姻緣河橋滿堂支架施工方案.doc

現(xiàn)澆全預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁滿堂支架設(shè)計(jì)方案（姻緣河橋提籃式預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁拱組合橋）一、工程概況 姻緣河橋位于常德大道上，跨徑組合為35+80+35，橋梁全寬45m。橋梁高度上部結(jié)構(gòu)為提籃式全預(yù)應(yīng)力梁拱組合橋。主梁為單箱11室，在邊、中支座及吊桿位置設(shè)置橫梁，共計(jì)橫梁19道；主拱肋采用啞鈴式鋼管拱，拱肋高1.5m，其中肋板寬0.3m，鋼管直徑0.5m；拱肋橫梁為鋼箱梁，斷面尺寸為0.50.8m。全橋共15根吊桿。 全橋主梁工程量如下：現(xiàn)澆C50混凝土連續(xù)箱梁8238m3，主拱肋278.9m3，預(yù)應(yīng)力鋼絞線394001.5kg，光圓和帶肋鋼筋1616728kg。2、 工程地質(zhì)情況工程地質(zhì)勘查報(bào)告顯示橋位處土層分布為如下：河堤壓實(shí)填土，已固結(jié)，厚05.6m；地基容許承載力【f】=120Kpa。拋石擠淤形成的塊石05.7m；粉質(zhì)粘土5.28.7m；粉土1.75.7m；圓礫大于21.m。3、 主梁荷載分布 姻緣河橋橋梁全長150m，橋面寬度45m。以橋面中心設(shè)雙向縱坡1.5%，雙向橫坡1.5%。梁體高度在中墩梁根處達(dá)到最高：橋中心線位置3.638m，路緣帶3.3m。邊支座及跨中梁體高度最低：橋中心線處3.638m，路緣帶2.3m。 主梁恒載分布情況如下： 其中腹板實(shí)心段以中墩為中心縱橋向28m段落荷載分布較大：最低70KN/M2（腹板變截面處），最高94KN/M2（中橫梁處），其余段相對(duì)較小，均不超過70KN/M2，邊支座及跨中最小68.1KN/M2； 其中空心段以中墩為中心縱橋向28m段落荷載分布較大：最低40KN/M2（腹板變截面處），最高64KN/M2（中橫梁處），其余段落相對(duì)較小，均不超過40KN/M2，邊支座及跨中最小14KN/M2。 因此滿堂架重點(diǎn)考慮腹板荷載7094KN/M2，空心段4064KN/M2。4、 方案設(shè)計(jì) 按照現(xiàn)有可利用資源，滿堂支架設(shè)計(jì)如下：（1） 采用扣件式鋼管腳手架（加頂托）。（2） 立桿縱橫間距40cm，步距分兩種：0.6m和0.9m，其中0.6m用于恒載大于7094KN/M2的段落，0.9m用于小于70KN/m2的段落。（3） 模板系統(tǒng)由底模、端模、邊模、內(nèi)模組成，其中底模、內(nèi)模采用15mm竹膠板，端模、邊模采用專門訂做的大塊鋼模板。（4） 底模下分配梁即次梁采用10cm10cm方木，主梁采用10cm15cm方木。主梁間距40cm，次梁間距30cm。（5） 滿堂支架加固系統(tǒng)，由縱橫向掃地桿（離地面不大于20cm）、拋撐（沿四周設(shè)置）、剪刀撐（形成空間三維布置體系，除四周連續(xù)并貫穿整個(gè)橋梁高度外，滿堂支架內(nèi)部縱、橫向每隔6排即2.4m連續(xù)設(shè)置剪刀撐）組成。（6） 地基處理，清淤回填片石，回填素土壓實(shí)，然后鋪設(shè)20cm碎石，加30cm帶有鋼筋網(wǎng)片的混凝土?；炷另斆嬖O(shè)置15cm10cm方木作為墊梁，傳遞并分布立桿的受力。（7） 為了滿足防洪要求，在2#墩3#臺(tái)之間設(shè)置鋼平臺(tái)，鋼平臺(tái)上設(shè)置方木縱橫梁（調(diào)整高度），整個(gè)鋼平臺(tái)由上到下依次為：15mm竹膠板底模、方木縱橫梁（材料及配置同滿堂支架上的縱橫梁）、20mm鋼板滿鋪、I28a工字鋼次梁（縱向間距0.4m）、H9004503616mm主梁（橫向間距1.2m），80014mm鋼管樁（橫向間距1.2m，縱向間距6.0m）組成。鋼管樁單根長度22m，入土深度18m。 