马岙大桥贝雷支架施工方案

工程报审表工程项目名称：甬台温铁路新建工程 施工合同段：标段 编号注：本表一式四份，承包单位两份， 监理单位、建设单 位各一份。致甬台温铁路工程施工监理标段铁二院监理站（项目监理机构）我单位根据施工合同的有关规定已编制完成马岙大桥现浇箱梁满堂支架变为贝雷支架施工方案，并经我单位技术负责人审核批准，请予以审查。附：马岙大桥现浇箱梁贝雷支架施工方案承包单位（章） 负 责 人 日 期 专业监理工程师意见：专业监理工程师 日 期 总监理工程师意见：项目监理机构（章） 总监理工程师 日 期 甬 台 温 铁 路马 岙 大 桥32m 现浇箱梁贝雷支架施工方案编制： 复核： 审核： 批准： 中铁十局集团甬台温铁路工程指挥部2007 年 3 月 7 日目 录一、支架形式 .1二、结构检算 .41.翼缘板下部贝雷梁检算 .52.腹板、底板下贝雷梁检算 63.贝雷梁下部型钢横梁验算 .74.钢管立柱验算 .95.贝雷梁挠度 .106.支墩基础设计检算 .10三、满堂式支架预压及预拱度调整 .121、预压目的 .122、预压荷载计算和分布 .123、观测点的布置 .144、加载施工 .155、沉降观测 .156、数据计算、分析、整理 187、预压试验报告的整理 .181马岙大桥现浇箱梁贝雷支架施工方案本桥梁体为现浇砼简支箱梁，桥址位于旱地内及跨越两座河沟。地质为：表层为粗砂和含砾粉质粘土， 0=150kPa，厚 12m；其下为粗圆砾土，稍密， 0=350kPa；其下为 0=400kPa 的卵石土、 0=500kPa的漂石土、全风化弱风化的凝灰岩，地质较好。针对实际情况，为加快施工进度，减少预压工序，采用在跨中设明挖基础作为支架下部结构，两侧利用 桥墩明挖基础和承台作为支架下部结构，贝雷梁作支架。一、支架形式图 1 简支梁截面形式支架结构具体见图 2、图 3、图 4。250210 2502053208 20532048105167021309768210834309848495R10R10 RR2 R23574/25740/232半 跨 中 断 面 半 支 点 断 面断面中线13/2 130/17450 1751 1120 1202图 2 32m 箱梁现浇支架纵向布置图（单位：cm）34如图所示，32m 箱梁 现浇支架以 4 排横向钢管立柱及其基础作为支架下部结构，支承由 16 排纵向贝雷梁组成的上部梁跨结构， 组成梁柱式支架体系，翼板和腹板、底板下贝雷梁各排间分别用 75 号角钢横向连接。贝雷梁下两端沿梁体横断面方向各设置 1 排钢管立柱，每排 5 根，支承于相应桥墩（台）的承台或基础顶面；贝雷梁跨中沿纵向对称设置 1 排钢管立柱 7 根，支承于跨中砼条形基础顶面；每根钢管立柱底部焊接一块750mm750mm10mm 的钢板，以减少对 承台或基础顶面的局部压应力；钢管立柱规格均为外径 630mm，壁厚 12mm。同一排的相邻立柱间采用角钢剪刀撑横向连接，跨中两排立柱间用剪刀撑做纵向连接，以增强立柱的整体稳定性。每根钢管立柱顶端设置一个落架砂箱，砂箱支承力不小于 200t，沉落值不小于 5cm。每排钢管立柱顶设置通长的横向分配梁一根，以承托上部的纵向贝雷梁片。横向分配梁为 HW400400 热轧 H 型钢，长14m。横向分配梁上布置纵向贝雷梁，贝雷梁共计 16 排，均为单层不加强梁片。贝雷梁沿梁体横向布置形式为：两侧翼缘板下各设 3 排，横向间距 1.8m 和 1.5m；两侧腹板下各 设 3 排，横向间距 0.6m；底板下设 4 排，横向间距 0.6m。模板底板厚（含肋）为 14.8cm，贝雷梁顶面标高平梁端梁底扣除模板厚后的标高，跨中 28.6m 范围采用 I20 工字钢或 20cm方木垫起调高，以保证梁体设计线形。详见图 2、图 3 和图 4。