1、新建铁路张家口至集宁一次复线DK74+689 后河 5 号特大桥空心墩顶部实体段与顶帽施工方案编制：审核：张集铁路总承包中铁四局工程指挥部二零零八年五月1.工程简介张集铁路后河5 号特大桥有空心墩13 个，为双线圆端形桥墩。分两种坡比，一种为45：1（外）/75：1（内），另一种为 65：1（外）/65：1（内）。墩颈横向宽度 8.8m，纵向宽度 4.4m，墩顶实心段高度1.5m。下面以 65：1 为例，空心墩结构图示见图1。4401060452022058015044065:11504804515065:122065:165:1150顶部实心段底部实心段250侧面立面50图 1 2.工艺概述2、空心墩顶部实体段与托盘、顶帽一次立模，分两次浇筑。采用在实心段底部空心墩侧壁预留孔,孔内插 A3 钢棒,在钢棒上面放置横向和纵向上下两层工字钢,在工字钢上面铺方木,在方木上面铺竹胶板作为底模，由两层工字钢及方木作为底模支撑系统。为了减轻支撑系统的重量，减少空腔内型钢、方木和模板的安装拆卸工作量，顶部实心段1.5m 及托盘、顶帽分两次浇筑。因空心墩在托盘底面存在较大的应力，而施工缝又不宜留在应力较大的部位及临近部位，故首次浇筑1m高的实心段，待已浇筑混凝土达到一定强度后，再一次浇筑完成顶部0.5m 的实体段与托盘、顶帽。后浇筑混凝土重量依靠已浇筑1m高的钢筋混凝土结构及原有的底模支撑系统支撑。先3、浇筑混凝土与后浇筑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。详见图2。工字钢20工字钢90钢棒平 面 图说明：本图除工字刚、钢棒、竹胶板外，其余尺寸均以厘米计。90钢棒方木木楔=1.5竹胶板20工字钢20工字钢侧 面 图图 2 3.施工工艺3.1 预留孔施工施工至实体段以下最后一节空心薄壁墩身时，在距离该节顶面一定高度的位置，沿四周墩身墩壁上，预埋32 根内径100mm 的硬质PVC管，管两端采用聚乙烯胶带封堵，管内填塞接近最佳含水量能够拍实的土，以防局部漏浆堵塞孔道。PVC管预埋位置的管底距该节混凝土顶部高度为：下工字钢高+落架木楔+上工字钢高+方木高+模板高。上下工字钢均4、采用20a的普通工字钢，落架木楔 10cm，方木 10cm 10cm，模 板 采 用 厚 度 为1.5cm的 竹 胶 板，故 总 高 为20+10+20+10+1.5=61.5cm。PVC管采用在墩身钢筋内焊接井字形钢筋骨架定位，并紧贴内模固定。PVC管长度 40cm，距墩壁外侧10cm，既保证了钢棒的锚固深度，又不致使预留孔贯通。混凝土浇筑完毕拆模后，侧壁凿出预埋PVC管，并掏净孔内土。3.2 模板安装安装钢棒，钢棒直径不宜过大或过小，以略小于预留孔直径为宜，选用90mm 的 A3钢。钢棒外露 20cm，采用人工安装，孔洞口空隙处填塞木楔。将钢棒插入预留孔内，然后在钢棒上安装上下两层工字钢及5、落架木楔，在上层工字钢上铺方木，方木间距10cm，在方木上铺订竹胶板作为底模。33 混凝土浇筑在底模上绑扎钢筋网片，浇筑顶部实体段1m高混凝土。混凝土浇筑完毕，强度养护至设计强度的50%时，即可凿毛。绑扎托盘、顶帽钢筋，预留孔、预埋件施工完毕，即可浇筑剩余部分混凝土。强度养护至设计强度的50%时，即可拆除模板。3.4 支撑材料拆除施工人员通过内脚手架进入墩身空腔内，拆除落架木楔，使顶模脱离墩身后，拆除其余上下两层工字钢及方木，最后抽出钢棒。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。3.5 支撑系统荷载计算3.5.1 钢筋混凝土自重荷载P1混凝土分两次浇筑，支撑系统只承受16、m高的混凝土（35m 3）自重荷载。P1=35 m326 KN/m 3=910KN。3.5.2 模板及支撑材料自重P2（分为 P21、P22、P23三部分）底模为厚 1.5cm 竹胶板，自重不计。方木 10cm 10cm（密度为 0.6T/m3），2 根 5.46m长，2 根 6.24m长，2 根 6.73m 长，2 根 7.07m长，2 根 7.33m长，2 根 7.51m长，2根 7.64m长，2 根 7.72m长，1 根 7.75m长。