H型鋼主梁采取在鋼管樁（柱）上開槽嵌入，槽口周邊及管樁頂部焊接20mm厚鋼板封閉。為加強(qiáng)管樁的縱向剛度，在管樁頂部橫向管樁之間焊接14a槽鋼連系梁和剪刀撐。所有鋼構(gòu)件之間均采用焊接。五、滿堂支架驗(yàn)算（一）荷載計(jì)算主梁腹板荷載g1-1=94KN/M2，g1-2=70KN/M2；（鋼筋混凝土容重按照26KN/M3計(jì)算）底模g2=0.5KN/M2；（每塊竹膠板32kg，尺寸122cm244cm）方木縱橫梁g3=1.2KN/M2；（縱梁間距40cm，橫梁間距40cm，方方木容重8KN/M3）內(nèi)模及支架g4=2KN/M2（15mm竹膠板+68cm背木，間距20cm，鋼管腳手架支撐）施工人員及設(shè)備q1=3.0KN/M2振動(dòng)沖擊q2=3.0KN/M2荷載組合1.2（g1+g2+g3+g4）+1.4（q1+q2）=125.64KN/M2（腹板恒載較小段96.84KN/M2）；（2） 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算按照傳力順序由上往下進(jìn)行。即底模橫梁縱梁（頂托）立桿地基承載力其他。1.底模驗(yàn)算15mm竹膠板的截面特性為：竹膠面板的靜曲強(qiáng)度：縱向70Mpa，橫向50Mpa。竹膠板受力按照三跨連續(xù)梁計(jì)算，l=0.3m。取10cm板條，其截面慣性矩I=bh3/12=0.10.0153/12=2.81310-8m4，截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.0152/6=3.7510-6m3。受到彎矩M=kql2=0.112.5750.32=0.113KNM；彎曲應(yīng)力0.113/3.75103=30.18Mpa70Mpa（50Mpa），滿足要求。2.方木橫梁驗(yàn)算截面特性如下：12MPa，E910103Mpa，W10102/6167cm3，I=10103/12=833.34cm4；g=8KN/m30.1m0.1m=0.08KN/m。 同樣按照三跨連續(xù)梁計(jì)算承受均布荷載，彎矩M=kql2=0.1（12.5753+0.091）0.42=0.604，彎曲應(yīng)力0.604/167103=3.63Mpa12Mpa，滿足要求。3.方木縱梁驗(yàn)算截面特性如下：12Mpa，E910103Mpa，W10152/6375cm3，I=10153/12=2812.54cm4，每延米重量1.2KN。方木縱梁承受橫梁集中荷載及自身均布荷載，為多跨連續(xù)梁，按三跨連續(xù)梁計(jì)算，梁長l=0.4m。由橫梁傳來的最大集中力為P=kql=37.7830.41.1=16.625KN，故M=k1ql2+k2Pl=0.11.20.42+0.17516.6250.4=1.165KNM。 縱梁彎曲應(yīng)力1.165/375103=3.11Mpa12Mpa，滿足要求。4.立桿強(qiáng)度驗(yàn)算當(dāng)最大恒載按125.64計(jì)算時(shí)，每根立桿受力按反力法計(jì)算N=R=1.416.625+1.10.120.4=23.33KN；當(dāng)最大恒載按96.84計(jì)算時(shí)，每根立桿受力按反力法計(jì)算N=R=1.416.625+1.10.120.4=18.01KN；立桿截面特性：483.5mm無縫鋼管A489mm2，I10.78104mm4，回轉(zhuǎn)半徑，E=2.1105Mpa ，W= 4.4010-6m3。立桿壓應(yīng)力23.33/489103=47.7Mpa215Mpa，滿足要求。5.立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算步距0.6m時(shí)，長細(xì)比=l0/i=37.73100，查穩(wěn)定系數(shù)=0.899，23.33/（0.899489）103=53.06Mpa215Mpa，滿足要求；步距0.9m時(shí)，長細(xì)比=l0/i=56.6100，屬于短桿，查穩(wěn)定系數(shù)=0.807，18.01/（0.807489）103=45.60Mpa215Mpa，滿足要求。