泗许特大桥门洞方案及脚手架计算书

新建宿淮铁路工程新建宿淮铁路工程 SHZH 1SHZH 1 标段标段 跨泗许高速立交特大桥 40 64 40 m 连续箱梁 DK020 795 连续梁满堂现浇支架计算书连续梁满堂现浇支架计算书 及交通组织方案及交通组织方案 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路工程指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路工程指挥部 二二 一一 年三月二日年三月二日 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 2 新建宿淮铁路工程新建宿淮铁路工程 SHZH 1SHZH 1 标段标段 跨泗许高速立交特大桥 40 64 40 m 连续箱梁 DK020 795 连续梁满堂现浇支架计算书连续梁满堂现浇支架计算书 及交通组织方案及交通组织方案 编制 日期 审批 日期 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路工程指挥部 二二 一一 年三月二日年三月二日 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 3 跨泗许高速立交特大桥连续箱梁满堂支架现浇跨泗许高速立交特大桥连续箱梁满堂支架现浇 计算书及交通组织方案计算书及交通组织方案 1 1 概况 概况 跨泗许立交特大桥 40 64 40 m 位于宿州市埇桥区 梁底宽 3 4 米 顶 宽 4 9 米 梁高变化在 3m 5m 之间 宿淮铁路于 DK020 795 处上跨泗许高速公 路而建 高速公路目前在该段基层已施工完成 桥位处于地势开阔平坦 交通 条件便利 该桥在上跨泗许高速公路时设计为三跨连续箱梁 满堂支架现浇 边跨孔 40 米 主跨跨 64 米 现浇采用普通钢管脚手架 为确保在建泗许高速公路正 常施工 在高速公路路基宽度范围内留设门洞 左右幅各设置门洞一个 门洞 宽度按路面沥青混凝土摊铺机通过为原则 门洞设置宽度 7 米 门洞的限制高 度均为 5 5 米 2 2 工期安排 工期安排 目前连续箱梁段钻孔桩已全部完成 正在进行下部结构承台 墩身的施工 计划开始施工上部结构连续箱梁在 2010 年 3 月 25 日 完工日期 2010 年 6 月 25 日 总工期 3 个月 3 3 总体施工方案 总体施工方案 本工程施工协调主要牵涉到在建泗许高速公路相关单位 施工范围不涉及其 它的交通管理部门协调问题 施工时 跨高速公路设置双向门洞行车道2个 门 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 4 洞限高5米 净宽7米 场外设置减速带 标示牌 夜间指示灯等安全防护用具 门洞支架采用钢管桩加组合H型钢分配梁搭设 非门洞处采用满堂落地式脚手架 现浇 混凝土浇注前采用袋装砂进行预压 预压荷载根据设计要求进行施工 4 4 基础处理 基础处理 门洞基础采用C30混凝土基础 在基础顶部配置钢筋网片 基础底部采用双 层油毛毡隔离 并在基础混凝土顶面预埋钢管桩立柱底座板 非钢管支架基础 在高速公路范围 采用满堂支架浇注 钢管脚手管底部支撑在25 槽钢上 保护 目前的路面基层部分 非跨高速公路部分满堂支架基础需要进行处理 施工前将原地面找平 场地 平整后用18吨压路机压实 后铺筑一层15cm厚级配碎石层压实后 软弱地段换 填垫片石和灰土 再浇筑一层15cm厚C20混凝土垫层硬化处理 5 5 门洞设置及交通组织 门洞设置及交通组织 1 门洞设置在高速公路左右幅 每幅设置一个门洞 门洞净尺寸B 宽 xH 高 7 0mx5 5m和B 宽 xH 高 7 0mx5 5m 2 安全设施 目前高速公路正在建设之中 车流流量主要来自施工车辆 在考虑安全设施防护时在主要考虑施工的车辆 在洞口前后各200米处设置减速 带 并设置限高杆 在门洞前后各1000m范围设置限速标识牌和安全警示牌 夜 间照明及警示灯等装置在门洞口设置 