软土冻土地区预制场建设和计算方案.docx

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软土冻土地区预制场建设和计算方案

阜盘六标T梁预制场建设方案

1、工程概况

阜盘项目第六合同段主线杨家荒公铁分离式立交（K80+888.15）和赵荒地公铁分离式立交（K82+739.5）上部构造为先简支后连续后张法预应力混凝土T梁。

杨家荒公铁分离立交上部为4×40+3×40+（40+40+37.5错孔）+3×40+3×40+3×40,设计交角90度。

赵荒地公铁分离立交上部为4×40+4×40+（40+40+35错孔）+3×40+4×40+4×40,设计交角90度。

共计T梁380片，其中40米T梁360片，37.5米梁10片，35米梁10片。

T梁梁高230cm，底宽74cm，中板顶宽180cm，边板顶宽211cm，架梁中心距离250cm，横向湿接缝宽度为70cm。

总体工期及业主节点工期要求：

本合同段总工期为21个月（2009年8月～2010年5月），业主节点工期要求在2010年1月底前完成预制场建设。

2、预制场选址、规划情况

沿线7.6公里将近2/3都是水稻田，加上沿线两座大桥均为跨铁路桥，既需要考虑预制场建设、T梁运输成本，又要考虑T梁预制和运输和跨越铁路桥的难度，保证T梁运输过程中的可操作性和安全性，保证工期。

根据现场实地考察，将T梁预制场及2#拌和站选定在主线K82+300～K82+600之间，紧贴赵荒地公铁分离式立交主线桥位东侧，预制场占地58亩。

由于T梁计划工期为2010年3月15日至2009年10月15日，拟在现场布置T梁台座40个，台座横向布置中到中4.5m，共计380片T梁，每个台座周转10次，采用蒸汽养生，按照14天一个周期，计算工期为140天，考虑其他影响施工的因素为60天，总计划工期200天。

为配合现场生产进度,需加工T梁模板7套，5套中梁2套边梁（2块高端边梁2块低端边梁）。

按照200天工期计算，每套模板平均周转55次，按照3天一个周转，55×3=165天<200天，模板套数满足计划工期要求。

T梁移运龙门吊采用跨径45m（大龙门），起重能力T，制梁台座垂直于龙门吊行走方向布置，每个台座中心点距离4.5m，制梁区总长度180m。

存梁区同样设置在龙门吊轨道区域内。

在大龙门内设2个小龙门，跨径44m，起重能力5t～10t，用于混凝土浇筑和模板移运。

3.预制场台座建设方案

由于预制场征地范围内均为软土地基，冬季最大冻土深度1.1～1.3m，考虑业主工期和冬期建设台座后土的冻融影响，计划铺筑压实厚度0.8m的山坯石，对整个预制区基底进行硬化处理。

钢筋场地和拌和站按照填筑80cm透水性材料处理。

然后在预制区布置预制台座40个，台座横向距离为中到中4.5m，预制区总长度4.5m×40=180m。

预制区、钢筋场地、拌和站表层均硬化20cm厚C15混凝土。

由于T梁在张拉后，台座两端将承受全部的梁重，对预制台座两头、存梁区位置采取沉桩、或混凝土扩大基础加固地基的处理的方式，以保证预制台座在张拉后不沉陷、断裂，避免存梁区枕梁出现断裂或不均匀沉降。

方案1沉桩方案

在整个预制区填筑高度为0.8m的透水性材料，然后台座区域浇注长41.8米、宽0.75m，深0.6m的混凝土基础,台座基础梁下部间隔打入沉管灌注桩（或PHC预应力管桩），基础梁按照静定梁配筋已保证足够的强度和刚度。

拟在台座下间隔打入9根沉管灌注桩（直径500mm，桩深12m）或phc预应力管桩（C80直径400mm，壁厚80mm，桩深20m）。

方案2钢筋混凝土扩大基础方案。

台面总长度20.34m×2=40.68m，T梁台座中到中4.5m，横向外到外总长度40×4.5m=180m,基础总计混凝土方量2×180×0.6×6=1296m3,台面混凝土方量总计40×40.68×0.3×0.74=361.2m3。

在台座两个端头各6m区域打入钢筋混凝土基础，横向连成一个整体。

中支点位置还要打入一个同样深度，宽度为3m的混凝土基础。

由于T梁长度在3913cm～3967cm之间变化，故两端加固区6m中到中的距离取3940cm。

钢筋布置:

