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张家湾拱桥满堂支架预压方案

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2020年4月19日
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湖北省宜昌至巴东（鄂渝界）高速公路
一期土建工程第22合同段

张家湾拱桥主拱圈满堂
支架预压方案

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09月

目 录
一、预压目的 1
二、预压荷载及范围 1
三、预压材料及加载总重 1
四、加载程序及预留变形量 6
五、预压程序 6
六、卸载程序 6
七、沉降观测 7
八、注意事项及安全措施 9

张家湾拱桥主拱圈满堂支架预压方案
一、预压目的
1、根据预压情况测得支架的刚度及变形情况，在立模过程中考虑支架弹性变形的影响，并采取有效措施消除支架及基础变形对拱圈线形的影响。
2、经过荷载试验检验支架设计和地基基础的安全性，确保拱圈施工的安全。
二、预压荷载及范围
根据施工进度情况分别对张家湾拱桥左、右线桥拱圈满堂支架进行预压，预压荷载按拱箱钢筋混凝土自重的1.2倍取值。
三、预压材料及加载总重
采用沙袋对支架进行预压,并在脚手架上设置栏杆进行防护，加载总重：1019.8m3×2.6t/m3×1.2=3182t。
拱脚段采用I14工字钢作为劲性骨架，纵向每2.5m设置一道，工字钢横向间距均为0.75m，竖向工字钢高度1.5m，预压宽度设置为10.2m。
沙子采用沙袋（吨袋）进行装载，每个沙袋可载1.0t，左线桥预压须3200个沙袋。
沙子比重按1.5 t计算，堆载高度拱脚：2.9÷1.5=1.9m，拱顶：2.3÷1.5=1.5m。其它部分详见下表。

左线拱圈预压重量计算
预压数量计算
体积
比重
自重(t)
系数
预压重(t)
宽度
单位重(t/m2)
长度(个数)
总重（t）
拱箱一般断面
7.16
2.6
18.62
1.2
22.34
10.2
2.19
124.5
2781
拱箱一般横隔板
2.091
2.6
5.44
1.2
6.52
10.2
0.64
15
98
拱箱立柱横隔板
8.993
2.6
23.38
1.2
28.06
10.2
2.75
12
337
合计

3216

左线主拱圈预压重量计算
拱圈位置
单位重(t/m2)
拱圈水平夹角(°)
改正后预压重量(t/m2)
横隔板重量(t)
长度
宽度
预压荷载(t/m2)
重量(t)
堆载高度(m)
备注
第1跨
2.19
39
2.82
5.44

5.8
10.2
2.9
173.2
2.0
拱脚下至LZ1
LZ1
2.19
37
2.74
25.00
0.8
10.2
6.4
52.4
4.3
LZ1宽0.8m
第2跨
2.19
34
2.64
5.44
8.4
10.2
2.7
232.9
1.8
LZ1~LZ2
LZ2
2.19
30
2.53
23.10
0.8
10.2
5.9
48.4
4.0

