（交通运输工程专业论文）曲线预应力混凝土连续梁桥施工技术.pdf

摘要 预应力混凝土连续梁桥是我国公路大跨径桥梁常用桥型之一，在工程建设中已积累了不少成功的施工 经验，但是，对曲线预应力混凝土连续梁桥，采用在支架上现浇混凝土的施工工艺，仍然需要深入研究。 本文结合深圳市1 0 7 国道宝安段三期改造工程水浪坑跨线桥的建设，主要对曲线预应力混凝土连续梁桥的 施工工艺进行了工程研究和总结。 在满堂支架现浇预应力混凝土曲线箱梁时，应重视支架塔设和支架下地基的处理；选择合理可行的支 架布置方案和地基处理方法，保证支架的强度、刚度和稳定性，从而保证箱粱施工的安全性和施工质量。 混凝土浇筑是曲线箱梁旆工难点之一。结合混凝土曲线箱梁跨径与截面变化特点，在箱梁的不同跨、 不同截面位置采用合理的混凝土施工工艺，尤其是箱粱的腹板和底板混凝土的旌工是技术关键环节。 预应力旌加是预应力混凝土曲线箱梁施工的重点，应对每一联预应力筋伸长量进行控制，因此，应当 进行预应力钢束与曲线孔道之间的摩阻系数与偏差系数的实际测试，并在实测数据基础上调整伸长量计算 值，才能保证有效预应力达到设计要求。 【关键词】预应力混凝土；曲线梁桥；连续箱梁：整体现浇混凝土；施工 a b s t r a c t t h ep r e s t r e s s e dc o n c r e t ec o n t i n u o u sb r i d g ei so n eo fo u rc o u n t r yr o a dg r e a ts p a nb r i d g e c o m m o n l yu s e db r i d g e s ，g a i n e di nm a n ys u c c e s sc o n s t r u c t i o ne x p e r i e n c e si nt h ee n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n ，b u t ，t ot h ec u r v ep r e s t r e s s e dc o n c r e t ec o n t i n u o u sb r i d g e , u s e so nt h es u p p o r tt h e c a s t i n p l a c ec o n c r e t ec o n s t r u c t i o nc r a f t ，s t i l ln e e d e dt h ed e e pr e s e a r c h u n i f i e ss h e n z h e n1 0 7 f e d e r a lh i g h w a yb a o a ns e c t i o nt h r e ep h a s eo fi m p r o v e m e n tp r o j e c ts h u il a n g k e n gv i a d u c t s c o n s t r u c t i o n ，h a sc o n d u c t e dt h ee n g i n e e r i n gr e s e a r c ht ot h ec u r v ep r e s t r e s s e dc o n c r e t ec o n t i n u o u s b r i d g ec o n s t r u c t i o nc r a f t i l lf u l lh o u s es u p p o r tc a s t i n - p l a c ec o n c r e t ec o n s t r u c t i o np r e s t r e s s e dc o n c r e t ec u r v eb o x l i a n 番s h o u l dt a k et h es u p p o r tt o w e rt os u p p o s ew i t ht h es u p p o r tu n d e rt h eg r o u n dc o n s t r u c t i o n ， t h ec h o i c er e a s o n a b l ef e a s i b l es u p p o r ta r r a n g e m e n ta n d t h eg r o u n dt r e a t m e n tm e t h o d ，g u a r a n t e e s s u p p o r t si n t e n s i t y ，t h er i g i d i t ya n dt h ea t a b i l i t y ，t h u sg u a r a n t e eb o il i a n gc o n s t r u c t ss e c u r i t y a n dc o n s t r u c t i o nq u a l i t y , t h ec o n c r e t e sc