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学生毕业设计（论文）开题报告

武汉二七长江大桥混凝土主梁施工方案

一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势，等）

武汉二七长江大桥主桥为三塔双索面结合梁斜拉桥，跨径组成为90m＋160m＋616m＋616m＋160m＋90m，主桥长1732m。主桥中间四跨主梁采用工字钢结合梁DB37T 4550-2022 智慧城市网络安全建设和评估指南.pdf，两边过渡跨为预应力混凝土梁，全长94.5m，其中钢混结合段主梁伸入混凝土主梁3.0m。桥型布置见图1.1。

图1.1标段主桥桥型布置图

混凝土主梁采用等高度预应力混凝土双边主梁设横隔梁式断面。梁段全宽32.3m，设双向2.0%横坡。桥面宽度组成为：1.4m（拉索区）+0.75m（栏杆）+0.5m（路缘带）+3.5m+3.25m+3m+3m（行车道）+0.5m（路缘带）+0.5m（中央分隔带）+0.5m+3.5m+3.25m+3m+3m+0.5m+0.75m+1.4m=32.3m。

主梁标准截面尺寸为：桥梁中心线处梁高3.5m，边主梁高3.177m、宽2.5m，顶板厚0.3m，横梁厚0.35m，横梁标准间距4.0m。梁上标准索距8m，索面横桥向距离30.5m。在边主梁中设隐蔽式斜拉索预埋管，锚于边主梁底部。

主梁采用C60混凝土。主梁采用双向预应力，纵、横向预应力束均采用直径15.2mm的高强、低松弛钢绞线，钢绞线fpk=1860MPa，均为群锚锚具。

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图1.2.1地质剖面图

本工程受上游长江二桥和下游天兴洲的紊流影响，洪水期和枯水期对河床的冲刷和淤

左右，1#墩附近达到+12.0m。

风向在六、七、八三个月以东南风为主，间有东北风及西南风，最大风力为7～8级，其余各月多为北风及东北风，最大风力可达9级，多发生在9月份。最大风速高达29.4米／秒（1967.1.27）。大于8级风的年平均天数为8.2天，最多16天，最少1天。多年平均雾日数32.9天。

武汉河段来水来沙主要来自长江干流和支流汉江。长江流域洪水主要由暴雨形成，汛期为5～10月，全年径流量主要集中在汛期，5～10月的径流量占全年径流量的73%。

主要工程材料数量表表1.2

fpk=1860Mpa

fpk=1860Mpa

fpk=1860Mpa

fpk=1860Mpa

fpk=1860Mpa

总体施工方法及施工工艺流程

根据设计要求结合实际情况，混凝土主梁采用支架法现浇施工工艺。鉴于混凝土主梁结构复杂、工程量较大，拟将主梁顺桥向分三段进行浇筑，先进行中间Ⅰ区段主梁浇筑，再分别进行其余两段主梁浇筑。待结合段主梁精确定位后，进行与结合段主梁连接的Ⅲ区段浇筑，即Ⅲ区段施工包含钢混结合段混凝土浇筑施工。分段施工顺序见图2.1，施工工艺流程见图2.2。

图2.1主梁分段施工划分示意图

图2.2混凝土主梁施工流程图

主梁现浇支架采用高桩梁式结构。支架系统主要由钢管桩基础、钢管支撑架、卸荷块、主横梁、主纵梁及分配梁等组成。由于钢混结合段处钢主梁伸入边跨混凝土主梁3.0m，该段结合梁提前吊装存于临时支架上，精确调整定位固结后，进行钢混结合段后浇段施工。故边跨混凝土主梁支架与结合段处结合梁支架整体搭设。支架总体布置见图3.1.1、2，细部构造详见《混凝土主梁现浇支架施工图》

图3.1.1支架系统立面图

图3.1.2支架系统横断面图

主梁现浇支架包括钢管桩支撑系统、上部梁系两个部分。

顺桥向施打的钢管桩间距7.25m，横桥向根据主梁横断面结构钢管桩间距为5.25m、4.55m、7.5m不等。

钢管立柱沿高度方向设置5道平联系统，分别在+13.115m、+21.778m、+29.778m、+37.778m、+45.778m高程，在第二、第三层平联之间以及第四、第五层平联之间设置斜撑。第一、第二层平联采用φ800×10mm钢管，其余平联及斜撑均采用φ426×8mm钢管。