二、结构检算设 计 荷 载 ：砼 箱 梁 自 重 ：G1=788t，其 中 翼 缘 板 部 分 梁 重 ：G2=209t侧 模 和 支 架 ：G2=94t底 模 ： G3=24.5t5内 模 及 支 架 ：G4=46.5t贝雷梁片桁架容许内力和几何特性见下表：表 1 贝雷梁桁片容许内力表不加强桥梁 加强桥梁桥型容许内力单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层弯距（KN.m） 788.2 1576.4 2246.4 3265.4 4653.2 1687.5 3376 4809.4 6750.0 9618.8剪力（KN） 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9 245.2 490.5 698.9 490.5 698.9表 2 贝雷梁桁片几何特性表不加强桥梁 加强桥梁几何特性结构构造单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层W（cm3） 3578.5 7157.1 10735.6 14817.9 22226.8 7699.1 15398.3 23097.4 30641.7 45962.6I（cm4） 250497.2500994.4751491.62148588.83222883.2577434.41154868.81732303.24596255.26894328.81.翼缘板下部贝雷梁检算(1)支架 结构特性三排单层贝雷梁惯性矩 I=751491.6cm4，截面抵抗弯矩W=10735.6cm3，最大弯矩 M=2246.4kNm，最大剪力 T=698.9kN。(2)荷载计 算模板及支架自重， G=94/2t=470KN新浇砼 重量，G=104.5=1045KN贝雷梁自重,0.9KN/m每米荷载重量：q=(4701045)/32.60.93=49.2kN/m(3)支架受力图示贝雷梁看作 2 跨连续梁，图示如下：6计算结果最大弯矩产生在中间的支点上：M max=0.125ql2=0.12549.214.22=1240.1kNmM max=2246.4kNm最大剪力产生在中间的支点上，T max =0.625ql=0.62549.214.2=436.7kNT max=698.9kN挠度 f=0.00521ql4/(EI)=0.005214920014.24/(2.11011751491.610-8)103=6.6mmL/1000=14.5mm由上检算，贝雷梁处于安全状态。贝雷梁对支点压力边支点：N=0.375 ql=0.37549.214.2=262KN中支点：N=2Tmax=2436.7=873.4KN2.腹板、底板下贝雷梁检算(1)模型 结构特性采用 10 排单层贝雷梁，在跨中节点处采用三排贝雷梁横向相连，按均布荷载考虑。惯性矩 I=2504972cm4,截面抵抗弯矩 W=35785cm3，最大弯矩 M=7882kNm，最大剪力 T=2452kN。(2)荷载计 算底模板、内模及支架自重：G=71t新浇砼 重量：G=788-209=579t贝雷梁自重,0.9kN/m每米荷载重量：q=(71579)/32.6100.910=208.4kN/m7(3)支架受力图示贝雷梁看作 2 跨连续梁，图示如下：计算结果最大弯矩产生在跨中，Mmax=0.125ql2=0.125208.414.22=5252.7KNmM max=7882kNm最大剪力产生在支点上，T max =0.625ql=0.625208.414.2=1849.6KNT max=2452KN挠度 f=0.00521ql4/（EI）=0.0052120840014.24/(2.11011250497210-8)103=8.4mmL/1000=14.5mm由上检算，贝雷梁处于安全状态。贝雷梁对支点压力边支点：N=0.375ql=0.375208.414.2=1109.7kN中支点：N=2T max=21849.6=3699.2KN3.贝雷梁下部型钢横梁验算横向分配梁的计算主要是为求得其所受的最大支反力，即单根钢管柱所受的最大压力，以便检算钢管立柱的强度和稳定性，而横向分配梁本身的强度因 Q235 钢材的抗拉、抗剪 强度很高而不成 为控制因素，为检 算的完整性起见，在此一并验证。荷载计算翼板下部贝雷梁支点反力跨端：P1=P2=P3=P14=P15=P16=87.3kN8跨中：P1=P2=P3=P14=P15=P16=291.1kN腹板和底板下部贝雷梁支点反力跨端：P4=P5=P6=P7=P8=P9=P10=P11=P12=P13=111kN跨中：P4=P5=P6=P7=P8=P9=P10=P11=P12=P13=369.9kN力学图示a、跨中型钢横梁可看作是 6 跨连续的简支梁。力学和 计算结果如下图示：R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7计算结果：R1R7540.8KNR2 R6 655.3KNR3 R5 1024.2KNR4 992.0KN横向分配梁最大挠度 2.7mm，位于分配梁梁端。