1、 某干渠新建工程渡槽施工方案计 算 者：复 核 者：审 核 者：XXX大土木工程设计有限公司XXXX年 XX月 目录1项目概况22施工方案22.1概述22.2施工流程22.3方案可行性分析23支架有限元分析23.1检算任务23.2支架模型23.3计算荷载23.4结构变形23.5结构承载力检算2贝雷梁2分配梁2横梁2精轧螺纹钢2排架立柱轴心受压23.6结论24槽壳有限元分析24.1检算任务24.2槽壳模型24.3支架模型24.4计算荷载24.5结构承载力检算2正截面抗弯（自重状态下）2斜截面抗剪（自重状态）2裂缝宽度检算（自重状态）：2挠度检算（自重状态）2结论25建议21 项目概况本次XXX干
2、渠新建工程，全长9.721km（桩号0+0009+721，其中二标段为4+0009+721段），二标段，明渠长2723m，均为1/4000比降；暗渠15座，长506m，比降1/1000或1/1500；箱涵1处，长77m，比降1/1000；隧洞8座，长1575m，比降1/1000；渡槽5座，长817m，比降1/1000；陡坡1处，长23m；其他渠系小型建筑114座（新建节制阀1处，分水闸1处，泄洪闸1处，机耕桥9座，人行桥34座，放水洞24处，穿渠涵洞3处，山洪度3处，山溪接水10处，梯步28处）。本施工方案只包括渡槽槽身的现浇施工。渡槽采用自上而下的施工顺序，渡槽槽身（包括落地槽）、排架和基础
3、都采用现浇的施工方式。2 施工方案2.1 概述XXX干渠新建工程，共有5座渡槽，分别是：1. XXX渡槽：2. XXX渡槽：3. XXX渡槽：4. XXX渡槽：5. XXX渡槽：2.2 施工流程5座渡槽均采用贝雷梁支架现浇的施工方式，具体施工方案如下：1. 在每根排架上预埋9根A25精轧螺纹钢螺栓；2. 安装钢板牛腿，牛腿由4块20mm厚钢板焊接而成；3. 每两个牛腿之间安装钢板组合横梁横梁与牛腿间使用M25高强螺栓连接；4. 每个钢板组合横梁上安装两个砂桶，砂桶高度为40cm，根据施工，可做微调；5. 渡槽横向每两个砂桶间设置一道双拼36c工字钢；6. 渡槽纵向在双拼工字钢上安装三拼加强型贝
4、雷梁；7. 贝雷梁上铺设20a工字钢分配梁，分配梁按照每75cm一道铺设；8. 分配梁两端延渡槽纵向铺设10#工字钢，与分配梁间采用螺栓连接；9. 10#工字钢为龙门吊行车轨道，在其上方安装小型龙门吊（龙门吊由厂家提供），龙门吊最大起重荷载为3t；10. 龙门吊大小里程方向在分配梁上各设置一座固定式小型吊机，该吊机与分配梁之间使用螺栓连接（该吊机由厂家提供，并安装）；11. 分配梁中间铺设两道楞木，楞木上方安装渡槽钢模板，钢模板中下方为楞木，两端采用可调节螺栓与分配梁连接；12. 待所有连接完成后对渡槽钢筋混凝土部分进行施工，钢筋与混凝土由龙门吊与小型吊机配合吊装，浇筑混凝土时应对混凝土进行充
5、分振捣，其他钢筋与混凝土施工参照相关规范与设计图纸；13. 待渡槽槽身达到设计标准即可放掉砂桶内砂拆去钢模板及钢支架；14. 施工顺序如下，先浇筑（N-1）#，待（N-1）#施工完场后施工N#，施工N#的过程可同时拆除（N-1）#模板支架，安装到（N+1）#，以此类推，直到全部施工完成；15. 为保证施工安全，荷载对称分布，浇筑N跨的时候，对N+1跨进行配重，配重和现浇段应对称分布，现浇段每浇筑三米，配重（2立方米混凝土块）在相应的对称位置增加一块，以此类推。16. 支架构件及尺寸详见附图。2.3 方案可行性分析1. 支架整体作用于排架之上，现对排架施工期前安全性进行分析：施工期间考虑的荷载为
6、：渡槽湿重+支架及模板自重+施工荷载+龙门吊自重。排架设计荷载为：渡槽自重+流水自重+施工荷载+地震荷载+其他。由此可见施工期间排架所受荷载与设计荷载不同，经过计算可得：设计荷载-施工期间荷载=流水自重（68t）-支架及模板自重（22t+25t）-龙门吊自重（3t）+地震荷载+其他=18t+地震荷载+其他：由此可得，施工期间排架承载荷载远小于排架设计荷载，故该方案可行性满足要求。2. 支架移动可行性分析该贝雷梁支架，除过预埋螺栓，其余构件均采用螺栓连接或者搭接方式，且支架竖向有砂桶，待渡槽钢筋混凝土达到设计标准时，对砂桶放砂，即可对支架卸载，使用小吊车及龙门吊可对支架构件进行转运和二次组装。故