每个钢管立柱顶设置一个卸荷块。主横梁采用双拼H700型钢，边主梁范围内主纵梁采用单H800型钢，顶板范围内主纵梁采用单H700型钢。在主纵梁上布置I18分配梁。

支架系统由武汉港湾工程设计院进行专门设计，对钢管桩基础、主横梁、主纵梁、分配梁等进行强度验算和变形核算。详见附件《混凝土主梁现浇支架计算书》。

钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标，沉设前通过测量确定钢管桩平面位置及垂直度，符合要求后开始压锤，依靠钢管桩及振动锤的重量将其压入土层，测量复测桩位和倾斜度，偏差满足要求后，开始沉设至设计标高。

构件安装顺序自下而上进行，钢管桩沉设完毕即安装水平撑及斜撑使之成为整体。为了保证安装施工顺利进行，搭设安装平台，随支撑系统升高。下部支撑构件安装完成后进行横向主梁、纵向主梁及分配梁安装。安装起重设备采用“苏联海工108”起重船配合施工。

本支架预抬量即为支架变形量。支架变形量f=f1+f2，其中f1：为基础沉降量与支架非弹性变形量之和，根据“支架预压”结果确定f1；f2：支架弹性变形，根据建模计算可以得到支架各观测断面的f2。

根据支架变形量数据，确定模板各点位预抬量。根据边主梁中点及顶板中点预抬量值分别进行边主梁及顶板预抬，顺桥向每排钢管立柱及各排钢管立柱中间设置一道预抬线，共计25个断面。主梁预抬量值见表3.1。

支架预抬量值（mm）表3.1

边主梁区预抬量（mm）

根据设计要求及上部结构总体施工方法，3#主墩塔梁临时固结在中跨合龙施工后方解除，混凝土主梁施工支架系统也要等到斜拉索全部施工完毕后方能拆除。所以在边跨合龙施工完成后至中跨合龙施工前，须在混凝土主梁现浇支架上布置滑移装置，使2#墩至3#墩之间160m结合梁为一端自由一端固结（塔梁固结），以满足2#墩至3#墩之间结合梁因温度变化而产生的温度变形位移。

通过在主横梁与主纵梁相交位置设置滑板来实现滑移。边跨合龙施工前通过焊接限位挡块防止主纵梁发生移动，边跨合龙后，解除限位，使主纵梁具备滑动条件。

图3.1.3滑移装置布置示意图

当斜拉索张挂施工完毕后，即可拆除支架，支架拆除采用起重船、卷扬机及连续式千斤顶等配套系统组成，其主要操作方法为：

（1）主梁混凝土浇筑时，在主梁跨中及两端顶板的中央预留下放钢丝绳、钢绞线的孔洞；（2）利用卸荷块卸载，使支架上部结构整体下落约5cm；

（3）千斤顶就位，下放钢绞线与支架上部结构的主横梁连接；

（4）提升千斤顶，使主横梁以上结构脱离卸荷块；

（5）拆除卸荷块，利用卷扬机配以滑车拆除支架顶部和上节钢管，当起重船能方便拆除时，利用起重船拆除支架上部结构及剩下的钢管；

（6）潜水员水下作业割除泥面以上钢管。

混凝土主梁模板主要包括边主梁底模、顶板底模、边主梁侧模、横隔板底及侧模、端模、斜拉索锚槽模板。模板示意见图3.2.1。

图3.2.1模板示意图

混凝土主梁底模不考虑周转使用，故拟采用木模板。

顶板底模由85×85mm木方及δ=18mm厚竹胶板面板组成，木方背楞间距0.25m。在纵向主梁上搭设脚手管支架，由于主梁内部竖向空间小，故采用碗扣式脚手架，立杆间距0.9m，层间高度1.2m。脚手管支架顶托上布置纵向I18分配梁，木模板木方背楞放在分配梁上。

边主梁底模由85×85mm木方及δ=18mm厚竹胶板面板组成，底模搁置在横桥向I18分配梁上，木方背楞间距0.25m，I18分配梁间距0.65m。边主梁侧模由85×85mm木方及δ=18mm厚竹胶板面板组成，双拼［14为横向背带。木方背楞间距0.25m，［14背带间距0.8m。内侧模根据混凝土主梁横梁间距制作成标准块，不考虑重复使用。外侧模标准加工长度为4.5m，考虑重复使用3次。在内侧模顶口、底口上方30cm处设置两道拉杆，侧模两侧各设置一根可调节斜向支撑。

