桥梁盖梁支架专项施工方案

新溆高速第十六协议段桥梁盖梁支架专题施工方案一、工程概况我协议段起点为溆浦县油洋乡麻溪村，路线沿X012南侧展线，经甘溪村、庄坪村、河底江村、三板桥村、桥江镇槐荫村，路线终点为桥江乡独石村。路线全长5.685km。其中，桥梁工程包括大中桥梁1687m/6座，桥梁下部构造设计有扩大基础、U型桥台、桩基础、承台、肋板、立柱、盖梁等构造形式，上部构造有预应力空心板、T梁、现浇箱梁等构造形式，目前正进入高空作业盖梁施工。为保证桥梁盖梁施工按总体施组中的工期顺利开展,特制定如下有关桥梁盖梁支架施工布署我部施工的桥梁工程合计6座，其中K75+722擂鼓坡大桥盖梁支架采用包箍法施工，其他K76+370.5廖家湾大桥、K78+285新塘湾大桥及A、B匝道桥、K79+532向家山大桥等五座桥梁盖梁采用剪力销法施工。施工方案及稳定计算包箍法施工方案盖梁包箍法无支架施工可操作性强，有很高的安全保证体系，外观轻巧又便于检查验收，可以很好控制施工安全，支模可以省诸多工时，对地基规定不高，节省支撑钢管，大大减少了成本。抱箍法无支架施工很少影响道路、河道的交通和通航，有助于迅速施工和文明施工，具有很好的推广应用价值。1、盖梁抱箍法构造设计按最大立柱与盖梁尺寸进行设计验算，根据设计施工图，选定擂鼓坡大桥7#墩墩柱为φ200cm，盖梁尺寸为170*220（宽*高）为设计验算根据（1）、侧模与端模支撑侧模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为10cm，在肋板外设2[16违带。在侧模外侧采用间距1.0m的2[16b作竖带，竖带高2.9m；在竖带上下各设一条φ20的栓杆作拉杆，上下拉杆间间距2.7m，在竖带外设φ48的钢管斜撑，支撑在横梁上。端模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为10cm。在端模外侧采用间距1.0（2）、底模支撑底模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为10cm。在底模下部采用间距0.6m工16型钢作横梁，横梁长4.（3）、受荷纵梁在横梁底部采用双层1排加强型贝雷片（原则贝雷片规格：3000cm×1500cm，加强弦杆高度10cm）连接形成纵梁，长12m，每组中的两排贝雷片拼装在一起，两组贝雷梁位于墩柱双侧，中间间距233.6cm（4）、抱箍采用两块半圆弧型钢板（板厚t=16mm）制成，M24的高强螺栓连接，抱箍高1734cm，采用66根高强螺栓连接。抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力供应上部构造的支承反力，是首要的支承受力构造。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同步对墩柱砼面保护，在墩柱与抱箍之间设一层2～3mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。（5）、防护栏杆与与工作平台栏杆采用φ50的钢管搭设，在横梁上每隔2.4米设一道1.2m高的钢管立柱，竖向间隔0.5m设一道钢管立柱，钢管之间采用扣件连接。立柱与横梁的连接采用在横梁上设0.2m高的支座。钢管与支座之间采用销连接。工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设2cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢固。2、盖梁抱箍法构造验算（1）、荷载计算砼浇筑时的侧压力：Pm=Kγh式中：K---外加剂影响系数，取1.2；γ---砼容重，取26kN/m3；h---有用压头高度。砼浇筑速度v按0.6m/h，入模温度按则：v/T=0.6/20=0.003<0.035h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.03=1.0mPm=Kγh=1.2×26×1=31.2kPa砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa考虑。则：Pm=31.2kPa+4kPa=35.2kPa盖梁长度每延米上产生的侧压力按最不利状况考虑（即砼浇筑至盖梁顶时）：P=Pm×（H-h）+Pm×h/2=35.2×2+35.2×1/2=88kN（2）、拉杆拉力验算拉杆采用（φ20圆钢）间距1.0m，σ=（T1+T2）/B=1.2P/2πr2=1.0×88/2π×0.012==139MPa<[σ]=160MPa运用φ20圆钢拉杆间距1m布置满足应力规定。