箱梁碗扣式钢管支架搭设方案.doc

国道主干线北京绕城公路（六环路）西沙屯至寨口段8合同段温阳路立交桥、E、F匝道桥箱梁碗扣式钢管支架搭设方案（A0A8，B0B8段）一、编制依据1、公路桥涵施工技术规范JTJ04120002、施工图纸3、建筑施工手册（第二版）4、路桥施工计算手册二、支架架设方案综述国道主干线北京绕城公路（六环路）西沙屯至寨口段8合同段温阳路立交主线桥全长495米，16跨共分为Mystring=Space(16000000)四联，均为预应力混凝土连续箱梁，梁高1.6米，第三联梁高2.2米，桥宽26米，分东西两个半桥。第1和2联由我部施工。主梁采用C50混凝土。东半桥：第一联14号墩：25+30+30+30115（米），设计混凝土量984m3。第二联48号墩：30+30+30+25115（米），设计混凝土量984m3。西半桥：第一联14号墩：21.083+25+25+2596.083（米），设计混凝土量845m3。第二联48号墩：25+25+30.352+25105.352（米），设计混凝土量915m3。预应力混凝土连续箱梁结构截面特征如下图（图中单位mm）。箱梁底宽：8.87米；箱梁顶宽：12.87米；箱梁翼缘宽：2.0米；箱梁高1.6米；本桥现浇连续箱梁施工支架采用碗扣式钢管支架体系。由于本桥跨过前沙涧沟和稻香湖北路，因此应当采取不同的方法。A6A8、B5B7墩柱之间，上跨稻香湖北路，须进行不中断交通的方式搭设支架即门式支架。A1A2、B1B2轴之间跨沙涧河沟，采取在河沟内埋圆管、然后回填土，在回填土上搭设满堂红支架的方案。（一）、满布碗扣式钢管架搭设方案主桥B2B5轴之间，A2A6轴之间搭设满堂红支架。钢管支架基底须进行特殊处理：回填50cm厚3：7灰土，压实，上铺30厚级配砂石，碾压密实。回填压实处理，然后上铺150150mm方木做底木，立管上部用顶托顶120120mm方木做主横梁进行传力,再上部采用100100mm方木作分配梁，然后满铺5cm厚木板，最上面铺15mm厚芬醛覆膜胶合板。支架传力方式：箱梁混凝土自重、模板重量以及施工荷载由5cm1.5cm厚木板直接承受，然后传力到上部100100mm方木和120120mm上，再经钢管立杆传力到底部方木上，最后传至级配砂石地基上。立杆间距见后面的“计算书”。20钢管架架设高度表轴线支架搭设高度（m）备注B半桥A半桥127.4367.5617.1087.216237.5617.6677.2167.31347.6677.6477.317.522457.6477.8277.5227.463567.8277.8797.4637.52677.8797.9147.527.57787.9147.8237.577.727（二）、门支架设计温阳路立交桥主线桥上跨稻香湖北路，B5B7，A6A8之间须搭设门式支架。墩柱轴线间距分别为60米和55.352米。考虑稻香湖北路的交通需要，必须上行和下行两条机动车道，同时，必须留出人行通道。因此门洞宽度按4米设计。具体搭设方案见附图。门架上梁采用工字钢。立柱采用加密碗扣式钢管架（立杆间距30cm）。为实现通车需要，门洞高度为4.5米。4.5米向上距箱梁底还有3米高空间，还须搭设支架。温阳路立交桥主线桥B1B2，A1A2之间跨前沙涧沟，该部分支架搭设方案为，在前沙涧沟内埋设并排两根1000的涵管，上部回填、压实，然后搭设满堂红支架。二、地基处理方案1、桥区地质情况桥梁上跨部分地势较平坦，自然地面标高为44.6米。为耕地。地质为人工堆积层，再向下为亚粘土层。2、处理方案（1）地基处理承台施工完毕后要及时回填基坑，采用素土回填，分层击实到离原地面50cm，回填3：7灰土碾压密实（宽度为桥宽向外各90cm），高出地面30cm回填天然级配砂砾，分层压实。地基填实度达到85以上。地基处理范围外侧挖纵向排水沟，保证施工过程顺利排水，不致使雨水浸泡地基。排水沟顶面设2横坡。（2）跨稻香湖北路门支架钢管加密区部分基底落在稻香湖北路上，地基不用处理，但必须垫5cm厚通长木板。人行道上搭设支架必须垫150150方木，以保护原路面和满足承载力要求。三、钢管支架预压方案由于现浇箱梁混凝土量较大，桥梁跨度长，钢管支架必须满足沉降要求。因此，在支架上50mm厚木板铺设完成后，将对支架进行预压。