7、，支架移动可行性满足要求。3 支架有限元分析3.1 检算任务本项目共有5座渡槽，跨度为8m20m间不等，本次检算仅对20m跨的渡槽支架进行检算，检算项目包括：1. 贝雷梁的应力与变形2. 20a工字钢分配梁的应力与变形3. 36c双拼工字钢横梁的应力4. 预埋精轧螺纹钢的抗剪应力5. 排架立柱轴心受压3.2 支架模型利用迈达斯对单跨支架进行建模，本模型共计节点2013个，杆单元2468个。模型如下：图 31整体有限元计算模型图 32整体有限元计算模型立面图 33整体有限元计算模型平面图 34整体有限元计算模型横断面3.3 计算荷载根据结构形式及施工方法，施工过程中主要有以下荷载：（1）结构自重
8、：22t；（2）渡槽浇筑砼重量：按25KN/M3计算；（3）钢模板及上部枕木重量：钢模板及上部 枕木重量按12.5KN/m计算（4）施工人员、施工料具运输、堆放荷载：均布荷载按4kN/m2计算（5）倾倒砼产生的冲击荷载：按2 kN/m2计算（6）振捣砼产生的荷载：按2 kN/m2计算（7）龙门吊自重：30KN（简化为集中荷载，作用于跨中）；采用容许应力法，荷载组合为：（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）+（7）；3.4 结构变形渡槽变形主要受分配梁变形影响，故只需要考虑分配梁变形即可，分配梁变形图如下：由图可得，分配梁变形最大为28mm。3.5 结构承载力检算3.5.1 贝雷梁通过有
9、限元分析，在容许应力荷载组合下，贝雷梁应力图如下：图 35弦杆应力图图 36竖杆及斜杆应力图由于贝雷梁支架支柱纵向间距为20m，跨度不大，在荷载组合作用下，贝雷梁上弦杆、下弦杆应力在-86152Mpa之间，竖杆应力在-226106Mpa。考虑到贝雷梁支架为限制荷载的临时性结构，16Mn的容许拉应力、压应力及弯应力按1.3210MPa=273计算。故贝雷梁所有杆件均满足受力要求。3.5.2 分配梁通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，分配梁应力图如下：图 37分配梁应力图由图可得，分配梁在荷载组合作用下，应力在-8683Mpa之间。Q235f=215 MPa，所以分配梁在荷载组合下，应力满足规范
10、要求。3.5.3 横梁通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，横梁应力图如下：图 38横梁应力图由图可得，横梁在荷载组合作用下，应力在-6389Mpa之间。Q235f=215 MPa，所以横梁在荷载组合下，应力满足规范要求。3.5.4 精轧螺纹钢通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，横梁底支座反力如图：由图可得，每个点最大支座反力为57.9KN,为保证建模与实际吻合，每个砂桶设置4个支点，即每个砂桶上所受支反力最大为57.94=231.6（KN）。忽略砂桶及牛腿自重，每根精轧螺纹钢所受剪力为：精轧螺纹钢容许剪应力为335MPa，故精轧螺纹钢剪力远远满足规范要求。但考虑到施工因素，螺栓可能不同时受
11、力及不可控因素，故使用9根A25精轧螺纹钢螺栓对牛腿进行锚固。3.5.5 排架立柱轴心受压通过有限元分析，在容许应力荷载组合下，横梁底支座反力如图：由图可得，每个点最大支座反力为57.9KN,为保证建模与实际吻合，每个砂桶设置4个支点，即每个砂桶上所受支反力最大为57.94=231.6（KN）。忽略砂桶及牛腿自重，每根立柱受压为231.62=463.2（KN）。立柱受压截面为，得轴心压强为，考虑到混凝土强度的稳定性，所以排架混凝土强度达到85%后满足轴心受压规范要求。3.6 结论通过计算，本方案支架承载力满足要求4 槽壳有限元分析4.1 检算任务为保证在施工期限内完成施工，计划混凝土强度达到8
12、5%即进行拆模，对槽壳在混凝土强度达到85%后承载力进行检算。本项目共有5座渡槽，跨度为8m20m间不等，但20m跨中，排架为双排架，计算跨度不大于18m，故，本次检算仅对18m跨的渡槽槽壳进行检算，检算项目包括：1.短期内正截面抗弯2.短期内斜截面抗剪3.裂缝宽度4.挠度4.2 槽壳模型4.3 支架模型利用迈达斯对18m槽壳进行建模，本模型共计节点19个，杆单元18个。模型如下：图 41整体有限元计算模型4.4 计算荷载由于拆模后，槽壳所受荷载仅为自重荷载，故，只计算槽壳在自重状态下承载力。4.5 结构承载力检算4.5.1 正截面抗弯（自重状态下）利用迈达斯计算，得出自重状态下槽壳弯矩计算结