1、30cm台面部分采用10箍筋和22纵向主筋（双层），箍筋间距30cm，主筋间距10cm。

22主筋单根长度4060cm每台面12根

10箍筋单根长度2×（25.2+67.2）=184.8cm≈184cm每台面136根

2、60cm部分单层网片，采用22主筋和12（单层），横向主筋间距14cm，纵向分布钢筋间距15cm。

22横向主筋单根长度170m,间距14cm，总根数41根

12纵向分布筋按照176m考虑，15cm间距配置1174根，单根长度580cm

3、中支点位置还要打入一个同样深度，宽度为3m的混凝土基础。

中支点位置的钢筋同两端支点位置的基础布置。

T梁混凝土浇筑、移运和架设方案：

T梁混凝土采用翻斗车配合料斗运输，工作龙门吊配合料斗浇筑混凝土。

场内移运采用大龙门起吊，吊带孔吊装，台面浇筑时实现预留和布置好吊带孔位置。

T梁采用运梁车运输，喂梁，架桥机架设。

预制场建设事先考虑T梁运输路线，在存梁区直施工便道范围内留出足够的运梁车转弯半径。

在杨家荒桥南面和赵荒地桥北面，各采用一套40M-150吨架桥机进行T梁架设工作。

台座方案设计及验算

台座总长度41.2m，T梁最大重量为边跨边量，总重量134.2T，由于T梁张拉后台座两头将承受整个梁重，故需再台座两端设置加强段，防止台座段头受压后沉降断裂。

在台座两端2m范围内设置加固区，宽度亦为2m。

具体加固方式：

在台座两头打入一根直径600mm，壁厚80mm的预应力混凝土管桩，桩长为10m，在桩顶深入加固区混凝土5cm，在桩顶设置一个钢筋网片，

由于采用摩擦桩的方式进行基底加固，故从单桩承载力、沉降验算两个方面验证方案的可行性。

台座计算

台座长度4120cm，张拉前最不利荷载，按照4120m均布荷载计算。

T梁自重按照1400KN/40m=35KN/m

台座自重（0.74*0.6+0.74*0.25）*26<=16.5KN/m

T梁模板自重按7KN/m

施工人员及小型机具2.5KN/m

倾倒混凝土冲击荷载4KN/m

合计均布荷载35+16.5+7+2.5+4=65KN/m

用Sap2000进行受力分析，剪力和弯矩图如下：

张拉前弯矩图:

张拉前节点受力图：

桩基支反力最大为430.93KN

张拉弯矩最不利情况：

最大负弯距为桩顶238.05KN.m，最大正弯距120.68KN.m。

张拉后：

张拉后T梁上拱，T梁自重由两端承担，荷载组合为T梁自重的点力和台座自重均布荷载。

由于T梁预制部分长度在3913cm～3967cm之间变化。

每头T梁自重压力：

1400KN/2=750KN

台座自重均布荷载：

16.5KN/m

最大桩基支反力出现在预制梁长3913cm，集中荷载作用在最靠段头内支点的情况，P=655.77KN。

弯矩最不利情况：

张拉后弯距最不利情况出现在梁长3960cm的情况，最大正弯距173.18KN.m,如图：

剪力最不利情况:

张拉后剪力最不利情况出现在梁端604.2KN，如图：

为使台座具有足够的强度和刚度，应对台座进行配筋计算。

最大弯距、剪力分按照299KN>238.05和755KN>604.2KN进行配筋。

台座基础面积

A=0.6*0.74=0.444m2

755/0.444=1701KPa=1.71Mpa

正截面抗弯承载能计算:

取γ0=1,fcd=13.8Mpa,ftd=1.39Mpa，fsd=280Mpa，ζb=0.56，ζb=xb/h0，

采用绑扎钢筋网，布置1层钢筋，设a=75mm，则h0=525mm

负弯距区钢筋布置ζbh0=294mm

由γ0M≤fcdbx（h0-x/2）M=299KN.m=30*107N.mm

解一元二次方程，计算受压区高度x=59.3mm<294mm

代入fcdbx=fsdAs

As=2163mm2，配置6根22mm钢筋，Ag=2281mm2，

负弯距区钢筋布置由γ0M≤fcdbx（h0-x/2）M=219KN.m=21.9*107N.mm

解出x=42.6mm则As=1554mm2

配置5根20mm钢筋，Ag=1570mm2

箍筋配置：

支点附近采用75mm间距，支点前后150cm范围内，其他采用280mm间距。

桩承载力验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》中计算沉桩的承载力容许值

[Ra]=1/2（u∑ailiqik+arApqrk）

u－桩身周长u=0.5*π=1.571m

n－土的层数由于沉桩深度仅为12m，根据赵荒地桥头地质情况，假设土沉入只经过最表面的一层粉砂土。

li－承台地面或局部冲刷线以下各层土的厚度

qik－于li对应的各土层桩侧摩阻力标准值，查表选用。

设计已经给出桥头设计值55Kpa。

ai、ar－分别为振动沉桩对各土层桩侧摩阻力和桩段承载力的影响系数，查表选用，对锤击和静压桩取1.0。

Ap－桩与地层的接触面积（m2）。

qrk－桩端处土承载力的标准值。

查表选用。

取1700Kpa。

ght

查设计图纸桥头地质资料，当选用

[Ra]=1/2（u∑ailiqik+arApqrk）=1/2（1.571*12*55+0.2*1700）=688KN>656KN

故需1根12m的管桩可以满足使用要求。

单桩最终沉降量验算

由于桩基沉降计算过程较为复杂，现场计算拟采用弹性理论法。

并结合上海交通大学通过对上海地区300根有桩顶和单桩沉降的试桩资料分析，取得如下经验公式进行计算：

其中ξ取值采用：

选取混凝土灌注桩公式进行计算，在完全不考虑基础地面土体反力，土体压缩模量Es=3.74Mpa得出：

沉管灌注桩：

在桩径500mm，桩长12m时，沉降为15mm。

打入PHC管桩：

管桩壁厚8cm，外径400mm，在桩长13m的时候，计算沉降为15mm。

而根据经过多次比选，和试算，在计算过程中一味的加深桩长，或加大桩径，对最终沉降的影响甚微，而实际施工中，如采用沉管或打入PHC管桩，都可以在实际施工过程中用锤击贯入度标准来推算地质承载力情况。

并且以上结果均是在完全未考虑基础底面土体反力的作用下得出，结合我部人员以往成熟施工经验，我项目技术人员认为，按照以上两种沉桩方案，都已经可以满足我项目预制场台座的实际施工要求，故均可以选用。