所示警示牌均要有夜间反光装置 6 6 基坑开挖施工 基坑开挖施工 跨泗许高速公路特大桥31 32 墩位于高速公路路基两侧 基坑开挖深度在 3 7米 原地地面标高 25 2m 基坑开挖底标高在 21 5m左右 基坑开挖在该处 采用25 槽钢 单根长度10米 利用振动锤逐根打入 形成垂直支护 对角采用 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 5 水平支撑围囹支撑 7 7 门洞支架设计方案 门洞支架设计方案 门洞部分采用钢管桩基础 浇注混凝土扩大条形基础 钢管桩直径600mm 壁厚16mm 单根钢管立柱顶横桥向设置H700组合型钢 与钢管顶封端板采用三 角劲板焊接牢固 纵桥向也布置H700组合型钢 下图为钢管支撑部分梁体模板 图 8 8 门洞结构设置力学安全性验算 门洞结构设置力学安全性验算 门洞立柱采用 609X16钢管 立柱间距2 25米 顺桥向主梁布置H700型钢 钢管顶横桥向分配梁为H700组合型钢 高速公路与宿淮铁路立交平面夹角50度 8 18 1各材料截面性能特征 各材料截面性能特征 一 一 609 16 钢管截面特性钢管截面特性 1 钢管截面积 A 1 4 D2 d2 4 60 92 57 72 298 074cm2 2 钢管的回转半径 ix 20 973cm 3 单位重 g 234Kg m 4 抗扭系数 Wt 8611 973cm3 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 6 5 轴惯性矩 Ix D 2 2 D 2 t 2 3 142 298 cm4 6 截面抵抗矩 Wx 0 0982 D 4 DN 4 D 4305 9cm3 二 二 H700 组合钢梁截面特性组合钢梁截面特性 1 截面积 A 1 8 70 2 66 4 1 6 2 464 5 cm2 2 轴惯性矩 Ix 2 1 6 66 43 12 2 70 1 8 33 292 忽略 4cm4 3 截面抵抗矩 Wx IX 34 1 4 34 1 10479 2cm3 4 单位重 g 364 6 Kg m 三 三 I32a 截面特性截面特性 1 截面积 A 67 12cm2 2 钢管的回转半径 ix 12 85cm 3 单位重 g 52 69Kg m 4 轴惯性矩 Ix 11080 cm4 6 截面抵抗矩 Wx 692 5cm3 8 28 2 荷载取值情况 荷载取值情况 荷载取值 荷载取值 最不利荷载处梁截面尺寸如下 顶底板厚按 800mm 计算 腹板处腹 板厚 600mm 梁高按为 3500mm 代入计算 1 根据设计图纸混凝土容重为 N1 26KN m3 2 模板考虑自重按 N2 0 75KN m2 3 施工人员施工料具行走或堆放荷载 N3 2 5KN m2 4 混凝土振捣时产生荷载 N4 2KN m2 5 混凝土倾倒产生的冲击荷载取 N5 2 0 KN m2 腹板与底板处每平米荷载值 腹板与底板处每平米荷载值 腹板处砼自重 N1腹 26X3 5 91KN m2 底板处混凝土自重 N1底 26X0 8 20 8KN m2 P 1 2X 91 0 75 1 4x 2 5 2 2 119 2KN m2 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 7 底板处每平方米承受荷载为 P 1 2X 20 8 0 75 1 4x 2 5 2 2 35KN m2 腹板处线荷载 q 119 2x0 6 0 55 35 90 8kN m 按腹板处最大弯矩 Mmax 1 8 qL2 0 125 119 2 8 COS40 2 1238KN m 8 38 3 验算跨门洞组合主型钢 验算跨门洞组合主型钢 L 8 COS40 10 443mL 8 COS40 10 443m W 1238x1000 170 7281cm3 选 H700 组合型钢 W 10479 2cm3 7281cm3 可以满足要求 计算腹板下型钢挠度 5ql4 384EI 5 90 8 384 2 10 105 4 