空心桥墩封顶施工工艺
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科 之 学 友
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28 2国 0 ̄0 0 月
空 心 桥 墩 封 顶 施 工 工 艺
刘 学 忠
( 中铁 三 局 六公 司 ,山西 太原 00 1 ) 3 0 3
摘 要 :结合桥 梁施工 实例 , 介绍在施 工薄壁 空心桥墩墩 顶实心部位 时, 用在墩壁预 留 采 孔 ,孔 内安装钢棒牛腿作 为现 浇实心墩顶的竖向支撑 ,进行空心墩 顶部 实心段施 工的 工
艺。
关 键 词 : 空心 墩 ; 顶 实心 ; 腿 支撑 ; 墩 牛 实心 封 顶 中 图分 类 号 :U4 5 4 文 献标 识 码 :A 文章编号:
1 工程简 介
连接郑州至西安的郑西铁路客运专线是 我国首批开工建设 的铁路客运专线 。 设计 中普遍采用双线箱 粱。由中铁三局承建 的 郑西铁路 z o , 梁桥墩 高度超过 7 Q 4标 桥 m大多采用矩形空 , t桥 l 墩 。矩形空心桥墩墩顶长 6 0c 8 m、宽 30c 0 m,墩顶实心部分高 30c 空心 薄壁墩壁厚顶 部最小为 5 m, 0 m, 0c 在与实体 部分衔 接 过渡段采用 3 m×9 m的倒角 。设计尺寸见 图 1 0c 0c 。
6 0 8 3 0 0
木楔高 +上分配梁高 +模板高 + 0 l 1 m。高度为 10m + 5m l l 6 m 5 m+ 16m + 5m + 0mm, 2 m 5 m 1 总高为 4 6m 0 m。P C管 采用在墩身钢筋 V 内焊接井字形钢筋骨架定位 , 靠桥墩空腔一侧切割成与墩身变截 面倒角相同的倾斜度 , 紧贴 内模 固定 。P C管长度 以距墩壁外 并 V 侧 1 m为宜 , 0c 既保证了钢棒 的锚 固深度 , 叉不致使预 留孔贯通。 混凝土浇注完毕拆模后 ,侧壁凿 出预埋 P C管 ,并掏净孔 内砂 V
土。
厂————]
广—]
32 模 板 安 装 、 安装牛腿钢棒 , 棒 直径不宜过大或过小 , 钢 以略 小 于 预 留孔 直径为宜 , 选用 9 0mm的 A 3钢 。每根牛腿钢棒重约 3 g采 5 , k 用 人 工安 装 。 吊 装 方便 , 为 在每 根 牛 腿 钢 棒 及 每 根 上 下分 配 梁 上 , 焊 接 钢 筋 吊钩 。将 牛 腿 钢 棒插 入 预 留孔 内 , 后 在 牛 腿 上 安装 上 然 下 分配 梁 及 落 架 木 楔 。 分 配 梁 采 用 1. 的普 通 工 字 钢 , 分 上 26号 下 配 粱采 用 1 普通 工字 钢 。在 上 分 配 梁 上安 装 底 模 。 6号 33 支 撑 材料 拆 除 . 根 据实体段 混凝土配筋情况及 混凝 土早 期强度的发展情况
正 立 面
侧 立 面
图 1
( 单位 :m j c
2 工艺概 述
采用在实心段底部空心墩侧壁预留孔 ,孔内插入 A 3钢棒 , 在 钢棒 上 面 安 装 横 向和 纵 向上 下 两 层 工 字 钢 分 配 梁 形 成 底 模 支 撑 系统 。为了减轻支撑系统 的重量 、 减少空腔 内型钢和模板的安 装拆卸工作 量, 顶部实心段 3m分 两次浇注。首先浇注 1m高的 实心段 , 已浇注段混凝 土达到一定强度后 , 待 再浇注顶部 2m高 实心段。 后浇注 2m高墩身混凝土重量依靠 已浇注 1 m高段形成 的钢筋混凝 土结 构支撑。先浇注段与后浇注 段混 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 。
确定底部 1 m高实体段 的最短养护时间。混凝 土浇注完毕 , 强度 养 护至设计强度 的 5%以上时 , 0 即可拆 除底模及底部支撑体 系。 在铁路客运专线混凝 土施工 中, 普遍采用掺有粉煤灰等掺合料的 高性能混凝土 , 其早期强度较低 ( 一般气温不高时 , 5天达到设计 强度 的 5 %)养护时间定位 5天。施工人员通过 空心墩设计的 0 , 入孔进入墩身空腔 内 , 除落架木楔 , 拆 使顶模脱离墩身后 , 拆除其 余上下分配梁 , 最后抽出钢棒牛腿 。将 预留孔清扫干净 , 采用掺 有膨胀剂的同标 号混凝土将预 留孔堵塞密实。 34 支撑 系统荷载计算 .