横隔梁模板由85×85mm木方及δ=18mm厚竹胶板面板组成，双拼［14为横向背带。木方背楞间距0.25m，侧模［14背带间距2.2m。模板不考虑重复使用。

端模是保证梁段端部和预应力孔道成形要求的关键。端模采用一次性木模制作，按照钢筋及预应力波纹管位置精确切割槽口、孔洞，以便于钢筋和预应力波纹管伸出。

根据设计提供锚槽尺寸，采用18mm厚竹胶板制作各锚槽模板，根据测量提供平面位置，将锚槽模板用铁钉固定在底模上。

模板采用起重船安装，按照确定值进行预抬。钢筋绑扎前，先将模板表面清理干净，并均匀地涂刷脱模剂；钢筋绑扎期间，模板需进行保护，以防止污物污染模板面，同时也可避免脱模剂污染钢筋。

侧模在主梁混凝土强度达到设计强度的50%时即可脱模，侧模脱模只需将支撑在主梁上的可调节螺旋杆松下即可。主横梁、主纵梁、分配梁和底模则利用卸荷块卸荷而完成脱模，采用起重船拆除。

主梁钢筋按部位分：纵向钢筋、横向钢筋、锚头钢筋；

①各部分钢筋的力学性能必须符合国家标准规定；

②钢筋必须按不同品种、等级、规格及生产厂家分批验收、分别堆放；

③钢筋应具有出厂质量证明书，每批均应进行抽检。

在钢筋加工场下料并制作成半成品，编号后分类运至施工现场，利用起重船吊至作业面，人工进行安装绑扎。主梁钢筋绑扎的顺序为：边主梁底板钢筋绑扎、预应力管道安装→横梁钢筋绑扎、预应力管道安装→顶板钢筋绑扎、预应力管道安装。钢筋绑扎应注意以下几点：

①钢筋表面应清洁，使用前将表面油渍、锈皮等清除干净；

②钢筋应顺直、无局部弯折，钢筋的弯制应符合设计要求；

③钢筋绑扎应牢固，必要时可采用点焊的方式加固，钢筋搭接长度应符合规范要求，钢筋接长及预埋钢筋外露长度应满足绑扎搭接长度≥35d，单面焊接长度≥10d，同一断面内搭接数量应满足规范要求；

④钢筋骨架保护层（垫块）的厚度及强度按设计要求确定，安装时，垫块按梅花型布置，间距不超过1m，底板和顶板适当加密，垫块要固定牢。

（1）混凝土主梁包含预埋件种类：

a、斜拉索预埋管及体外减震器预埋件；

b、支座、临时固结措施预埋件；

c、伸缩缝、栏杆、人行道、灯柱、泄水管等桥面工程预埋件或预埋筋；

e、电气、过桥管线预埋件；辅助通航标志预埋件；

f、主梁检修设备预埋件；

g、结构测试用预埋件；

h、施工用临时工程预埋件。

桥面系的所有永久性预埋件在精确放样后，用定位筋点焊固定。

斜拉索索导管由钢管及锚垫板焊接而成，钢管切割后两端须磨光，出口端的内侧须磨成圆弧倒角。钢管与锚垫板焊接时，锚垫板圆孔边缘不得伸出钢管内壁，否则必须打磨平齐。钢管及锚垫板需进行镀锌处理。

通过测量精确放样索导管位置，放样时需考虑索导管处支架预抬量。在精确定位后，用定位筋焊接牢固，混凝土振捣过程中严禁振捣棒与之接触。

主梁混凝土为C60高强度泵送混凝土，其配合比须经严格试配，满足要求后才能进行混凝土浇筑。

a、强度：设计强度等级为C60，7d强度不小于设计强度的90%；

b、工作性能：坍落度160～180mm，扩展度≮550mm，2h后坍损≯20mm；

c、初凝时间：根据一次浇筑最大方量及浇筑能力，初凝时间≮30h；

d、具备良好的和易性、流动性，满足泵送要求。

主梁混凝土由商混站集中拌制，拖泵泵送上浇筑平台，通过拆装拖泵管实现布料点转移。1#墩、栈桥（1#－2#墩中间）各布置一台拖泵。

主梁混凝土的浇筑顺序为：边主梁分层浇筑→横梁分层浇筑→顶板。边主梁及横梁混凝土采取分层浇筑，分层厚度控制在30cm左右。混凝土振捣采用φ3cm或φ5cm插入式振捣棒进行振捣，振捣时，应避免振捣棒碰撞模板、波纹管及预埋件。混凝土振捣应密实，不漏振、欠振或过振。当混凝土浇筑临近结束时，要严格控制其顶面的标高。主梁顶板的混凝土应在其初凝前进行拉毛处理。