o n s t r u c t i o ni sc l l r v eb o xl i a n gc o n s t r u c t so n eo fd i f f i c u l t t h eu n i o nc o n c r e t e s c u r v eb o xl i a n gs p a na n dt h es e c t i o nc h a n g ec h a r a c t e r i s t i c ，i nb o xl i a n gd i f f e r e n tc r o s s ，t h e d i f f e r e n ts e c t i o np o s i t i o nu s et h er e a s o n a b l ec o n c r e t ec o n s t r u c t i o nc r a f t ，p a r t i c u l a r l yt h eb o x l i a n g sw e bp l a t e 鲫dt h el e d g e rw a 1 lc o n c r e t e s c o n s t r u c t i o n i st h et e c h n i c a lk e yi i n l t h ep r e - s t r e s s e de x e r t si 葛t h ek e 罗p o i n tw h i c hp r e s t r e s s e dc o n c r e t ec u r v eb o xl i a n gc o n s t r u c t s ， d e a l se v e r yo n eu n i t e st h ep r e - s t r e s s e dm u s c l et oe l o n g a t et h eq u a n t i t yt oc a r r yo nt h ec o n t r o l ， t h e r e f o r e ，m u s tc a r r yo nt h ep r e - s 1t r e s s e ds t e e lt ot i ew i t ht h ec u r v ep a s s a g e w a y sb e t w e e n 上r i c t i o n a lc o e f f i c i e n ta n dt h ed e v i a t i o nf a c t o ra c t u a lt e s t ，a n da d j u s t st h ee l o n g a t e dq u a n t i t y d r e d i c t e dv a l u ei nt h em e * d s u r e dd a t af o u n d a t i o i l ，c a l lg u a r a n t e et h a tt h ee f f e c t i v ep r e - s t r e s s e d a c h i e v e st h ed e si g nr e q u i r e m e n t s ， k e yw o r d p r e s t r e s s e dc o n c r e t e ；c u r v eb e a mb r i d g e ；c o n t i n u a lb o xl i a n g ： o v e r a l l c a s t i n - p l a c ec o n c r e t e = c o n s t r u c t i o n 东南大学学生毕业设计( 论文) 论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 、 头未。和 东南大学学生毕业设计( 论文) 论文使用授权声明 东南大学中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交论文的复印件和电 子文档，可以采用影印、缩日丁或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：导师签名： 东南大学硕士学垃论文 第一章概述 预应力混凝土曲线箱梁桥是广泛应用于公路和城市道路中，在立交、曲线匝道和跨线的一种梁式桥。 1 ) 在匝道桥设计中的预应力混凝土曲线箱梁受地形、地物和占地面积的影响，匝道的设计往往受到多 种因素限制，这就决定了匝道上的曲线箱梁桥宽度比较窄，多为一式两车道，宽度6 、, l l m 左右，平曲线半 径较小，可以3 0 咀左右，设置较大的超高值。 2 ) 预应力混凝土曲线箱粱广泛应用于城市立交桥中，在于预应力混凝土曲线箱梁简洁，线条优美的结 构外塑，更增加了它所具有的景观吸引力。在大型城市立交中，曲线箱梁桥得到广泛应用。桥梁规模往往 比较大，不仅要跨越下面的非机动车道，有时还要跨越城市主干道，这就增大了桥梁的长度，还需要设置 较大的纵坡，增加了施工难度。 