现浇箱梁跨越高速公路支架施工方案及计算书.docx

省 公 路 工 程 总 公 司 跨沪杭支架计算书高架桥跨沪杭现浇箱梁满堂支架搭设方案及计算书一、 工程概况我部段内高架桥上跨高速公路，设计采用6跨等截面单箱三室预应力砼连续箱梁，梁高1.6m。跨径为24+25+230+25+24，桥面宽为16.75m2，底板宽12.75m、单侧翼板宽2m，梁高1.6m。箱梁横坡由顶板旋转而成，顶、底板横坡同桥面，腹板保持垂直。在箱梁腹板、底板设置通气孔，直径为8cm，相邻横隔板间每块板设两个，通气孔在腹板处高度为离底板0.6m；离横隔梁距离2m，底板上设在一室中间，与腹板上对应。预应力钢束采用符合ASTM416-97标准的高强度、低松弛270级j15.24毫米钢绞线，标准强度Ryb1860Mpa，公称面积A=1402。主线交叉桩号为K3+907.148，高速公路被交桩号为K+（路基宽35m），交角为53.458o。二、 方案简介由于高速、高速两条线路均位于右偏曲线上，受高架桥连续现浇箱梁底标高与高速路面标高的限制，且还需维护高速公路的正常通车，保证临时支架通车净空要求。根据现场实际情况及以往工地的成熟经验，确定连续箱梁施工工序：1. 基础处理：采用宕渣（或建筑垃圾）回填、浇筑混凝土基础对地基进行处理；2. 支架搭设：根据施工现场地形、地物，采取三种支架体系：1) 第12#14#墩和第16#18#墩之间采用HR可调式重型门架搭设满堂支架；2) 第14号墩起往方向及第16#墩起往方向跨越高速公路边坡范围采用WDL碗扣式钢管脚手架；3) 跨越沪杭高速路面采用贝雷片临时墩身，HM500300型钢混和支架结构，及墩梁式支架，C20砼临时墩基础、贝雷片拼接临时支墩、H型钢作纵梁，并辅助拆卸装置（顶托），共同组成跨越沪杭高速门洞支架。3. 模板：采用大块新竹胶板，每块模板面积2。三、 支架搭设方案：(一) HR重型门架支架搭设方案：根据本桥上构的结构尺寸特点，在普通路段（及12#14#墩，16#18#号墩间）选用HR可调重型门架搭设满堂支架。根据该桥的荷载计算及重型门式脚手架的一般性使用经验，跨中：沿箱梁横向设置多榀门架，连续设置交叉支撑，门架沿桥横向间距0.9 m，纵向1m；外侧翼缘板沿桥横向间距1.2m，纵向1m；在横隔梁处：门架沿桥横向间距0.6 m，纵向0.6m布置。（详见支架布置图）。门式支架的间距按支架布置进行搭设，支架在搭设过程中，设一名技术员和一名安全员对支架的原材料及搭设质量进行检查，对破损的门架一律不许使用，同时对支架的垂直度进行检查，垂直度不得大于2%，门架与门架间的接头要求严密，对位准确。纵横门架间采用48的钢管和扣件进行连接，纵、横杆从门架底部开始设置，在高度方向每一榀设一道。斜撑的搭设，横向每四排门架设一排斜撑（剪刀撑），纵向五排斜撑。斜撑钢管间距3.5 4.0米 呈45布设。顶托设置，顶托采用60或90型号，其自由长度控制在30以内。支架力学性能1、 483.0mm扣件式钢管支架性能外径mm壁厚mm截面积cm2惯性距cm4抵抗距cm3回旋半径 cm483.54.23910.794.491.59、HR型重型门架承载性能(二) WDJ碗扣式管架搭设方案：本现浇段1416号墩跨越沪杭高速公路，平面位置处于曲线上。在边坡支架施工方案选择上，采用碗扣式支架搭设，基础处理方便，有利于线形调节。根据碗扣式支架结构尺寸及一般使用经验，在14、16号墩中横梁位置支架按0.6m0.9m间距布置，沪杭边坡位置按0.9m0.9m间距布置。沪杭边坡首先按照支架设计图进行放样，按照大样将边坡修整成台阶，采用人工夯实后，立模浇筑10C20砼基础，并将混凝土台阶间外露部分用水泥砂浆封闭，防止雨水侵入。