第3跨
2.19
27
2.46
5.44
8.4
10.2
2.5
217.1
1.7

LZ3
2.19
23
2.38
21.80
0.8
10.2
5.6
45.6
3.7

第4跨
2.19
20
2.33
5.44
8.4
10.2
2.4
206.2
1.6

LZ4
2.19
16
2.28
20.90
0.8
10.2
5.4
43.7
3.6

第5跨
2.19
13
2.25
5.44
8.4
10.2
2.3
199.1
1.5

LZ5
2.19
10
2.22
20.40
0.8
10.2
5.2
42.6
3.5

第6跨
2.19
6
2.20
5.44
8.4
10.2
2.3
195.2
1.5

LZ6
2.19
3
2.19
20.20
0.8
10.2
5.2
42.1
3.4

第7跨
2.19
0
2.19
5.44
8.4
10.2
2.3
194.2
1.5

LZ7
2.19
3
2.19
20.20
0.8
10.2
5.2
42.1

3.4

第8跨
2.19
6
2.20
5.44
8.4
10.2
2.3
195.2
1.5

LZ8
2.19
10
2.22
20.40
0.8
10.2
5.2
42.6
3.5

第9跨
2.19
13
2.25
5.44
8.4
10.2
2.3
199.1
1.5

LZ9
2.19
16
2.28
20.90
0.8
10.2
5.4
43.7
3.6

第10跨
2.19
20
2.33
5.44
8.4
10.2
2.4
206.2
1.6

LZ10
2.19
23
2.38
21.80
0.8
10.2
5.6
45.6
3.7

第11跨
2.19
27
2.46
5.44
8.4
10.2
2.5
217.1
1.7

LZ11
2.19
30
2.53
23.10
0.8
10.2
5.9
48.4
4.0

第12跨
2.19
34
2.64
5.44
8.4
10.2
2.7
232.9
18

LZ12
2.19
37
2.74
25.00
0.8
10.2
6.4
52.4
4.3

第13跨
2.19
39
2.82
5.44
5.8
10.2
2.9
173.2
2.0

合计

3191

注: 1、预压时对砂袋进行称重,根据砂袋重量确定堆载高度。
2、柱间横隔板按一跨平均分配，立柱横隔板按0.8m纵向水平长度计算。

支架预压材料数量表
序号

材料名称
数量
备注
1
工字钢I14(t)
1.315
78(m)
2
沙子（t）
3213
2142m3
3
沙袋（个）
3213
吨袋（1.0t）

四、加载程序及预留变形量
拱箱底模铺设前，模拟混凝土浇筑顺序进行预压，即先拱脚段、再拱腰段最后拱顶段，纵桥向由两端向中间的顺序对称加载，横桥向由中间向两侧进行加载。
左线桥主拱圈跨中设计预拱度为12.0cm，考虑非弹性形变及施工期间的基础沉降量为4.6cm，合计预拱度16.6cm。
右线桥主拱圈跨中设计预拱度为9.2cm，考虑非弹性形变及施工期间的基础沉降量为4.6cm，合计预拱度13.8cm。
五、预压程序
1、预压总荷载按三级进行加载，即50％、80％、100％。两端及左右两侧需均匀对称进行，两端及两侧允许不对称荷载为15t。
2、纵桥向由两端向中间的顺序对称加载，横桥向由中间向两侧进行加载，防止满堂支架偏压。
3、每级加载完成后，停止下一级加载，并应间隔12h对支架沉降进行一次检测。当支架顶部监测点12h后的沉降量平均值小于2mm时，方可进行下一级加载。
六、卸载程序
在全部加载完成后的支架预压监测过程中，当满足下列条件之一时，应判定支架预压合格：
1、各监控点最初24h的沉降量平均值不小于1mm；
2、各监控点最初72h的沉降量平均值不小于5mm。
若不满足要求，应查明原因后对同类支架全部进行处理，处理后的支架应重新选择代表性区域进行预压，并满足预压合格条件。
卸载按先拱顶段再拱腰段最后拱脚段的循序进行，按三级荷载进行卸载，即分别卸载至80%、50%、0。卸载时两端及左右两侧需均匀对称进行，两端及两侧允许不对称荷载为15t。横桥向先卸载两边再卸载中间部分；纵桥向两端对称进行卸载。
全部卸载6h后，应监测各监测点标高，并计算支架各监测点的弹性变形量。
七、沉降观测
1、脚手架基础观测
（1）沉降观测点位布置
沉降观测点按跨径的1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8处及拱脚布置测量点，拱脚由于拱座影响，向跨中移动2米布置，每个断面设3个观测点，分别设在拱箱中心及边腹板中心处。
（2）脚手架搭设前、搭设过程至预压全过程对支架基础进行观测，为拱圈的施工提供数据。
2、主拱圈观测
（1）沉降观测点位布置
根据加载高度及荷载布置实际情况，选取有特征的点位进行沉降观测，共设置7组，每组3个（即拱圈的1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8处）沉降观测点，点位布置如图1所示，沉降观测点直接焊接在托架工字钢上，用钢筋与点位焊接，垂直向下引致支架基础面以上0.2m位置，采用水平仪进行观测。
（2）观测内容及步骤
a．加载前，测量各沉降观测点的初始高程（hx0）。
b．加载至总荷载的50％、80％、100％时，每级加载完后测量各观测点的高程（hx0.5 、hx0.8、hx1.0）。加载至50％、80％后测量一次，静载12h后再测量一次，测量完成后，满足加载条件后方可进行加载。同时，每级加载完拱脚段和拱腰段分别测量一次数据。加载至100％后，测量一次，每间隔24h应再进行监测一次，并记录各监控点标高、计算沉降量。当满足预压合格条件后，即可进行卸载。
c．全部卸载完6h后，测量各沉降观测点最终高程即为（hx01）。
d．根据实测高程值，计算出梁段在荷载作用下支架系统的弹性变形和非弹性变形，具体数据见附表：
弹性变形值＝hx01－hx1.0 ，非弹性变形值＝hx0－hx01。
e、根据弹性变形值，并综合考虑其它因素需要设置的预拱度叠加，计算出施工时采用的预拱度，按计算出的预拱度调整底模高程。
3、预压报告
支架预压完成后，应编写支架预压报告，预压验收合格后签署支架预压验收文件。支架预压报告内容：工程项目名称；支架分类以及支架代表性区域的选择；支架沉降观测；支架预压的合格判定。
八、注意事项及安全措施
1、各项检查全部合格后方可进行预压作业。
2、在支架基础周边做好防排水措施，防止雨水侵入支架区，引起支架下沉。
3、加载过程中，指定专人对支架进行巡查，发现异常情况，应立即停止作业，经检查分析处理后方可继续进行。
4、支架上操作人员作业时需拴好安全绳，用吊车加载时每端不得超过2人在拱架上操作。
5、加载时逐步加载，并保证两端、两侧同步。
6、所有施工人员必须配戴安全帽，外来人员严禁进入作业区。
7、作业平台四周应做好安全防护，靠边处应加强防坠落措施，增设安全防护网和安全警示标志。
8、机械装载沙袋时应注意安全，装载料斗应有防止冲击、倾覆等措施。
9、吊车作业时严格按照机械操作规程执行。
10、现场预压人员及机具由现场负责人统一指挥。
11、其它安全措施详见拱桥施工专项安全方案。