104 18 7mm 允许挠度 f l 500 10443 400 26mm 挠度满足要求 8 48 4 钢管立柱顶横桥向分配梁计算钢管立柱顶横桥向分配梁计算 翼缘板与顶底板处均按 800mm 毫米混凝土计算 腹板宽度 600mm 以内按 3500mm 高厚度计算荷载 各处线荷载计算如下 边跨线荷载边跨线荷载 Q1 顶底板 翼缘板处 37 36X0 5X10 443 195KN m Q2 腹板处 q 121 6x0 5X10 443 635kN m 简化计算简图 受力简图如 下 经过计算 得到弯矩和剪力图如 下 荷载计算简图 KN m 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 8 弯矩图 KN m 剪力图 KN 最大弯矩 Mmax 136 38KN m 按此布置需要的材料截面抗弯模量 W 136 38x1000 170 802cm3 选 2I32a 工字钢 W 2x469 4 938 8 802cm3 满足要求 计算最大截面处剪力产生的应力 最大剪力 Qmax 490 28 195 25 685 53KN Sx 400 5cm3 I 11080 cm4 满足要求 685 53 1000 400 5 1000 max32 6170 2 9 5 2 11080 10000 X X Q S MpaMpa I 中间跨立柱顶横向分配梁荷载如下 中间跨立柱顶横向分配梁荷载如下 最大计算荷载处 荷载分布宽度 B 0 5 7 5 COS40 15 7 0 5m 各处 线荷载计算如下 Q1 顶底板 翼缘板处 37 36X15 7 0 5 293 3KN m Q2 腹板处 q 121 6x15 7 0 5 954 5kN m 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 9 荷载计算简图 KN m 弯矩图 KN m 剪力图 KN 最大弯矩 Mmax 205 1KN m 按此布置需要的材料截面抗弯模量 W 205 1x1000 170 1206cm3 选 H700 组合型钢 W 10479 2cm3 1206cm3 满足要求 计算最大截面处剪力产生的应力 最大剪力 Qmax 736 22 287 93 1024 2KN 腹板处 A 66 4 1 6 2 212 5 cm2 满足要求 1024 2 1000 max48 2 170 212 5 100 Q MpaMpa A 8 58 5 钢管立柱验算 钢管立柱验算 柱顶受到荷载为轴向力 P 2408 8KN 立柱计算长度 L0 5 0m 由于是旧管 乘 以 0 75 折简系数 X f A N 由公式 131117 298 298 074 I A 20 97 0 l i 15 4 查规范 0 90 求稳定 1 N 1000 A 0 75 89 8MPa 1 89 8 0 75 120Mpa 164 Mpa 满足要求 Q235 钢管容许应力 205 80 164Mpa 80 为旧管折减系数 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 10 9 9 非门洞处非门洞处满堂钢管支架体系及模板结构满堂钢管支架体系及模板结构 设计设计 本工程支架体系分两部分 一部分为跨门洞 少支点型钢式支架 另一部分为满堂式钢管式脚 手架支撑体系 从目前原地面和设计标高可知 高管脚手架搭设最高点在边跨处 高度达 8 米 9 19 1 最不利荷载分析 最不利荷载分析 梁最不利荷载分布在 31 32 墩 该分布 3 米范围内梁高 5 米 荷载集中 在墩顶 支架计算时忽略该点 满堂支架体系分直线段和非直线段两部分 非直线段最不利荷载 取 31 墩某截面 取梁相临截面 14 截面 为最不 利荷载 梁高取 4800mm 腹板厚取值 800mm 顶底板厚度合计 320 650 970mm 直线段最不利荷载 选取 30 墩边梁 3 4 截面处截面参数计算 梁高取 3000mm 腹板厚取值 600mm 顶底板厚度合计 450 500 950mm 9 