5. 地基承載力驗(yàn)算查工程地勘察報(bào)告，地基允許承載力為120Kpa，地基應(yīng)力，f=N/A=23.33/0.16=145.81Kpa，大于地基允許承載力，因此采用素土回填、加鋪20cm碎石墊層、現(xiàn)澆30cm配101012鋼筋網(wǎng)片的混凝土，并墊1510cm方木分散應(yīng)力。N:每根鋼管受到的支架反力A：鋼管立桿的作用面積，按照0.4m0.4m計(jì)算。6、 鋼平臺(tái)驗(yàn)算1. 底模底模同樣采取15mm竹膠板。驗(yàn)算結(jié)果同上。2. 分配橫梁驗(yàn)算分配橫梁同滿堂架布置，采用10cm10cm方木，間距30cm。驗(yàn)算結(jié)果同上滿堂支架。3. 模板承重主梁，采用10cm15cm方木，間距40cm。驗(yàn)算結(jié)果同上滿堂支架。4. 鋼橫梁驗(yàn)算鋼橫梁采用I28a工字鋼，縱向0.4m間距密鋪，受力主要是自重及分配梁傳力，集中力P按照反力法計(jì)算，由鋼板傳來的反力P=k1Q+k2ql=2.35116.625+1.1320.120.4=39.14KN，按照三跨連續(xù)梁驗(yàn)算。橫梁采用I28a工字鋼，橫梁截面特性如下：l=1.2m，g=43.37kg/m，A=55.37cm2，Ix=7115cm4，W=508cm3，每米重43.37kg，q=0.434KN/M；M=k1ql2+k2Pl=0.1050.4341.22+0.28139.41.2=13.263KNM每根橫梁對(duì)縱梁的反力R=3.28139.139+1.1320.4341.2=129KN彎曲應(yīng)力13.263/(1.05508103)=24.86Mpa215Mpa，滿足要求。撓度驗(yàn)算（按三跨連續(xù)梁）：f=0.677ql4/100EI+Fl3 =910-4m1.2/400=310-3m。（按結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算）3.鋼縱梁驗(yàn)算縱梁采用H9004503616型鋼，橫截面特性如下：l=6.0m，g=498kg/m，A=456.48cm2，W=15130cm3。受力模型為單跨簡(jiǎn)支梁?？v梁受到彎矩M=0.1254.9862+1.8671296=1467.21KNM。對(duì)鋼管樁的反力為：8129+34.98=1046.94KN。（1） 彎曲應(yīng)力1467.21/（1.0515130）103=92.4Mpa215Mpa，滿足要求。（2） 局部壓應(yīng)力129/(0.1220.0085)=124.4Mpa215Mpa，滿足要求（3） 剛度驗(yàn)算，跨中撓度f=3.810-4m6/400=0.015m，滿足要求。（按照結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求得）（4） 因?yàn)樯喜坎捎娩摍M梁焊接，l1/b=120/4516,整體穩(wěn)定性能保證。符號(hào)含義：x截面塑性發(fā)展系數(shù)；F作用在主梁上的集中力；t主梁腹板厚度；l集中力分布長度；l1主梁受壓翼板自由邊長度，因?yàn)橹髁荷虾附娱g距120cm的次梁，故取1.2m。b主梁翼緣板寬度。（公式詳見工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 東南大學(xué)出版社）4.鋼管樁驗(yàn)算鋼管樁采用80014mm鋼管樁，入土深度18m，自由端5m，截面特性如下：A=0.502m2。單樁承載力計(jì)算如下：按照地質(zhì)資料，鋼管樁入土層為：河堤壓實(shí)填土2.0m；拋石擠淤形成的塊石3.0m；粉質(zhì)粘土7m；粉土3.7m；圓礫大于2.0m。