341 钢 筋 混凝 土 自重 荷 载 P . .
混凝 土分两次浇注 , 支撑系统只承受 1T高的混凝土 自重荷 I I
载 。P= .5 x . 6 l 2= 0 N。 l1 6 53 x x 5 2 8k 5 5
3 . 模 板 及 支撑 型 钢 自重 ( .2 4 分为 。 、 三部 分 ) 、 底 模 为建 筑组合 钢 模板 ,单位 面积 质量 为 3 异n,2 4k /2Pl f =
15 6 53 6 3 x 0 = . 3k .5 x . 5 x 4 1 2 8 N。
3 施 工工艺
31 预 留 孔施 工 .
施 工至实体段 以下最 后一 节空心簿壁墩身时 。在距离该节 顶面一定高度 的位置 , 两侧横桥 向墩身墩壁 上 , 预埋 4根 内径 各 ( 10mm的硬质 P C管 , 两端采用 聚乙烯胶带封堵 , 内填 b0 V 管 管 塞接近最佳含水量能够拍实 的土, 以防局部 漏浆堵 塞孔道 。P C V 管预埋深度以管顶距该节混凝土顶部高度为 : 下分配梁高 +落架
上分配梁为共 l 2根单根长为 1 6I 的工 1 . . I 5 T 2 6的普通 工字 钢, 单位长度质量为 1 . s 户 l . x . x 2 1- 26 N。 42 k, 4 2 1 6 1x 0 = . k 2 ' m, 2 5 z 6 下分配梁为共 4根单根长 为 27m的工 l . 6的普通工字钢 , 单位长度质量为 2 .1 s 户 : 05 x . 4 1 22 N 05 , 2 .1 2 x x 0 = . k 。 k' m, 7 2
3 . 人 员 , 捣 设 备 重 只 .3 4 振
荷 载 集 度 取 25 N m ,31 5 . k / P= . 6×536×2 = 08 N。 5 .5 . 2. k 5 3 344 震 动 器 振 捣 产 生 荷载 P . _ d 荷 载 集 度 取 2k / 只= . 6 . 6 = 66 N Nm , 1 5 ×53 ×2 1.7 。 5 5 k
34 倾 倒 混 凝 土 产 生荷 载 P .5 . 采 用 混 凝 土 泵 车泵 送 人 模 ,荷载 集 度 取 4k / , 1 5 Nm2 = . 6X 5
5 3 6 X4 3 .4 k .5 = 3 3 N。
√W= 18W= 51 x . 2 8 7 6 ) l65 . P < q2/ 1. 1 6 (x 7 0 x 0= 9 5M a / 9 51 4 6 [】 盯 。满 足 要 求 。
刚 度检 算 := 只+ 2 ) 2 = 2 8 28 + . ) 21 6 q ( P. I/ (0 + . 26 // . = + IL 3 61 5
l . 0 k m。 1 N/ 4
35 钢棒牛腿检算 . 钢 棒 牛 腿 受力 简 图 见 图 2 。
’ j 一 _ i_ 一 一 _ 石;
= =
_- _ 6
-
05 m<田。满 . m ‘【。 5 I 网 J
足刚 度 要 求 。 37 下 分 配 梁 检 算 .