竖带抗弯与变形程度计算设竖带两端的拉杆为竖带支点，竖带为简支梁，梁长L0=2.0竖带[16b的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩Ix886cm4;抗弯模量Wx=108q0=35.2×1.0=35.2kN/m最大弯矩：Mmax=q0l02/8=35.2×2.02/8=17.6σ=Mmax/2Wx=17.6/(2×108×10-6)=81481Kpa≈82MPa<[σw]=160MPa(可)（3）变形程度计算：fmax=5q0l04/384×2×EIx=5×35.2×2.04/(384×2×2.1×108×886×10-8)=0.002m≤[f]=l0/400=2.0（4）、横梁计算采用间距0.4m工16型钢作横梁，横梁长4.6m。在墩柱部位横梁设计为特制钢支架，该支架由工16型钢制作，每个墩柱1个，每个支架由两个小支架栓接而成。故共布设横梁31个，特制钢支架2个（每个钢支架用工16型钢18）。盖梁悬出端底模下设特制三角支架，每个重约8kN。a.荷载计算盖梁砼自重：G1=43.27m3×26kN/m3=1125模板自重：G2=49kN侧模支撑自重：G3=22×0.172×2.0=7.5kN三角学支架自重：G4=8×2=16kN施工荷载与其他荷载：G5=20kN横梁上的总荷载：GH=G1+G2+G3+G4+G5=1125+49+7.5+16+20=1218kNqH=1218/12=102kN/m横梁采用0.4m的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载GH'=102×0.4=41kN作用在横梁上的均布荷载为：q=G/l=41/2.4=17kN/m(式中：lH为横梁受荷段长度，为2.4m)横梁抗弯与变形程度验算横梁的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩I=1127cm4;抗弯模量Wx=140.9cm3最大弯矩：Mmax=ql2/8=17×2.42/8=12.2kN·mσ=Mmax/Wx=12.2/(140.9×10-6)=86586≈87MPa<[σw]=160MPa(可)最大变形程度：fmax=5ql4/384×EI=5×17×2.44/(384×2.1×108×1127×10-8)=0.0031m<[f]=l0/400=2.4/400=（5）、纵梁计算纵梁采用单层四排加强型贝雷片（原则贝雷片规格：3000cm×1500cm，加强弦杆高度10cm）连接形成纵梁，长12m荷载计算横梁自重：G6=12/0.4×4.6×0.169=23kN贝雷梁自重：4×8×0.3×9.8=94kN纵梁上的总荷载：GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=1125+49+7.5+16+20+23+94=1335kN纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q：q=GZ/L=1335/6.8=196kN/ma计算支座反力RA/B：RA/B=1/2ql=1/2×196×6.8=666.4KNMmax=1/8×196×6.82=1132kN·m贝雷片的容许弯矩计算查《公路施工手册桥梁和涵洞》第923页，单排单层贝雷桁片的容许弯矩[M0]为975kN·m。则四排单层的容许弯矩[M]=4×975×0.9=3510kN·m(上下加强型的贝雷梁的容许变矩应不小于此计算值)故：MB=1132kN·m＜[M]=3510kN·m满足强度规定纵梁变形程度验算贝雷片刚度参数弹性模量：E=2.1×105MPa惯性矩：I=Bh×h/2=(25.48×2×4)×150×150/2=2293200cm4最大变形程度发生在盖梁中间fmax=648q/EI=648×112/(2.1×108×2293200×10-8)=0.015[f]=a/400=6.8/400=0.017mfmax≤[f]变形符合规定。（6）、抱箍计算抱箍承载力计算荷载计算每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力RA/B=1/2ql=1/2×196×6.8=666.4KN以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。