29 2 荷载取值 荷载取值 恒载取恒载取 1 21 2 安全分项系数 活载取安全分项系数 活载取 1 41 4 安全分项系数 不考虑风荷载 安全分项系数 不考虑风荷载 1 1 5 5 项根据公路桥涵施工技术规范取值 项根据公路桥涵施工技术规范取值 1 根据设计图纸混凝土容重为 N1 26KN m3 2 模板考虑自重按 N2 0 75KN m2 3 施工人员施工料具行走或堆放荷载 N3 2 5KN m2 4 混凝土振捣时产生荷载 N4 2KN m2 5 混凝土倾倒产生的冲击荷载取 N5 2 0 KN m2 6 钢管支撑杆自重荷载构配件取值如下 根据按照根据按照 JBJ130JBJ130 20012001 中规定中规定 直角扣件 按每个主节点处二个 每个自重 13 2N 个 旋转扣件 按剪刀撑每个扣接点一个 每个自重 14 6N 个 对接扣件 按每 6 5m 长的钢管一个 每个自重 18 4N 个 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 11 横向水平杆每个主节点一根 取 2 2m 长 钢管尺寸 48 3 5mm 每米自重 38 4N m 扣件式钢管支架自重 按 8m 高度计算 a 立杆自重 采用 48 3 5mm 钢管单位重量为 3 84kg m q 立 0 0384KN m 8m 0 307 KN 根 q 水平杆自重 6 2 2 0 0384 0 507 KN 根 b 可调托座 q 托 0 045KN m 1 个 0 045 KN 根 c 扣件自重 直角扣件 q 扣 0 0132KN m 6 个 2 0 1584 KN 根 对接扣件 q 对接扣 0 0184KN m 1 个 0 0184 KN 根 则 扣件式钢管支架自重 q 0 307 0 045 0 158 0 0184 0 507 1 04 KN 根 9 39 3 荷载组合 荷载组合 荷载组合表荷载组合表 9 49 4 立杆计算 立杆计算 一 一 立杆稳定性验算 立杆稳定性验算 因支架高度较小 根据因支架高度较小 根据 JBJ130JBJ130 20012001 中规定 可不考虑风荷载计算 本工程设计上直线段 顶底板立中规定 可不考虑风荷载计算 本工程设计上直线段 顶底板立 杆横桥向间距杆横桥向间距 600 600 纵向间距 纵向间距 800 800 大小横杆步距 大小横杆步距 1200mm1200mm 腹板处立杆横桥向 腹板处立杆横桥向 直线段恒荷载 直线段恒荷载 KN m2KN m2 非直线段恒荷载 非直线段恒荷载 KN m2KN m2 荷载荷载 种类种类 腹板腹板顶底板顶底板模板模板钢管脚手架钢管脚手架腹板腹板顶底板顶底板模板模板钢管脚手架钢管脚手架 大小大小 787824 724 70 750 75 1 04 KN 1 04 KN 根根 124 8124 825 2225 220 750 75 1 04 KN 1 04 KN 根根 直线段活荷载 直线段活荷载 KN m2KN m2 非直线段活荷载 非直线段活荷载 KN m2KN m2 荷载荷载 种类种类 振捣砼荷载振捣砼荷载振捣荷振捣荷 载载 活荷载活荷载振捣砼荷载振捣砼荷载振捣荷载振捣荷载活荷载活荷载 大小大小 2 02 02 02 02 52 52 02 02 02 02 52 5 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 12 间距加密为间距加密为 300mm 300mm 本工程设计上非直线段 顶底板立杆横桥向间距 本工程设计上非直线段 顶底板立杆横桥向间距 600 600 纵 纵 向间距向间距 600 600 大小横杆步距 大小横杆步距 1200mm1200mm 腹板处立杆横桥向间距加密为 腹板处立杆横桥向间距加密为 300mm 300mm 不组合风荷载时 N 1 2 NG1k NG2k 1 4 NQk 5 3 2 1 组合风荷载时 N 1 2 NG1k NG2k 0 85 1 4 NQk 5 3 2 2 式中 NG1k 脚手架结构自重标准值产生的轴向力 NG2k 