城市高架桥跨越主干道现浇支架设计_secret.doc

城市高架桥跨越主干道现浇支架设计1 工程概况xx大桥及接线工程是xx市城市道路交通网络布局中本岛与大陆腹地跨海通道的重要组成部分，也是xx市出岛交通路网规划中重要的跨海通道之一。xxxx大桥位于xx岛北部的浔江海域，南接xx本岛湖里区，北连xx区。xx大桥A标段工程起点为五石路互通（BRT起点于县黄路），终点为本项目隧道入口，主要工程内容包括五石路互通（包括BRT立交）及五石路陆上引道。五石路互通主线桥长534m，桥跨径布置为430 +430+（35+50+29）+330+330 m，半幅桥宽12.75 m，左右幅双向六车道。主线桥左右幅上跨环岛路采用（35+50+29）m，为了确保本工程段施工区域的交通安全和工程的顺利进行，支架施工需要进行交通管制。2 主线桥跨环岛路支架设计xx大桥上跨环岛路箱梁跨度为50m，此跨的两个主墩位置在环岛路两侧的慢道上。此跨上跨环岛路为现浇箱梁结构，此跨采用支架现浇。环岛路作为xx观光旅游道路，必须确保正常的交通功能。根据现场测量环岛路标高为6.70m，而箱梁底标高为12.65m，净高仅为5.95m，若采用贝雷片却保证不了支架下行车道净高。为了确保环岛的交通畅通和行人的通行，上跨环岛路中间上部梁的支架施工我们采用钢管支墩加型钢，并在环岛左右幅均设置门字形的形式，为了防止施工期间各种杂物的坠落，门字形通道的下缘和桥梁上部施工两侧均用安全网进行封闭。跨环岛路边跨及主跨边侧（主跨中间24m采用两节12米的36工字型钢，确保正常的行车通道及净空）采用满堂式碗扣支架，根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过计算确定支架立杆布置。主跨横桥向各断面荷载分布详见荷载分布图1，各断面荷载分布详见荷载分布图2，跨环岛路支架详见图3。本文着重阐述上跨环岛路型钢支架设计，对于满堂式碗扣支架不作进一步的设计计算。根据型钢一节长度为12m，支墩上横梁采用两组并排I36长12m，在桥面翼缘板部分两边采用方木各外悬0.5m确保桥面12.75m的宽度。纵梁采用两节共计24m，在环岛路左右幅各一节工字钢。考虑原环岛路交通为双向六车道及非机动车道，则支架架设需确保环岛路双向四车道的行车，为了交通安全需在行车道外另设立人行通道。在纵梁方向一节12 m工字钢下采用三个支墩及两个行车道的设计思路。3跨环岛路型钢支架计算根据工地现场实际情况和环岛路的交通流量及主要交通功能，受净高限制，该跨现浇梁中间部分采用支墩加工字钢纵梁预留门洞的支架进行现浇。梁段南北两侧共24m双向6车道压缩为双向4车道，进行交通管制。3.1 支架设计现浇箱梁梁柱式支架主要由支墩基础、支墩、支架纵梁及卸架系统四部分组成。(1)、支墩基础：桥梁上跨环岛路,该段为既有环岛路沥青路面，故结合现场实际情况，在支墩位置路面上铺一层油膜纸，采用分块打混凝土基础，在基础底部下铺一层钢筋网并预埋吊环及总分加固钢筋，便于以后吊运，混凝土基础采取分块组合35cm100cm1200cm，并在行车过来方向做交通疏导。(2)、支墩：根据支墩高度及承受荷载不同，采用了5根6006钢管桩。上下采用钢板，下部与混凝土预埋钢筋加固，上部与横梁工字钢焊接加固，在支墩钢管间采取槽钢打剪刀撑焊接加固。图4 钢管支架横断面图(3)、支架纵梁：为保证施工期间桥下正常交通净空，纵向采用13组I36b工字钢连接成为纵梁。详见钢管工字钢支架图，主要钢材数量详见下表1。表1 主要钢材数量表钢材数量单位重量（kg/m）合计（kg）备注I36b工字钢456m65.68929954.184槽钢加固288m12.313545.28钢管支撑6006150m73.47611021.4钢管上下垫板3049.921497.680080010(4)、卸架系统：卸架系统采用两种规格的钢管均匀分节焊接钢板，相互套装作为砂箱卸架系统。下面采用钢管焊接钢板装砂，在侧边开口焊接螺姆接螺丝钉作为放砂出口，上面钢管焊钢板打混凝土作为支撑套装。