姻缘河桥满堂支架施工方案

现浇全预应力混凝土箱梁满堂支架设计方案 （姻缘河桥 提篮式预应力钢筋砼梁拱组合桥） 一、工程概况 姻缘河桥位于常德大道上，跨径组合为 35+80+35，桥梁全宽 45m。桥梁高度上部结构为提篮式全预应力梁拱组合桥。主梁为单箱 11 室，在边、中支座及吊杆位置设置横梁，共计横梁 19 道；主拱肋采用哑铃式钢管拱，拱肋高 1.5m，其中肋板宽 0.3m，钢管直径 0.5m；拱肋 横梁为钢箱梁，断面尺寸为 0.5 0.8m。全桥共 15 根吊杆。 全桥主梁工程量如下：现浇 C50 混凝土连续箱梁 8238m3，主拱肋278.9m3，预应力钢绞线 394001.5kg，光圆和带肋钢筋 1616728kg。 二、 工程地质情况 工程地质勘查报告显示桥位处土层分布为如下： 河堤压实填土，已固结，厚 05.6m；地基容许承载力【 f】 =120Kpa。 抛石挤淤形成的块石 05.7m； 粉质粘土 5.28.7m； 粉土 1.75.7m； 圆砾大于 21.m。 三、 主梁荷载分布 姻缘河桥桥梁全长 150m，桥面宽度 45m。以桥面中心设双向纵坡1.5%，双向横坡 1.5%。梁体高度在中墩梁根处达到最高：桥中心线位置 3.638m，路缘带 3.3m。边支座及跨中梁体 高度最低：桥中心线处 3.638m，路缘带 2.3m。 主梁恒载分布情况如下： 其中腹板实心段 以中墩为中心纵桥向 28m 段落荷载分布较大：最低 70KN/M2（腹板变截面处），最高 94KN/M2（中横梁处），其余段相对较小，均不超过 70KN/M2，边支座及跨中最小 68.1KN/M2； 其中空心段 以中墩为中心纵桥向 28m 段落荷载分布较大：最低 40KN/M2（腹板变截面处），最高 64KN/M2（中横梁处），其余段落相对较小，均不超过 40KN/M2，边支座及跨中最小 14KN/M2。 因此满堂架重点 考虑腹板荷载 7094KN/M2，空心段 4064KN/M2。 四、 方案设计 按照现有可利用资源，满堂支架设计如下： （ 1） 采用扣件式钢管脚手架（加顶托）。 （ 2） 立杆纵横间距 40cm，步距分两种： 0.6m 和 0.9m，其中 0.6m 用于恒载大于 7094KN/M2 的段落， 0.9m 用于小于 70KN/m2 的段落。 （ 3） 模板系统由底模、端模、边模、内模组成，其中底模、内模采用 15mm 竹胶板，端模、边模采用专门订做的大块钢模板。 （ 4） 底模下分配梁即次梁采用 10cm 10cm 方木，主梁采用 10cm15cm 方木。主梁间距 40cm，次梁间距 30cm。 （ 5） 满堂支架加固系统，由纵横向扫地杆（离地面不大于 20cm）、抛撑（沿四周设置）、剪刀撑（形成空间三维布置体系，除四周连续并贯穿整个桥梁高度外，满堂支架内部纵、横向每隔 6 排即 2.4m 连续设置剪刀撑）组成。 （ 6） 地基处理，清淤回填片石，回填素土压实，然后铺设 20cm 碎石，加 30cm 带有钢筋网片的混凝土。混凝土顶面设置 15cm 10cm 方木作为垫梁，传递并分布立杆的受力。 （ 7） 为了满足防洪要求，在 2#墩 3#台之间设置钢平台，钢平台上设置方木纵横梁（调整高度），整个钢平台由上到下依次为： 15mm竹胶板底模、方 木纵横梁（材料及配置同满堂支架上的纵横梁）、 20mm钢板满铺、 I28a 工字钢次梁（纵向间距 0.4m）、 H900 450 36 16mm主梁（横向间距 1.2m）， 800 14mm 钢管桩（横向间距 1.2m，纵 向间距 6.0m）组成。钢管桩单根长度 22m，入土深度 18m。 H 型钢主梁采取在钢管桩（柱）上开槽嵌入，槽口周边及管桩顶部焊接 20mm 厚钢板封闭。为加强管桩的纵向刚度，在管桩顶部横向管桩之间焊接 14a 槽钢连系梁和剪刀撑。所有钢构件之间均采用焊接。 五、满堂支架验算 （一）荷载计算 主梁腹板荷载 g1-1=94KN/M2， g1-2=70KN/M2；（钢筋混凝土容重按照 26KN/M3 计算） 底模 g2=0.5KN/M2；（每块竹胶板 32kg，尺寸 122cm 244cm） 方木纵横梁 g3=1.2KN/M2；（纵梁间距 40cm，横梁间距 40cm，方方木容重 8KN/M3） 内模及支架 g4=2KN/M2（ 15mm 竹胶板 +6 8cm 背木，间距 20cm，钢管脚手架支撑） 施工人员及设备 q1=3.0KN/M2 振动冲击 q2=3.0KN/M2 荷载组合 1.2（ g1+g2+g3+g4） +1.4（ q1+q2） =125.64KN/M2（腹板恒载较小段 96.84KN/M2）； （二） 结构验算 按照传力顺序由上往下进行。