支架安装严格按照图纸布置位置安装，碗扣支架为定型支架，安装时先确定起始安装位置，并根据地面标高确定立杆起始高度安装预制块，利用可调底托将标高调平,避免局部不平导致立杆不平悬空或受力不均，安装可采取先测量所安装节段地面标高,根据所测数据计算出立杆底面标高,先用可调底托将四个角标立杆高调平后挂线安装其它底托,后安装立杆。支架布设注意事项 当立杆基底间的高差大于60cm时，则可用立杆错节来调整。 立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应用长2.4m和3.0m的立杆错开布置，往上则均采用3.0m的立杆，至顶层再用1.5m和0.9m两种长度的顶杆找平。 立杆的垂直度应严格加以控制：30m以下架子按1/200控制，且全高的垂直偏差应不大于10cm。 脚手架拼装到35层高时，应用经纬仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。并在无荷载情况下逐个检查立杆底座有否松动或空浮情况，并及时旋紧可调座和薄钢板调整垫实。 斜撑的网格应与架子的尺寸相适应。斜撑杆为拉压杆，布置方向可任意。一般情况下斜撑应尽量与脚手架的节点相连，但亦可以错节布置。 斜撑杆的布置密度，当脚手架高度低于30m时，为整架面积的1/21/4，斜撑杆必须对称布置，且应分布均匀。斜撑杆对于加强脚手架的整体刚度和承载能力的关系很大，应按规定要求设置，不应随意拆除。3. 立杆、横杆承载性能：门洞支架搭设方案：临平高架桥跨沪杭高速公路现浇预应力砼连续箱梁支架因车辆通行需要，支架采用C20砼基础，贝雷桁片作墩身，HW483H型钢作纵梁。作为自重、模板、钢筋砼和施工荷载的承重梁，两根H型钢间距为0.7m。经计算，满足强度和刚度要求。H型钢力学参数：（见附表1）四、 承载力验算本箱梁采取二次浇注，第一次浇注到箱梁翼板根部，第二次浇筑顶板。支架根据地形采用三种搭设方式：门式支架、碗扣式支架、H型钢墩梁式支架。侧模、底模及端头模采用优质新竹胶模板，面积大于2；内模采用定型板模。支架上设两层分配横梁，第一层采用10槽钢沿路线方向横放置于支架顶托内，第二层采用1010方木，沿垂直路线方向布设，作为模板支撑。1、混凝土重按26.0KN/m3计算；2、模板及附件（含加固件）重0.6KN/m2； 3、施工人员及施工料具运输、堆放取2.5KPa；5、分配梁按简支结构计算；6、材料用量：根据箱梁支架布置图计算。7、根据路桥施工计算手册规定：模板、支架计算当按照容许应力设计时，则不考虑。本支架设计按容许应力考虑，故荷载分项系数不计。由于本桥上部结构左右幅对称布置，本方案选用左幅进行支架搭设施工设计，施工时右幅支架按左幅方案进行施工。(一) 顶板箱内支架承载力、稳定性验算：顶板支架采用483.5mm扣件式钢管支架，支架间距按0.80.8m布置，由于箱梁箱内净空仅为115cm，不考虑搭接。查相关手册得：钢管支架单根立杆稳定承载力计算：=L/I=115/1.59=72.3，查表得=0.792N稳= A=0.792423.9140=47.0KN顶板砼重：G1=(0.45+0.2)22+0.21.650.826=20.38KN模板重量：G2=3.650.80.75=2.22KN施工荷载：G3=3.650.82.5=7.3KN钢管支架: G4=0.5KN（箱内钢管按0.80.8设置,上下各设一道拉杆,共0.8m为一个计算单元)每个室内每0.8m长度内共有支架立杆5根，故单根钢管受力为：N=G1+G2+G3+G4=30.45=6.08KNN47.0KN 满足要求!安全系数K=47.0/6.08=7.7 (二) 跨中断面下支架验算：1. 