悬空支架及满堂支架现浇方案.doc

厦门市岛外快速路（集美公铁立交孚莲路段）一期工程C标段主线2#桥现浇箱梁支架方案编制： 复核： 审核： 中铁一局集团第一工程有限公司厦门市岛外快速路一期工程C标段项目经理部二00八 年 三 月主线2#桥现浇箱梁支架方案一、工程概况西环快速路（集美公铁立交-孚莲路段）一期工程C标段石厝立交起点桩号ZK1+083.9，终点桩号ZK2+160.305。本项目起点与已通车的集美大道（国道319-鹰厦铁路立交段）工程公铁立交相接，石厝立交共设有主线1#桥、主线2#桥和F匝道桥等三座桥。主线2#桥（ZK1+690.8ZK1+911.2）位于石厝村，原始地貌主要为残坡积台地，地形变化起伏较大，桥梁墩身高度随地形变化大。主线2号桥采用两联预应力混凝土等截面箱型连续梁，其中左幅桥跨布置为524m+330m，右幅桥跨布置为430m+330m，桥梁总长为220.4米。梁体采用等高度预应力混凝土箱梁，为单箱双室箱形斜腹板式截面，梁高1.6m，箱梁顶板宽13.0m,悬臂长1.9m，箱底宽7.8m，顶板厚0.25m,底板厚0.22m，腹板厚0.4m。梁体在各支点处设置横隔梁，中横梁厚2.0m，端横梁厚1.2m。桥面横坡通过箱梁刚性旋转形成。 二计算依据1、厦门岛外快速路（集美公铁立交-孚莲路段）一期工程设计施工图2、路桥施工计算手册 周水兴 编著3、公路桥涵施工技术规范 （JTTO41-2000）4、钢结构设计规范 （GB50017-2003）5、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ130-2001）6、建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）三、箱梁施工整体方案主线2#桥（ZK1+690.8ZK1+911.2）位于石厝村，原始地貌主要为残坡积台地，其中ZK1+780ZK1+900段属于台间冲洪积洼地，地形变化起伏较大，桥梁墩身高度随地形变化大（墩高为6.1812.013米），因此箱梁施工时根据高度采用不同的支架结构。结合实际要求以及地形布置情况，2#桥箱梁现浇支架采用以下方案：对于0#台3#墩之间采用碗扣式满堂支架，3#墩8#台之间则采用钢管桩支墩、贝雷梁承重的梁式支架。箱梁内外模直线部分均采用竹胶板，倒角部分则采用钢模板。四、箱梁支架施工方案1、地基处理（1）碗扣支架基础首先、清理0#台3#墩范围内的表层植被，并清除表层土找平；其二、原状土经找平后大面积用压路机压实，小面积则用打夯机夯实，并进行地基承载力试验，地基承载力应达到不小于180kpa的要求；其三、原地面找平压实后，满铺一层10cm厚的碎砾石垫层并压实，要求设成的坡度，以便排水；其四、浇注20cm厚C15混凝土进行基础硬化；其五、砼硬化在每跨内其宽度要大于箱梁投影尺寸，每侧各1.0米。并在每跨范围内设置好横向排水坡（或排水沟），其流水汇入纵向排水边沟中排走，边沟与垫层间用砂浆防护，以防雨水冲刷砂砾垫层；其六、地基经混凝土硬化处理完毕，不得有车辆通行，强度满足后即可搭拼支架；其八、因本段部分位置纵向高差较大，根据碗扣支架搭设要求，在地基处理时可分段设成台阶状。 （2）钢管桩扩大基础在3#墩8#台的每个墩位以及跨中处，根据计算资料浇注混凝土扩大基础，后搭拼钢管桩立柱。左幅6#墩7#墩跨箱梁的平面投影部分在池塘里。用片石、砂砾土换填34m厚，并用压路机压实，再在顶面浇注混凝土扩大基础。2、梁式支架搭设（1）采用钢管桩支墩，桩顶横梁采用2I32a工字钢，纵梁采用贝雷梁拼装；底腹板下横向分配梁采用断面尺寸为1015cm 方木，间距45cm；翼缘板下横向分配梁采用I14型钢，间距为90cm，主要用于搭设翼缘板支架。（2）钢管桩支墩的标高以该断面最底点控制，然后用钢楔块或方木进行调整纵横坡度，达到支墩与梁以面接触，避免点接触。