沁水河特大桥0号块托架预压方案最终采用沙袋副本.docx
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沁水河特大桥0号块托架预压方案最终采用沙袋副本
高平至沁水高速公路LJ12合同段
里必沁水河特大桥
0#块托架预压方案
编制:
审核:
审批:
中铁二十二局集团有限公司高沁高速公路LJ12合同段
二〇一四年三月
里必沁水河特大桥主桥钢构连续梁
0#段托架预压方案
一、工程概况
里必沁水河特大桥位于沁水县龙港镇里必村东侧0.6Km处，横跨侯月双线铁路和S331省道及沁水河。
本桥为新建22跨双线特大桥，全段设计速度为80km/h，桥面宽度2×12m。
本桥起点桩号为K62+266.500，终点桩号为K63+613.500，左幅桥梁全长1347m。
跨径组合为（3×30米装配式预应力混凝土连续箱梁）+（80+3×150+80米预应力混凝土刚构）+（8×30米装配式预应力混凝土连续箱梁）+（80+150+80预应力混凝土钢构）+（3×30米装配式预应力混凝土连续箱梁）。
主梁采用C55混凝土，直腹板单箱单室预应力混凝土梁，采用纵向、竖向、横向预应力混凝土结构，箱梁顶面、底板横坡与路线横坡一致。
箱梁顶宽12m，底宽7.0m，悬臂长2.5m。
合拢段处箱梁中心高度为3.5m，顶、底板厚0.3m；0号块中心高度为9m，顶板厚0.8m，底板厚为1.2m；从悬臂端到0号块根部箱梁高度按1.8次抛物线变化。
箱梁纵向划分为墩顶0号梁段、19个悬浇梁段、边跨合拢段、次边跨合拢段、中跨合拢段。
从墩顶至跨中梁段长度为：
5×3.0m、6×3.5m、8×4.0m。
边跨合拢段长6.0m，次边跨合拢段、中跨合拢段长度均为2.0m。
二、0号块托架预压的原因
采用托架形式进行０＃块混凝土的施工，由于托架的变形对0＃块混凝土质量和梁体线形产生至关重要的影响。
在三向预应力及支点反力作用下，0块处于复杂的应力状态,支架的不均匀变形使支点附近的底板、肋板的应力集中现象。
因此,我们必须通过预压来减小支架变形，防止开裂，改善梁体线形；同时亦可检查托架结构安全，防止事故发生。
三、0号块托架预压方案原理
由于托架为悬臂结构，可知浇筑混凝土时使托架前端点下挠：
Δ=Δ（e）+Δ（n）
式中：
Δ——托架本身变形；
Δ（e）、Δ（n）——托架的弹性和非弹性变形。
Δ（n）主要由各部件孔隙及各构件间的连接缝隙产生，而Δ（e）是因托架并非绝对刚硬而产生的。
工程中一般采用预压重然后边浇筑边卸重的换重法，以防止托架的不均匀变形使混凝土产生裂缝。
里必沁水河特大桥0#块为C55混凝土459.2m3，作用在墩外托架上的重量很大，我们采用对托架实施体外预应力进行等效预压，决定采用沙袋堆码的方法进行等效预压，并随混凝土荷载增加逐级卸载，使托架变形保持稳定。
体外预应力的施加使Δ（n）消除，Δ（e）则在施加预应力后提前发生，在混凝土浇筑的过程中逐渐释放预应力，使托架的变形基本保持不变，消除Δ（e）对混凝土的不利影响，达到等效预压的目的。
四、托架的设计
托架采用自制加工型钢杆件，墩身顶部预埋钢板做牛腿，托架设计根据0#段悬臂浇筑段梁长及工作平台的要求确定其结构尺寸。
托架由2片［25b槽钢对扣组焊而成，单墩每侧设3支，每支间距3m，长度2.68m。
预埋件为δ20mm钢板，在墩身施工时准确测量预埋件位置将其预埋作为连接牛腿，通过预埋钢板，而后焊接成刚性牛腿，托架通过墩身预埋件与墩身连为一体，从而为浇筑0#段提供工作平台，满足挂篮起步长度的
托架示意图
要求。
为便于拆模，在纵向分配梁下设36cm高的铁凳子，施工完毕后，割掉铁凳子即可将模板拆。
五、荷载情况
本桥0#块设计长度为12m，拟二次浇筑成型，第一次浇注到箱顶板与侧腹板连接处，待混凝土达到强度后拆除内模，安装内模顶板、钢筋，继续浇注顶板砼，考虑到后续挂篮施工影响原因，0#块施工时将大小里程端0.3m长1#块一并浇筑，根据分析，在第一次混凝土浇注完成后混凝土自身将形成一部分支撑力，故顶板重量不另作考虑，支架预压需要计算墩顶12.6m范围内的墩外混凝土重量。