13、果见图42：图42槽壳正截面弯矩图根据规范JTG D62-2004第条：结合实际配筋情况，利用excel，得出表 41：表 41正截面抗弯计算表钢筋直径dmm25钢筋抗拉强度fyN/mm2280混凝土抗压设计强度fcX85%fcN/mm211.73受拉钢筋中心距边缘高度asmm50结构高度hmm2350有效高度homm2300上翼缘宽度bmm1600受拉钢筋数量N19单根受拉钢筋面积Amm2490.9受拉钢筋总面积Asmm24417.9混凝土受压高度Xmm65.9最大抵抗弯矩KNM2804.3最大弯矩KNM1645计算结果安全系数11.70由表可得，在自重状态下，混凝土受压面积为66mm，故数
14、以一类截面，本计算表可用。得出：在自重状态下，混凝土强度达到85%后，正截面抗弯满足规范要求。4.5.2 斜截面抗剪（自重状态）利用迈达斯计算，得出空心板剪力结果见图 43：图 43槽壳剪力图根据规范JTG D62-2004第条：结合实际配筋情况，利用excel，得出表 42：表 42斜截面抗剪计算表参数说明参数单位槽壳异号弯矩影响系数111预应力提高系数211受压区翼缘影响系数311斜截面受压端正截面处宽度bmm1600斜截面受压端正截面有效高度h0mm2300受拉主筋抗拉强度设计值fsdN/mm2280箍筋抗拉强度设计值fsvN/mm2280混凝土抗压强度设计值fcu,kN/mm211.7
15、3同一截面箍筋总面积Asvmm2314.0受拉普通钢筋总面积Asmm24415.6同一截面弯起钢筋面积Asbmm20.0箍筋间距svmm150斜截面内纵向受拉主筋配筋率P10.12斜截面内箍筋配筋率sv%0.001弯起钢筋弯起角度s45.0斜截面内混凝土和箍筋共同抗剪承载力VcsKN5933.4与斜截面正交的普通弯起钢筋抗剪承载力VsbKN0.0剪力VdKN366.0计算结果安全比例116.2由表可得，在自重状态下，槽壳斜截面抗剪强度满足规范要求。4.5.3 裂缝宽度检算（自重状态）：根据规范JTG D62-2004第条：结合实际配筋情况，得出表 43：表 43裂缝宽度计算表参数单位槽壳C11
16、1.00C211.00C311.00ss1186.08dmm25.0010.006bfmm1600.00hfmm2350.00MsKNM1645Asmm24417.86h0mm2300.00Es1210000.00Wfkmm0.143由表可得，槽壳裂缝宽度不大于0.2mm，所以，在自重状态下，槽壳裂缝宽度满足规范要求。4.5.4 挠度检算（自重状态）利用迈达斯计算，得出自重状态下槽壳挠度计算结果见图 44：图 44自重状态下槽壳挠度由图可得，自重状态下槽壳挠度为1/90001/600.故，满足规范要求；4.5.5 结论综上所述，槽壳混凝土强度达到85%后，检算结果如下：1. 正截面抗弯满足规范
17、要求，安全系数为1.7；2. 斜截面抗剪满足规范要求，安全系数为16.2；3. 裂缝宽度满足规范要求，宽度为0.14；4. 挠度满足规范要求，挠度值为1/9000.得：槽壳混凝土强度达到85%后，在自重作用下，满足规范要求，即，当槽壳混凝土强度达到85%后，即可进行拆模。5 建议由于施工的不可控因素，为保证施工安全，对方案提出以下几点建议：1. 砂桶必须做抗压实验，落架高度不得低于10cm；2. 砂桶与牛腿、横梁必须可靠连接；3. 贝雷梁采用租赁或者购买的方式，仔细检查贝雷梁的杆件变形情况，特别注意以下两处：1) 在支点附近的贝雷梁斜杆和竖杆要保证没有变形，且由于此处的双竖杆受力较大，建议予以加强；2) 跨中处的上下弦杆保证没有变形；4. 计算采用三拼加强型贝雷梁，所以施工时必须采用设计用贝雷梁，两组三拼加强型贝雷梁之间必须做可靠连接，保证横向稳定性；5. 螺栓连接要按照相关规范严格执行，双螺栓不得减少螺栓数量及遗漏；6. 结构需进行分级堆载预压，记录弹性变形值与非弹性变形值，以便设置预拱度，分级加载应与浇筑混凝土的顺序与位置尽量相同。
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