抱箍受力计算螺栓数目计算抱箍体需承受的竖向压力N=666.4kN抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》第426页：M24螺栓的容许承载力：[NL]=Pμn/K式中：P---高强螺栓的预拉力，取225kN;μ---摩擦系数，取0.3；n---传力接触面数目，取1；K---安全系数，取1.7。则：[NL]=225×0.3×1/1.7=39.7kN螺栓数目m计算：m=N'/[NL]=666.4/39.7=16.7≈17个，取计算截面上的螺栓数目m=18个。则每条高强螺栓供应的抗剪力：P=N/18=666.4/18=37KN≤[NL]=39.7kN故能承担所规定的荷载。螺栓轴向受拉计算砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算抱箍产生的压力Pb=N/μ=666.4kN/0.3=2221.3kN由高强螺栓承担。则：N'=Pb=2221.3kN抱箍的压力由18条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N1=Pb/18=2221.3kN/18=123kN<[S]=225kNσ=N"/B=N′（1-0.4m1/m）/B式中：N′---轴心力m1---所有螺栓数目，取：36个B---高强螺栓截平面或物体表面积，B=4.52cm2σ=N"/B=Pb(1-0.4m1/m)/B=2221.3×(1-0.4×36/18)/36×4.52×10-4=109208kPa=109MPa＜[σ]=140MPa故高强螺栓满足强度规定。抱箍体的应力计算：抱箍壁为受拉产生拉应力拉力P1=18N1=18×123=2214（KN）抱箍壁采用面板δ16mm的钢板，抱箍高度为0.5m则抱箍壁的纵向截平面或物体表面积：S1=0.016×0.5=0.008(m2)σ=P1/S1=2214/（0.008×2）＝=138.4(MPa)＜[σ]=140MPa满足设计规定。抱箍体剪应力τ=（1/2RB）/（2S1）=（1/2×666.4）/（2×0.008）=21MPa<[τ]=85MPa满足强度规定。根据以上计算，抱箍与贝雷梁组合施工支架验算符合各项应力验算规定，安全经济可行。（二）、剪力销法施工方案1、盖梁设计技术参数我标段盖梁的构造尺寸有多种形式，在此仅以最大尺寸盖梁为例进行简介，该盖梁长10.78m，宽2.3m，高1.5m，设计为C30钢筋砼，设计砼方量35.7m3图12.拟用施工方案根据我标段的实际状况决定采用剪力销法施工。该措施的施工原理是，在墩柱上穿剪力棒承载工字钢，以工字钢为受力主梁搭设盖梁受力底座，在此底座上进行盖梁模板、钢筋、砼的施工。施工要点在于穿剪力棒搭设盖梁底座受力平台。通过粗略估算计划采用如下材料搭设盖梁底座受力平台。采用φ90mm钢棒作剪力棒，左右墩柱各1根。采用36b工字钢作为受力主梁，墩柱两侧各1根。采用16a槽钢作小横梁，在工字钢上按中到中45cm间距布置，共布设20根。采用10cm*10cm方木作为盖梁底模垫层，在槽钢上按中到中25cm间距布置，共布设10道。采用10cm*30cm木楔作为高度调平层，安装在槽钢与方木之间。详细布置如图2所示。图23.受力验算通过图2可以看出，盖梁荷载首先通过方木传递到槽钢上，再通过槽钢传递到工字钢上，最终传递到剪力棒上。因此我们对方木、槽钢、工字钢、剪力棒都进行了验算。在实际施工中，部分钢筋和墩柱顶砼的重量由墩柱承担，底座承载的盖梁重量不不小于盖梁实际重量，在计算中仍按盖梁实际重量计算，以提高受力底座的安全系数。1）、荷载计算(1)盖梁模板的自重Q1我标段该型号盖梁的模板重量为6.3T，即：Q1=63KN。(2)盖梁砼的重量Q2盖梁砼的总方量为35.7m3，参照《简要公路施工手册》取钢筋砼容重为26KN/m（含钢筋），可得：Q2=35.7m3*26KN/m3=928.2KN(3)施工人员和施工机具荷载Q3进行砼浇筑时，盖梁上面只有3~4个施工人员及小型振捣器械，因此取：Q3≈4KN(4)振捣砼时的荷载Q4参照有关资料，振捣砼时在有效范围内产生的荷载为2.0Kpa，因此取：Q4≈2.0m*2.0m*2.0Kpa=8KN(5)方木的重量Q5方木每道的铺设长度L=11.2-1.4*2=8.4m，参照有关资料ρ木=6KN/m3，因此方木的重量为：Q5=V*ρ木=8.4*10*0.1*0.1*6=5.04KN。(6)槽钢的重量参照有关资料，16a槽钢的延米重量ρ=197.5N/m，每根槽钢长度为300cm，放置20根，共长L=60m。