图 2
钢 棒 选 用 ‘ 0mm 的 A P 9 3钢 。[]10MP , 】8 P 。 (= 7 a卜 = 5M a r 面 积 A 订 X 2 = 36 m 。 = 91 6 . c 2 4 2 抵 抗 拒 w= X 3 2 7 . m 。 订 1 = 1 7c 93 5
容许抵抗剪力[】23 A [= /x 3 2 8 x 0%305k Q= /× ×T 23 6 . x 5 1- 6 . N。 ] 6
容许抵抗弯矩[ 】w× = 1 7 10 1- 1.7 N・ 。 M = 7 . x 7 x 03 21 I 5 = k n 单 根 钢 棒 承 受 荷 载 P 1 xP+2 + + 3P+ = = / ( 。P. 8 + P + 4 ) (0 + . + . + . + 08+ 6 7 3 . ) = 58 N 2 8 28 26 22 2 . 1. + 3 4 1 3 .2 。 3 6 2 3 6 3 8 k
Mm= x = 58 x . 4 91 N・ <M】满 足要 求 。 P L 3 . 02 = . k m [ , 2 5 0 q P 3 .2 N [1满 足要求。 m= = 5 <Q , - 8k 36 上分配梁检算 . 上分配梁采用工 1. 2 6的普通工字钢 , 单根长为 1 6I . 5 n的, 顺
下分配梁采用工 l 6的普通工字钢 , 单根长 为 25I , . n的 横桥 向每侧 2根共 4根 。支撑于插入墩身的钢棒牛腿上 , 承受 由上分 配梁传递而至的竖 向荷载。由于上分配梁间距较小 , 故简化为均 布荷载。 材料 特性及截 顽几何 特性 为:= 1 P 、 = 7 P 、 E 20G a 10M a W= 1 7 mm / 1 7 0 m 。[= / 0 2 010 = .mm。 0 4 8 5 3 = 1 000m / L4 = 04 0 63 2 ] 0 5 强度检算 := 只+ 2 + + 尸+ //= 2 8 28 + . + q ( Pl P 4 + ) L (0 + . 26 4 3 6 22+ 08+ 66 + 33 ) /.= 8 6k / . 2 . 1.7 3 . / 2 2. Nm。 2 3 4 4 5 6 M— W=F8W= 8 6 2 2 8 108 5 x &= 5 . a q I1 2 . x ./ x4 7 ) l 18 MP < 6 5( 9 [】 盯 。满 足 要 求 。 刚 度检算 : =只+ 2 + ) 1= 2 8 28 + .6 22 ) / q ( P. + 1 L (0 + .3 26 + . / 4 24
25 2 .7 k / . = 5 N m。 1
J=面 m
足 刚 度要 求 。
一 _ 石 7 j ; _i i ;
=
一’ m <l _. m 田 1 9 L J 。 。满
桥 向每 5 m布置一根共 l 根 。 0c 2 承受 由模板传递 的竖 向荷载。 受
力 简 图见 图 3 。
a
4 结束 语
当墩身高度较高 , 墩顶实体部分采用在空心墩空腔 内搭设支 架的方法施工时 , 不仅费时 、 费工 、 费料 , 而且施工周期长。 并且施 工支 架过高难 以保 证结构 的安全可靠 ; 采用钢棒牛腿支撑法施工 空心墩墩 顶实 心部分 , 省工 、 省料 , 操作 简单 , 助材料构建可多 辅 次重复倒用 。 缺点是顶部荷载大 , 混凝土无法 一次浇注完毕 , 需分 次浇注 , 降低 了施工速度 , 降低 了模板的周转速度 。 笔者认为当空 心墩的空腔净高度超过 两层 钢管支架 的搭设 高度 ( 1 时, > 3m) 采 用预 留孔牛腿支架 法施工较为经济 、 合理 。
图 3
材料特 性及截 面几何特性 为: 2 0G a []10M a w= E= 1 P 、 = 7 P 、 g
7 4 0m - 8 0 m 。F= / o 1 610= .n l 7 6 m314800 0m lL4 = 04 0 39 l 。 - 0 5 n
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空 心 桥 墩 封 顶 施 工 工 艺