预应力混凝土曲线箱粱桥的施工工艺，在我国己取得了不少成功的建设经验，如满堂支架法、挂篮旌 工等，但随跨径的不断增大，新材料、新工艺的不断出现，需要从旄工的角度对曲线预应力混凝土箱梁的 麓工、技术进行更加细致的研究，保证工程的施工质量。 1 1 曲线预应力混凝土连续梁桥 我国自5 | d 年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有5 0 多年的历史，比欧洲起步晚，但近年来 发展迅速。在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、篪工工艺等方面 目新月异，预应力混凝土连续梁桥的设计技术与施工技术都达到新的水平。 随着我国交通事业的发展，桥梁的建设出现了空前的高潮，桥梁的结构型式多种多样。特别是曲线预 应力混凝土箱梁，以其独有的使用功能特点得到广泛的应用。曲线预应力混凝土连续梁桥适于城市立交桥、 跨线桥场合。 曲线预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震 性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。加上这种桥型的设计旄工均较成 熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。鳇线预应力混凝土连续梁的适用范围一般在 5 0 m 以内，上述种种因素使得这种桥型在公路和铁路桥梁工程中得到广泛采用。 曲线预应力混凝土箱梁的特点： 1 ) 自重轻曲线预应力混凝土箱梁截面中空，自重由实体截面的平均自重( 2 6 3 2 ) 踊i 降为( 1 2 - 1 8 ) 鼎m ，自重降低达5 0 9 6 ，挖空率增加。预应力混凝土提高了混凝土的抗裂性能，因为混凝土抗拉强度很低， 混凝土抗压强度高，旄加预应力后，提高了梁体混凝土的抗裂能力，相当于增加了混凝土抗拉强度，为增 大桥梁的跨度创造了条件。 2 ) 线型优美，布置灵活多样线型可以呈半圆形、渐开线型、半椭圆形等多种形式，根据地形特点和 交通需要，不拘一格，灵活布置，为桥梁的形式发展，提供了广阔的空闻。 3 ) 整体性能好，抗震性能好 曲线箱梁一般两个联端均设置伸缩缝。跨度布置灵活，整体性好，抗 震性能好。 4 ) 新材料的发展，增大了桥梁的跨径高强度预应力钢材、高强度混凝土和大吨位预应力锚固体系的 研制开发和应用，促进了大跨径曲线预应力混凝土连续梁桥的发展。 5 ) 曲线粱桥结构受力复杂梁体的弯扭耦合作用明显，曲梁在外荷载的作用下会阿时产生弯矩和扭 矩，并且互相影响，使粱截面处于弯扭耦合作用的状态，其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多，这 是曲梁独有的受力特点。弯梁桥由于受到强大的扭矩作用，产生扭转变形，其曲线外侧的竖向挠度大于同 跨径的直桥；由于弯扭耦合作用，在梁端可能出现翘曲：当梁端横桥向约束较弱时，梁体有向弯道夕卜侧“爬 移”的趋势。预应力施加时受力复杂，有径向力产生，应注意预应力束的固定，防止拉崩。 东南大学硕士学位论文 1 2 支架上现浇曲线预应力混凝土连续箱梁的旄工方法 1 2 1 支架上现浇曲线预应力混凝土连续箱梁的概念 在箱粱粱体下方搭设满堂支架，根据曲线箱梁的底标高调整支架高度；在支架上支设模板，根据曲线 箱梁的调整模板的弧度：在模板内绑扎钢筋，浇筑混凝土，张拉预应力、压浆、封锚完成箱梁施工的过程 称多可支架上现浇曲线预应力混凝土连续箱梁施工，其施工程序详见图i - t 。 2 东南大学硕士学位论文 匿l 一1 满堂支架现浇预应力混凝土箱梁旄工程序 支架上现浇预应力混凝土连续箱梁方法是我国中等跨径预应力混凝土连续箱梁的主要篪工方法。其优 点是施工中不需要大型吊装设备和另外开辟专门的预制场地。根据我国公路，城市道路预应力混凝土连续 箱梁采用支架上现浇工艺的工程研究与实践，旌工工艺的关键技术点如下： ( 1 ) 支架施工 为完成预应力混凝土连续梁的支架上现浇施工，应该根据桥孔跨径，桥孔下覆盖土层的地质条件，支 架高度，是否有桥下行车等因素，合理地选择支架形式。 支架本身应保证有足够强度、刚度并采用足够的纵、横、斜三个方向的连接杆件来保证支架的整体性 能。 支架的基础必须稳固可靠，沉降量不得超过施工规范的规定允许沉降量。 _ ( 2 ) 支架的预压 对已搭设的支架必须采取措旋进行堆载预压，同时观测支架控制点的变形，在全部卸载后，仍应进行变 形观测，同时对观测数据进行分析，以供模板立设时使用。预压要求是：预压开始后逐日进行观测。沉降 稳定盼标准为沉降量 第一联( 3 - - 6 号墩) ( c ) 第二联( 6 - - , 9 号墩) 图2 _ 2 箱粱外形图( 单位；馐) 2 2 3 主桥主要材料 箱梁体采用c 5 0 混凝土现浇，墩柱及承台采用c 3 0 混凝土，钻孔灌注桩采用c 2 5 混凝土。预应力钢 柬为痧41 5 2 4r - - - 1 8 6 0 d 岫a 的高强度低松弛钢绞线。