某干渠新建工程渡槽施工方案.docx
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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
目录
1项目概况1
2施工方案1
2.1概述1
2.2施工流程1
2.3方案可行性分析3
3支架有限元分析4
3.1检算任务4
3.2支架模型4
3.3计算荷载5
3.4结构变形6
3.5结构承载力检算6
3.5.1贝雷梁6
3.5.2分配梁7
3.5.3横梁8
3.5.4精轧螺纹钢8
3.5.5排架立柱轴心受压9
3.6结论9
4槽壳有限元分析10
4.1检算任务10
4.2槽壳模型10
4.3支架模型10
4.4计算荷载11
4.5结构承载力检算11
4.5.1正截面抗弯（自重状态下）11
4.5.2斜截面抗剪（自重状态）13
4.5.3裂缝宽度检算（自重状态）：
16
4.5.4挠度检算（自重状态）18
4.5.5结论18
5建议19
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：
2.XXX渡槽：
3.XXX渡槽：
4.XXX渡槽：
5.XXX渡槽：
2.2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；
3.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；
4.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；
5.渡槽横向每两个砂桶间设置一道双拼36c工字钢；
6.渡槽纵向在双拼工字钢上安装三拼加强型贝雷梁；
7.贝雷梁上铺设20a工字钢分配梁，分配梁按照每75cm一道铺设；
8.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；
9.10#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；
10.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）；
11.分配梁中间铺设两道
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；
12.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；
13.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；
14.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；
15.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。
16.支架构件及尺寸详见附图。
2.3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。
3支架有限元分析
3.1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
3.2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
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
3.3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）；
3.4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。
3.5结构承载力检算
3.5.1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
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。
3.5.2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。
3.5.3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。
3.5.4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：
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。
3.5.5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
，得轴心压强为
，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。
3.6结论
通过计算，本方案支架承载力满足要求
4槽壳有限元分析
4.1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
4.2槽壳模型
4.3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
4.4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。
4.5结构承载力检算
4.5.1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：
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
d
mm
25
钢筋抗拉强度
fy
N/mm2
280
混凝土抗压设计强度fcX85%
fc
N/mm2
11.73
受拉钢筋中心距边缘高度
as
mm
50
结构高度
h
mm
2350
有效高度
ho
mm
2300
上翼缘宽度
b
mm
1600
受拉钢筋数量
N
1
9
单根受拉钢筋面积
A
mm2
490.9
受拉钢筋总面积
As
mm2
4417.9
混凝土受压高度
X
mm
65.9
最大抵抗弯矩
KN·M
2804.3
最大弯矩
KN·M
1645
计算结果
安全系数
1
1.70
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。
4.5.2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
根据规范JTGD62-2004第5.2.7条：
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
α1
1
1
预应力提高系数
α2
1
1
受压区翼缘影响系数
α3
1
1
斜截面受压端正截面处宽度
b
mm
1600
斜截面受压端正截面有效高度
h0
mm
2300
受拉主筋抗拉强度设计值
fsd
N/mm2
280
箍筋抗拉强度设计值
fsv
N/mm2
280
混凝土抗压强度设计值
fcu,k
N/mm2
11.73
同一截面箍筋总面积
Asv
mm2
314.0
受拉普通钢筋总面积
As
mm2
4415.6
同一截面弯起钢筋面积
Asb
mm2
0.0
箍筋间距
sv
mm
150
斜截面内纵向受拉主筋配筋率
P
1
0.12
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
Vcs
KN
5933.4
与斜截面正交的普通弯起钢筋抗剪承载力
Vsb
KN
0.0
剪力
Vd
KN
366.0
计算结果
安全比例
1
16.2
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。
4.5.3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，得出表43：
表43裂缝宽度计算表
参数
单位
槽壳
C1
1
1.00
C2
1
1.00
C3
1
1.00
σss
1
186.08
d
mm
25.00
ρ
1
0.006
bf
mm
1600.00
hf
mm
2350.00
Ms
KN·M
1645
As
mm2
4417.86
h0
mm
2300.00
Es
1
210000.00
Wfk
mm
0.143
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。
4.5.4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；
4.5.5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。
5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。
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