P21=(5.46 2+6.24 2+6.73 2+7.07 2+7.33 2+7.51 2+7.642+7.722+7.751)0.1 0.1 0.6 7、10=7.15KN。上层工字钢为10 根 3.4m 长，2 根 3.33m 长，2 根 3.12m 长，2根 2.76m长，2 根 2.4m 长的 20a型普通工字钢（单位长度质量27.9 kg/m）P22=（3.4 10+3.33 2+3.122+2.76 2+2.4 2）27.9 10-2=15.96 KN。下层工字钢为 2 根 4.4m长，4 根 1.25m 长，2 根 1.35m长的 20a型普通工字钢（单位长度质量27.9 kg/m）P23=（4.4 2+1.254+1.352）27.910-2=4.6 KN。3.5.3 人员、振捣设备重P3荷载集度取2.5 KN/m 2，P3=(38、.14 2.223 2+4.4 2.223 2)2.5=35 KN。3.5.4 振动棒振捣产生荷载P4荷载集度取2 KN/m 2，P4=(3.14 2.2232+4.42.2232)2=28 KN。3.6 检算3.6.1 钢棒检算钢棒受力简图见图3。图 3 钢棒选用 90mm 的 A3钢。=170MPa，=85MPa。面积 A=92/4=63.62cm2抵抗拒 W=92/32=71.57cm3容 许 抵 抗 剪 力 Q=2/3 A =2/3 63.62 85 10-1=360.5KN 容许抵抗弯矩 M=W=71.57 17010-3=12.17 KN.m 单根钢棒承受荷载P=1/32(P1+P9、21+P22+P23+P3+P4)=1/32(910+7.15+15.96+4.6+35+28)=1/32 1000.71=31.27 KN Mmax=PL=31.270.2=6.25 KN.m M Qmax=P=31.27Q 3.6.2 上层工字钢检算上层工字钢为10 根 3.4m 长，2 根 3.33m 长，2 根 3.12m 长，2根 2.76m长，2 根 2.4m长的 20a型普通工字钢。简化为18 根 3.18m长，承受由模板传递的竖向荷载。受力简图见图4。图 4 材 料 特 性 及 截 面 几 何 特性 为：E=210Gpa、=170Mpa、W=237000mm3、I=23700010、00mm4。?=L/400=3180/400=7.95mm 强度检算：q=(P1+P21+P22+P3+P4)/18/L=(910+7.15+15.96+35+28)/18/3.18=17.4 KN/m max=Mmax/W=q L2/8/W=17.4 3.18 2/8/(237000 10-6)=92.8Mpa 。满足要求。刚度检算:q=(P1+P21+P22)/18/L=(910+7.15+15.96)/18/3.18=16.3 KN/m?max=5qL3/384EI=5 16.33.183/384/210/23700000 109=1.36mm?。满足要求。3.6.3 下层工字钢检算下层11、工字钢为 2 根 4.4m长，4 根 1.25m 长，2 根 1.35m长的 20a型普通工字钢。简化为8 根 2.06m长，支撑于插入墩身的钢棒上，承受由上层工字钢传递而至的竖向荷载。简化为均布荷载。材 料 特 性 及 截 面 几 何 特性 为：E=210Gpa、=170Mpa、W=237000mm3、I=23700000mm4。?=L/400=2060/400=5.15mm 强度检算：q=(P1+P21+P22+P23+P3+P4)/8/L=(910+7.15+15.96+4.6+35+28)/8/2.06=60.7 KN/m max=Mmax/W=q L 2/8/W=60.7 2.06 2/8/(23700010-6)=135.87Mpa。满足要求。刚度检算:q=(P1+P21+P22+P23)/8/L=(910+7.15+15.96+4.6)/8/2.06=56.9KN/m?max=5qL3/384EI=5 56.92.063/384/210/23700000 109=1.3mm?。满足要求。