，安全系數(shù)取1.6。=0.83.14（224+314+780+3.753+2127）=2763.45Kpa，=0.5028400=4216.8Kpa。Qsk:樁總側(cè)阻力Qpk：樁總端阻力u:樁周長li：分段土層相應(yīng)樁長qsk：樁側(cè)極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)p：樁截面積qpk：樁端極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值（公式詳見基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理同濟(jì)大學(xué)出版社）故單樁承載應(yīng)力R=4362.5Kpa，可承受的豎向力為2190KN。每根管樁承受的反應(yīng)力為R=1046.94/0.502=2085.5Kpa。故滿足要求。但要確保鋼管樁打進(jìn)礫石層至少2.0m。七、施工注意事項(xiàng)1、 滿堂支架寬度考慮兩側(cè)施工通道要求，寬度定位47.0m，地基處理寬度49.0m。2、 立桿受力主要承受軸向受壓，因此立桿要安裝頂托。（兼具調(diào)整標(biāo)高的功能）。為擴(kuò)散地基應(yīng)力，立桿下采取方木支墊或槽鋼支墊。3、 在預(yù)壓結(jié)束后安裝底模，方便調(diào)整標(biāo)高。4、 剪刀撐間距不得超過6根立桿間距，傾角在4560度之間，必須沿四周形成封閉的剪刀撐，并且沿高度到支架全高。在靠近底模處、靠近墩臺(tái)處設(shè)置水平縱橫分布的剪刀撐，和墩臺(tái)鉗固成整體。（要確保全寬度、全高度、全長度布設(shè)!）5、 頂層的腳手架平桿之間、平桿和立桿之間必須采用扭矩儀牢固擰緊，扭矩在4050NM。6、 梁底標(biāo)高的調(diào)整采用方木楔或鋼板進(jìn)行。7、 根據(jù)梁底曲線計(jì)算梁段標(biāo)高，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，調(diào)整鋼管高度，符合曲線線性。8、 縱梁與橫梁之間采用上下扒釘連接，方木縱梁與腳手架之間用鐵絲捆牢。9、 鋼管樁入土深度必須滿足進(jìn)入圓礫石層至少2.0m。10、 鋼平臺(tái)上所有構(gòu)件全部采用焊接。角焊縫焊腳尺寸1012mm，焊縫飽滿。cc滿堂支架及鋼平臺(tái)所用材料性質(zhì)及截面特性序號(hào)項(xiàng)目名稱型號(hào)或規(guī)格截面積A(cm2)抗彎慣性矩I（cm4）截面抵抗矩W（cm3）彈性模量E（Mpa）容許應(yīng)力（Mpa）備注1底模15mm竹膠板0.152.8133.75984縱向70Mpa，橫向50Mpa。244122cm，取10cm板條。2方木橫梁1010cm方木0.01833.34167910103123方木縱梁1015cm方木0.0152812.54375910103124鋼管4.8910.784.42.1105215回轉(zhuǎn)半徑i=1.59cm5鋼橫梁I28a55.3771155082.11052156鋼主梁H9004503616456.48680850151302.11052157鋼管樁345.5267050.45394111271.022482.1105215回轉(zhuǎn)半徑i=27.80cm 滿堂支架荷載計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目名稱細(xì)目名稱單位計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果備注1恒載g箱梁腹板g1-A KN/M294.016中橫梁腹板高度h=3.616m，鋼筋砼比重26KN/M3。2箱梁腹板g1-BKN/M270主梁腹板高度變截面處h=2.692m，鋼筋砼比重26KN/M3。3底模g2KN/M20.5竹膠板15mm，每塊32kg。4方木縱橫梁g3