预应力混凝土主梁第一、三联采用一端张拉，张拉端 7 东南大学硕士学盥论文 锚具采用q 1 5 - 1 0 型，非张拉端即锚固端锚具：采用0 u 4 1 5 - 1 0 p 型锚。成孔材料为内径9 o c m 金属波纹 管，第二联采用两端张拉，张拉端锚其：采用0 v m l 5 - 9 型。成孔材料采用内径为8 o c m 金属波纹管。 2 3 设计的主要技术标准 1 ) 荷载等级 设计荷载：城_ a 级： 地震荷载：按抗震基本烈度8 度设计，地震动峰值加速度系数为0 1 5 9 。 2 ) 桥下净空 主车道5 钿；辅道5 。o n 3 ) 桥宽 桥面全宽8 o 皿。桥面布置为0 5 n ( 防撞护档) + 值( 车行道) 4 0 5 n ( 防撞护档) 。 4 ) 桥面纵，横坡 两纵坡分别为4 m 3 瓣- 5 o ，竖曲线要素为r = 8 0 0 n ，t _ 3 9 1 5 9 n ，e = o 9 6 8 。桥面设1 单向横坡。 但本桥第二、三、四、跨位于平曲线，桥面横坡需设超高。 2 4 桥面及其他 l 支座 每一联主梁，两端横梁下均设板式橡胶支座，横桥向采用双支座；主梁中横梁下设抗震盆式橡胶支 座，横桥向采用单支座。 2 ) 桥面铺装 桥面铺装总厚l o c n ，由下、中、上三层组成。下层为防水层和粘结层：先在箱梁混凝土顶面喷刷b z * - 1 9 多功能防水材料二遍，再洒布乳化沥青作为粘结层( 洒布量为o ，4 5 i 【g f ) ，再铺设厚l c h 的沥青混凝土 ( a c - 1 5 ) ，洒布簿层改性沥青，其上再洒布一层砂，经碾压形成土封层；中间层：厚5 c n 的中粒式改性 沥青混凝土( a c - 1 6 ) ；上面层：厚4 c n 的沥青玛蹄脂( s k a - 1 3 ) ，掺德兰尼特a s - i i 纤维( 含量为6 o k g f ) 。 根据本跨线桥的桥长和纵、横坡情况，本桥在第一墩处设置排水设旌。桥面水就近排入水口( 井) 。 3 ) 伸缩缝与桥头搭板 跨线桥共设4 条伸缩缝，采用e 8 0 的桥梁伸缩缝。为使行车平顺，台后均铺设长5 米的钢筋混凝 土搭板。 2 5 工程地质概况及本桥施工环境条件 1 ) 工程地质概况 地质勘察报告揭露，标准贯入试验及室内土试验综合分析，场地内地质情况自上而下依次为：人工 填土( 层厚0 2 - - , 0 7 - ) ，亚黏土( 层厚2 6 s ) ，砂质亚黏土( 层厚1 8 - 1 3 4 n ) ，强风化混合花岗岩( 揭 露厚度1 2 9 u ) ，弱风化混合花岗岩( 揭露厚度0 5 , - - , 2 8 n ) ，微风化混合花岗岩( 该岩未穿透) 本场地 下水对混凝土具有侵蚀性。 2 ) 本桥施工环境条件 1 0 7 国道是出入深圳的门户，昼夜交通量1 3 万辆，行人众多。复杂的交通环境导致水浪坑跨线桥旆 工组织异常困难。按照深圳市1 0 7 国道交通不能中断的原则，首先保证主线支架下交通畅通，安全，在 这个前提下，有条理，高效组织施工。 2 6 设计要求的旌工方法及注意事项 该桥设计文件对支架上现浇预应力混凝土连续箱梁提出技术要求为： 8 1 ) 全桥主粱均采用满堂支架，一次浇筑；施工顺序为：先施工第二联主梁，然后再旄工第一、三联 主梁；预应力混凝土梁待混凝土达9 0 9 6 设计强度后张拉预应力钢柬，钢束张拉完毕后，方可拆架。 2 ) 第一联主梁的二、三跨和第二联主梁的第一跨位于平曲线段。桥面横坡设超高，应根据桥面横坡 的变化进行主梁模板支架盼放样。 3 ) 浇注梁体混凝土前，必须对模板支架的底部地基根据具体情况作加固处理，并应对支架进行预压， 以消除支架变形对结构的影响。 9 3 1 工程特点 第三章满堂支架施工方案研究 1 ) 交通量大，交遥环境复杂 1 0 7 国道宝安段三期改造路段，全长1 8 7 公里，为双向6 车道，中间设有混凝土防撞墙，行车道宽2 5 米，两侧分别有2 5 米宽的路肩，路肩外侧为排水边沟。根据现场观测和统计显示，最大交通量为1 3 1 3 7 5 辆次昼夜，以过境车辆为主。高峰时段为下午4 - - - , 8 时，占全天交通量的3 5 左右。目前，在整个改造路段， 经常有堵车现象。交通量大且违章情况较为严重，造成较大的交通堵塞和安全隐患。因此在保证交通畅通 的情况下，支架的稳定可靠是保证施工安全的前提和基础。 ， 2 ) 旌工场地狭窄，支架基础部位地质复杂 在钻孔灌注桩基础施工中，因为征地拆迁不到位，旌工场地只能设在桥跨下支架基础部位。每跨之间 都设有泥浆坑等，根据地质报告和现场情况实地勘察，地表为垃圾土，遇水变软，松散开来，不适于做支 架基础。 3 ) 瞳线箱梁与直线箱梁施工模板系统不同 曲线箱梁施工时的不同点位对模板或者说是对支架的作用是不同的，曲线梁桥弯扭作用明显，截面对 祢的曲线梁桥，其截面受力是不对称的，主要是曲线梁存在伴随弯矩同时出现的扭矩。箱梁横断面的内侧 和外侧对支架作用不同，底板中部和底板与腹板交接处，以及腹板的内侧和外侧对模板作用都是不同的。 