40+64+40m连续梁墩梁临时固结补救方案详解.docx
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40+64+40m连续梁墩梁临时固结补救方案详解
新建东北东部铁路登沙河至庄河段（DZ2标段）
花园口一号路特大桥（40+64+40）m预应力混凝土悬臂连续梁
28号T构墩梁临时固结专项施工方案
（补救方案）
中铁九局登庄项目部第二分部
2014年元月
新建东北东部铁路登沙河至庄河段（DZ2标段）
花园口一号路特大桥（40+64+40）m预应力混凝土悬臂连续梁
28号T构墩梁临时固结专项施工方案
编制：
审核：
审批：
中铁九局登庄项目部第二分部
2014年元月
中铁九局专项施工方案审批表
工程名称：
专项施工方案名称：
审批意见：
审核人：
年月日
负责人：
审核部门：
审批意见：
审核人：
年月日
负责人：
审核部门：
第一章、工程概况
1.1工程概况
1.2、桥梁主墩概况、
1.3、悬浇梁概况
1.4、施工的难点和重点
第二章、T构临时固结方案概况
第三章、方案设计依据及参数
第四章、临时固结抗倾覆荷载
第五章、T构临时固结结构内力计算
第六章、T构临时结构设计
6.1、混凝土刚性支撑墩设计
6.1.1、刚性支撑墩混凝土强度设计
6.1.2、混凝土刚性支撑墩配筋
6.1.3、N2混凝土刚性支撑墩的拆除方案
6.2、N1钢管支撑柱设计
6.2.1、钢管支撑柱设计
6.2.2、两端锚固设计
6.2.3、接头强度验算
6.4、临时结构用料技术标准
第七章、施工工艺及主要施工方法
7.1、总体施工方案
7.2、施工工艺流程、施工方法
第八章方案所需的特殊机械、材料计划
第九章、各项施工注意事项
第十章、结构设计施工图
第十一章、类似工程实例照片
第一章、工程概况
1.1工程概况
新建东北东部铁路通道登沙河至庄河段改造工程（DZ2标段），改DK133+151.38m花园口一号路特大桥，第26号墩～第29号墩（改DK133+079.20～改DK133+224.80）梁跨设计为（40+64+40）m预应力钢筋混凝土连续梁，梁全长145.4m。
连续箱梁设计采用时速200公里有砟轨道预应力混凝土双线连续梁。
本梁段位于直线-4.0%的下坡道上。
箱梁横截面采用单箱、单室直腹板形式，顶板厚度除梁端附近外均为35cm，腹板厚度由48～60～80cm变化，底板由跨中的40cm按二次抛物线变化至根部的80cm。
顶板宽度11.7m，底板宽度6.4m。
梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高5m，边支点及跨中梁高3m，中跨跨中直线段长8.4m，边跨直线段长14.4m。
箱梁设计采用C55混凝土，竖向预应力钢筋采用φ32mm高强度精轧螺纹钢筋，型号PSB830，抗拉强度标准值为830MPa。
设计文件说明书中标明施工挂篮、模板、机具、人群等临时施工荷载按700KN计算。
1.2、桥梁主墩概况
墩身设计为C35实体钢筋混凝土结构。
墩身顶帽尺寸横桥向宽9.4m、顺桥向长3.8m。
悬浇梁主墩结构如图1所示。
1.3、悬浇梁概况
全桥共分为35个梁段，T构每侧悬浇7个节段，总计悬浇28个节段。
中支点O号梁段长度9m，悬浇梁段分成3.5m及4m，合拢段长2m，边跨直线段长度8.4m。
图1、27~28号悬浇梁主墩结构图
连续梁设计方案采用挂篮悬臂浇筑施工工法。
最大悬臂浇筑长度31m（墩中心至7号块端）。
最大节段为第1节段,梁段自重为1264KN。
悬浇梁各个节段的几何特征如表1所示。
表1、（40+64+40）m连续梁悬浇T构主要参数表
节段号
9
8
7
6
5
4
3
2
1
节段体积（m3）
94.94
19.60
39.21
39.48
