公路40米箱梁扣件式钢管满堂支架施工方案.doc

芜湖华电芜铜公路40米箱梁扣件式钢管满堂支架施工方案 摘要：箱梁施工采用满堂支架方案。通过计算，对满堂支架进行合理的布置，保证支架有足够的强度、刚度和稳定性，确保施工安全。关键词：支架 门洞 强度、刚度和稳定性 1.概述1.1编制依据1）铁道第四勘察设计院设计的中国华电芜湖电厂铁路专用线工程芜铜公路立交桥修改施工图；2）中铁工程设计咨询集团有限公司设计的华电芜湖电厂铁路专用线40m后张法预应力混凝土简支箱梁（单线）专桥（2007）-9782设计图；3）铁道部颁发的铁路桥涵施工规范TBJ20396铁路混凝土与砌体工程施工规范TB102102001、铁道部颁发的铁路桥涵工程质量检验评定标准TB104152003；4） 安徽省、上海铁路局以及芜湖市颁布的安全生产、文明施工的相关规定； 5）我单位施工管理水平、技术装备能力以及长期从事铁路施工的实践经验和现场踏勘和调查资料。 1.2工程概况芜铜公路大桥是芜湖电厂铁路专用线控制性工程之一。该立交桥位于芜湖市繁昌县横山境内，在S321公路里程25K+850处跨越芜铜公路。本大桥为区间桥梁，位于直线上,孔跨设计为224+1-40+224m后张法预应力混凝土梁，全桥长161.18m，桥位处铁路为平坡，其中40m跨箱梁跨越该公路。为了减少箱梁施工对省道交通的影响，采用满堂支架施工并在机动车道和非机动车道设置通车门洞和人行门洞，具体满堂支架布置祥见附图，此方案获得了省市公路、交警等有关部门专家评审通过。为保证芜铜公路大桥顺利施工，并确保40米箱梁安全和质量，为此我们对满堂支架方案进行了详细计算。箱梁截面形式为单箱单室等高度预应力混凝土简支梁，梁端腹板局部加宽，并在跨中及梁端支座处设置隔墙，跨度为40m，梁长为40.6m，桥面全长为41.7m，梁高2.8m，桥面顶宽3.9m，箱梁底宽为2.25m，梁端底宽加宽为2.69m，梁部设人行道栏杆，不设避免车台。梁部采用纵向预应力体系，预应力钢绞线为标准型17-15.2-1860-GB/T5224-2003，纵向预应力索锚下控制应力为1860MPa，采用9-75及12-75钢绞线，OVM15-9型和OVM15-12型锚具，YCW250B型张拉千斤顶张拉。1.3施工工艺流程地基处理等重预压试验扣件式满堂支撑搭设箱梁底模、侧模安装预压装置安装模板配制钢筋加工荷载预压试验箱梁钢筋绑扎、焊接穿波纹管、钢绞线并固定混凝土浇注混凝土养护纵向预应力初张拉拆除支架及底模纵向预应力终张拉压浆、封锚箱梁内模安装2.满堂支架施工 本箱梁横跨芜铜公路，为保证施工期间道路畅通、行人和车辆安全，满堂支架搭设时，在机动车道设双向通车门洞及人行门洞。机动车门洞宽度为4m，高度4.5m，人行门洞宽度为1.8m，高度3m。其余部位采用扣件式满堂支架。 2.1地基处理支架基础应满足施工对基础的强度、稳定性及变形的要求。根据桥位所处的位置及地质条件，必须对支架的地基进行必要的处理。在既有公路现有路面上，门洞基础用500mm宽混凝土墩进行加固，以满足集中承载力要求；对支承在路面上的满堂支架立杆，均在底部设100mm100mm8mm钢板，增加受力面积，防止局部沉降。对既有芜铜公路两侧及绿化带地基，应换填应力为200kPa以上的级配碎石，采用压路机碾压压实，确保承载力满足120kpa，面层浇筑15cm 厚C20砼进行硬化。2.2满堂支架施工门洞采用40cm40cm钢柱，主梁为I40工字钢，次梁为16槽钢。立柱基础为7m0.5m0.6m钢筋砼条形基础。支架采用扣件式满堂支架，置于硬化处理后的地基之上，支撑基础必须牢固。支架采用483钢管进行搭设，支架间距顺桥向为0.55m0.6m，横桥向为0.5m0.8m，步高为1.2m，依据搭设高度设置剪刀撑，钢管顶部采用可调支撑上托。因为满堂支架是整个箱梁施工最重要的受力体系，所以钢管支撑的杆件有锈蚀，弯曲、压扁或有裂缝的钢管严禁使用；使用的扣件有脆裂、变形、滑丝的扣件禁止使用，扣件活动部位应能灵活转动，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm。