开始拱架基础的同步处理,清至河床面下 50cm,投入片石挖掘机进行挤淤,在片石上铺碎石 20cm至河床面,作为拱架基底,也作为永久河床面,承载力应不小于 110KPa。在桥梁上游 50m处设围堰将河水改至已施工好的排污管内流走,减少河水对支架的冲击。在整个施工期间,应避

17、免洪水冲击或漂浮物撞击,以保证拱架安全可靠。支架基础铺设好后,用全站仪在基础上放出各立杆的位置,立杆下采用铁路用沥青枕木铺垫,宽 20cm。基底承载力验算:作用在单榀拱架垫木上的力的总和 F=51(立杆根数)73061.4(安全系数)=521648N承载面积 S=30m(垫木长)0.2m(枕木宽)=6m 2P=521648/6=87KPa110KPa(8)结论根据试定的脚手架、拱架及模板尺寸,进行拱架构件验算和地基验算,所取尺寸和参数满足要求,施工时可将横杆跨距调整为 90cm。该方案可行。5、拱架预压支架搭设完毕并铺好模板后,要对支架和拱架进行预压,已消除支架的非弹性变形及观测支架的弹性变形情况。支架预压采用拱石及砂袋,下面排一层拱石,厚约 30cm,上部采用编织袋装砂,预压总重为拱架承担拱圈荷载的 1.3倍,考虑到拱圈的分环砌筑,总重量按整个拱圈重量考虑,除 30cm拱石外,砂袋的码放高度 1.1m。预压砂袋的加载顺序按计划砌筑顺序分段加载:首先加载拱脚部位,然后加载拱顶部位,最后加载 1/4拱圈部位,加载前将拱脚、拱顶 1/4处标高记录下来,在加载工程中定时观测各部位的沉降情况,加载完成

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