40.43
43.86
41.26
44.00
50.55
节段长（cm）
770
200
400
400
400
400
350
350
350
节段重量（t）
237.4
49.0
98.0
98.7
101.1
109.6
103.2
110.0
126.4
备注
边跨段
合拢段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
节段号
0
1`
2`
3`
4`
5`
6`
7`
8`
节段体积（m3）
171.2
50.6
44
41.26
43.86
40.43
39.48
39.21
26.09
节段长（cm）
900
350
350
350
400
400
400
400
200
节段重量（t）
428.1
126.4
110
103.2
109.6
101.1
98.7
98.0
65.2
备注
O号梁段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
悬浇段
合拢段
1.4、施工的难点和重点
本方案的难点和重点是墩身外钢管支撑柱的安装垂直度控制与地脚精轧螺纹锚固钢筋的安装质量控制，在墩顶安装定位固定及墩顶的高空作业安全。
第二章、T构临时固结方案概况
为防止挂篮悬臂浇筑过程中T构发生倾覆，应将O号梁段与墩身进行临时刚性固结，形成临时T构刚性结构。
针对本桥第28号主墩墩梁临时固结抗倾覆锚固钢筋漏埋的具体情况，原施工方案无法继续采用，需要重新编制补救方案。
墩身预埋锚固钢筋漏埋照片
依据【TZ324—2010】《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南》相关规定，墩梁临时固结方案采用墩身内外组合临时固结结构方案。
对墩梁临时固结结构的设计依然视永久支座不受力，按临时固结结构承担悬浇梁全部荷载和最大倾覆弯矩设计。
墩梁临时固结结构方案为：
即在桥墩墩顶上设置混凝土刚性支撑墩，同时在墩外（承台与箱梁之间）设置钢管支撑柱。
墩顶的混凝土刚性支撑墩以支撑为主，墩外钢管支撑柱以反拉锚固为主。
混凝土支撑墩布置在永久支座的顺桥向外侧墩帽边缘处，每侧布置两条，平面布置宽度50cm（顺桥向）、长度（150+150）cm（横桥向），从墩顶至梁底全高布置，临时支座采用C35混凝土；钢管支撑柱布置在墩外，上端支顶于箱梁底板下、对应于腹板范围，下端锚固在一层承台上。
钢管支撑柱采用采用直径φ350mm、壁厚t=12mm钢管，每侧布置两根，与O号梁段模板支撑架共用。
墩梁临时固结组合结构如图2所示。
图2、墩梁临时固结组合结构示意图
第三章、方案设计依据及参数
（1）、时速200公里有碴轨道（40+64+40）m预应力混凝土连续箱梁（双线）客货共线铁路通用设计图（叁桥（2006）2204-B；
（2）、花园口1号路特大桥下部结构设计图纸；
（3）、《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203—2008）；
（4）、【TZ324—2010】《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南》；
（5）、《铁路桥涵工程施工技术规范》（TB10203-2002）；
（6）、《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB10303-2009）；
（7）、《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）；
（8）、抗倾覆安全系数K=1.5；
（9）、直径φ32mm精轧螺纹钢筋抗拉强度830Mpa。
第四章、临时固结抗倾覆荷载