立杆：在竖立杆时要注意杆件的长短搭配使用。立杆的接头除梗肋处可采用搭接头外，必须采用对接扣件实行对接。搭接时的搭接长度不应小于1m，用不少于两个旋转扣件来扣牢，扣件的外边缘到杆端距离不应小于100mm。相邻两立杆的接头应相互错开，不应在同一步高内，相邻接头的高度差应大于500mm。大横杆：大横杆的长度不宜小于三跨，一般不小于6m。大横杆对立杆起约束作用。故立杆和大横杆必须用直角扣件扣紧，不得遗漏。上下相邻的大横杆应错开布置在立杆的里侧和外侧，以减少立杆的偏心受荷情况。同一水平内的内外两根大横杆的接头和上下相邻的两根大横杆的接头均应相互错开，不得出现在同一跨间内，相邻接的水平距离应大于500mm。小横杆：小横杆紧贴立杆布置，用直角扣件扣紧，拆模前在任何情况下不得拆除贴近立杆的小横杆。斜杆：纵向支撑的斜杆与地面夹角宜在4560范围内。斜杆的搭设是将一根斜杆扣在立杆上，另一根斜杆扣在小横杆的伸出部分上，这样可以避免两根斜杆相交时把钢管别弯。斜杆用扣件与脚手架扣紧的连接头两端距脚手架节点不大于200mm，除两端扣紧外，中间尚需增加24个扣结点。斜杆的最下面一个连接点距地面不宜大于500mm，以保证支架的稳定性。斜杆的接长宜采用对接扣件的对接连接。当采用搭接时，搭接长度不小于400mm，并用两只旋转扣件扣牢。立杆纵横距和步距按支撑设计方案进行施工，立杆间设剪刀撑，剪刀撑应联系34根立杆，斜杆与地面夹角为4560度，剪刀撑应沿步高连续布置，在相邻两排剪刀撑之间，设大斜撑，剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与脚手架的立杆或大横杆扣紧外，在其中间应增加24个扣结点。扣件式外脚手架的搭设顺序是：做好搭设的准备工作按支撑施工图放线按立杆间距排放底座放置扫地杆逐根拉立杆并随即与扫地杆扣牢安装第一步大横杆（与各立杆扣牢）安装第一步小横杆第二步大横杆第二步小横杆第三、四步大横杆和小横杆接立杆加设剪刀撑。拆除顺序和搭设顺序相反。先搭的后拆，后搭的先拆。先从钢管支架顶端拆起。拆除顺序为：剪刀撑小横杆大横杆立杆。事先应确定构造方案，并经有关部门审查批准后方可施工，搭设应严格按确定的方案进行。严格按搭设顺序和工艺要求进行各种扣件的搭设。搭设完成后必须经过有关部门的检查验收同意使用后，方准使用。拆除时必须制定拆除方案并报有关部门批准后，按确定的方案进行。满堂支撑需待砼达到设计强度方可拆除。3箱梁支架验算 3.1箱梁底模支撑验算（顺公路方向）本支架验算为顺公路方向与桥横向夹角27.05搭设，搭设范围为除梁两端部4.2m及通车门洞外其余部位。箱梁板砼浇筑高度2.80m，浇筑速度1.0m/h。浇筑温度为T=30，砼重力密度c=25 kN/m3。新浇筑砼初凝时间（未考虑缓凝剂）t=200/(30+15)=4.5h。由于梁体浇筑在新浇筑砼初凝时间内完成，所以按浇筑高度计算，则计算荷载为：施 工 荷 载自 重 荷 载施 工 荷 计算跨度箱梁底模板压力简图箱梁砼自重： q1=73.8/2.25=32.80kN/ m2箱梁钢筋自重： q2=(53.86+108.51)/40/2.25=1.80kN/ m2箱梁内外模自重： q3=(0.415+0.1415+1.24)/2.25=5.73kN/ m2设备及施工人员荷载：q4=2.501.4=3.50kN/ m2震捣砼荷载： q5=41.4=5.60kN/ m2倾倒砼荷载： q6=21.4=2.80kN/ m2故计算荷载为： q强度= q1 +q2+ q3+ q4+ q5+ q6=52.23kN/ m2 q刚度= q1 +q2 +q3=40.33kN/ m23.1.1内楞验算（9090mm木方）内楞木方间距300mm顺桥纵向布置，模板及木方自重q内=0.40kN/ m2根据计算荷载则强度验算荷载：q=(q强度+q自重)=(52.23+0.40)0.3=15.79N/mm考虑安全按简支梁计算，计算跨度（即外楞间距和支撑纵间距）600mm。