3.2 支架验算(1)、结构设计设计采用(1.0m+4.5m1m+4.5m1m)进行梁跨布置，设一个单排支墩，两个单排旁支墩，纵梁采用13组I36b工字钢连接（每根定长12米），为不浪费型钢长度。本设计计算结构强度验算采用容许应力计算，不考虑荷载分项系数，但按有关规定钢材容许应力按临时性结构提高系数为1.25，即 Q235钢材弯曲容许应力w=1451.25181Mpa,抗压轴向容许应力=1401.25175 Mpa，抗剪容许应力=851.25106 Mpa进行验算。结构刚度验算，荷载乘以相应的分项系数，进行荷载组合。中间为机动车道，限界为4.5m4.5m(宽高)。支墩基础为混凝土基础，支墩间设置槽钢横向及斜向连接，梁跨均为简支布置。(2)、荷载计算： 根据公路桥涵施工规范主要考虑以下荷载：a.主跨中间24m箱梁砼自重, 每延米8.133m3，根据公路桥涵施工技术规范附录D钢筋混凝土的容重采用26kN/m3，计算新浇筑钢筋混凝土自重211.45kN/m。b. 模板自重：15.0KN/m（支架自重包括方木、工字钢等的重量）；c. 支架自重：13.5KN/m；d. 施工人员和施工机具行走堆放荷载20KN/m。e. 砼振捣产生荷载：10.00KN/m。验算强度：采用ae合计荷载：269.95KN/m。验算挠度：采用ac合计荷载：239.95KN/m。(3)、支架计算： 箱梁进行砼浇筑过程中荷载，支架纵梁验算假设：由于底板整体刚度较好，能起分配荷载的作用，为简化计算，箱梁底板下的9根I36b纵梁作为一个整体，共同承担箱梁主体砼重量。A、I36b纵梁工字钢验算、纵梁强度验算：单根I36b工字钢纵梁的强度验算组合荷载，考虑分项系数1.2为：ga=269.9591.2=36.0KN/m。根据纵梁工字钢平面布置，可知各临时支墩其最大间距为L5.3m，梁底I36b工字钢按单跨简支梁和两等跨连续梁两情况进行验算，计算跨度为L=5.3m，跨简支梁跨中处弯矩:Mmax=gaL2/8=36KN/m5.32/8=126.405KNm。 跨中弯矩处截面应力：max=Mmax/W=126.405KNm106/（920.8103）=137.3N/mm2w=181N/mm2。两等跨连续梁其支座处负弯矩系数为K1=0.125,跨中弯矩系数为K2=0.07，可知两等跨连续梁其最大弯矩在支座处。其值为：Mmax=k1gaL2=0.125365.32=126.405KNm由上计算可知单跨简支梁跨中弯矩与跨径相等的 两等跨连续梁的支座负弯矩相等。W截面抵抗矩I36b为W=920.8cm3 ；纵梁承受的最大剪力：Qmax=gaL/2=36KN/m5.3/2=95.4 KN。支座纵梁剪力最大处截面应力：max=QmaxS/Ixtw=95.4103545103/(1657410412)=26.14N/mm2= 106N/mm2。Ix毛截面绕强轴的惯性矩16574cm4 ；S半截面面积矩545cm3 ；tw腹板厚度12mm ；、纵梁刚度验算：刚度验算组合荷载：a、gb=239.951.29=32.0KN/m。按单跨简支梁，跨径L5.3m计算跨中挠度：f=5gbL4/（384EI）=532.053004/(3842.110516574104) =9.45mm L/400=5300/400=13.25mmb、按二等跨连续梁，跨径L=5.3m计算梁跨中最大挠度：fmax=kfgbL4/(100EI)=0.5423253004/(1002.110516574104)=3.85mmf=L/400=5300/400=13.25mm。kf二等跨连续梁挠度系数0.542；E钢材弹性模量2.1105N/mm2；I36b截面惯性矩16574cm4；I截面惯性矩16574cm4。从以上计算可知底板I36b工字钢能够满足要求。