预压荷载为梁自重的1.15倍，温阳路立交箱梁最终预压荷载为271.1531.05KN/m2。用砂袋或土袋进行荷载模拟。预压过程中，测量人员将记录支架沉降情况，当沉降量小于1mm/d时，可完成预压。四、施工技术措施及要点（一）、支架构造要求：1、LG180和LG300交叉分布，上部用LG300接长，顶部再用LG180找齐，以避免立杆接头处在同一水平面上。2、立杆垫座和可调底座的使用注意事项，立杆垫座必须距垫木中心，可调底座可调长度不得大于1/3可调杆长度。3、碗扣式支架的底层组架最为关键，其组装的质量直接影响到上部架子质量。组装完两层横杆后，首先应检查并调整水平框架的直角度和纵向直线度，保证立杆的正确位置，其次检查横杆的水平度。并通过调整立杆可调座使横杆间的水平偏差小于1/400L，同时应逐个检查立杆底脚，并确保所有立杆不浮地松动。当底层架子符合搭设要求后，检查所有碗扣接头，并锁紧。搭设过程中，随时注意检查上述内容，并调整。4、由于支撑面积较大，立杆不用都连成整体，每个支撑架的高宽比须小于3：1。5、剪刀撑设置：顺桥向规定10米设一道（组）剪刀撑。斜杆和地面夹角为4560度。并沿全高度布置。支 架 计 算 书一、支架选用材料力学性能本工程采用WDJ碗扣式多功能钢管架。其材料力学性能如下：钢管选用外径48mm，壁厚3.5mm。 材料特性表 表1材质截面规格（mm）截面面积（mm2）质 量（kg/m）截面惯性矩Ix（104）mm4截面最小抵抗矩Wx（103）mm3钢管483.54893.8412.195.08I40b400144940773.84227811139I36c360140908471.3117351964方木10010010000833167方木120120144001728288方木150150225004219563钢材弹性模量：E2.1105Mpa。钢管回转半径：i15.78mm。木材按照东北落叶松设计。木材容重6KN/m3，弹性模量：E11103Mpa。木材容许应力，见下表 木材容许应力 （Mpa） 表2材质顺纹拉应力1顺纹承压力a顺纹弯应力w顺纹剪应力j横纹承压力ah弯曲剪应力松木9.01414.51.53.52.3钢材容许应力，见下表 钢材容许应力 （Mpa） 表3材质抗拉、抗压轴向力弯曲应力w剪应力A314014585模板和杆件的允许挠度：L/400。二、碗扣式支架方案说明根据本工程实际进度情况，三联箱梁有可能同时施工，这就意谓着将需要大量的木胶合板、方木、板方、WDJ钢管及连接件等模板和支架用材料。从安全、质量和经济三方面因素考虑，计划采用如下方案：碗扣式钢管架下部设方木垫木，上部设方木做横梁，然后满铺50板，其上为木胶合板模板。详细情况见搭设图。三、计算模型建立和计算（一）、施工荷载情况 现浇钢筋混凝土自重：26KN/m3； 模板自重：按设计情况计算； 施工人员、施工料具运输、堆放荷载：2.0KN/m2； 倾倒混凝土时产生的冲击荷载：按照导管倾倒考虑 2.0KN/m2； 振捣混凝土产生荷载：2.0KN/m2；由于本工程钢管支架搭设高度均在10米以下，按照规范要求，可不考虑风载影响。（二）、支架设计及传力方式分析支架下部地基处理方式：50cm厚3：7灰土碾压密实，上铺30cm级配砂石碾压密实。支架立杆底部垫枕木1515cm方木，上部采用1212cm方木作横梁，横梁上设置1010cm方木作为分配梁，分配梁间距30cm（中心），分配梁上密铺5cm板材，预压完成后，再铺15mm厚双面覆膜酚醛木胶合板。支架方案一、 立杆布置形式（横纵竖向）：9009001200mm，横梁、腹板梁端局部6009001200mm。上部横梁采用1212cm，分配梁采用1010cm分配梁。 支架方案二、 立杆布置形式（横纵竖向）：6006001200mm，横梁、腹板梁端局部6006001200mm。横梁和分配梁均采用1010cm方木。1、竖向荷载传递施工荷载底模5cm木板1010cm方木分配梁1212cm方木横梁立杆立杆底座垫木（1515cm）地基2、水平荷载传递施工荷载侧模侧模支架（三）内力计算1、竖向荷载计算模型建立和荷载计算以第二联B半桥为例进行计算。第二联总长115（米），设计混凝土量984m3。箱梁横断面面积：9.235m2，折合成底宽8.87米的实心矩形，其高度为9.235/8.871.041米。