3 2 支架方案 水浪坑跨线桥共计三联，每联三跨，第1 、联采用门式满堂支架，第联因为跨1 0 7 国道主线，一 跨搭车孔，保证1 0 7 主线交通畅通，其余两跨采用门式满堂支架，因为第联跨主线最高，所以本文以其 为研究对象，分钢管门洞支架、门式满堂支架两部分研究。 3 2 1 支架设计和搭设要求 一 一 1 ) 支架要经过认真验算，保证支架的安全和稳定，支架方案要经过专门技术论证，确保万无一失。 2 ) 支架搭设要稳固、不倾覆、不弯曲、工字钢排列有序，方木排列整齐，且表面平整。 3 ) 2 跨跨中设预拱度，同跨其它点按抛物线渐变。 4 ) 拆除的模板、支架及时运到下一现浇段，及时组织人员安装，争取在最短时间内完成现浇连续箱梁的 施工任务。 5 ) 施工中安全工作尤为重要，在上部周围设防抛网、防止杂物落下伤入。 6 ) 施工中尽量避免直接用水冲洗模板，以免落水污染路面，影响行车，尽可能采用混凝土表面附着物洒 水养护。 3 2 2 钢管门漏支架的设计验算 1 ) 钢管门洞支架结构设计 门架基础采用c 1 5 钢筋混凝土，矩形截面宽l 抽高l m ，基础长2 0 r , 端头为楔型。4 8 衄钢管作支架， 采用1 3 6 工字钢作梁跨越城市道路，确保城市交通畅通。因门洞部分处于1 0 7 国道主线上，老路面较稳定， 不需要进行地基验算和处理。 2 ) 钢管门洞支架计算 ( 1 ) 设计荷载 钢筋混凝土容重为2 6 k n m 3 ；查路桥施工计算手册第8 章模板工程：1 i i 竖向荷载表8 _ l 中， 新浇混凝土、钢筋混凝土或砌体的容重，当钢筋混凝土( 以体积计算的含筋率) ( k n 3 ) 2 时，钢筋混 凝土的容重为2 6 k n 岔。 i o 箱梁翼板白重( 图3 - i ) 及线荷载 翼板自重g ，= 2 x 1 5 x ( 1 1 5 + 0 4 0 x 1 o x 2 6 = 2 1 4 5 k n 2 式中2 代表两侧翼板，1 钿为翼板的宽度( 0 1 5 + 0 4 0 ) 2 为一块翼板的截面积，1 o a 取一米宽的籀 梁长度单位，2 6 赋f 是钢筋混凝土的容重 翼板处线荷载q - - 2 1 4 5 1 5 2 = 7 1 5 冰- 图3 1 箱梁截面计算尺寸示意图( 单位：m ) ( 3 ) 箱梁腹板自重及线荷载( 每米长 箱梁腹板自重c r y = 2 x 0 8 x1 5 x1 0 x 2 6 = 6 2 4 k n m 式中2 代表箱梁的两侧腹板，本箱梁是单箱室，0 钿为腹板的厚度，1 知为箱梁的高度，i o m 是取 l - 长的箱梁为研究对象，2 6 k n n 3 是钢筋混凝土的容重 箱梁腹扳线荷载q = 巴么o ，譬= 6 2 4 z u 西= 3 9 心i g 2 为箱梁腹板自重，b 为箱梁腹板宽度。 ( 4 ) 箱梁顶底板自重 箱梁顶底板自重g 3 _ ( 0 4 m4 ) x ( 争1 6 ) 1 0 x 2 6 = 7 0 7 2 ( 蹦) 式中0 4 1 为顶底板的厚度，( 5 - 1 6 ) 一是项底板的长度，取1 妇宽箱梁为研究单位，钢筋混凝土的 容重是2 6 掰r ， 箱梁项底板线荷载q 。= g 3 b 3 = 7 0 7 2 3 4 = 2 0 8 k n z q 3 为项底板的线荷载，岛为顶底板的自重，b 为顶底板的宽度 ( 5 ) 箱梁腹板自重线荷载最大，作为计算依据，取旷3 9 心- 。 ( 6 ) 施工人员和旄工材料、机具行走运输或堆放荷载标准值；根据公路桥涵施工技术规范 l l t j - 0 4 1 2 0 0 0 跗录d 中：“计算支架立柱及桁架杆件的其他结构构件时，均布荷载可取1 o k p a ”的要求。 箱梁每米长荷载为q 4 = 1 o i ( p a 1 o m 1 o f l o 刖 ( 7 振捣混凝土时产生的荷载，根据公路桥涵施工技术规范j t j 0 4 卜2 0 0 0 附录d ，取水平模板作 用力为2 o k p a 。 箱梁每米长荷载为2 o k r a x1 o = x1 0 a = 2 o k n9 5 = 2 o k n m 综上所述，翼板处的设计线荷载为m = q + q 4 + q 5 = 7 1 5 + 1 0 + 2 0 = 1 0 3 5 州= 腹板处的设计线荷载为q = 啦+ q 4 + q 5 = 3 9 + l - o + 2 0 = 4 2 尉m 顶底板处设计线荷载q = q 3 + q l + q 5 = 2 0 3 + 1 0 + 2 0 = 2 3 8 0 麟 ( 2 ) 支架承重梁验算 分布在承重粱上的设计荷载承重梁间距a = o 6 1 m 承重梁不同情况的支承力； a 、纵梁在左侧边( 图卜2 ) 声i = 【g l o 6 1 0 3 + 9 3 0 6 1 0 3 6 】o 6 l = 1 1 0 1 5x0 6 ix0 3 + 4 2x0 6 1 0 3 6i 0 6 1 = 【2 2 2 9 + 9 2 2 3 】0 6 1 = 1 8 7 7 捌 图3 - 2 纵梁在支架承重梁左便4 时计算图式( 尺寸单位：一) 式中q l 