分配梁截面最大应力 108.0MPa。b、跨端型钢横梁可看作是 4 跨连续的简支梁。力学和计算结果如下图示：R1 R2 R3 R4 R514010马 岙 大 桥 贝 雷 梁 下 部 跨 中 型 钢 横 梁 验 算 1801506069060690606150180240180881802401029.9.29.3.3.3.3.39.99.29.140 270270190马 岙 大 桥 贝 雷 梁 下 部 跨 端 型 钢 横 梁 验 算2240 19018015060609606096060151807.37.38.3 87.37.38.3111119计算结果：R1 R5274.8KNR2R4 329.5KNR3420.1KN横向分配梁最大挠度 3.7mm，位于分配梁梁端。分配梁截面最大应力 64.7MPa。经计算最大弯曲应力 108MPa，横向分配梁最大挠度位于分配梁梁端为 3.7mm。HW40 型钢 容许弯曲应力=210MPa，容许剪应力=125MPa，支架容许挠度是跨径的 1/1000mm，可知型钢处于安全状态。在施工过程中，两 侧外部贝雷梁应尽量放在钢管支撑上。4.钢管立柱验算荷载计算钢管立柱承受上部型钢传下的荷载，大小为工字钢支点反力。取压力（支点反力）最大的验算，即 R=1024.2KN。稳定验算取最高墩 1#墩钢管 3.2m 检算。钢管回转半径 r= /4=218.9mm26083长细比 =L/i=3200/218.9=15查轴心受压稳定系数表，=0.900钢管容许承载N=A=0.9003.14（630 2-6082)/4145=2790KN钢管受到最大压力为 1024.2KNN=2790KN钢管处于稳定状态。(3)基础 承台 顶面局部承压能力检算每根钢管柱底焊接 750mm750mm10mm 钢板一块，根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.32005）10的规定，C30 混凝土结 构局部承压容许应力按下式计算：式中， 混凝土构件的计算底面积；A局部承压面积；c此处根据规范规定， 不得大于 3，故取 ，得混凝土的局部0.3承压容许应力： MPa4.20.86钢管柱底实际压应力为：故基础承台顶面混凝土局部承压能力满足要求。5.贝雷梁挠度由贝雷梁计算挠度可知，贝雷梁最大挠度f=9mm，该挠度值未包含贝雷梁因安装误差及使用过程中连接部位存在缝隙等因素引起的自然挠度。自然挠度用下面的公式计算：对奇数跨 对偶数跨 其中 ：为连接件间间隙，根据规定取 0.5mm；n：为贝雷梁的跨数。32 米支架贝雷梁单排每跨 5 片，自然挠度为 v(0.5/2)（5 21）6mm。因此，贝雷梁的理论计算最大挠度 应为以上两个挠度值的叠加，即 96 15mm，在跨中，即 1/4 和 3/4 梁垮处。6.支墩基础设计检算cA8.6.875.041aANc 82.175.013)1(2n411跨中支墩基础设计检算现浇支架支墩基础设计形式为：跨中支墩采用明挖基础，基础尺寸为 13.4m 长3m 宽1.5m 高；端部支墩因两 边桥墩基础为明挖扩大基础，基础襟边为三层，无法放置支墩，且置于其襟边上将加大基础偏心力矩，造成桥墩基础的不稳定，故支架端部支墩单独设明挖基础，尺寸为 11.4m 长1m 宽1m 高。现对跨中支墩明挖基础进行检算，端部支墩明挖基础的检算方法与此相同。明挖基础下持力层强度检算采用如下公式进行： WMAN/maxin式中， 基底应力（KPa）；N 基底以上竖向荷 载（KN ）；A 基底承压面积（m 2）；M 作用于墩（台）上各外力对基底形心轴之力矩（KNm）；W 基底截面模量（m 3）；基底持力层地基容许承载力（KPa ），此处依据设计应为 350KPa.跨中明挖基础基底以上竖向荷载包含钢管立柱承受的上部荷载、 钢管柱本身自重和明挖基础圬工的重量三部分，计算如下：NP1P2P4（540.82+655.32+1024.22+992） +（1.8383.27）+（13.431.52.510）5432.6+41.2+1507.5=6981.3KN跨中支墩基础为轴心受压，不考虑外力引起的弯矩作用，故基底应力为： KPaKPaAN3506.1734.698/ 12满足要求。