第二联混凝土总量折合每平米荷载为：98426/（1158.87）25.08kN/m2。平均一联重量：98426/46396KN按照主断面面积计算梁体砼重量：(1)箱体部分断面：8.871.6=14.192m2翼缘部分断面：(0.2+0.4) 2=0.62=1.2m2A1=15.392m2(2)箱室面积：3.310.93=3.07832=6.1566 m2A2= 6.1566 m2(3)箱梁横断面面积A3=15.392-6.1566=9.235m2箱体部分自重荷载：钢筋混凝土自重按26kN/m3考虑。30米长跨度梁的重量：9.23530267204KN。30米跨每平米重量：7204（308.87）27.07kN/m2。2、支架体系验算：首先对方案一进行验算，即以（横纵步距）0.90.91.2米的立杆间距进行计算。、50厚木板承载验算 50厚木板上承受均布荷载取0.30.9m一块板为计算单元，以0.3米宽（板宽）计算混凝土自重荷载q1如下：q10.327.078.12KN/m自重荷载分项系数取1.2考虑，则q11.28.129.744 KN/m。施工荷载：施工人员、施工料具运输、堆放荷载：2.0KN/m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载：按照导管倾倒考虑 2.0KN/m2；振捣混凝土产生荷载：2.0KN/m2；以上三项之和：6.0 KN/m2。q20.36.01.42.52KN/m；因此：qq1+ q29.744+2.5212.264 KN/m。以3跨剪支连续梁计算内力：I最大弯矩：M0.1ql2=0.112.2640.32=0.11 KNm抗弯验算：M/W 0.11/（125106）8.8102KN/m20.88 Mpa w14.5Mpa结论：满足。II抗剪验算：最大剪力：Q0.6ql0.612.2640.32.21KN。8Q/7bh。82.21/（70.30.025）337KN/m20.337Mpa=2.3 Mpa结论：满足。III挠度验算：f0.677(ql4)/(100EI)0.67712.2640.34/(10011106312.510-8)1.95610-5m l/400=300/400=0.75mm结论：满足要求。 材料特性表 表4材质截面规格（mm）截面面积（mm2）质 量（kg/m）截面惯性矩Ix（104）mm4截面最小抵抗矩Wx（103）mm3木板503001.51040.009312.5125、10cm10cm方木（分配梁）承载力验算 纵向取3跨（30.92.7米），计算1010cm方木强度和刚度。530cm木板自重相对于箱梁自重可忽略不计，考虑0.32.7米面积上箱梁自重作用在1010cm方木上。计算荷载q1如下：q10.30.327.078.12KN/m自重荷载分项系数取1.2考虑，则q11.28.129.744 KN/m。施工荷载：施工人员、施工料具运输、堆放荷载：2.0KN/m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载：按照导管倾倒考虑 2.0KN/m2；振捣混凝土产生荷载：2.0KN/m2；以上三项之和：6.0 KN/m2。q20.36.01.42.52KN/m；因此：qq1+ q29.744+2.5212.262 KN/m。以3跨剪支连续梁计算内力：I强度验算：最大弯矩：M0.1ql2=0.112.2620.92=0.933 KNm抗弯验算：M/W 0.933/（167106）5.59103KN/m25.59Mpa w14.5Mpa结论：满足。II抗剪验算：最大剪力：Q0.6ql0.612.2640.96.62KN。8Q/7bh。86.62/（70.10.05）1513KN/m21.513Mpa=2.3 Mpa结论：满足。III挠度验算：f0.677(ql4)/(100EI)0.67712.2640.94/(1001110683310-8)5.9510-4m l/400=900/400=2.25mm结论：满足要求。、1212cm方木横梁验算1212cm方木承受1010cm分配梁传下来的反力取最大值12.1KN。以一跨简支梁计算。I、抗弯验算M/W3.63/（288106）1.26104KN/m212.6 Mpa w14.5Mpa 结论：满足II、抗剪验算Q =12.1KN。