荷载取值：1) 混凝土：跨中截面箱体混凝土截面积：A=12.751.6-3.651.153+3(0.50.3/22+1.00.25/22)=9.01q1=9.01x26=234.26KN/m换算为每平方米竖向荷载：=234.26/12.75=18.37 KN/2) 模板：模板周长(底、侧、内模)：C=12.75+21.15+3（2.65+1.65+0.5832+1.032+0.62）=41.23mq2=41.230.6=24.74KN/m换算为每平方米竖向荷载：=24.74/12.75=1.94KN/3) 施工荷载： 2.5 KPa=2.5KN/2. 门架验算:由于现浇梁箱单幅共设3个室,每个室宽3.65m,腹板0.45m,于腹板底的支架间距按90cm布置，于底板底的支架间距按120cm布置，由于支架上设两层分配梁，故荷载按均布荷载对支架进行验算,长度方向取2m(门架排距)为一计算单元。砼自重：G1=234.26KN/m2=468.52KN 模板重: G2=24.74KN/m2=49.48KN施工荷载：G3=2.5KN/12.75m2m=63.75KN管架自重：G4=18 KN总荷载为G=（G1+G2+G3+G4）=599.75 KN (取2m为一个计算单元)每2m长度内共有门架13榀，故单榀门架受力为：N=599.7513=46.13KNN容75KN 满足要求!安全系数K=1.6由于翼板下荷载较小,在此不进行验算。3. 碗扣验算：跨沪杭边坡路段跨中断面处为碗扣支架，按0.9m0.9m布设。取一个立柱（0.9m0.9m）为计算单元。砼自重：G1=18.37KN/0.9m0.9m=14.87KN模板重: G2=1.94KN/0.9m0.9m=1.57KN施工荷载：G3=2.5KN/0.9m0.9m=2.03KN管架自重：G4=0.69 KN总荷载为G=（G1+G2+G3+G4）=19.16 KNN容30KN 满足要求!安全系数K=1.6(三) 横隔梁下支架验算：1. 荷载计算：1) 混凝土：横隔梁截面箱体混凝土截面积：A=12.751.6=20.4q1=20.4x26=530.4KN/m换算为每平方米竖向荷载：=530.4/12.75=41.6 KN/2) 模板：模板周长(底、侧、内模)：C=12.75+21.15=15.05mq2=15.050.6=9.03KN/m换算为每平方米竖向荷载：=9.03/12.75=0.71KN/3) 施工荷载： 2.5 KPa=2.5KN/2. 门架验算：横隔梁宽为2m，支架按0.6m步距,排距按0.6m与路线方向垂直布设。故取1.6m0.6 m(单榀门架)为一计算单元进行计算。砼自重：G1=41.61.60.6=39.94KN模板重: G2=0.711.60.6=0.68KN施工荷载：G3=2.51.60.6=2.4KN支架重：G4=1.40KN总荷载为G=（G1+ G2+ G3+ G4）=44.42KN在单幅横隔板下，由于取的是单榀门架为一个受力单元，即N=44.42KNN容75KN 满足要求!安全系数K=1.7 在门架搭设时横隔梁处将会受到立柱的影响,不能完全按60cm进行布设,施工时适当调整,但调整后的间距不能大于60cm。3. 碗扣验算：如右图所示，在中横梁处碗扣是按0.9m0.6m布设。取一个立柱（0.9m0.6m）为计算单元。砼自重：G1=0.60.941.6=22.46KN模板重: G2=0.60.90.71=0.38KN施工荷载: G3=0.60.92.5=1.35KN支架荷载：G4=0.69KN单立柱所受荷载为:G=G1+G2+G3+G4=24.88KNN容=40KN 满足要求!