1、新建铁路张家口至集宁一次复线DK74+689 后河 5 号特大桥空心墩顶部实体段与顶帽施工方案编 制：审 核：张集铁路总承包中铁四局工程指挥部二零零八年五月1.工程简介张集铁路后河 5 号特大桥有空心墩 13 个，为双线圆端形桥墩。分两种坡比，一种为 45：1（外）/75：1（内） ，另一种为65：1（外）/65：1（内） 。墩颈横向宽度 8.8m，纵向宽度 4.4m，墩顶实心段高度 1.5m。下面以 65：1 为例，空心墩结构图示见图 1。401064520 20 580 150 4065:11504804515065:12065:1 65:1150顶 部 实 心 段底 部 实 心 段 25
2、0 侧 面立 面50图 12.工艺概述空心墩顶部实体段与托盘、顶帽一次立模，分两次浇筑。采用在实心段底部空心墩侧壁预留孔,孔内插 A3 钢棒,在钢棒上面放置横向和纵向上下两层工字钢,在工字钢上面铺方木,在方木上面铺竹胶板作为底模，由两层工字钢及方木作为底模支撑系统。为了减轻支撑系统的重量，减少空腔内型钢、方木和模板的安装拆卸工作量，顶部实心段 1.5m 及托盘、顶帽分两次浇筑。因空心墩在托盘底面存在较大的应力，而施工缝又不宜留在应力较大的部位及临近部位，故首次浇筑 1m 高的实心段，待已浇筑混凝土达到一定强度后，再一次浇筑完成顶部 0.5m 的实体段与托盘、顶帽。后浇筑混凝土重量依靠已浇筑 1
3、m 高的钢筋混凝土结构及原有的底模支撑系统支撑。先浇筑混凝土与后浇筑混凝土经过养护后形成一个整体共同作用，施工完成后堵塞预留孔。详见图 2。工字钢20工 字 钢 90钢 棒平 面 图说 明 ： 本 图 除 工 字 刚 、 钢 棒 、 竹 胶 板 外 ， 其 余 尺 寸 均 以 厘 米 计 。 90钢 棒方 木木 楔 =1.5竹 胶 板 20工 字 钢20工 字 钢侧 面 图图 23.施工工艺3.1 预留孔施工施工至实体段以下最后一节空心薄壁墩身时，在距离该节顶面一定高度的位置，沿四周墩身墩壁上，预埋 32 根内径 100mm 的硬质 PVC 管，管两端采用聚乙烯胶带封堵，管内填塞接近最佳含水量
4、能够拍实的土，以防局部漏浆堵塞孔道。PVC 管预埋位置的管底距该节混凝土顶部高度为：下工字钢高+落架木楔+上工字钢高+方木高+模板高。上下工字钢均采用 20a 的普通工字钢，落架木楔 10cm，方木 10cm10cm，模板采用厚度为 1.5cm 的竹胶板，故总高为20+10+20+10+1.5=61.5cm。PVC 管采用在墩身钢筋内焊接井字形钢筋骨架定位，并紧贴内模固定。PVC 管长度 40cm，距墩壁外侧10cm，既保证了钢棒的锚固深度，又不致使预留孔贯通。混凝土浇筑完毕拆模后，侧壁凿出预埋 PVC 管，并掏净孔内土。3.2 模板安装安装钢棒，钢棒直径不宜过大或过小，以略小于预留孔直径为宜
5、，选用 90mm 的 A3 钢。钢棒外露 20cm，采用人工安装，孔洞口空隙处填塞木楔。将钢棒插入预留孔内，然后在钢棒上安装上下两层工字钢及落架木楔，在上层工字钢上铺方木，方木间距 10cm，在方木上铺订竹胶板作为底模。33 混凝土浇筑在底模上绑扎钢筋网片，浇筑顶部实体段 1m 高混凝土。混凝土浇筑完毕，强度养护至设计强度的 50%时，即可凿毛。绑扎托盘、顶帽钢筋，预留孔、预埋件施工完毕，即可浇筑剩余部分混凝土。强度养护至设计强度的 50%时，即可拆除模板。3.4 支撑材料拆除施工人员通过内脚手架进入墩身空腔内，拆除落架木楔，使顶模脱离墩身后，拆除其余上下两层工字钢及方木，最后抽出钢棒。将预留
6、孔清扫干净，采用掺有膨胀剂的同标号混凝土将预留孔堵塞密实。3.5 支撑系统荷载计算3.5.1 钢筋混凝土自重荷载 P1混凝土分两次浇筑，支撑系统只承受 1m 高的混凝土（35m）自重荷载。P1=35 m26 KN / m=910KN。3.5.2 模板及支撑材料自重 P2（分为 P21、P 22、P 23三部分）底模为厚 1.5cm 竹胶板，自重不计。方木 10cm10cm（密度为 0.6T/m） ，2 根 5.46m 长，2 根6.24m 长，2 根 6.73m 长，2 根 7.07m 长，2 根 7.33m 长，2 根 7.51m长，2 根 7.64m 长，2 根 7.72m 长，1 根 7