为了保证桥面的纵、横坡度，需在主梁顶面中间布置一排间距为3.0m的标高控制点（采用与钢筋焊接的短钢筋作为控制点），通过端头模板及钢筋控制点来保证桥面的纵横坡度。

混凝土浇筑完成后应及时进行养护，根据施工计划安排，主梁施工在冬季，施工期间，混凝土表面进行覆盖保温，必要时采取加热升温的方法。

当主梁施工缝端头处模板拆除后，对端面混凝土进行人工凿毛，满足要求后用高压水冲洗干净。

主梁设纵横双向预应力，弹性模量Ep=2.0×105MPa，fpk=1860MPa，φs15.2mm高强度低松弛钢绞线，施工时采用引伸量和张拉力双控。采用塑料波纹管体系，真空压浆工艺。

主梁预应力施工顺序为：波纹管及锚垫板安装、固定→穿预应力钢束→锚具安装、千斤顶安装→第一次预应力束张拉→孔道压浆→封锚。

纵、横向预应力布置见图3.2.2、3。

图3.2.2典型断面纵向预应力布置图

图3.2.3标准横梁预应力布置图

主梁预应力孔道采用塑料波纹管成孔。应取样进行径向刚度、抗渗漏试验，合格后方可使用。

波纹管按设计给定的曲线要素安设，采用φ12钢筋定位，定位筋在直线段按0.8m（横向预应力0.5m）的间距设置，曲线段按0.3m（横向预应力0.1m）的间距设置。波纹管安装过程中，当受到普通钢筋的影响时，适当地调整钢筋的位置。

波纹管采取分段下料、现场安装接长，接长采用大一号的波纹管套接，各接头处使用防水胶布缠裹严密，以防漏浆。每根波纹管按要求设置排气孔，并根据波纹管进行编号，从主梁的顶板、边主梁引出。

安装好的波纹管要注意保护，在钢筋绑扎、混凝土浇筑过程中，不得踏压波纹管；不得在没有防护的情况下而在波纹管的上方或附近进行电焊或气割作业。

混凝土浇筑前，要仔细检查波纹管的位置、数量、接头质量及固定情况；检查直管是否顺直，弯管是否顺畅；检查波纹管管是否已被破坏，发现问题要及时处理。

锚垫板进场时，应按要求进行检查验收，满足要求后才能使用。

锚垫板应在测量的配合下进行安装，通过螺栓与端模或齿板模板连接，测量调位完成后，将其固定。安装好的锚垫板尾部与波纹管套接，波纹管套入锚垫板的深度不小于10cm，它们之间的接缝应填塞严密，并用防水胶布缠裹。锚垫板口及预留孔内应用棉纱或其它材料填塞，并用防水胶布封闭。

钢绞线下料、安装及接长

钢绞线进场后，按规范要求进行验收，对其强度、引伸量、弹性模量及外型尺寸进行检查、测试，满足要求后才能使用。

钢绞线按设计要求的长度(要结合实际，确定张拉工作长度)进行下料，下料采用钢卷尺精确测量、砂轮切割机切割。下好的钢绞线按照钢绞线根数进行编束，并用铁丝按间距1m绑扎，堆放整齐，并覆盖防雨防潮。预应力钢绞线采用先穿法，即在波纹管埋设时完成穿束。在混凝土浇筑过程中，不得踩踏、振捣波纹管，避免波纹管堵塞。