构配件自重标准值产生的轴向力 NQk 施工荷载标准值产生的轴向力总和 内 外立杆可按一纵距 跨 内离工荷载总和的 1 2 取值 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 13 荷载设计值在不同部位的设计值如下 荷载设计值在不同部位的设计值如下 1 1 直线段底板处 直线段底板处 N 1 2 NG1k NG2k 1 4 NQk N 1 2 24 7 0 75 0 6 0 8 1 4 2 2 5 2 0 6 0 8 1 04 14 66 5 82 20 48KN 2 2 直线段腹板处 直线段腹板处 N 1 2 78 0 75 0 3 0 8 1 4 2 2 5 2 0 3 0 8 1 04 22 68 3 64 26 32KN 3 3 非直线段顶底板处 非直线段顶底板处 N 1 2 25 22 0 75 0 6 0 6 1 4 2 2 5 2 0 6 0 6 1 04 11 22 4 73 15 95KN 4 4 非直线段腹板处 非直线段腹板处 N 1 2 124 8 0 75 0 3 0 6 1 4 2 2 5 2 0 3 0 6 1 04 27 12 3 1 30 22KN 立杆计算长度 l0应按下式计算 l0 k h 式中 k 计算长度附加系数 其值取 10 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数 1 h 立杆步距 l0 k h 1200mm 选用 48mm 3 5mm 钢管 截面面积 A 489 3mm2 215MPa 最小回转 半径 i 15 78mm 支撑立杆步距 1 2m 长细比 l200 i 1200 15 78 76 05 查表得稳定系数 0 713 根据 JBJ130 2001 中规定 取荷载最大处 N 30 22KN 进行立杆验算 由公式得出结果如下 强度验算 强度验算 N A 30220 489 3 0 713 86 6MPa N A 30220 489 3 0 713 86 6MPa f 205MPa f 205MPa 二 扣件抗滑验算 二 扣件抗滑验算 直角扣件 旋转扣件抗滑承载力每个取 RC 8 5KN 立杆接高时 接高扣件 数量确定 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 14 30 22 8 5 3 6 取整数 4 即接高时 防滑扣件数量 4 个 9 59 5 立杆地基承载力验算 立杆地基承载力验算 立杆荷载通过 15cm 后 C20 混凝土垫层传递至地基 荷载最不利腹板处每平 方米立杆承受荷载为 p 腹板处 30 22 0 3 0 6 168KN m2 根据设计图纸差的 参数 地基承载力在 120 150kpa 之间 经过表层硬化 通过试验取得地基承载 力参数 要求承载力不小与 168KN m2 为确保地基完全可靠 考虑到不可预见因素 地基经平整碾压须达到标准 不合格的换填处理 其容许承载力最少 200KPa 考虑雨水影响 再在上铺 设一层混凝土厚度 0 15m 进行封闭 并通过现场地基荷载试验进行检验 合格 后方可进行下道工序施工 结论 结论 故满堂脚手架在直线段立杆间距按 0 6x0 8m 布置 横桥向间距 600mm 纵桥向间距 800 腹板处加密为 300 布置 满足设计要求 非直线处满 堂脚手架在直线段立杆间距按 0 6x0 6m 布置 横桥向间距 600mm 纵桥向间距 600 腹板处加密为 300 布置 满足设计要求 1010 梁续箱梁模肋及螺杆设计 梁续箱梁模肋及螺杆设计 根据最不利荷载 取非直线段进行计算 对拉螺杆按照梁全高 5m 处进行计 算 实际脚手管布置简图如下 10 110 1 梁底纵横分配梁模肋 梁底纵横分配梁模肋选型选型 10 1 110 1 1 横桥向底模模肋计算横桥向底模模肋计算 初步假定 横桥向底模模肋分布间距 200 采用 7x10cm 的木方 由荷载组 合可知 底板模肋各位置的线荷载如下 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 