（3）纵梁采用14片贝雷梁，其中10片位于箱梁底板区域，主要承受箱梁腹板及顶底板荷载；两侧翼缘板下分别放置两片贝雷梁，主要承受翼缘板以及支架的荷载。（4）梁式支架基础首先进行开挖，并测出地基承载力。然后布置钢筋网片浇注砼扩大基础。基础砼浇注时要控制好标高。（5）梁式支架拆除卸架采用木楔子。支墩拼装时，要保证支腿与砼基础以面接触密贴，严禁点受力。（6）贝雷梁吊装就位后，要将纵梁及支墩横向联接成一整体，增加其稳定性。2、 碗扣支架搭设（1）碗扣式支架设计计算模型为9090120cm的结构。材料的检查。搭设之前预先检查碗扣件，不得使用以有挖瘪、弯曲、腐蚀等以及有损伤和明显缺陷的部件。碗扣的销子必须使用专用的销子。检查碗扣件的材质说明书，是否符合规定。（2）支架搭拼的顺序应逐孔搭拼。搭拼时应挂线以控制标高及线型。（3）底板下采用长宽高9090120cm，墩顶横隔梁下采用长宽高6090120cm，翼缘板下采用长宽高9090120cm的立体格构。（4）拼装注意事项。碗扣支架搭设之前，先按技术放线布置好底托，然后搭拼支架。第一层拼好后，必须由工程技术人员抄平检查平整度，如高差不符合要求，必须用底托调平。在立杆上必须加设纵横向剪刀撑，一般以每隔四排为易，倾斜角度为4560，剪刀撑用3米和6米钢管搭配使用；支架拼装时用线坠或水平尺控制立杆的垂直度，防止立杆偏心受力。顶托及底托外露部分不超过30cm，自由端超过30cm长的杆件要增加水平杆锁定；顶托螺扣伸出长度不大于35cm；纵向方木（或钢管）接头不能有空隙，且不能悬空，若有空隙用扒钉十字交叉连接，大方木间用木楔塞紧，且用钉子顶牢；若有悬空可采用不小于1.5m长的810cm方木两端支撑在顶托上，且方木间用扒钉连接。纵向钢管间若有空隙，用粗钢筋焊接或用直扣件将两钢管连接成一体，钢管接头布置必须错开；横向方木接头采用搭接并用铁钉联结。3 、模板、钢筋安装根据技术控制标高铺好底板下方木，经技术检查合格后，方可铺底模及侧模。底侧模铺好之后，放线抄平并检查其平整度。检查合格后绑扎底板、腹板钢筋，安装预应力管道以及钢绞线，完成后安装腹板内模及顶板钢筋。4、箱梁砼浇注底板、腹板砼浇注时，先浇注底板及倒角砼，后浇注腹板及顶板砼。为防止翻浆，先浇注箱梁的底板及倒角砼，然后退回开始浇注腹板和顶板砼。底板砼浇筑时砼由箱梁腹板处入模，及时对箱内底板砼进行人工找平处理。腹板砼浇注要斜向分段，水平分层的方法进行，水平分层厚度在2040cm间。由于腹板、中横梁和端横梁处钢筋和波纹管较密集，因此振捣时要责任到人以防漏筋；过振使波纹管漏浆。特别要加强锚下、支座、腹板及横梁，这些钢筋较密的部位振捣、防止漏振。现场值班技术员要加强重要部位的检查力度，发现质量隐患及时纠正。浇注底板砼时需要注意随时检查底板砼厚度是否满足要求。顶板及翼缘板砼浇注时，由高至低、横向全断面推进。先用插入式振捣密实，在用平板振动器振捣第二遍局部找平，同时用木抹子及时收面，最后进行拉毛处理。顶板及翼缘板砼浇筑时间间隔应尽可能缩短，以防止顶板砼收缩产生横向裂缝。5、混凝土养护(1)、梁体混凝土浇筑完毕后，应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护，在洒水养护困难时可使用混凝土养护剂进行养护。养护时不得损坏或污染混凝土的表面。(2)、混凝土的洒水养护时间，一般为7d，可根据空气的温度、湿度和水泥品种，掺用的外加剂等情况，酌情延长或缩短养护时间。若用养护剂进行养护按照产品说明进行操作即可。(3)、混凝土的洒水养护次数，以能保持混凝土表面和模板外面处于湿润状态为度，一般宜间隔1.52小时为度。(4)、混凝土在养护期间若有台风、暴雨，混凝土表面需进行特殊防护。6、预应力张拉施工(1)、预应力机具及设备张拉机具设备应与锚具配套使用，并应在进场时进行检查和校验。