根据悬浇梁设计文件说明书第八章施工方法及注意事项中的
（二）条，关于墩梁临时固结措施：
各中墩临时固结措施，应能承受中支点处最大不平衡弯矩26920KN-m和相应竖向反力21790KN，墩梁固结临时墩在横桥向必须支撑在箱梁腹板范围内，其材料及构造由施工单位自行设计确定。
此不平衡荷载考虑了中墩两侧梁体结构的不均匀性、施工不平衡荷载及风荷载影响，未考虑安全系数及一侧挂篮坠落的情况，设计临时固结构造时应酌留富裕量，并应在施工时加强挂篮锚固。
为确保施工中的绝对安全，本方案按照施工中的极端不利因素设置临时固结结构。
假想施工中意外发生在最后一节段混凝土及挂篮同时坠落，作为设计的最大倾覆荷载。
这种极端工况能够确保悬臂T构在施工中的绝对安全，也满足最大不平衡荷载20吨的要求。
4.1、在最大悬臂平衡状态下的竖向反力荷载
最大悬臂状态下的竖向反力包括：
T构自重及挂篮、模板自重。
最大竖向反力为：
N=20485KN；
4.2、在最大悬臂状态下偏差一节段及挂篮模板倾覆荷载
最大悬臂状态下偏差一节段自重及挂篮、模板产生的倾覆矩。
最大不平衡弯矩：
M=46748KN-m。
其中挂篮自重暂按632（KN）估算。
挂篮质量参照相关规范规定“挂篮重量与最重悬浇梁段的重量比亦为0.5”取值。
第五章、T构临时固结结构内力计算
按现行《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南》【TZ324—2010】的相关要求，本桥第28号主墩T构墩梁临时固结结构采用墩身内外组合结构形式。
墩顶的混凝土刚性支撑墩以支撑为主，墩外钢管支撑柱以反拉锚固为主。
悬臂T构倾覆固结结构的力学特征简图如3所示。
图3、悬臂T构抗倾覆固结结构力学分析简图
在墩梁临时固结结构设计上，视永久支座不受力。
悬臂倾覆荷载均由临时固结结构承担。
按此条件求得临时固结结构的内力计算方程为：
临时支座内力为：
…………①
将已知参数N=20485KN、M=46748KN-m代入上述方程①中得：
RA=2272KN；RB=22757KN。
第六章、T构临时结构设计
6.1、混凝土刚性支撑墩设计
6.1.1、刚性支撑墩混凝土强度设计
墩顶混凝土刚性支撑墩平面布置图如图4所示。
墩顶混凝土刚性支撑墩顺桥长度为：
a=50cm，横桥长度为b=150+150=300cm。
单侧混凝土刚性支撑墩面积A=1.5m2。
单侧最大荷载为RB=22757KN。
混凝土临时支座墩平均压应力：
=15.2Mpa。
墩顶混凝土刚性支撑墩平均压应力为15.2Mpa。
考虑抗倾覆稳定系数K=1.5，混凝土刚性支撑墩混凝土的抗压标准强度应大于22.8Mpa。
参照国标《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010），选用C35混凝土，其标准抗压强度为fck=23.4Mpa，其强度安全系数K=1.54，大于1.5，满足要求。
6.1.2、混凝土刚性支撑墩配筋
由于墩顶混凝土刚性支撑墩是受压矮柱，承载能力折减很小，按承载能力要求不需要配置钢筋，计算过程略。
考虑混凝土支撑墩的整体性，按一般规定配筋。
临时支座内配置四层φ8mm钢筋网片，钢筋间距100mm，上下网片间距200mm。
具体布置尺寸详见图5所示。
6.1.3、N2混凝土刚性支撑墩的拆除方案
大多做法在混凝土刚性支撑墩内加设5cm厚电热丝硫磺砂浆夹层。
根据我公司以往的施工经验，由于墩身和梁体散热量极大，电热丝加热无法达到硫磺砂浆熔化程度，临时支座还是直接凿除。
因此，本方案支座全部采用C35混凝土结构。
每个主墩墩顶布置前后四条临时支座，临时支座顺桥向距离墩中心155cm。
每条临时支座尺寸横桥向（150+150）cm（长）×顺桥向50cm（宽）。