15 q 腹板 1 2 124 8 0 75 0 2 1 4 2 2 2 5 0 2 31 95kN M q 顶底 1 2 25 22 0 75 0 2 1 4 2 2 2 5 0 2 8 05kN M 横桥向底模模肋计算受力简图如下 按均布荷载取值计算 受力计算图 单位 KN m 由结构力学求解器 可得出弯矩 剪力图 弯矩图 单位 KN m 剪力图 单位 KN 7x10cm 木方设计抗弯模量 223 11 70 100116666 66 Wbhmm 最大弯矩为 max 0 31MKN m 最大弯应力 6 max max 0 31 10 2 712 116666 M MPaMPa W 惯性矩 弹性模量 E 9X103Mpa 33 64 70 100 5 833 10 1212 bh Imm 最大挠度 44 36 q8 05 550550 0 1mm1 38mm 150150 9 105 833 10400 l f EI 底板横向分配梁布置满足要求 10 1 210 1 2 底模板纵向分配主梁计算 底模板纵向分配主梁计算 分配梁纵桥按均布荷载计算取值 采用 10X10cm 木方 纵向分配梁按照 3 等跨连续梁计算 取最不利腹板下的分配梁计算 计算简图及内力图计算如下 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 16 线荷载 q 腹板 1 2 124 8 0 75 0 3 1 4 2 2 2 5 0 3 47 93kN M 10 x10cm 木方设计抗弯模量 223 11 100 100166666 66 Wbhmm 惯性矩 弹性模量 E 9X103Mpa 33 64 100 100 8 333 10 1212 bh Imm 简化按均布荷载布置于纵向分配梁上 受力计算图 单位 KN m 由结构力学求解器可知弯矩 剪力图如下 弯矩图 单位 KN m 剪力图 单位 KN 最大弯矩为 max 1 73MKN m 最大弯应力 6 max max 1 73 10 10 412 166666 M MPaMPa W 10 210 2 梁侧模计算 取最大截面处计算 梁侧模计算 取最大截面处计算 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 17 0 号块为箱梁最大截面处 梁高 5 米计算侧模板 侧模板面板小肋采用 5X10cm 木枋 间距 200 侧模板受力纵肋采用型钢 侧模采用 4 道 25 螺杆 10 2 110 2 1 侧模板验算 侧模板验算 1 1 荷载分析 荷载分析 式中 P 新浇注砼对模板的最大侧压力 KN m2 砼的容重 26 KN m2 t0 砼初凝时间 当无资料时 按 计算 T 砼的温度 取 15 15 200 0 T t 砼浇注速度 m h 取 2m h H 砼侧压力计算位置处至砼顶面的总高度 H 1 0m 1 外加剂修正系数 不掺加外加剂时取 1 掺具有缓凝使用的外加剂时 取 1 2 2 砼坍落度修正系数 取 1 15 取上两式中结果较小者 所以 P 64KN 根据有关规范的规定 倾倒砼对垂直面模 板产生的水平荷载 倾倒砼对腹板模板产生的水平荷载为 2KN m2 振捣荷载 q 对水平面每平方米按 2 0Kpa 计算 对垂直面每平方米按 4 0Kpa 计 故侧模板总体受力 P 64 2 4 72 KN m2 新浇混凝土有效压头高度 h F 72 26 2 77m 混凝土侧压力计算分布图如下 2 26 5130 PHKN m 1 2 2 012 200 0 220 22261 2 1 15 1 41464 2015 ptKN m 中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部中交第二航务工程局有限公司宿淮铁路指挥部 18 2 2 侧模主肋 竖向 验算 侧模主肋 竖向 验算 侧模主肋 竖向 间距按 600mm 布置 计算竖肋的材料特性 从计算结果的内力图可知 最大弯矩为 Mmax 12 9