对长期不使用的张拉机具设备，应在使用前进行全面校验。(2)、施加预应力前的准备工作施工现场应具备经批准的张拉程序和现场施工说明书。对设计提供的预应力伸长值进行复核计算，对不符合要求的要会同监理、设计、业主进行更正。检查管道是否畅通，将垫板喇叭口清理干净，锚具、夹具安装正确。预应力钢绞线已经穿束完毕。现场具备预应力施工技术并懂得正确操作的施工人员。施工现场已具备确保全体操作人员和设备安全的必要预防措施。与梁体同条件养护的试件强度达到设计强度的85%以上，且龄期不小于7天。(3)、施加预应力张拉顺序：按设计图纸要求对称张拉。张拉方式：采用应力控制为主，伸长量校核的双控、双端张拉工艺。张拉工序：00.1K（画标线）0.2K1.04K持荷5min回油K锚固初始张拉力（取张拉力的10%）是把松驰的预应力钢材拉紧，此时千斤顶充分固定。把松驰的预应力钢绞线拉紧后，应在预应力两端精确地标以记号，预应力钢绞线的延伸量或回缩量即从该记号起量，张拉力和延伸量的读数在张拉过程中分阶段读出。7、孔道压浆（1）施工设备真空泵、压力表和控制盘；压力瓶，可作为防护屏障防止稀浆混合料进入真空泵而损坏真空泵；干净的加筋泌水管，能够承受较大的负压；气密阀及气密锚帽；(2)、工艺流程在水泥浆出口及入口处接密封阀门。将真空泵连接在非压浆端上，压浆泵连接在压浆端上，以串联的方式将负压容器、三向阀门和锚具盖帽连接起来，其中锚具盖帽和阀门用一段透明的喉管连接。在压浆前关闭所有排气阀门（连接至真空泵的除外）并启动真空泵10min。显示出真空负压力的产生，应能达到负压力0.1Mpa。如未能满足此数据则表示波纹管未能完全密封。需在继续压浆前进行检查及更正工作。在保持真空泵运作的同时，开始往压浆端的水泥浆入口压浆。注意，在压浆过程中真空压力将会下降（约0.03Mpa）。从透明的喉管中观察水泥浆是否已填满波纹管。继续压浆直至水泥浆到达安装在负压容器上方的三相阀门。操作阀门以隔离真空泵及水泥浆，将水泥浆导向废浆桶的方向。继续压浆直至所溢出的水泥浆形成流畅及一致性，没有不规则的摆动。关闭真空泵，关闭设在压浆泵出浆处的阀门。将设在压浆盖帽排气孔上的小盖打开。打开压浆泵出浆处和阀门直至所溢出的水泥浆形状均匀。在压浆盖帽的排气管上安装小盖，并保持压力在0.4Mpa下继续压浆半分钟。关闭设在压浆泵出浆处的阀门，关闭压浆泵。8、封锚孔道压浆完毕即可浇注梁体封锚混凝土。封锚混凝土需严格按照设计图纸施工，在安装封端钢模板前需对梁端混凝土表面进行凿毛并清理干净。五、梁式支架结构检算1梁式支架结构简化单跨箱梁采用两跨梁式支架进行现浇，支架受力结构按照简支梁考虑，按最大跨度15米考虑。纵梁采用14片贝雷梁，其中10片位于箱梁底板区域，主要承受箱梁腹板及顶底板荷载；两侧翼缘板下分别放置两片贝雷梁，主要承受翼缘板以及支架的荷载。梁式支架结构布置如下：2箱梁结构尺寸箱梁结构标准断面为：标准断面面积为：S1-1=6.8873m2；变化段断面面积为：S2-2=10.1417m2；端横梁断面面积：S3-3=14.7431m2；3、箱梁荷载计算：箱梁混凝土比重按26KN/m3，分项系数自重荷载取值为1.2 ，施工荷载取值为1.4。箱梁自重荷载:（1）腹板及顶底板荷载q1=6.887326-28=151.1KN/m；q2=10.141726-28=235.7KN/m；q3=14.743126-28=355.3KN/m。（2）翼缘板荷载：q1=q2=q3=0.5394226=28KN/m。施工荷载：Q=2.5KN/m2；振捣荷载：Q=2.0KN/m2；模型及支撑荷载Q=1.0KN/m2。则腹板及顶底板结构计算荷载为：q1=151.11.2+(2.5+2.0+1.0)1.49=250.6KN/m；q2=235.71.2+(2.5+2.0+1.0)1.49=352.1KN/m；q3=355.31.2+(2.5+2.0+1.0)1.49=495.7KN/m。