7、.75m 长。P21=(5.462+6.242+6.732+7.072+7.332+7.512+7.642+7.722+7.751) 0.10.10.610= 7.15KN。上层工字钢为 10 根 3.4m 长，2 根 3.33m 长，2 根 3.12m 长，2根 2.76m 长，2 根 2.4m 长的 20a 型普通工字钢（单位长度质量 27.9 kg/m）P22=（3.410+3.332+3.122+2.762+2.42）27.910-2=15.96 KN。下层工字钢为 2 根 4.4m 长，4 根 1.25m 长，2 根 1.35m 长的20a 型普通工字钢（单位长度质量 27.9 kg
8、/m）P23=（4.42+1.254+1.352）27.910 -2=4.6 KN。3.5.3 人员、振捣设备重 P3荷载集度取 2.5 KN / m，P 3=(3.142.223+4.42.2232)2.5=35 KN。3.5.4 振动棒振捣产生荷载 P4荷载集度取 2 KN / m，P 4=(3.142.223+4.42.2232) 2=28 KN。3.6 检算3.6.1 钢棒检算钢棒受力简图见图 3。图 3钢棒选用 90mm 的 A3 钢。=170MPa，=85MPa。面积 A=9/4=63.62cm抵抗拒 W=9/32=71.57cm容许抵抗剪力Q=2/3A= 2/363.628510
9、-1=360.5KN容许抵抗弯矩M= W=71.5717010 -3=12.17 KN.m单根钢棒承受荷载 P=1/32(P1+ P21+ P22+ P23+ P3+ P4)= 1/32(910+7.15+15.96+4.6+35+28)=1/321000.71=31.27 KNMmax=PL=31.270.2=6.25 KN.mMQmax=P=31.27Q3.6.2 上层工字钢检算上层工字钢为 10 根 3.4m 长，2 根 3.33m 长，2 根 3.12m 长，2根 2.76m 长，2 根 2.4m 长的 20a 型普通工字钢。简化为 18 根 3.18m长，承受由模板传递的竖向荷载。受
10、力简图见图 4。图 4材料特性及截面几何特性为：E=210Gpa、=170Mpa、W=237000mm、I=23700000mm 4。=L/400=3180/400=7.95mm强度检算：q=(P 1+P21+P22+P3+P4)/18/L=(910+7.15+15.96+35+28)/18/3.18=17.4 KN/m max= Mmax/W= q L/8/ W=17.43.18/8/(23700010-6)=92.8Mpa。满足要求。刚度检算: q=( P1+P21+P22)/18/L=(910+7.15+15.96)/18/3.18=16.3 KN/mmax=5qL/384EI=516.
11、33.18/384/210/23700000109=1.36mm。满足要求。3.6.3 下层工字钢检算下层工字钢为 2 根 4.4m 长，4 根 1.25m 长，2 根 1.35m 长的20a 型普通工字钢。简化为 8 根 2.06m 长，支撑于插入墩身的钢棒上，承受由上层工字钢传递而至的竖向荷载。简化为均布荷载。材料特性及截面几何特性为：E=210Gpa、=170Mpa、W=237000mm、I=23700000mm 4。=L/400=2060/400=5.15mm强度检算：q=(P 1+ P21+ P22+ P23+ P3+ P4)/ 8/L=(910+7.15+15.96+4.6+35+28)/ 8/2.06=60.7 KN/m max= Mmax/W= q L/8/ W=60.72.06/8/(23700010-6)=135.87Mpa。满足要求。刚度检算: q=(P 1+P21+P22+ P23)/8/L=(910+7.15+15.96+4.6)/8/2.06=56.9KN/mmax=5qL/384EI=556.92.06/384/210/23700000109=1.3mm。满足要求。