为控制箱梁与桥墩的相对水平位移，每个主墩共设置24根直径Φ32mm、标准强度为830Mpa的精轧螺纹锚固钢筋。
布置间距大约15～20cm，服从箱梁预应力孔道位置的调整。
后钻孔植入墩身内深度不短于0.55m，并灌注具有微膨胀、抗拔力性能高的CGM专用灌浆料锚固螺栓。
平面布置尺寸详见图4所示。
6.2、N1钢管支撑柱设计
6.2.1、钢管支撑柱设计
根据第五章的结构内力计算结果可知，在最大倾覆荷载作用下，单侧钢管支撑柱N1的最大荷载为RA=2272KN，每侧布置两个钢管柱，每根分担荷载为R1=1136KN。
钢管支撑柱以受拉为主。
N1钢管支撑柱拟采用直径φ350mm、壁厚t=12mm钢管。
钢管材质为Q235。
钢管柱的物理几何特征：
横截面积A=127.4cm2，截面惯性矩IX=IY=18220cm4。
单根钢管支撑柱抗拔能力F=
=2675kN。
大于R1=1136KN，安全储备系数2.35，大于抗倾覆系数K=1.5，满足要求。
6.2.2、两端锚固设计
（1）、钢管支撑柱上端与箱梁的锚固
抗拔锚固钢筋拟选用直径φ32mm、标准强度[σ]=830MPa（型号PSB830）精轧螺纹钢筋锚栓。
每根精轧螺纹根据抗拉力F=667KN，考虑K=1.5安全储备系数，每侧临时支座需要锚固钢筋根数n：
=2.6，每个钢管桩布置n=4根。
Φ32mm精轧螺纹钢筋锚固长度，锚固钢筋抗拔按握裹混凝土抗剪作用。
假设螺纹钢筋锚固长度为La，应有：
La≥
………（依据《混凝土结构设计规范》（50010-2010））；
计算得到：
La=1.6m；螺纹钢筋锚固长度取1.6m。
其中：
C55混凝土标准抗拉应力值
=2.74Mpa；
Φ32mm精轧螺纹钢筋标准强度σ=830Mpa；
直径Φ32mm钢筋，d=32mm；
螺纹钢筋外表系数a=0.13（依据《混凝土结构设计规范》（50010-2010）规范取值）；
考虑箱梁底板厚度影响，精轧螺纹钢筋带螺帽锚固，锚固深度1.0m。
详细布置图见柱顶结构设计图
（2）、钢管支撑柱下端与承台的锚固
N1钢管支撑柱置于一层承台上，利用一层承台侧面锚固Φ32mm精轧螺纹钢筋的抗剪作用锚固钢管柱。
直径φ32mm、标准强度[σ]=830MPa（型号PSB830）精轧螺纹钢筋，每根抗剪能力T1=334KN，每根钢管桩下端需要锚固根数n：
=5.1，取n=6根。
6.2.3、接头强度验算
N1钢管支撑柱是按受拉作用设计。
钢管柱接长接头应按同轴心-对接-坡口焊接，焊接厚度不小于15mm。
焊接后，再在焊口外侧增加抱箍10mm钢板焊接，抱箍长度不小于200mm，焊口两端各搭接100mm，抱箍焊缝高度不小于10mm。
6.4、临时结构用料技术标准
锚固钢筋采用直径为32mm、标准强度不低于830Mpa的精轧螺纹钢筋。
墩顶临时支座墩采用强度标号不得低于C35混凝土。
第七章、施工工艺及主要施工方法
7.1、总体施工方案
本方案是按墩身内外组合结构设计。
墩身外的N1钢管支撑柱是利用了O号梁段的模板支撑架。
因此，O号梁段的模板支撑架整体稳定桁架结构，也是墩身外支撑柱固结的稳定需要。
在O号梁段模板支撑架安装时，一并与墩梁临时固结支撑柱安装到位。
7.2、施工工艺流程、施工方法
7.2.1、施工工艺流程
7.2.2、施工方法
①、精轧螺纹锚固筋下料
精轧螺纹下料采用无齿电锯切割，严禁乙炔气火焰切割。
下料长度误差不得超过10mm。
②、锚固钢筋
墩顶上的精轧螺纹钢筋，只是防止箱梁相对墩身横向位移而设置。
埋人墩身与箱梁内深度不少于500mm即可。
在一层承台、墩顶上的设计位置处钻孔直径50mm、深550mm孔洞，灌注微膨胀CGM型灌浆料，然后立即插入精轧螺纹钢筋，孔口塞紧-防止钢筋倾覆、歪斜，确保精轧螺纹锚固筋安装位置准确，外露长度应满足螺栓锚固需要。
精轧螺纹在墩身锚固长度误差不得超过10mm。