则翼缘板结构计算荷载为：q1=28.01.2+(2.5+2.0+1.0)1.43.8=62.9t/m。4、腹板及顶底板下纵梁检算：根据梁式支架结构以及荷载分布，计算结构简化如下图所示：腹板及顶底板下纵梁采用10片贝雷梁，贝雷梁自重荷载为：，贝雷梁截面特性为：惯性矩，截面抵抗矩；根据计算得出：最大变形为： Fmax=13.6mmL/500=30mm，满足。梁端支点反力为：R=753+1850=2603KN；则每片贝雷梁支点反力P=260.3KN。 最大弯矩：Mmax=4940.5KN.m；则强度计算为： ，强度满足。5、翼缘板下纵梁检算：根据梁式支架结构以及荷载分布，计算结构简化如下图所示：翼缘板下纵梁采用两侧各2片贝雷梁，贝雷梁自重荷载为：，。单片贝雷梁截面特性为：惯性矩，截面抵抗矩；根据计算得出：最大变形为： fmax=8.0mmL/500=30mm，满足。梁端支点反力为：R=107.6+430.5=538.1KN；则每片贝雷梁支点反力P=134.5KN。 最大弯矩：Mmax=1292KN.m；则强度计算为： ，强度满足。6、钢管桩支墩检算贝雷纵梁采用5根钢管桩进行支撑，钢管桩采用2I32a型钢连接作分配梁，贝雷梁安放在桩顶分配梁上。 （1）桩顶分配梁检算桩顶分配梁采用2I32a型钢，其自重荷载为：，其截面特性为：惯性矩，截面抵抗矩；承受荷载分别为：P=260.3KN，P=134.5KN。根据结构受力计算得出：最大变形为： fmax=1.2mmL/500=7mm，满足。支点反力为：R1=140.4+310.4=450.8KN；R2=349.2+437.4=786.6KN；R3=347.6+347.6=695.2KN。 最大弯矩：Mmax=182KN.m；则抗弯强度计算为： ，满足。最大剪力为：，则分配梁抗剪强度计算为：，满足。（2）钢管桩受力检算钢管桩采用5根钢管，截面面积，惯性矩，截面抵抗矩；则回转半径，杆件计算长度按最高钢管桩11米计算，即；则长细比，查表得整体稳定系数为；根据箱梁及施工荷载计算桩顶分配梁最大支点反力为：R2=786.6KN，钢管应力为：，强度满足要求。7、地基承载力检算钢管桩采用混凝土扩大基础，扩大基础基坑开挖后，测定地基承载力达到200Kpa后，再浇注80cm厚C20混凝土扩大基础。经计算单根钢管最大受力为786.6KN，考虑混凝土基础应力按450角扩散（如下图），则地基应力为：，地基承载力满足要求。六、碗扣式满堂支架1、箱梁结构尺寸 2、荷载组合自重荷载：顶板和底板P顶、底=26（0.25+0.22）=12.22 Kpa 腹板P腹=261.6=41.6Kpa 翼缘板P翼=260.3=7.8Kpa施工荷载：P施=2.5 KPa振捣荷载：P振=2.0 Kpa模型及支撑荷载(其它)： P其=1.0 Kpa则，荷载组合为：底板底板P=Pii=12.221.2+2.51.4+2.01.4+1.01.2=22.164Kpa 腹板P=Pii=41.61.2+2.51.4+2.01.4+1.01.2=57.42Kpa翼缘板P=Pii=7.81.2+2.51.4+2.01.4+1.01.2=16.86Kpa说明： 分项系数取值：新浇筑混凝土自重取1.2；施工荷载取1.4；振捣荷载取1.4；模板自重取1.23、箱梁底板段支架模板计算碗扣采用9090120cm（横纵高）的布距，顶托上采用1015cm的方木作为纵向分配梁，其上采用1010cm方木作为横向分配梁（净距25cm），底模采用12mm的竹胶板。