因此槽钢的重量为：Q6=L*ρ=60*197.5=11.9KN(7)工字钢的重量参照有关资料，36b工字钢的延米重量ρ=656.6N/m，工字钢2根长度24m，因此工字钢的重量为：Q7=L*ρ=24*656.6=15.76KN方木的受力验算方木所受荷载为：Q木=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=1008.2KN参照简支梁的内力计算措施q=（1008.2÷11.2）÷10=9.0KN/mM=ql2/8=227.81N*mW=a3/6=1.67*10-4m3σ=M/W=227.81/1.67*10-4=1.36MPa＜14.5MPa方木铺设满足受力规定。3）槽钢的受力验算槽钢所受荷载为：Q槽=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=1020.1KNq=(1020.1÷11.2)*0.45÷2.3=17.8KN/m参照外伸臂梁计算跨中弯距，如图3所示。图3M=qlx*（（1-a/x）（1+2a/l）-x/l）/2=4.1*103N*mW=40.9cm3σ=M/W=100MPa＜215Mpa槽钢的铺设满足受力规定。4）工字钢的验算（1）受力验算工字钢所受荷载为：Q工=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=1035.9KNq=（1035.9÷11.2）÷2=46.25KN/m参照外伸臂梁计算跨中弯距，如图3所示。M=qlx*（（1-a/x）（1+2a/l）-x/l）/2=1.40*105N*mW=920.8cm3σ=M/W=152.04MPa＜215MPa（2）挠度验算q=46.25KN/m，E=2.1*105MPa，I=16574cm4F=ql4（5-24a2/l2）/384EI=0.016mF/L=1/418＜1/400挠度变形满足规范规定5）剪力棒的受力验算剪力棒重要承受剪力，因此只进行剪力验算：Q棒=Q工=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=1035.9KNT棒=Q棒/4=259KN，S=3.14*0.0452=6.36*10-3m2τ=T/S=40.7MPa＜125MPa剪力棒尺寸满足受力规定。6）验算成果通过受力验算，拟用方案满足盖梁受力规定，可以组织施工。4.剪力销法盖梁施工工艺1）设置剪力棒预留孔当墩柱施工到设计顶高程，进行最终一次浇筑砼时，需要设剪力棒预留孔。根据我标段的施工状况，决定预埋内径为10cm的硬脂PVC管，预埋位置在盖梁底71cm。这71cm包括36cm工字钢高度，6.5cm槽钢高度，10cm木楔高度，10cm方木高度，8.5cm盖梁底模厚度。2）搭设盖梁受力底座墩柱所有浇筑完毕并拆模后，及时找到预留孔位置并穿入剪力棒，穿入后的剪力棒应保持居中放置。然后紧贴墩柱站立放置工字钢，工字钢的放置也应保持居中，并且在墩柱两侧将两根工字钢连接在一起，在跨中也设一道连接，连接的力度不必太大，以保持工字钢不产生刚度形变为度，现场我们采使用方法兰连接。工字钢安装完毕后，在上面放置槽钢，每根槽钢的两端与工字钢绑扎在一起，以免滑动。3）铺设底模并调平运用4个千斤顶进行控制在设计的高程位置。然后铺设盖梁底模，底模为大面积拼装模板，可以通过高强螺栓连接为一种整体，盖梁底模的铺设必须保证盖梁的轴线和底标高符合设计规定，如有偏差必须调整在规范容许的范围内。底模铺设完毕后，安排专人到盖梁底重新检查盖梁底模与方木的接触状况，如有局部悬空或冲突的地方，通过木楔进行调整，保证盖梁底模与方木之间均匀接触。4）绑扎盖梁钢筋盖梁骨架钢筋在钢筋加工场地焊接成型，然后吊到盖梁底模上进行现场绑扎。盖梁骨架钢筋在模具上加工，现场我们用12#槽钢加工了一种模具，在模具上直接定出了盖梁骨架的长和高，所有起弯点都给出了固定标识，通过模具加工出来的盖梁骨架钢筋尺寸误差非常小，并且平整顺直，完全满足规范规定。盖梁骨架钢筋吊究竟模上后，通过横向箍筋绑扎在一起，成型为盖梁钢筋笼。5）安装侧模及端模盖梁钢筋笼绑扎完毕后，进行侧模和端模的安装。侧模安座于底模之上，与底模之间采用高强螺栓连接，侧模后设通长背肋，通过上下两层对拉螺杆固定。侧模与端模之间通过角法兰用高强螺栓连接在一起，盖梁模板连接加固完毕后，基本不会产生变形和移动，成为一种整体性钢模。6）盖梁顶面复测及预埋件定位盖梁的模板整体性安装完毕后来，及时进行轴线放样和标高测量。放样完毕后将轴线位置用红油漆点在两块端模上，同步纪录下这两点的高程，通过轴线位置量测出盖梁顶预埋件的位置，通过高程点量测出盖梁顶面的位置，并确定支座垫石及预埋钢板的高程。7）盖梁模板及受力底座的拆除参照规范规定，非承重模板需砼强度达2.5MPa以上时才能拆除，承重模板需砼强度到达设计强度的75%以上