为箱梁翼板处设计线荷载，为箱梁腹板处设计线荷载 k 纵梁在承重梁项( 图3 - 3 ) 忍= 【g lx o 2 i x o 1 8 + ( q 3x o 4 0 x 0 4 8 5 ) x 2 + q ：x 0 2 1 xo 3 8 o 6 1 = 1 0 1 5 x 0 2 1 x o 1 8 + 0 2 x 0 4 0 x 0 4 8 5 ) x 2 + 2 3 8 x o 2 1 x o 3 8 o 6 1 = 【0 3 8 4 + 1 6 2 9 6 + 1 8 9 9 0 6 1 = 3 0 9 7 k n 4 2 k n i m 2 3 ，8 k n i m 1 0 1 5 k n m lii 、， f 、f 0 2 l l06 1c6 1 一 图3 - 3 纵梁在支架承重梁中间时计算图式( 尺寸单位：一) 式中啦为顶底板处的设计线荷载 c 、纵梁在右侧边( 图3 - 4 ) 只= 【q 2 0 4 0 3 0 5 + q 3 o 1 9 x0 2 5 + q 3 o 6 1 x0 2 5 0 6 1 = 2 3 8 0 4 0 0 3 0 5 + 4 2 x 0 1 9 x 0 2 5 + 4 2 0 6 1 0 2 5 0 6 1 - 2 9 0 4 + 1 9 9 5 + 6 4 0 5 i 0 6 1 = 1 8 5 3 k n 4 2 k n n 2 3 8 k n n 图3 4 纵梁在支架承重梁右侧时计算图式( 尺寸单位：r y l ) 由上述计算结果表明：纵梁全部作用于承重梁顶时，承重梁的受力最大，这时q 碎= 3 0 9 7 | i 【 承重梁顶的支架、模板重量 木模板及方木容重为8 k n m ，厚度为0 0 2 m ，计算宽度两方木之间的距离，则模板和方木的计算重量分 别为 模板 o 0 2 0 6 0 5 0 0 8 = 0 4 8 点0 v 方木0 1 0 0 1 0 0 6 1 0 8 2 = 0 9 6 j 而支架每根自重量为0 1 5 i ( n ，则支架全部重量为 8 0 4 0 1 5 删个= 4 8 k n 承重梁顶的支架及模板总量为q 吉= 0 4 8 + 0 9 6 + 4 8 = 6 2 4 k n 承重梁自重 承重梁长l = 5 0 m ，热轧轻型1 3 6 b 字钢。每米承重梁自重6 5 6 k g m ，则 q 白= 0 6 5 6 剧m 5 0 = 3 2 8 删 承重梁设计荷载总重 q = g 砼+ g 支+ g 自= 3 0 9 7 5 0 + 6 2 4 + 3 2 8 = 1 “3 7 玉 拆算成线荷载( ) 妁= 1 6 4 3 7 5 o 所= 3 2 8 7 4 瓦坍 ( 3 ) 强度计算 计算荷载：均布线荷载 。嘶= 3 2 8 7 4 k n | m 计算跨径l = 5 0 m ，按简支梁计算。 承重梁热轧轻型1 3 6 b 字钢基本尺寸与截面特性： 高h = 3 6 c m顶底宽b = 1 3 8 c m = 0 1 3 8 所 腹板厚d = 1 2 c m = 0 1 2 m 截面面积s = 8 3 5 c m 2 = 8 3 5 1 0 4 m 2 钢材弹性模量 e = 2 1 1 0 6 k g c m 2 = 2 1 1 0 1 0 k n m 2 理论重量 g = 6 5 6 k g m = 0 6 5 6 k n m 抵抗力矩 形r = 9 1 9 c m 3 = 9 1 9 1 0 - 4 m 4 惯性矩 i x = 1 6 5 3 0 c m 4 = 1 6 5 3 1 0 - 4 m 4 ( 4 ) 正截面强度计算 跨中弯矩 1 3 跨中应力 o2 肘= 丢谚= i x 3 2 8 7 x 5 2 0 2 e j v 肌 m1 0 2 7 3 一= 形， 9 1 9 x 1 0 。4 = 1 11 8 x 1 0 5 k n m 2 ow l = 1 4 5 0 x k n m 2 0w 为钢材容许应力，由公路桥涵钢结构及木结构设计规范j t j 0 2 5 8 6 钢材容许应力表l - 2 5 查 得弯曲应力 0w = 1 4 5 0 k g c m 2 = 1 4 5 0x1 0 5 k n m 2 ( 5 ) 挠度校核 承重梁跨中最大计算挠度为 7 r ：丝：堕粤j ：7 7 x 1 0 一，小 ，=二一=一=， j 小 。 3 8 4 e ， 3 8 4 x 2 1 x 1 0 5x 1 6 5 3 x 1 0 _ 4 根据 ：公路桥涵施工技术规范j t j 0 4 1 2 0 0 0 第9 2 4 条验算模板支架及拱架的刚度时，其变形值不得 i 超过下列值：支架、拱架受载后挠曲的杆件盖梁、纵梁，其弹性挠度为相应的结构跨度的赢三，则计 算的容许挠度为去5 = 1 2 5 c 所= 1 2 5 x1 0 - 3 m 。现浇计算挠度= 7 7 x1 0 - 3 m 小于容许挠度_ 1 2 5 1 0 。3 m ， 故安全。 3 ) 钢管立柱验算 直接跨越1 0 7 国道主线上方的连续箱梁施工采用由无缝钢管吐 5 0 0 x1 0 的钢管柱焊接成组合钢管支架作 为支撑。