刘 学 忠
( 中铁 三 局 六公 司 ,山西 太原 00 1 ) 3 0 3
摘 要 :结合桥 梁施工 实例 , 介绍在施 工薄壁 空心桥墩墩 顶实心部位 时, 用在墩壁预 留 采 孔 ,孔 内安装钢棒牛腿作 为现 浇实心墩顶的竖向支撑 ,进行空心墩 顶部 实心段施 工的 工
艺。
关 键 词 : 空心 墩 ; 顶 实心 ; 腿 支撑 ; 墩 牛 实心 封 顶 中 图分 类 号 :U4 5 4 文 献标 识 码 :A 文章编号:
1 工程简 介
连接郑州至西安的郑西铁路客运专线是 我国首批开工建设 的铁路客运专线 。 设计 中普遍采用双线箱 粱。由中铁三局承建 的 郑西铁路 z o , 梁桥墩 高度超过 7 Q 4标 桥 m大多采用矩形空 , t桥 l 墩 。矩形空心桥墩墩顶长 6 0c 8 m、宽 30c 0 m,墩顶实心部分高 30c 空心 薄壁墩壁厚顶 部最小为 5 m, 0 m, 0c 在与实体 部分衔 接 过渡段采用 3 m×9 m的倒角 。设计尺寸见 图 1 0c 0c 。
6 0 8 3 0 0
木楔高 +上分配梁高 +模板高 + 0 l 1 m。高度为 10m + 5m l l 6 m 5 m+ 16m + 5m + 0mm, 2 m 5 m 1 总高为 4 6m 0 m。P C管 采用在墩身钢筋 V 内焊接井字形钢筋骨架定位 , 靠桥墩空腔一侧切割成与墩身变截 面倒角相同的倾斜度 , 紧贴 内模 固定 。P C管长度 以距墩壁外 并 V 侧 1 m为宜 , 0c 既保证了钢棒 的锚 固深度 , 叉不致使预 留孔贯通。 混凝土浇注完毕拆模后 ,侧壁凿 出预埋 P C管 ,并掏净孔 内砂 V
土。
厂————]
广—]
32 模 板 安 装 、 安装牛腿钢棒 , 棒 直径不宜过大或过小 , 钢 以略 小 于 预 留孔 直径为宜 , 选用 9 0mm的 A 3钢 。每根牛腿钢棒重约 3 g采 5 , k 用 人 工安 装 。 吊 装 方便 , 为 在每 根 牛 腿 钢 棒 及 每 根 上 下分 配 梁 上 , 焊 接 钢 筋 吊钩 。将 牛 腿 钢 棒插 入 预 留孔 内 , 后 在 牛 腿 上 安装 上 然 下 分配 梁 及 落 架 木 楔 。 分 配 梁 采 用 1. 的普 通 工 字 钢 , 分 上 26号 下 配 粱采 用 1 普通 工字 钢 。在 上 分 配 梁 上安 装 底 模 。 6号 33 支 撑 材料 拆 除 . 根 据实体段 混凝土配筋情况及 混凝 土早 期强度的发展情况
正 立 面
侧 立 面
图 1
( 单位 :m j c
2 工艺概 述
采用在实心段底部空心墩侧壁预留孔 ,孔内插入 A 3钢棒 , 在 钢棒 上 面 安 装 横 向和 纵 向上 下 两 层 工 字 钢 分 配 梁 形 成 底 模 支 撑 系统 。为了减轻支撑系统 的重量 、 减少空腔 内型钢和模板的安 装拆卸工作 量, 顶部实心段 3m分 两次浇注。首先浇注 1m高的 实心段 , 已浇注段混凝 土达到一定强度后 , 待 再浇注顶部 2m高 实心段。 后浇注 2m高墩身混凝土重量依靠 已浇注 1 m高段形成 的钢筋混凝 土结 构支撑。先浇注段与后浇注 段混 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 。
确定底部 1 m高实体段 的最短养护时间。混凝 土浇注完毕 , 强度 养 护至设计强度 的 5%以上时 , 0 即可拆 除底模及底部支撑体 系。 在铁路客运专线混凝 土施工 中, 普遍采用掺有粉煤灰等掺合料的 高性能混凝土 , 其早期强度较低 ( 一般气温不高时 , 5天达到设计 强度 的 5 %)养护时间定位 5天。施工人员通过 空心墩设计的 0 , 入孔进入墩身空腔 内 , 除落架木楔 , 拆 使顶模脱离墩身后 , 拆除其 余上下分配梁 , 最后抽出钢棒牛腿 。将 预留孔清扫干净 , 采用掺 有膨胀剂的同标 号混凝土将预 留孔堵塞密实。 34 支撑 系统荷载计算 .