(1)竹胶板（取1mm板条为计算单元） 竹胶板弹性模量E竹=5103 MPa 竹胶板允许应力竹=80 MPa 惯性矩I=bh3=1123=144 mm4 截面抵抗矩W=bh2=1122=24 mm3 1mm宽板条所受荷载q=P0.001=22.1640.001=22.16410-3 KN/m 竹胶板下1010cm方木净距为25cm时：M=ql2=22.16410-30.252=0.17310-3 KN.m =竹=80Mpa = 满足(2) 横向分配梁1010cm方木 其中心间距为350mm，跨度按L=0.9m计算 顺纹弯应力 弹性模量E= q=22.1640.35=7.76KN/m M=0.79KN.m I= W= = 满足(3) 纵向分配梁采用1015cm方木方木中心间距为900mm跨度按L=0.9米计算q=22.1640.9=19.95KN/mW= =4、箱梁腹板下支架模板计算碗扣采用6090120cm（横纵高）的布距，顶托上采用1015cm的方木作为纵向分配梁，其上采用1010cm方木作为横向分配梁（净距10cm），底模采用12mm的竹胶板。(1)竹胶板（取1mm板条为计算单元） 竹胶板弹性模量E竹=5103 MPa 竹胶板允许应力竹=80 MPa 惯性矩I=bh3=1123=144 mm4 截面抵抗矩W=bh2=1122=24 mm3 1mm宽板条所受荷载q=P0.001=57.420.001=57.4210-3 KN/m 竹胶板下1010cm方木净距为10cm时：M=ql2=57.4210-30.102=0.07210-3 KN.m =竹=80Mpa = ，满足(2) 横向分配梁1010cm方木 其中心间距为200mm，跨度按L=0.9m计算 顺纹弯应力 弹性模量E= q=57.420.20=11.48KN/m ，满足。(3) 纵向分配梁采用1015cm方木方木中心间距为900mm，跨度为 L=0.6米：q=57.420.9=51.68KN/mW=5、翼缘板下支架模板计算碗扣采用9090120cm（横纵高）的布距，顶托上采用1015cm的方木作为纵向分配梁，其上采用1010cm方木作为横向分配梁（净距25cm），底模采用12mm的竹胶板。 其模板支架形式布置同顶底板段，由于荷载小于顶底板段，所以以上支架模板形式可满足要求。6、箱梁侧模支架计算 侧模采用12mm厚竹胶板，竹胶板后采用1010cm方木作为横向分配梁（净距20cm），后面1010cm方木作为横向分配梁（净距0.9m），用483.5mm钢管斜撑与竖向分配梁上，斜撑间距为40cm。(1)计算模板侧压力 F=0.22ct012v1/2 =0.22261.01.15 =59.4KN/m2 c混凝土的重力密度（KN/m3）； t0新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。当缺乏实验资料时，可按t0计算；（T混凝土初凝温度,取20度） 1外加剂影响系数，不掺外加剂时取1.0；掺有缓凝作用的外加剂时取1.2 2混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm，取0.85；50-90mm时，取1.0，110150mm时，取1.15； v混凝土浇注速度，取 2.5（m/h），F=cH=261.6=41.6KN/m2取上述两值的最小值、故最大侧压力为F=41.6KN/m2有效压头高度(2)竹胶板（取1mm板条为计算单元） 竹胶板弹性模量E竹=5103 MPa 竹胶板允许应力竹=80 MPa 惯性矩I=bh3=1123=144 mm4 截面抵抗矩W=bh2=1122=24 mm3 1mm宽板条所受荷载q=P0.001=41.60.001=4.610-3 KN/m 竹胶板下1010cm方木净距为20cm时：M=ql2=41.610-30.22=0.2110-3 KN.m ，满足(3) 横向分配梁1010cm方木 其中心间距为300mm，跨度按L=0.9m计算 顺纹弯应力 弹性模量E= q=41.60.3=12.48KN/m M=1.26KN.m I= W= =，满足。