B、纵梁I36b工字钢受力最不利情况：根据箱梁设计图纸及箱梁横断面砼荷载分析图，在砼浇筑时，纵梁受力最不利荷载位置在箱梁腹板的从里往向4号I36工字钢砼，分摊荷载为（40.171.2+81.4）0.6=35.64KN/M，其腹板位置处的荷载为：、纵梁强度验算：按单跨简支梁进行计算，在临时墩支架系统中，纵梁的最大计算跨径L=5.3m。其跨中最大弯矩为： M=qL2/8=41.175.32/8=125.15KNm。其截面应力为：=M/W=144.56106/(920.8103)=135.9KN/mm2w=181KN/mm2。支座处剪力： Qmax=qL/2=35.645.3/2=94.45KN。其截面应力：max=QmaxS/(Ixtw)=94.45103545103/(1657410412)=25.89N/mm2= 106N/mm2。Ix毛截面绕强轴的惯性矩16574cm4 ；S半截面面积矩545cm3 ；tw腹板厚度12mm ； 、纵梁刚度验算：按二等跨连续梁，跨径L=5.3m计算梁跨中最大挠度：fmax=kfgbL4/(100EI)=0.54235.641.253004/(1002.110516574104)=6.48mmf=L/400=5300/400=13.25mm。kf二等跨连续梁挠度系数0.542；E钢材弹性模量2.1105N/mm2；I36b截面惯性矩16574cm4。可知I36b工字钢在受力在最不利情况下也能满足受力要求。C、翼缘I36b工字钢纵梁受力分析:箱梁两侧翼缘长3.0m,采用10#槽钢组成斜向支撑构成钢桁架，两节点支撑在I36b工字钢上。钢桁架横向间距75cm布置，承受荷载较小及钢桁架刚度较大以及砼浇筑工艺，翼缘下I36b工字钢受力简化为共同平均分摊翼缘下所有荷载，包括砼、侧模及施工荷载。、I36b纵梁荷载：箱梁翼侧砼重量：1.0144m326KN/m3=26.4KN/m。侧模重量及斜向支撑： 5.6KN/m。I36b工字钢自重：4656.8N/m=2.63KN/ m。施工荷载（翼缘宽3.0m）：3.5 KN/m23=10.5KN/m。、I36b纵梁强度验算：每侧翼缘下单根I28b工字钢纵梁的强度验算组合荷载为：g=（26.4+5.6+2.63+10.5）3=15.04 KN/m。翼缘纵梁I36b工字钢根据受力情况可简化为单跨简支梁，其跨中弯矩最大，计算跨度最大为L=5.3m。Mmax=gL2/8=15.045.32/8=52.81 KNm。则跨中弯矩处截面应力：max=Mmax/W=52.81106/（920.8103）=57.35N/mm2w=181N/mm2。W截面抵抗矩I36b为W=920.8cm3 ； Q235钢抗弯容许应力181N/mm2。纵梁承受的最大剪力：Qmax= gL/2=15.045.3/2=39.86KN。纵梁剪力最大处截面应力：max=QmaxS/Ix.tw=39.86103545103/(1657410412)=10.92N/mm2= 106N/mm2。Ix毛截面绕强轴的惯性矩16574cm4 ；S半截面面积矩545cm3 ；tw腹板厚度12mm ； 、单跨简支梁在均布荷载作用下，跨中最大挠度： 刚度验算组合荷载：q=（26.4+5.6+2.63）1.23=13.85KN/m。f=5ql4/（384EI）=513.8553004/(3842.110516574104)=4.09mm L/400=5300/400=13.25mm。 b、按二等跨连续梁，跨径L=5.30m计算梁跨中最大挠度：fmax=kfqL4/(100EI) =0.54213.8553004/(1002.110516574104)=1.7mmf=L/400=5300/400=13.25mm。kf二等跨连续梁挠度系数0.542；E钢材弹性模量2.1105N/mm2；I28b截面惯性矩16574cm4；从以上计算可知翼缘I36b工字钢强度，刚度及抗剪能力均满足要求。 D、钢管支墩受力验算由计算可得纵梁作用在支墩上最大荷载值为：Nmax=qL/2=269.951.31.112/2=