各横向支点处均用角铁7 5 x 7 5 x1 0 焊接成剪刀撑形式，使其联成一体。承重部分由横向1 4 0 工 字钢( 下层、跨径3 m ) 和纵向2 0 根的1 3 6 b 工字钢组成( 上层、跨径5 m ) 如图3 5 所示。 肋条 梁体 ll illilli 、lliilllli li i、j 工工工 ，趔r 工 lt 乜 | 盖板7 5 0 7 5 0【2 【 】【 严， 1 ( a ) 1 4 1 55 01 5 ( b ) 图3 - 5 主线段箱形连续梁施工用组合钢管支架( 几何尺寸；m ) ( a ) 箱梁支架纵向示意图( b ) 箱粱支架横向示意图 1 3 6 b 工字钢上横向放置1 0 0 咖xl o o m 方木作为小楞，间距3 0 0 m m ( 翼板施工时距距也为3 0 0 r a m ) ，横隔梁 处2 0 0 r a m 小楞上铺设箱梁底模板，模板采用2 4 4 0 衄1 2 2 0 m x1 8 m 的酚醛模板。在横向工字钢上面设置砂筒( 或 木楔块) 供落架使用。在图3 - 3 中，工字钢、角钢及钢板尺寸单位为咖。 ( 1 ) 钢管计算数据 通车孔钢管立柱高度h = 4 o m = 4 0 0 0 m m ，外直径d = 5 0 0 衄，内直径d = 4 8 0 m m ，则 立柱截面积 s = i 1 刀( d 2 一d 2 ) = 三4 3 1 4 ( 5 0 0 2 - 4 8 0 2 ) _ 1 5 3 8 6 聊聊2 立柱惯性矩 ，=三p4一d4)=去x314(5耐一4804)=461964650mm464 、7 6 4 、7 截面系数 矿= 刍p 4 卅) = 甄3 一1 4 0 0 0 二4 8 0 4 = 1 8 4 7 8 5 8 6 m 5 0 0 所3 3 2 d 、 7 3 2 回转半径 厂= 号 丽= 三5 石石丽= 1 7 3 2 8 聊坍 厅 ，2 i 2 = 1 7 3 2 8 m m 长细比 a ：一h ：竺生：2 3 0 8 = 一= 一= 厶，u 5 ，1 7 3 2 s 根据公路桥涵设计规范j t j 0 2 3 8 5 。第4 1 2 条中表4 1 3 立柱钢管长细比九- - 2 3 0 8 ，小于2 8 ，则 弯曲系数为= 1 0 。 ( 2 ) 立柱荷载 1 5 每根承重粱的均布荷载为q = 3 2 8 7 4 1 俐m ，则按简支梁计算图式求得承重梁支承反力为 11 n = 二d 三= 二3 2 8 7 4 5 = 8 2 1 8 5 k n 2 2 每根立柱承受5 根承重梁，则立柱荷载为 p = 5 x 8 2 1 8 5 x v = 4 1 0 9 2 5 爱 立柱自重及柱顶横梁重计算为 立柱自重，g t = 1 5 3 8 6 m m 2x4 0 0 0 r a mx7 8 5 1 0 巧k g m m 3 = 4 8 3 1 2 k g - - 4 8 3 k n 横梁，g = 0 6 5 6 k g m 3 0 m = 1 9 7 k n 作用荷载合计为 g = p + g t + g = 4 1 0 9 3 天+ 4 8 3 剧+ 1 9 7 ：& = 4 1 7 7 3 k n 3 ) 稳定性验算 轴心受压构件稳定性计算公式为p a = o ，p 为设计荷载，现p - - c 产4 1 7 7 3 k na 为立柱截面积，现 a = s 享1 5 3 8 6 衄2 = 1 5 3 8 6 x1 0 吃2 中= 1 0 钢材轴心应力容许应力 o = 1 4 0 0 k g c f l 4 x1 0 5 鼎f ，则得 4 1 7 7 3 o = 一 1 5 3 8 6 1 0 2 立柱是安全的。 = 0 2 7 2 x 1 0 5 k n m 2 ( 纠= 1 4 x 1 0 5 k n m 2 4 ) 柱顶横梁强度和挠度校核 ( 1 ) 荷载计算 荷重梁支座反力为8 2 1 8 5 k n ，转化成均布荷载，其集度为 g = 8 2 1 8 5 x l l ：t 5 0 6 8 k n 刀簪 6 ( 2 ) 计算数据，横梁由轻型1 3 6 b 工字钢组成， 计算跨径为l - - 3 0 0 0 衄，按两跨连续粱计算。1 3 6 b 工字钢截面惯性矩为，r = 1 6 5 - 3 0 c m 4 ：钢材弹性模量 为e = 2 1 x 1 0 6 磁c m 2 2 i x l 0 8 剧朋2 ；截面抵抗力矩形为孵= 9 1 9 x 1 0 - 4 m 4 ( 3 ) 内力计算 在均布荷载作用下，两跨连续粱的内力及挠度系数分别为跨内最大弯距，m ；l 表学孓辫i x 目移和跨 疗，4 内中点挠度，= 【表中系数】盏 表中系数 可由钢结构计算手册中查到，现查得 表中系数 分别为m 系歙= 0 0 7 0 3 f 融：o 5 2 l ， 则柱项横梁中最大弯矩和跨中最大挠度为： m = o 0 7 0 3 x 1 5 0 6 8 x 3 2 ；9 5 3 4 j ? 