锚板、夹片使用前须经检查验收，并分类保存；千斤顶和油压表应配套使用，并标定。预应力束均采用穿心式千斤顶整束张拉。

预应力锚具及千斤顶安装时，先清理锚垫板及钢绞线，然后分别安装锚板、夹片、限位板、千斤顶、工具锚板及工具夹片。穿心式千斤顶由手拉葫芦悬挂及调位。

主梁预应力束张拉顺序：

预应力须均衡对称张拉，采用先横向预应力束后纵向预应力束的顺序。

横向预应力束张拉自跨中向两边对称进行，对于各横梁先对称进行第一层预应力束张拉（A1/B1/C1），再对称进行第二层预应力束张拉（A2/B2/C2）。

纵向预应力束张拉采用先顶板后边主梁的顺序。顶板先中间后两边，以主梁中心线为准对称张拉。边主梁预应力束从高处向低处对称张拉。

预应力束在张拉控制应力达到稳定后锚固，其锚具用封端混凝土保护，锚固后的预应力束外露长度不得小于30mm，多余的预应力钢绞线用砂轮切割机割除。预应力钢束张拉时要尽量避免出现滑丝、断丝现象，应确保在同一截面上的断丝率不大于1%，而且限定一根钢绞线不得断丝两根。

图3.2.4主梁预应力束张拉顺序示意图

预应力束张拉完成后立即进行孔道压浆，采用真空压浆工艺。压浆前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道的真空度达到负压0.08MPa左右，然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道并产生一定的压力。由于孔道内只有极少数空气,浆体中很难形成气泡；同时，由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差,大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。

（1）压浆采用普通硅酸盐水泥配制的水泥浆，其主要的技术要求为：

a、水泥浆的强度应达到箱梁混凝土的设计强度；

b、水灰比宜控制在0.2～0.45之间；稠度宜控制在15～45s之间；

c、泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回；

d、水泥浆里宜掺入适当的外加剂。

a、保护罩若作为工具罩使用，在浆体初凝后可拆除；b、在压浆前若发现管道内残留有水份或赃物的话，则须考虑使用空压机先行将残留在管道中的水份或赃物排除，确保真空辅助压浆工作能够顺利进行；c、整个连通管路的气密性必须认真检查，合格后方能进入下一道工序；d、浆体搅拌时，水、时泥和外加剂的用量都必须严格控制；e、必须严格控制用水量，对为及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加其流动性；f、搅拌好的浆体每次应全部卸尽，在浆体全部卸出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法；g、向搅拌机送入任何一种外加剂，均需在浆体搅拌一定时间后送入；h、安装在压浆端及出浆端的阀门和接头，应在灌浆后1小时内拆除并清洗干净。

i、压浆先压注下层孔道，并从低处压浆孔压入。

j、压浆的最大压力宜为1.0MPa，并确保孔道的另一端饱满出浆，出浆的稠度应满足规定要求。操作过程中，当出浆口排出的水泥浆很浓时，关闭出浆口，并稳压2min以上。当从压浆孔拔出喷嘴后，立即用木塞塞住。

k、每次调制好的水泥浆应连续搅拌，并在30～45min内用完。

l、冬天压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土温度不得低于5℃。

m、压浆结束后，立即用高压水对箱梁被污染的表面进行冲洗，防止浮浆粘结。

压浆完成后，对需封锚的部位及时进行混凝土浇筑。封锚施工时，先对锚具周围的箱梁混凝土进行人工凿毛，冲洗干净后，设置φ8mm10×10cm钢筋网、支立模板并浇筑混凝土。封锚混凝土厚15cm，标号C50。

（1）严格按照设计提供的主梁平曲线要素进行模板加工，通过测量精确定位。

（2）根据设计提供的主梁竖曲线要素及设计标高计算出主梁的底标高，加上经对支架系统进行计算所得到的预抬值，对底模进行精确地调整。

（3）支架的安装、模板的定位、混凝土的浇筑及预应力的张拉严格按程序进行。

四、设计（论文）工作进展安排

2008年12月1日~2008年12月12日，论文选题；

2008年12月15日~2008年12月26日，下任务书；

2009年2月8日~2009年3月7日2020甬 DX_JS 002-2020 宁波市住宅建筑结构设计细则.pdf，毕业实习；

2009年3月9日~2009年3月16日，开题报告；

2009年4月10日之前，论文初稿完成；

2009年4月30日之前，论文二稿完成；

2009年5月15日之前，论文三稿完成；

2009年5月22日之前，论文定稿；

2009年5月25日~2009年5月30日DB37／T 3191-2018 冶金行业企业生产安全事故隐患排查治理体系实施指南.pdf，毕业答辩