8Q/7bh。812.1/（70.120.06）1921KN/m21.921Mpa=2.3 Mpa结论：满足。III、挠度验算f=12.1x0.3(0.93-4x0.32x0.92)/(6x11106172810-8x0.9)=1.55mm900/400=2.25mm.结论：满足。、立杆承载力和稳定性验算I强度验算将横梁方木计算模型中支座反力和一格（900900）所占面积计算混凝土自重进行比较，选择较大者进行计算：（1）、查受力分析表，支座反力最大值12.1KN（2）、按面积计算：0.90.927.071.2=26.32KN；施工荷载：0.90.96.01.46.804KN总计：26.32+6.80433.12KN/48.28KN。取12.1KN作为立杆的作用力。N/A12.1/48910-624.7103KN/m2 =140103 KN/m2。结论：满足II稳定验算：横杆步距按照1.2米验算。钢管回转半径i15.78mm。=l/15.78=1200/15.78=76.04查表，内插法可得：=0.676NAf0.67648921571KN。支座反力：12.1KN N=71KN结论：满足III地基反力立杆轴向压力为12.1KN，垫木选用15cm15cm方木，垫木承载面积按照900150mm考虑：N/A=12.1/0.9*0.1589.6KN/m2，即89.6Kpa。同样过程对方案二进行验算，也可以满足规范要求。四、跨稻香湖北路门架方案及验算1、门洞搭设方法：门架跨度按4米设计。工字钢顺桥向摆放，横向间距600mm。工字钢长6米，伸入两侧加密碗扣式钢管架各1米。加密区宽1.2米，采用3030cm碗扣架搭设。工字钢梁上部铺方木，然后密铺5cm木板。方木和5cm木板验算同上节。2、工字钢强度和挠度验算：按I40b验算。取0.6 m宽带计算荷载如下混凝土自重： p10.61.041261.219.49KN/m施工荷载： p20.66.01.45.04KN/m总计：pp1+ p219.49+5.0424.53KN/m按剪支梁计算内力：、弯矩 Mmax=pl2/8=24.5342/849.06KN.mM/W=49.06/（113910-6）4.31104KN/m243.1Mpa fy215 Mpa满足弯应力要求。、挠度f5pl4/(384EI)524.5344/（3842.11082278110-8） 1.7110-3m 1/4001010-3m 满足要求。、抗剪验算 Vpl/224.534/249.06kNVS/Itw49.06671.2103109/(22781104101212.5103)11.6Mpafv=125 Mpa 满足要求。 型钢材料特性表 表5材质截面规格（mm）截面面积（mm2）质 量（kg/m）截面惯性矩Ix（104）mm4截面最小抵抗矩Wx（103）mm3工40b14440012.59.40710373.84227811139工45b15240013.511.1410387.45337591500.4工50b16050014.012.925103101.46485561942.2槽32b9032010.05.4910343.108056.8503.5型钢钢材强度设计值（Mpa）钢号组别抗拉、抗亚、抗弯fy抗剪fv端面承压fce3号钢1组215125320五、跨沙涧沟门字架方案设计由于按照埋设两根水泥管方案进行跨沙涧沟支架施工，需一次性投入90米长内径1.5米的水泥管，从经济上考虑不是最佳方案；另一种方案为采用门架方式跨河沟。方案设计：在沙涧沟两侧河堤挖基槽，作地基梁，然后上搭设密排式碗口式脚手架，其上假设工字钢。工字钢上铺设方木等垫木或木板等。考虑河道汛期排洪需要，河底宽度需保持5米宽度，工字钢按照净跨8米考虑。进行强度、刚度和挠度计算。方案一：工字钢采用工50b间距600mm布置考虑。为简化计算，一根工字钢上部按照均布荷载形式考虑。混凝土自重： p10.61.041261.219.49KN/m施工荷载： p20.66.01.45.04KN/m总计：pp1+ p219.49+5.0424.53KN/m按8米跨剪支梁计算内力：、弯矩 Mmax=pl2/8=24.5382/8196.24KN.mM/W=196.24/（1942.210-6）101Mpa fy215 Mpa满足弯应力要求。