矿册 厂三0 , 5 2 1 x 一塑掣j = o 0 0 3 所：3 r a m 1 0 0 x 2 1 x 1 0 。9 t 9 x l o 一 ( 4 ) 跨中截面最大正应力和最大挠度 m9 5 3 4 口= 矿暑9 1 9 x 1 0 - 4 = 1 0 3 7x1 0 5 k n m 2 【o = 1 4 5 0 k g m 2 = 1 4 5x1 0 5 k n 1 2 跨中处最大计算挠度厶= 3 蝴 去3 。册；晓7 5 册= 7 5 刀珊，安全。 3 2 3 门式支架 本桥采用满堂脚手架支顶，材料使用m f l 2 1 9 标准门式脚手架。沿桥纵向搭设间距为6 0 c m 。横隔梁部位 适当加强一排，间距为3 0 c n 。桥横向搭设间距为9 0 c n 。横向剪刀撑、横向拉杆、扫地杆，每3 6 n 设置一 道，纵向剪刀撑、纵向拉杆，每隔两排设置。门式架立杆垫脚采用钢板或1 6 0 x 2 2 0 x 2 5 0 0 枕木 1 6 图3 6 满堂支架安装示意图( 尺寸单位：c m ) 门式支架区支架验算 1 ) 根据实践及经验证明，门式脚手架在正常的搭设条件下，当荷载达到其稳定极限时，支架将在其受 弯刚度弱的门架平面外方向，以多个小波鼓曲形式失稳破坏，失稳线的半坡长度约为一个门架高度。因此 按j g j l 2 8 - 2 0 0 0 建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范及有关规范要求，应对旎工过程中门式脚手架搭 设的稳定性进行计算。 2 ) 根据规范j g j l 2 8 - 2 0 0 0 - 5 1 ，脚手架稳定性验算公式为： n n a( 3 1 ) ， n - 作用于榀门加析轴向力设计值，不考虑风荷； n = 1 2 x ( n g r l + 坛夕+ 1 4 z 3 式中： n 一榀门架的稳定承载力设计值n a = 毒a f n 锄脚手架自重生产的轴向力标准值 n 国2 一脚手架掰拌 ：生产的轴向力标准值 n a r 施工荷载及结构荷载生产的轴向力标准值 k 一高度调整系数。当脚手架高度3 0 1 时查表得k = 1 1 3 f _ 钥材强度的设计值取f - 2 0 5x1 0 - 3 k n m 2 由稳定系数 1 2 和1 4 盼别为永久荷载与可变荷载分项系数 3 ) 一榀门式支困的稳定承载力设计值 na-由af(3-2) 式中a 一榀门式支架的立杆截面积 a = 2 a o ，a o = 31 0 2 r a m 2 ，a = 6 2 0 4 r a m 2 。 玉 由稳定系数，根据兄= 老旦查表； i 几 i 门架立杆等效截面积的回转半径f = 7 二。 v4 门式支架规格为m f t 2 1 9 ，立杆外径垂= 4 2 咖，壁厚6 = 2 5 衄，加强杆处径2 6 8 n ，壁厚6 = 2 5 m ，门 1 7 架高度h = 1 9 3 0 m m ，加强秆高度h l = 1 5 3 6 n ，截面积6 2 0 4 , u l m 2 ，回转半径i = 1 5 2 5 r a m 。根据j g j l 2 8 2 0 0 0 表5 2 1 得高度调整系数k = - i 1 3 ，长细比 = 1 4 3 ，稳定系数0 = o 3 3 6 ，钢材弹性模量f = 2 0 5 x1 0 吨耐衄2 ，得到 一n a = o 3 3 6 x 2 x 3 1 0 2 x 2 0 5 x1 0 。3 = 4 2 t k n 4 ) 作用于一榀门式支架的轴向力设计值 ( 1 ) 门式支架自重产生的轴向力：l 计算 a 支架总高度为1 3 5 m 。 b 一榀门式支架h - - l _ 9 3 0 m ，其自重0 2 2 4 k n 。 配套设备包括：交叉拉杆2 副自重o 0 5 k n 连接棒2 个自重0 0 1 2 烈 台计：0 2 4 + 0 0 8 + 0 0 1 2 - - 0 3 1 6 k n c 支架自重： 门式支架总高度= 支架高度+ 连接棒高度= 1 9 3 0 + 0 0 3 = 1 9 6 m 。则 二，0 31 6 k n = 0 1 6 1 k n 胁 一 1 9 6 ( 2 ) 加固钢管重量( 每件4 m 一道) n o r a 计算 a 水平加固杆2 根，由4 8 x 3 5 ，自重0 0 3 8 k n n 2 x o 6 1x 0 0 3 8 = 0 0 4 6 k n b 扣件 2 个自重0 0 1 4 5 娜个 2x o 0 1 4 5 - - 0 0 2 9 k n c 交叉斜杆2 根 2 x o 6 1 x1 4 1 4 x 0 0 3 8 = 0 0 6 6 k n a 交叉扣件2 个 2 x 0 0 1 4 5 = 0 0 2 9 k n 加固钢管自重：2 = 0 0 4 6 + 0 0 2 9 _ + 0 0 6 6 + 一0 0 2 9 = 0 0 4 刺，埘 一 2 1 9 6 ( 3 ) 施工荷载及结构荷载产生韵轴向力标准值j v 3 a 钢筋混凝土箱梁纵梁重量 取中横梁部位为最不利荷载计算，根据经验，门式支架排列