1、通过CAD按照设计结构尺寸绘制0#块在墩顶的断面图，并利用CAD面积查询功能，得断面积（第一次浇筑阴影部分）为18.97m2。
2、同理绘制0#块与1#块交界处断面图，并查询得断面积（第一次浇筑阴影部分）为16.78m2。
3、0、1#块在墩顶1.3m范围外的混凝土平均断面积为（18.97m2+16.78m2）/2=17.875m2。
按一个墩顶范围外单侧长度为1.3m计算，计算体积为17.875m2*1.3m=23.238m3。
0#块内侧除墩身承重外的悬空长度为4m,计算体积为18.972*4=75.88m3
0#块范围内无锯齿块。
故单侧支架支撑混凝土体积为23.238m3，混凝土单位重量按2.6t/m3计，合计重量60.419t。
0#块内侧的混凝土重量为197.288t
结论1：
由支架承受的0#块墩外混凝土单侧重量60.419t,0#块内侧的混凝土重量为197.288t
在进行支架预压时，施工荷载=0.2*（0#块墩外混凝土重量）=0.2*（60.419*2+197.288）=63.625t，取64t。
结论2：
单侧支架预压最大重量为72.503t，取堆码重量73t，墩身内侧悬空段预压最大重量为236.746T,取堆码重量237t。
六、预压方法
根据现场条件，采用堆码同步进行的方法模拟支架的实际受力情况对其进行等效逐级预加载，共加载4次，每次加载前后都检查所有焊接部位。
加载分五个阶段进行：
第一阶段，测量安装好的托架顶高程。
第二阶段，加载20%，在单侧支架对应的0#块段墩外加载值取14.6t模拟加载，在墩身内侧加载值取47.4t模拟加载，测量支架焊接、变形情况。
第三阶段，加载50%，在单侧支架对应的0#块段墩外加载值取36.5t模拟加载，在墩身内侧加载值取118.5t模拟加载，测量支架焊接、变形情况。
第四阶段，加载100%，在单侧支架对应的0#块段墩外加载值取73t模拟加载，在墩身内侧加载值取237t模拟加载，测量出支架承受0#梁段荷载时的荷载—变形曲线；
第五阶段，加载120%，在单侧支架对应的0#块段墩外加载值取87.6t模拟加载，在墩身内侧加载值取284.4t模拟加载，测量出支架承受0#梁段荷载时的荷载—变形曲线。
在模拟加载过程中，施工荷载是按浇筑混凝土重量的20%考虑，一并加载进去，以便更接近实际情况。
七、观测点位布置及测量方法
1、点位布置,拟在挂篮关键代表部位进行布点观察：
本桥具体观察点位置如图
图4-1观测点布置图
2、测量方法
观测采用水准仪在布设沉降观测点的位置进行观测，观测要求采用四等水准测量，测量精度要求达到1mm，按照加载/卸载试验各测点变形记录表表1-1的要求对每级加载进行观测，并进行记录，以为后续施工提供分析依据。
观测频率及观测记录要求按加载/卸载试验各测点变形记录表中的要求进行。
加载/卸载试验各测点变形记录表表1-1
行编号
测点编号
1
2
3
4
5
～～
A
加载前0%荷载
B
加载至20%荷载1h时读数（14.6t+47.4t+14.6t）
C
加载至20%荷载2h时读数（14.6t+47.4t+14.6t）
D
加载至50%荷载1h时读数（36.5t+118.5t+36.5t）
E
加载至50%荷载2h时读数（36.5t+118.5t+36.5t）
F
加载至100%荷载2h时读数（73t+237t+73t）
G
加载至100%荷载4h时读数（73t+237t+73t）
H
加载至120%荷载4h时读数（87.6t+284.4t+87.6t）
I
加载至120%荷载24h时读数（87.6t+284.4t+87.6t）
J
卸载至100%荷载时读数
（73t+237t+73t）
K
卸载至50%荷载时读数
（36.5t+118.5t+36.5t）