q=15.79N/mmL=600mm内楞弯距计算简图查表可知跨内最大弯距得：M=1/8qL2=1/8(15.796002)=0.711106N.mm又：W=bh2/6=90902/6=0.122106mm3故：=M/W=0.711106 /0.122106 =5.83N/mm2= 9.50N/mm2（东北落叶松）按三跨连续梁计算剪力，计算跨度600mm。查表可知跨内最大剪力得：V=0.6qL=0.615.79600=5684N故：=3V/2bh=35684/29090=1.05N/mm2=1.60N/mm2（东北落叶松）q=15.79N/mm L L=600mm L内楞剪力计算简图强度均满足要求。根据计算荷载则刚度验算荷载：q=(q刚度+q自重)=(40.33+0.40)0.3=12.22N/mm挠度按简支梁计算，计算跨度600mm。q=12.22N/mmL=600mm内楞挠度计算简图已知：E=1104 N/mm2 I =bh3/12=90903/12=547104mm4max=5qL4/384EI=512.226004/3841104547104=0.38mm=L/400=600/400=1.5mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.1.2外楞验算（2483钢管）外楞间距600mm（即支撑横间距）横向布置，钢管自重q外=0.07kN/ m。根据内楞传递荷载则强度验算荷载：p=(q传+ q自重)=(15.79600+0.07650)=9520N p=9520N L=650mm外楞弯距计算简图考虑安全因素单跨简支梁计算，计算跨度650mm（即支撑横间距）。 查表可知跨内最大弯距得：M=1/4 pL=1/4(9520650)=1.547106N.mm又：W=4.491032=8.98103mm3故：=M/W=1.547106/8.98103 =172.27N/mm2=215N/mm2（钢材）剪力按三跨连续梁计算，计算跨度650mm，跨内最大剪力得：V=2p=29520=19040N又：A=4242=848 mm2故：=3V/2A=319040/2848 = 33.68N/mm2=125 N/mm2（钢材）p=9520N L L=650mm L外楞剪力计算简图强度均满足要求。根据内楞传递荷载则刚度验算荷载：p=(q传+ q自重)=(12.22600+0.07650)=7378N挠度按单跨简支梁计算，计算跨度650mm。p=7378NL=650mm外楞挠度计算简图已知：E=2.1105 N/mm2 I =10.781042=21.56104mm4max= pL3/48EI=73786503/482.110521.56104=0.93mm=L/400=650/400=1.625mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.1.3扣件式钢管支撑验算 本方案采用483钢管作为满堂支架的受力构件，对接立杆按横向间距650mm、纵向间距600mm设置，因此单根立杆承受荷载区为650mm600mm，根据验算荷载则单根立杆所承受的荷载：N=(52.23 +0.4+0.07/0.65+0.6) kN/ m20.65m0.6m=20802N取步距1.2m计算，查表得对接立杆的容许荷载N=2920020802N，满足要求。立杆的长细比为：=L/r=1200/15.9=75.47=150，满足要求。3.2箱梁底模支撑验算（顺桥方向）本支架验算为顺桥横向搭设，搭设范围为梁两端部4.2m，浇注条件相同。