即底模 横梁 纵梁 （顶托）立杆 地基承载力 其他。 1.底模验算 15mm 竹胶板的截面特性为： 竹胶面板的静曲强度： 纵向 70Mpa， 横向 50Mpa。 竹胶板受力按照三跨连续梁计算， l=0.3m。取 10cm板条，其截面惯性矩 I=bh3/12=0.1 0.0153/12=2.813 10-8m4，截面抵抗矩 W= bh2/6=0.1 0.0152/6=3.75 10-6m3。 受到弯矩 M=k q l2=0.1 12.575 0.32=0.113KNM；弯曲应力 WM / 0.113/3.75 103=30.18Mpa 70Mpa（ 50Mpa），满足要求。 2.方木横梁验算 截面特性如下： 12MPa， E 910 103Mpa， W 10 102/6167cm3， I=10 103/12=833.34cm4； g=8KN/m3 0.1m 0.1m=0.08KN/m。 同样按照三跨连续梁计算承受均布荷载，弯矩 M=kql2=0.1（ 12.575 3+0.091） 0.42=0.604，弯曲应力 WM / 0.604/167103=3.63Mpa 12Mpa，满足要求。 3.方木纵梁验算 截面特性如下： 12Mpa， E 910 103Mpa， W 10 152/6375cm3， I=10 153/12=2812.54cm4，每延米重量 1.2KN。 方木纵梁承受横梁集中荷载及自身均布荷载，为多跨连续梁，按三跨连续梁计算，梁长 l=0.4m。由横梁传来的最大集中力为P=kql=37.783 0.4 1.1=16.625KN，故 M=k1ql2+k2Pl=0.1 1.20.42+0.175 16.625 0.4=1.165KNM。 纵梁弯曲应力 WM / 1.165/375 103=3.11Mpa 12Mpa，满足要求。 4.立杆强度验算 当最大恒载按 125.64 计算时，每根立杆受力按反力法计算 N=R=1.4 16.625+1.1 0.12 0.4=23.33KN； 当最大恒载按 96.84 计算时，每根立杆受力按反力法计算 N=R=1.416.625+1.1 0.12 0.4=18.01KN； 立杆截面特性： 48 3.5mm 无缝钢管 A 489mm2， I 10.78104mm4，回转半径 cmAIi 59.1 ， E=2.1 105Mpa ， W= 4.40 10-6m3。 立杆压应力 AN / 23.33/489 103=47.7Mpa 215Mpa，满足要求。 5.立杆稳定性验算 步距 0.6m 时，长细比 =l0/i=37.73 100，查稳定系数 =0.899， )/( AN 23.33/（ 0.899 489） 103=53.06Mpa 215Mpa，满足要求； 步距 0.9m 时，长细比 =l0/i=56.6 100，属于短杆，查稳定系数 =0.807 ， )/( AN 18.01/（ 0.807 489） 103=45.60Mpa215Mpa，满足要求。 5.地 基承载力验算 查工程地勘察报告，地基允许承载力为 120Kpa，地基应力，f=N/A=23.33/0.16=145.81Kpa，大于地基允许承载力，因此采用素土回填、加铺 20cm 碎石垫层、现浇 30cm 配 10 10 12 钢筋网片的混凝土，并垫 15 10cm 方木分散应力。 N:每根钢管受到的支架反力 A：钢管立杆的作用面积，按照 0.4m 0.4m 计算。 六、 钢平台验算 1.底模 底模同样采取 15mm 竹胶板。验算结果同上。 2.分配横梁验算 分配横梁同满堂架布置，采用 10cm 10cm 方木，间距 30cm。验算结果同上满堂支架。 3.模板承重主梁，采用 10cm 15cm 方木，间距 40cm。验算结果同上满堂支架。 4.钢横梁验算 钢横梁采用 I28a 工字钢，纵向 0.4m 间距密铺，受力主要是自重及分配梁传力，集中力 P 按照反力法计算，由钢板传来的反力P=k1Q+k2ql=2.351 16.625+1.132 0.12 0.4=39.14KN，按照三跨连续梁验算。 横梁采用 I28a 工字钢，横梁截面特性如下： l=1.2m， g=43.37kg/m， A=55.37cm2， Ix=7115cm4， W=508cm3，每米重 43.37kg， q=0.434KN/M； M=k1ql2+k2Pl=0.105 0.434 1.22+0.281 39.4 1.2=13.263KNM 每根横梁对纵梁的反力 R=3.281 39.139+1.132 0.434 1.2=129KN 弯曲应力 xxWM /13.263/(1.05 508 103)=24.86Mpa215Mpa，满足要求。 