341 钢 筋 混凝 土 自重 荷 载 P . .
混凝 土分两次浇注 , 支撑系统只承受 1T高的混凝土 自重荷 I I
载 。P= .5 x . 6 l 2= 0 N。 l1 6 53 x x 5 2 8k 5 5
3 . 模 板 及 支撑 型 钢 自重 ( .2 4 分为 。 、 三部 分 ) 、 底 模 为建 筑组合 钢 模板 ,单位 面积 质量 为 3 异n,2 4k /2Pl f =
15 6 53 6 3 x 0 = . 3k .5 x . 5 x 4 1 2 8 N。
3 施 工工艺
31 预 留 孔施 工 .
施 工至实体段 以下最 后一 节空心簿壁墩身时 。在距离该节 顶面一定高度 的位置 , 两侧横桥 向墩身墩壁 上 , 预埋 4根 内径 各 ( 10mm的硬质 P C管 , 两端采用 聚乙烯胶带封堵 , 内填 b0 V 管 管 塞接近最佳含水量能够拍实 的土, 以防局部 漏浆堵 塞孔道 。P C V 管预埋深度以管顶距该节混凝土顶部高度为 : 下分配梁高 +落架
上分配梁为共 l 2根单根长为 1 6I 的工 1 . . I 5 T 2 6的普通 工字 钢, 单位长度质量为 1 . s 户 l . x . x 2 1- 26 N。 42 k, 4 2 1 6 1x 0 = . k 2 ' m, 2 5 z 6 下分配梁为共 4根单根长 为 27m的工 l . 6的普通工字钢 , 单位长度质量为 2 .1 s 户 : 05 x . 4 1 22 N 05 , 2 .1 2 x x 0 = . k 。 k' m, 7 2
3 . 人 员 , 捣 设 备 重 只 .3 4 振
荷 载 集 度 取 25 N m ,31 5 . k / P= . 6×536×2 = 08 N。 5 .5 . 2. k 5 3 344 震 动 器 振 捣 产 生 荷载 P . _ d 荷 载 集 度 取 2k / 只= . 6 . 6 = 66 N Nm , 1 5 ×53 ×2 1.7 。 5 5 k
34 倾 倒 混 凝 土 产 生荷 载 P .5 . 采 用 混 凝 土 泵 车泵 送 人 模 ,荷载 集 度 取 4k / , 1 5 Nm2 = . 6X 5
5 3 6 X4 3 .4 k .5 = 3 3 N。
√W= 18W= 51 x . 2 8 7 6 ) l65 . P < q2/ 1. 1 6 (x 7 0 x 0= 9 5M a / 9 51 4 6 [】 盯 。满 足 要 求 。
刚 度检 算 := 只+ 2 ) 2 = 2 8 28 + . ) 21 6 q ( P. I/ (0 + . 26 // . = + IL 3 61 5
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35 钢棒牛腿检算 . 钢 棒 牛 腿 受力 简 图 见 图 2 。
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05 m<田。满 . m ‘【。 5 I 网 J
足刚 度 要 求 。 37 下 分 配 梁 检 算 .