施 工 荷 载自 重 荷 载计算跨度箱梁底模板压力简图由于梁体浇筑在新浇筑砼初凝时间内完成，所以按浇筑高度计算，则计算荷载为：箱梁砼自重： q1=123.9/2.49=49.76kN/ m2箱梁钢筋自重： q2=(53.86+108.51)/40/2.25=1.80kN/ m2箱梁内外模自重： q3=(0.415+0.1415+1.24)/2.25=5.73kN/ m2设备及施工人员荷载： q4=2.501.4=3.50kN/ m2震捣砼荷载： q5=41.4=5.60kN/ m2倾倒砼荷载： q6=21.4=2.80kN/ m2故计算荷载为： q强度= q1 +q2+ q3+ q4+ q5+ q6=69.2kN/ m2 q刚度= q1 +q2 +q3=57.3kN/ m23.2.1内楞验算（9090mm木方）内楞木方间距300mm顺桥纵向布置，模板及木方自重：q内=0.40kN/ m2根据计算荷载则强度验算荷载：q=(q强度+q自重)=(69.2+0.40)0.3=20.88N/mm考虑安全按简支梁计算，计算跨度（即外楞间距和支撑纵间距）600mm。q=20.88N/mmL=600mm内楞弯距计算简图查表可知跨内最大弯距得：M=1/8qL2=1/8(20.886002)=0.94106N.mm又：W=bh2/6=90902/6=0.122106mm3故：=M/W=0.94106 /0.122106 =7.70N/mm2= 9.50N/mm2（东北落叶松）按三跨连续梁计算剪力，计算跨度600mm。查表可知跨内最大剪力得：V=0.6qL=0.620.88600=7517N故：=3V/2bh=37517/29090=1.39N/mm2=1.60N/mm2（东北落叶松）q=20.88N/mm L L=600mm L内楞剪力计算简图强度均满足要求。根据计算荷载则刚度验算荷载：q=(q刚度+q自重)=(57.3+0.40)0.3=17.31N/mm挠度按简支梁计算，计算跨度600mm。q=17.31N/mmL=600mm内楞挠度计算简图已知：E=1104 N/mm2 I =bh3/12=90903/12=547104mm4max=5qL4/384EI=517.316004/3841104547104=0.53mm=L/400=600/400=1.5mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.2.2外楞验算（2483钢管）外楞间距600mm（即支撑横间距）横向布置，钢管自重q外=0.07kN/ m。根据内楞传递荷载则强度验算荷载：p=(q传+ q自重)=(20.88600+0.07580)=12569N p=12569N L=580mm外楞弯距计算简图考虑安全因素单跨简支梁计算，计算跨度580mm（即支撑横间距）。 查表可知跨内最大弯距得：M=1/4 pL=1/4(12569580)=1.823106N.mm又：W=4.491032=8.98103mm3故：=M/W=1.823106/8.98103 =203.01N/mm2=215N/mm2（钢材）剪力按三跨连续梁计算，计算跨度580mm，跨内最大剪力得：V=2p=212569=25138Np=12569N L L=580mm L外楞剪力计算简图又：A=4242=848 mm2故：=3V/2A=325138/2848 = 44.47N/mm2=125 N/mm2（钢材）强度均满足要求。根据内楞传递荷载则刚度验算荷载：p=(q传+ q自重)=(18.9600+0.07580)=11381N挠度按单跨简支梁计算，计算跨度580mm。p=11381NL=580mm外楞挠度计算简图已知：E=2.1105 N/mm2 I =10.781042=21.56104mm4max= pL3/48EI=113815803/482.110521.56104=1.02mm=L/400=580/400=1.45mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.2.3扣件式钢管支撑验算 本方案采用483钢管作为满堂支架的受力构件，对接立杆按横向间距580mm、纵向间距600mm设置，因此单根立杆承受荷载区为580mm600mm，根据验算荷载则单根立杆所承受的荷载：N=(69.2 +0.4+0.07/0.58+0.6) kN/ m20.58m0.6m=24472N取步距1.2m计算，查表得对接立杆的容许荷载N=2920024472N，满足要求。