(4) 竖向分配梁采用1010cm方木，方木中心间距为900mm跨度按L=0.4米计算q=41.60.9=37.44KN/mW= 15.0KN）抗滑移满足要求。7、箱梁内模支架计算内模采用12mm厚竹胶板，竹胶板后采用510cm方木作为横向框架（净距25cm），510cm方木后采用1010cm方木作为纵向分配梁（净距40cm）将框架连成一体。(1) 荷载取值荷载有顶板荷载及侧模荷载，取两者大值侧模荷载计算。由于侧压力有效压头为2.28m，而侧模高度1.33m则，侧压力F=261.33=34.58KN/m2(2)竹胶板（取1mm板条为计算单元） 竹胶板弹性模量E竹=5103 MPa 竹胶板允许应力竹=80 MPa 惯性矩I=bh3=1123=144 mm4 截面抵抗矩W=bh2=1122=24 mm3 1mm宽板条所受荷载q=P0.001=34.580.001=34.5810-3 KN/m 竹胶板下510cm方木净距为25cm时：M=ql2=34.5810-30.252=0.2710-3 KN.m =竹=80Mpa = 满足(3) 横向分配梁510cm方木 其中心间距为300mm，侧面跨度按L=0.4m计算 顺纹弯应力 弹性模量E= q=34.580.3=10.374KN/m M=0.21KN.m I= W= = 满足8、支架稳定性计算（1）支架局部稳定性计算计算箱梁标准断面下的支架局部稳定性标准断面支架纵向步距为90cm，在箱梁标准断面分段求出各段面积，如图所示：Q1=qiii=42.73(KN/m)Q2=qiii=20.26(KN/m)Q3=qiii=39.6(KN/m)则，底板一排支架受力图如下： 支点反力如下：单位：KN即最大支点反力F=26KN碗扣支架采用483.5mm的钢管惯性距，截面积截面抵抗距W=0.0982484-41448=5079mm3回转半径mm长细比钢管属于a类构件，查表得整体稳定系数：=0.807由风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw，可按下式计算：Mw=0.851.4Mwk=0.851.4Wklah2/10 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001) 式（5.3.4)Wk 风荷载标准值，1.16KN/m2（计算过程见支架整体稳定性计算）la立杆纵距，取0.9米h立杆步距，取1.2米所以，Mw=0.851.41.160.91.22/10=0.18KN.m稳定性计算：（组合风荷载进行计算） （满足）计算箱梁段横梁下的支架局部稳定性支架纵向步距为60cm，支架布置形式及底板上承重面积如图所示，Q=qiii=35.3(KN/m)则，底板一排支架受力图如下： 支点反力如下：单位：KN即，最大支点反力F=32.7KN稳定性计算：（组合风荷载进行计算） （满足）（2）支架整体稳定性计算作用于支架上的水平风荷载标准值按下列公式进行计算：Wk=0.7zsW0 (建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001) 式4.2.3)z风压高度变化系数，按离地面5米，地面粗糙程度按C类(有密集建筑群的城市市区)，查建筑结构荷载规范(GB50009-2001)表7.21，取值0.74s支架风荷载体型系数，按桁架体型系数计算，即stw=s查建筑结构荷载规范(GB50009-2001)表7.3.1第32项规定 挡风系数=An/A=306.24/150=2.0 An为桁架杆件和节点挡风的净投影面积，（按跨30米计算，一跨立杆40根，平均按5米高计算，平杆三