③、临时支撑墩模板安装、混凝土浇筑
临时支撑墩是一次性临时结构，安装采用普通模板。
临时支座属于矮柱受压杆件。
为增强整体抗压能力，按钢筋混凝土设计规范的一般规定，配置水平约束网片。
网片钢筋采用直径8mm普通钢筋，水平网格间距100mm，上下两层间距约200mm。
钢筋网片随着混凝土浇筑进度逐层放置。
混凝土浇筑方法，与常规施工相同。
表面初凝后，用麻布或土工覆盖保温，以防表面和内部收缩开裂。
临时支座的顶面坡度，应与梁底坡度相一致。
④、墩梁临时固结体系的拆除
临时固结结构随着合拢段的合拢顺序，按规范要求拆除。
在合拢段加劲型钢支撑安装后与合拢段混凝土浇筑前，拆除合拢口一侧的墩梁临时固结结构。
只是凿除临时支撑墩混凝土。
临时支撑墩钢筋混凝土凿除工作较为困难，建议采用直径5cm～10cm的水钻挨排钻眼，切割成上下两瓣，然后采取风镐铲除。
临时支撑柱N1，等待合拢段纵向预应力全部张拉后拆除。
第八章方案所需的特殊机械、材料计划（见表2）
表2所需特殊机械、材料计划（一个T构）
序号
材料及机具
要求标准
用量
1
混凝土
C35
约3m3
2
精轧螺纹钢筋
直径32mm、标准强度830MPa
24根，单根长L－1.5m
3
精轧螺纹钢筋
直径32mm、标准强度830MPa
72根，单根长L－0.7m
4
水电钻
6台
5
墩外钢管柱
算在O号梁段模板支撑架内
第九章、各项施工注意事项
1、抗剪的精轧螺纹锚固钢筋的位置，应按设计位置准确钻孔锚固；N1钢管支撑柱顶的抗拔精轧螺纹钢筋预埋，应确保伸入箱梁段内长度。
2、施工中严防钢管柱顶的抗拔精轧螺纹钢筋被电焊烧伤。
3、N1钢管支撑柱的安装，应使用经纬仪配合对位、安装，确保竖直位置，严防歪斜不正。
4、钢板上的精轧螺纹钢筋锚固孔一律按直径33mm电钻成孔，严禁乙炔、电焊成孔，严防受力不均。
5、承台和墩身上的锚固孔，采用水（电）钻钻直径50mm孔，水平抗剪栓及竖向锚固栓锚孔深不少于550mm，锚固埋深不少于500mm，一律采用具有微膨胀、抗拔性能好的CGM类灌浆料灌注。
6、各条焊缝应严格按设计要求施工，并连续焊缝、焊缝饱满，探伤检测合格。
7、在墩顶永久支座和临时支座的空余处，应采用砖砌砂浆胎膜，以增加T构滑移的阻力，提高箱梁的稳定性。
8、永久支座在出厂时上下坐板间安装了临时连接拉板，在现场安装前必须保持完好。
若发现损坏应加固后再安装。
这个临时锁定拉板需在全部T构合拢后再拆除，不得提前拆除。
9、本方案能够满足单端最大节段重量的不对称悬浇需要。
为控制T构不均匀沉降和墩身弯曲安全，不平衡荷载不应超过一罐车混凝土的重量偏差，或相关施工技术规范和设计文件的其他要求。
10、为防止墩外N1钢管支撑柱被施工车辆碰撞，应将N1钢管柱用填土筑岛掩埋，筑岛高度不低于1.5m，筑岛顶面宽度把钢管柱外包围至少1.5m，周围设置明显警示标志、警示标识。
11、临时支座的拆除时间，按照铁路桥涵施工技术规范的相关规定为先解除。
即在合拢段加劲型钢支撑形成能力后、混凝土灌注前解除合拢口一侧的临时支座，并保留部分锚固钢筋。
解除临时支座的时间，对于中跨合拢段尤为重要，边跨段约束没有多大作用。
因为，中跨合拢段加劲型钢支撑形成后，相当于门式刚架，温度内力很大，应严格按规范规定顺序解除，并快速解除。
第十章、结构设计施工图
1、钢管桩下端——C点锚固详图
2、钢管桩上端——D点锚固详图
第十一章、类似工程实例照片
1、新建沪昆客专线贵阳枢纽大龙滩特大桥（40+64+40）m悬浇梁墩身外临时固结案例
2、新建温福客专线某桥连续悬浇梁墩外临时固结案例
3、大连甘南路上跨哈大电气化铁路连续梁墩身内外组合临时固结案例照片
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