挠度验算（按三跨连续梁）： f=0.677ql4/100EI+ Fl3 =910-4m1.2/400=3 10-3m。（ 按结构力学求解器计算） 3.钢纵梁验算 纵梁采用 H900 450 36 16 型钢，横截面特性如下： l=6.0m，g=498kg/m， A=456.48cm2， W=15130cm3。受力模型为单跨简支梁。 纵梁受到弯矩 M=0.125 4.98 62+1.867 129 6=1467.21KNM。 对钢管桩的反力为： 8 129+3 4.98=1046.94KN。 （ 1） 弯曲应力 xxWM /1467.21/（ 1.05 15130） 103=92.4Mpa 215Mpa，满足要求。 （ 2） 局部压应力 tlFc / 129/(0.122 0.0085)=124.4Mpa215Mpa，满足要求 （ 3） 刚度验算，跨中挠度 f=3.8 10-4m6/400=0.015m，满足要求。（按照结构力学求解器求得） （ 4） 因为上部采用钢横梁焊接， l1/b=120/4516,整体稳定性能保证。 符号含义： x 截面塑性发展系数； F 作用在主梁上的集中力； t 主梁腹板厚度； l 集中力分布长度； l1 主 梁受压翼板自由边长度，因为主梁上焊接间距 120cm的次梁，故取 1.2m。 b 主梁翼缘板宽度。 （公式详见工程结构设计原理 东南大学出版社） 4.钢管桩验算 钢管桩采用 800 14mm 钢管桩，入土深度 18m，自由端 5m，截面特性如下： A=0.502m2。 单桩承载力计算如下： 按照地质资料，钢管桩入土层为：河堤压实填土 2.0m；抛石挤淤形成的块石 3.0m；粉质粘土 7m；粉土 3.7m；圆砾大于 2.0m。 ppkssk QQR / ，安全系数取 1.6。 skQ = skiiqlu=0.8 3.14（ 2 24+3 14+7 80+3.7 53+2 127）=2763.45Kpa， pkQ = pkApq =0.502 8400=4216.8Kpa。 Qsk:桩总侧阻力 Qpk：桩总端阻力 u:桩周长 li：分段土层相应桩长 qsk：桩侧极限阻力标准值 Ap：桩截面积 qpk：桩端极限阻力标准值 （公式详见基础工程设计原理同济大学出版社） 故单桩承载应力 R=4362.5Kpa，可承受的竖向力为 2190KN。 每根管桩承受的反应力为 R =1046.94/0.502=2085.5Kpa。故满足要求。但要确保钢管桩打进砾石层至少 2.0m。 七、施工注意事项 1、 满堂支架宽度考虑两侧施工通道要求，宽度定位 47.0m，地基处理宽度 49.0m。 2、 立杆受力主要承受轴向受压，因此立杆要安装顶托。（兼具调整标高的功能）。为扩散地基应力，立杆下采取方木支垫或槽钢支垫。 3、 在预压结束后安装底模，方便调整标高。 4、 剪刀撑间距不得超过 6 根立杆间距，倾角在 4560 度之间，必须沿四周形成封闭的剪刀撑，并且沿高度到支架全高。在靠近底模处、靠近 墩台处设置水平纵横分布的剪刀撑，和墩台钳固成整体。（要确保全宽度、全高度、全长度布设 !） 5、 顶层的脚手架平杆之间、平杆和立杆之间必须采用扭矩仪牢固拧紧，扭矩在 4050NM。 6、 梁底标高的调整采用方木楔或钢板进行。 7、 根据梁底曲线计算梁段标高，现场测量放样，调整钢管高度，符合曲线线性。 8、 纵梁与横梁之间采用上下扒钉连接，方木纵梁与脚手架之间用铁丝捆牢。 9、 钢管桩入土深度必须满足进入圆砾石层至少 2.0m。 10、 钢平台上所有构件全部采用焊接。角焊缝焊脚尺寸 1012mm，焊缝饱满。 c c 满堂支架及钢平台所用材料性质及截面特性 序号 项目名 称 型号或规格 截面积A(cm2) 抗弯惯性矩 I（ cm4） 截面抵抗矩 W（ cm3） 弹性模量 E（ Mpa） 容许应力 （ Mpa） 备注 1 底模 15mm 竹胶板 0.15 2.813 3.75 984 纵向 70Mpa，横向 50Mpa。 244122cm ，取 10cm板条。 2 方木横 梁 1010cm 方木 0.01 833.34 167 91010 3 12 3 方木纵 梁 1015cm 方木 0.015 2812.54 375 91010 3 12 4 钢管 4.89 10.78 4.4 2.110 5 215 回转半径i=1.59cm 5 钢横梁 I28a 55.37 7115 508 2.110 5 215