、挠度f5pl4/(384EI)524.5384/（3842.11084855610-8） 1310-3m 1/4002010-3m 满足要求。、抗剪验算 Vpl/224.538/298.12kNVS/Itw98.121146.6103109/(48556104101214.0103)16.6Mpafv=125 Mpa 满足要求方案二、 E、F匝道跨沙涧沟河采用两个32cm槽钢固定一起使用。搭设门架跨沟方案。组合槽钢间距300mm，跨度6米。背对背槽32b组合槽钢截面特性材质截面规格（mm）截面面积（mm2）质 量（kg/m）截面惯性矩Ix（104）mm4截面最小抵抗矩Wx（103）mm3槽32b11.0210386.5016288.41018混凝土自重： p10.31.127261.210.55KN/m施工荷载： p20.36.01.42.52KN/m总计：pp1+ p210.55+2.5213.07KN/m按6米跨剪支梁计算内力：、弯矩 Mmax=pl2/8=13.0762/858.82KN.mM/W=58.82/（101810-6）57.8Mpa fy215 Mpa满足弯应力要求。、挠度f5pl4/(384EI)513.0764/（3842.110816288.410-8） 6.45mm 1/40015mm 满足要求。、抗剪验算 Vpl/213.076/239.21kNVS/Itw39.21302.52103109/(16288.4104101220.0103)7.28Mpafv=125 Mpa 满足要求。按8米跨剪支梁计算内力：、弯矩 Mmax=pl2/8=13.0782/8104.56KN.mM/W=104.56/（101810-6）103Mpa fy215 Mpa满足弯应力要求。、挠度f5pl4/(384EI)513.0784/（3842.110816288.410-8） 20.3mm 1/40020mm 基本满足要求。（但未超出5）、抗剪验算 Vpl/213.078/252.28kNVS/Itw52.28302.52103109/(16288.4104101220.0103)9.7Mpafv=125 Mpa 满足要求。附：E、F匝道桥箱梁支架方案及计算书一、支架概况箱梁截面特征：下底4.26米宽，上顶8.26米宽，梁高1.2米。横断面面积4.8m2。平均每平米重量：29.3kN/m2。 支架体系计划采用如下形式： 立杆间距600600900或6009001200形式。 地基处理采用50cm3：7灰土换填夯实，上填30cm厚天然级配砂石夯实。立杆底座支撑在1015cm的方木上。立杆顶托1515cm的方木，其上满铺5cm厚30cm宽的木板，底板模板采用15mm厚的双面覆膜木胶合板。 侧模支撑见图示。 侧模加固：1、对拉螺栓螺纹12或圆12的对拉螺栓，从箱梁底部穿过，将左右外侧模对拉；2、侧模斜撑方木和纵向支托上方木的对拉。采用圆12的螺杆。二、支架验算： 1、验算5cm板强度、挠度：50厚木板上承受均布荷载取0.30.6m一格为计算单元，计算混凝土自重荷载q1如下：q10.30.629.35.274KN/m自重荷载分项系数取1.2考虑，则q11.25.2746.33 KN/m。施工荷载：施工人员、施工料具运输、堆放荷载：2.0KN/m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载：按照导管倾倒考虑 2.0KN/m2；振捣混凝土产生荷载：2.0KN/m2；以上三项之和：6.0 KN/m2。q20.36.01.42.52KN/m；因此：qq1+ q26.33+2.528.85 KN/m。以3跨剪支连续梁计算内力：I最大弯矩：M0.1ql2=0.18.850.62=0.32 KNm抗弯验算：M/W 0.32/（125106）2.56103KN/m22.56 Mpa w14.5Mpa结论：满足。II抗剪验算：最大剪力：Q0.6ql0.68.850.63.19KN。8Q/7bh。83.19/（70.30.025）486KN/m2=2.3 Mpa结论：满足。III挠度验算：f0.677(ql4)/(100EI)0.6778.850.64/(10011106312.510-8)2.2610-4m l/400=600/40