立杆的长细比为：=L/r=1200/15.9=75.47=150，满足要求。3.3门洞支撑验算门洞位于箱梁标准断面区，上部的挡碴墙同期浇注。木方纵向布置，间距300mm，跨度600mm，均同底模模板、内楞（9090mm木方）受力计算相同，满足要求。3.3.1次梁验算（ 16槽钢）次梁间距600mm（即木方计算跨度）横向布置，槽钢自重：q自重=0.1723kN/ m。根据内楞传递荷载则强度验算荷载：p=(q传+ q自重) =(15.79600+0.17231200)=9681N考虑安全因素单跨简支梁计算，计算跨度1200mm（即主梁间距）。查表可知跨内最大弯距p=9681N L=1200mm次梁弯距计算简图得：M=n/8pL=4/896811200=5.81106N.mm又：W=107.304103mm3故：=M/W=5.81106/107.304103 =54.15N/mm2=215N/mm2（钢材）剪力按三跨连续梁计算，计算跨度1200mm，跨内最大剪力得：q=12p/3200=129681/3200=36.3N/mm V=0.6qL=0.636.31200=26136Np=9681N L L=1200mm L次梁剪力计算简图又：A=2515 mm2故：=3V/2A=326136/22515=15.59N/mm2=125 N/mm2（钢材）强度均满足要求。根据内楞传递荷载则刚度验算荷载：p=(q传+ q自重) =(12.22600+0.17231200/4)=7384N挠度按单跨简支梁计算，计算跨度1200mm。已知：E=2.1105 N/mm2 I =858.43104mm4p=7384N L=1200mm次梁挠度计算简图max=( 5n2+2/384nEI)pL3=(542+2/38442.1105858.43104) 738412003=0.38mm=L/400=1200/400=3.0mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.3.2主梁验算（I 40工字钢）主梁间距1200mm（即次梁计算跨度）纵向布置，工字钢自重：q自重=0.676kN/ m。根据次梁传递荷载则强度验算荷载：p=(q传+ q自重) =96814+0.6765000/9=39100N p=39100N L=5000mm主梁弯距计算简图考虑安全因素单跨简支梁计算，计算跨度5000mm（即门洞宽度）。 查表可知跨内最大弯距得：M= (n2+1)/8npL=(92+1)/(89)391005000=222.65106N.mm又：W=1078.27103mm3故：=M/W=222.65106/1078.27103 =206.49N/mm2=215N/mm2（钢材）强度满足要求。根据次梁传递荷载则刚度验算荷载：p=(q传+ q自重) =73844+0.6765000/9=29912N挠度按单跨简支梁计算，计算跨度5000mm。p=29912N L=5000mm外楞挠度计算简图已知：E=2.1105 N/mm2 I =21565104mm4max=( 5n4+2n2+1/384n3EI)pL3=(594+292+1/384932.110521565104) 2991250003=9.72mm=L/400=5000/400=12.5mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.3.3立柱验算4040立柱顶由顶梁传递的荷载：N=39100N9/2=175950N轴心受压构件：=N/A=175950N /0.9035858mm2=33.26N/mm2=215 N/mm2 （钢材）满足要求。3.4箱梁侧模验算箱梁板砼浇筑高度2.80m，浇筑速度1.0m/h。浇筑温度为T=30，砼重力密度c=25 kN/m3。