图 2
钢 棒 选 用 ‘ 0mm 的 A P 9 3钢 。[]10MP , 】8 P 。 (= 7 a卜 = 5M a r 面 积 A 订 X 2 = 36 m 。 = 91 6 . c 2 4 2 抵 抗 拒 w= X 3 2 7 . m 。 订 1 = 1 7c 93 5
容许抵抗剪力[】23 A [= /x 3 2 8 x 0%305k Q= /× ×T 23 6 . x 5 1- 6 . N。 ] 6
容许抵抗弯矩[ 】w× = 1 7 10 1- 1.7 N・ 。 M = 7 . x 7 x 03 21 I 5 = k n 单 根 钢 棒 承 受 荷 载 P 1 xP+2 + + 3P+ = = / ( 。P. 8 + P + 4 ) (0 + . + . + . + 08+ 6 7 3 . ) = 58 N 2 8 28 26 22 2 . 1. + 3 4 1 3 .2 。 3 6 2 3 6 3 8 k
Mm= x = 58 x . 4 91 N・ <M】满 足要 求 。 P L 3 . 02 = . k m [ , 2 5 0 q P 3 .2 N [1满 足要求。 m= = 5 <Q , - 8k 36 上分配梁检算 . 上分配梁采用工 1. 2 6的普通工字钢 , 单根长为 1 6I . 5 n的, 顺
下分配梁采用工 l 6的普通工字钢 , 单根长 为 25I , . n的 横桥 向每侧 2根共 4根 。支撑于插入墩身的钢棒牛腿上 , 承受 由上分 配梁传递而至的竖 向荷载。由于上分配梁间距较小 , 故简化为均 布荷载。 材料 特性及截 顽几何 特性 为:= 1 P 、 = 7 P 、 E 20G a 10M a W= 1 7 mm / 1 7 0 m 。[= / 0 2 010 = .mm。 0 4 8 5 3 = 1 000m / L4 = 04 0 63 2 ] 0 5 强度检算 := 只+ 2 + + 尸+ //= 2 8 28 + . + q ( Pl P 4 + ) L (0 + . 26 4 3 6 22+ 08+ 66 + 33 ) /.= 8 6k / . 2 . 1.7 3 . / 2 2. Nm。 2 3 4 4 5 6 M— W=F8W= 8 6 2 2 8 108 5 x &= 5 . a q I1 2 . x ./ x4 7 ) l 18 MP < 6 5( 9 [】 盯 。满 足 要 求 。 刚 度检算 : =只+ 2 + ) 1= 2 8 28 + .6 22 ) / q ( P. + 1 L (0 + .3 26 + . / 4 24
25 2 .7 k / . = 5 N m。 1
J=面 m
足 刚 度要 求 。
一 _ 石 7 j ; _i i ;
=
一’ m <l _. m 田 1 9 L J 。 。满
桥 向每 5 m布置一根共 l 根 。 0c 2 承受 由模板传递 的竖 向荷载。 受
力 简 图见 图 3 。
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当墩身高度较高 , 墩顶实体部分采用在空心墩空腔 内搭设支 架的方法施工时 , 不仅费时 、 费工 、 费料 , 而且施工周期长。 并且施 工支 架过高难 以保 证结构 的安全可靠 ; 采用钢棒牛腿支撑法施工 空心墩墩 顶实 心部分 , 省工 、 省料 , 操作 简单 , 助材料构建可多 辅 次重复倒用 。 缺点是顶部荷载大 , 混凝土无法 一次浇注完毕 , 需分 次浇注 , 降低 了施工速度 , 降低 了模板的周转速度 。 笔者认为当空 心墩的空腔净高度超过 两层 钢管支架 的搭设 高度 ( 1 时, > 3m) 采 用预 留孔牛腿支架 法施工较为经济 、 合理 。
图 3
材料特 性及截 面几何特性 为: 2 0G a []10M a w= E= 1 P 、 = 7 P 、 g
7 4 0m - 8 0 m 。F= / o 1 610= .n l 7 6 m314800 0m lL4 = 04 0 39 l 。 - 0 5 n