三、满堂式支架预压及预拱度调整1、预压目的消除支架及地基的非弹性变形，测定沙箱的非弹性变性，测量支架的弹性变形， 检验支架的刚度、强度和稳定性，根据箱梁设计张拉后的上拱度，再计算出模架底模的预拱度。2、预压荷载计算和分布腹板及其两侧压重按简支箱梁简化结构砼自重加模板自重加载，检验支架的刚度、 强度和稳定性。模板重量 165t，梁重 788t，考虑施工荷载 7t，则总重量为 960t。箱梁中心线3520107525450 450251713010210 2101202053RR10 R10R2%2%马 岙 大 桥 现 浇 箱 梁 跨 端 横 断 面 图R0 R02 26417570107.28 17.2821.886.655682 43024031985016710548 3003542%2%574 R20R10R1R20 3520280120121120 130 175254504502517502802053 箱梁中心线马 岙 大 桥 现 浇 箱 梁 跨 中 横 断 面 图13模板荷重：翼板处：94（3.332.6）=0.87t/m 2腹板和底板处：71（6.432.6）=0.34t/m 2每平方米加载重量：跨中：腹板 处：2.82.5+0.34=7.34t/m 2; 底板 处：0.642.5 0.34=1.94t/m 2；翼板 处：0.352.5 0.87=1.745t/m 2；跨端：腹板 处：3.02.5+0.34=7.84t/m 2; 底板 处：1.342.5 0.34=3.69t/m 2；翼板 处：0.352.5 0.87=1.745t/m 2；则 32.6m 梁压重为（7.340.6452+1.945.111.7453.32）23.6（7.841.12+3.694.21.7453.32 ）4.52=1127.6t，预压荷6455106452803401箱 梁 荷 载 分 布 跨 中 简 化 图 30 3035010401030353箱 梁 荷 载 分 布 跨 端 简 化 图 36714载为梁自重和模板重量的 1127.6/（165+788+7）=1.1 倍。3、观测点的布置地基基础沉降量观测点共布置 17 个点，用水准仪进行观测：在靠近两侧桥梁承台上每根钢管立柱边布设 1 个点，每个承台 5 个共10 个点，跨中支墩上每根钢管立柱边布设 1 个点，共 7 点，观测点具体布置如下：落模砂箱沉降量观测点共布置 17 个点，用钢尺量测：在每根钢管立柱顶部的砂箱内砼预制块上画线作标记，量测出标记线与砂箱钢管顶面相对高差的变化值，即为砂箱内砂子的沉降量。支架上部贝雷梁的变形观测点共布置 25 个点，用水准仪进行观测：在支架上布设 5 排，5 组贝雷梁下每组布设 1 个点，共布设 25 个点，观测点具体布置如下：贝雷支架变形观测点布置图4、加载施工10987615432123451673-5宁 波 梁跨中心线 温 州3-3-23-13-42-12-2-32-42-51-1-21-31-41-54-1 5-15-24-24-3 5-34- 5-44-5 5-50505 9 8 25 8 25 5 9马 岙 大 桥 现 浇 箱 梁 沉 降 观 测 点 平 面 布 置 图 （ 单 位 ： 厘 米 ）15预压重量为箱梁混凝土、模板及支撑桁架重量的 110%，采用沙袋进行，沙袋事先称重以便控制，每袋按 60kg 装袋并封口。沙袋码放根据梁体重量分布情况设置。采用分三级加载，第一次加载为满载的 50%，第二次加载为满载的 80%，第三次加载为 100%（满载）；卸载的按加载的相反顺序进行。加载时自梁跨跨距中心线和梁中心线对称等载预压布置，防止支架偏压失稳。加载顺序按混凝土浇注的顺序，即从跨中向两侧桥墩对称摆放。加 载横断面图。5、沉降观测观测采用高精度水准测量仪和毫米塔尺进行观测沉降。为减小人为观测误差，应定人、定仪器观测，观测时间应选择在早晨或傍晚，避免在强光、高温时进行。观测步骤：64510645跨 中 预 压 加 载 横 断 面 图 30 30预 压 底 板 采 用 钢 模 板预 压 底 板 采 用 木 板 预 压 底 板 采 用 木 板q=1.7t/m24q=7.34t/m212q=.910420645跨 端 预 压 加 载 横 断 面 图 3 30预 压 底 板 采 用 钢 模 板预 压 底 板 采 用 木 板 预 压 底 板 采 用 木 板q=.745t/m2q=1.7t/m2q=8m284t/m23.69t/1