按浇筑速度计算，查表经修正后最大侧压力为：F=23.6811.21.15=32.68kN/m2有效压头高度：h=F/c=32.68/25=1.31m。振捣4kN/m2h=1.31mH=2.80m侧压力32.68 kN/m2箱梁模板侧压力简图新浇筑砼初凝时间（未考虑缓凝剂）t=200/(30+15)=4.5h。按浇筑总高度计算，最大侧压力为：F=252.8=70kN/m2综合上述情况分析，侧墙的侧压力应按32.68kN/m2计算。3.4.1内楞验算（9090mm木方）内楞木方间距300mm水平布置，则计算荷载为：侧压力荷载：q1=32.680.31.2=11.76kN/ m振捣荷载： q2=40.31.4=1.68kN/ m根据计算荷载则强度验算荷载：q=(q1+q2)=11.76+1.68=13.44N/mm考虑安全按简支梁计算，计算跨度（即外楞间距和对拉杆水平间距）750mm。q=13.44N/mmL=750mm内楞弯距计算简图查表可知跨内最大弯距得：M=1/8qL2=1/8(13.447502)=0.945106N.mm又：W=bh2/6=90902/6=0.122106mm3故：=M/W=0.945106 /0.122106 =7.75N/mm2= 9.50N/mm2（东北落叶松）按三跨连续梁计算剪力，计算跨度750mm。查表可知跨内最大剪力得：V=0.6qL=0.613.44750=6048N故：=3V/2bh=36048/29090=1.12N/mm2=1.60N/mm2（东北落叶松）q=13.44N/mm L L=750mm L内楞剪力计算简图强度均满足要求。根据计算荷载则刚度验算荷载：q=q1=11.76N/mm挠度按简支梁计算，计算跨度750mm。q=11.76N/mmL=750mm内楞挠度计算简图已知：E=1104 N/mm2 I =bh3/12=90903/12=547104mm4max=5qL4/384EI=511.767504/3841104547104=0.89mm=L/400=750/400=1.875mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.4.2外楞验算（2483钢管）外楞间距750mm（即对拉杆水平间距）竖向布置，钢管自重： q外=0.07kN/ m。根据内楞传递荷载则强度验算荷载：p=q传=13.44750=10080N p=10080N L=600mm外楞弯距计算简图考虑安全因素单跨简支梁计算，计算跨度600mm（即对拉杆竖间距）。 查表可知跨内最大弯距得：M=1/4 pL=1/4(10080600)=1.512106N.mm又：W=4.491032=8.98103mm3故：=M/W=1.512106/8.98103=168.37N/mm2=215N/mm2（钢材）剪力按三跨连续梁计算，计算跨度600mm，跨内最大剪力得：V=2p=210080=20160Np=10080N L L=600mm L外楞剪力计算简图又：A=4242=848 mm2故：=3V/2A=320160/2848 = 35.66N/mm2=125 N/mm2（钢材）强度均满足要求。根据内楞传递荷载则刚度验算荷载：p=q传=11.76750=8820N挠度按单跨简支梁计算，计算跨度600mm。p=8820NL=600mm外楞挠度计算简图已知：E=2.1105 N/mm2 I =10.781042=21.56104mm4max= pL3/48EI=88206003/482.110521.56104=0.877mm=L/400=600/400=1.5mm（结构表面外露）刚度满足要求。3.4.3对拉杆验算对拉杆按水平间距750mm、竖向间距600mm设置根据验算荷载则所承受的拉力：P=(32.68kN/m21.2+4kN/m21.4)0.75m0.60m=20167N选用M16=24500N（允许拉力）20167N符合要求。3.5支架基础及地基承载力验算3.5.1立杆基础承载力验算（C15砼硬化面上）箱梁端梗肋部位单根立杆所承受压力