L
卸载至20%荷载时读数
（14.6t+47.4t+14.6t）
M
卸载至0%荷载时读数
注：
1.表中数据单位为mm；2.变形量为相对与加载前状态标高变化情况；3、加载120%需持荷24小时。
测量：
复核：
日期：
卸载过程：
在完成终极荷载观测后，开始卸载观测，当卸载至每一级荷载时，即100%、50%、20%、0，均立即观测一次，观测记录好数据后，开始继续卸载，直至完成卸载。
八、预压测量结果处理
在对各观测点的弹性变形及非弹性变形进行数据整理后，按照沉降观测汇总表格样式完成预压成果观测表格的填写，及时上报监理单位审查，并将审批完成的数据结果提供给线性监控单位指导下道工序施工。
九、安全措施
1、吊装作业必须设专人指挥，塔吊司机、挂钩人员、装卸人员等，必须服从指挥人员的指挥。
2、吊装前及吊装过程中，必须检查钢丝及吊环的工作状态，当钢丝出现硬弯、抽丝、断股，吊环有变形、裂纹等情况，必须更换合格的备用品。
3、在支架顶工作平台四周用钢管或其它材料等焊接高度不小于1.2m的防护栏杆，保证作业人员施工过程中的安全。
4、进行现场人员，必须正确佩戴安全帽；高空作业时，正确佩戴安全带。
5、由于堆码高度较高，必须保证每层之间放稳、垫平，必要时可用木楔等支垫。
6、加载过程中，安排专人检查支架各部焊接接口。
当发现开焊时，停止加载组织人员重新焊接；当发现工字钢、槽钢等出现明显变形，立刻通知现场负责人，停止加载，并组织人员、设备进行卸载。
十、事故应急预案
1、桥梁高空坠落事故
（1）、施工队成立高处坠落事故应急领导小组，由施工队长担任组长，施工员、安全员、各班组长为组员，主要负责对项目突发高处坠落事故的应急处理。
（2）、一旦发生高空坠落事故由安全员组织抢救伤员，打电话 “120”给急救叫中心，由班组长保护好现场防止事态扩大。
其他小组人员协助安全员做好现场救护工作，水、电工协助送伤员外部救护工作，如有轻伤或休克人员，由安全员组织临时抢救、包扎止血或做人工呼吸或胸外心脏挤压，尽最大努力抢救伤员，将伤亡事故控制在最小范围内，值勤人员在道路口迎候救护车辆。
如事故严重，应立即上报省指挥部及有关部门，并启动项目部应急救援预案。
2、桥梁机械伤害事故
（1）、施工队成立机械伤害事故应急领导小组，由施工队长担任组长，施工员、安全员、各班组长为组员，主要负责对项目突发机械伤害事故的应急处理。
（2）、发生机械伤害事故后，发现事故发生人员首先高声呼喊，通知现场安全员，由安全员打事故抢救电话“120”，向上级有关部门或医院打电话抢救，同时通知生产负责人组织紧急应变小组进行可行的应急抢救，如现场包扎、止血等措施。
防止受伤人员流血过多造成死亡事故发生。
预先成立的应急小组人员分工，各负其责，重伤人员立即送外抢救，值勤人员在道路口迎接来救护的车辆，有程序的处理事故、事件最大限度的减少人员和财产损失。
3、物体打击事故
（1）、施工队成立物体打击事故应急领导小组，由施工队长担任组长，施工员、安全员、各班组长为组员，主要负责对项目突发物体打击事故的应急处理。
（2）、发生物体打击事故后，发现事故发生人员首先高声呼喊，通知现场安全员，由安全员打事故抢救，电话“120”，向上级有关部门或医院打电话抢救，同时通知生产负责人组织紧急应变小组进行可行的应急抢救，如现场包扎、止血等措施。
防止受伤人员流血过多造成死亡事故发生。
预先成立的应急小组人员分工，各负其责，重伤人员立即送外抢救，值勤门卫在大门口迎接来救护的车辆，有程序的处理事故、事件，最大限度的减少人员和财产损失。
4、桥梁其它事故
施工队成立各种桥梁事故应急救援小组，合理分工，正确调配、快速处理桥梁事故的发生及应急救援，最大程度地减少人员和财产损失。
如事故严重，应立即报告省指挥部及有关部门，请求协助，并启动项目部应急救援预案。
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