安全系数K=1.6 (四) 分配梁强度验算 1、横隔梁下10槽钢强度验算，跨度为1m，取1m长度为计算荷载，偏安全按简支计算，即得荷载为q=（45.752）1.6=28.60KN/m。M= (1/8)(ql2)= 0.12528.6012=3.575KN. mW=39.7cm3 (查有关资料得)=M/W=357539.7=90.05Mpa=210Mpa 安全系数K=2.33 满足要求!2、在跨中底板下在跨中槽钢的最不利布设方法与横隔梁一致,而荷载跨中并没有横隔梁大。根据上述验算可知，其满足要求!（四）跨沪杭H钢门架计算我部使用的是HM（500300）型中截面尺寸为482300 H钢：其力学性质为：截面积：A=146.4cm2 惯性矩：Ix=60800cm4 截面抵抗矩：Wx=2520cm3 弯曲应力：w=145MPa 剪应力：=85MPa 弹性模量：E=210000MPa根据上述数据与砼分配荷载计算H钢的间距：(半考虑)砼在底板以上的在效面积为A1=8.904m2故底以上的砼总重为:8.9041126=2546.544KN模板荷载：（1.15112+12.7511）0.6KN/ m2=99.33KN施工、砼振捣荷载：（12.7511）4KPa=561KN施工总荷载为:G=2546.544+99.33+561=3206.874KN分配到H型钢上的均布荷载为:q=G12.75(2x+0.3)11 =(45.72x+5.26)KN/m安全系数取K=1.5计算1、剪力计算 H型钢所受最大剪力在支点处 ql2A1.5 由此可得出=4.8m2、弯曲计算 H型钢所受最大弯曲在跨中处 ql28w Wx1.5 由此可得出=0.41m3、挠度计算 我们取X=0.4m进得挠度计算= 代入上面数据可知=0.05mml/400 从对H型钢的力学验算可知H型钢的垂直布设间距为0.8m(边对边)。 (五)预拱度计算1、支架的弹性变形取门架受力的平均值进行支架的弹性变形计算1L/E；=N/A；得到1LN/EA1(mm)翼板下(N=12.4KN)跨中底板下(N=17.37KN)横隔梁下板(N=26.15KN)L=6784mmL=5634mmL=5634mm0.91.11.6注:表中所列荷载N为单根钢管受的轴向力，即为单榀门架受力的一半。E取210000MPa，A为4.278cm2。2、其他非弹性变形钢管的接头产生的接缝压缩产生的变形，在本支架中取3个接头，每个接头压缩量取值1mm，共计313mm；模板与分配梁间取1mm，分配梁与支架取1mm，顶托与支架取1mm，门架与支垫方木取2mm，地基取5mm。共计：3+1+1+1+2+5=13 mm(六)地基承载力计算 通过对现场地基的实际检测并通过现场监理员旁站，对一个(0.15m0.15m)的试件加载到6.5T的荷载,混凝土基础稳定无裂缝出现，可得到：=65KN/（0.15m0.15m）=2889KPa 根据上述计算原理可得一个立杆的所传递到底托盘最大的力为:P =31.254KN而试验时并没有考虑力的向下分散，故此也不着考虑： =P/A=31.254KN/（0.15m0.15m）=1389.06KPa1.3满足要求!2、模板在风荷载作用下的稳定性验算作用在模板上的风力（取横桥向2米为计算单元）为：P=WkA = 60021.61000=1.92KN(合力作用在模板中部)横桥向一个计算单元模板重为:G=1.620.6=1.92KN抗倾覆系数K=1.920.011.920.8=0.01251.3不满足要求!模板在风荷载作用下稳定性不满足要求，故在钢筋安装前采取临时加固措施，用拉杆将其固定在支架上即可。附件1、宽、中、窄翼缘H型钢截面尺寸、截面面积、理论重量和截面特性表（节选自GB/T 11263