臨時結構設計(設計部)

1、棧橋棧橋/ /鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰/ /支架支架/ /地基梁地基梁 相關設計與探討相關設計與探討 中鐵大橋局集團第四工程有限公司設計事業(yè)部 2013-04 目錄 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 2 棧棧 橋橋1 1 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 3 第一部分棧橋 一、概述一、概述 棧橋作為跨越水域施工的常見輔助施工結構，通常 和碼頭結合使用，有著交通、起重、轉運等功能。 第一部分棧橋 二、主要設計依據(jù)二、主要設計依據(jù) 1、鋼結構設計規(guī)范 （GB50017-2003）； 2、混凝土結構設計規(guī)范 （GB50010-2002）； 3、公路橋涵設計通用規(guī)范 （JT

2、G D60-2004）； 4、碳素結構鋼 （GB700-2006）； 5、鐵路大型臨時工程和過渡工程設計暫行規(guī)定 （鐵建 設2008189 號）； 6、港口工程荷載規(guī)范（JTS 144-1-2010）； 7、港口工程樁基規(guī)范（JTS 167-4-2012）； 8、公路工程技術標準（JTJ B01-2003）； 9、裝配式公路鋼橋多用途使用手冊、六四軍用梁手冊 等。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 4 第一部分棧橋 三、設計過程簡介三、設計過程簡介 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 5 1、研究比較，明確 功能 設計圖紙、施工調查 地質、氣象、水文資料 棧橋的功

3、能 通過棧橋的各種機械設備 通過棧橋的最大和最重構件 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 6 2、設計要素 平面 位置 棧橋 跨徑 棧橋 標高 設計 車速 跨度、標高（水位選擇）的確定，應從安全、經(jīng) 濟、施工方便、滿足通航和泄洪要求等方面綜合考慮。 第一部分棧橋 棧橋平面位置確定 結合主體工程施工方法進行全面分析，考慮的主要因素有以下幾 點： 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 7 （1）施工機械靠近現(xiàn)場，方便作業(yè)； （4）棧橋布置不得影響水上通航，如需船舶配合作業(yè)，棧橋優(yōu)先布 置在下游側。 鉆孔 平臺 鉆孔 平臺 （2）盡量保 證棧橋軸線與 主橋軸線

4、平行； （3）盡量與 鉆孔平臺相結 合； 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 8 棧橋跨徑 通航 因素 主梁 材料 施工 方式 受履帶吊機起吊能力制約，采 用釣魚法施工時一般 912m。 打樁船打樁，整跨或整片安裝 上部結構的施工，跨度可大些。 第一部分棧橋 棧橋標高 先保證橋下凈空，根據(jù)計 算水位或最高流冰水位加安全 高度確定，并保證不會形成流 冰、漂浮物阻塞。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 9 0.51.5m 同時要考慮大堤、施工便 道及施工平臺標高，并盡量與 其保持一致，盡量避免設計縱 坡。 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第

5、四工程有限公司 10 基礎 承重梁 橋面板 擴大基礎 鋼管樁基礎 鉆孔樁基礎 型鋼 軍用梁 貝雷梁 鋼橋面板（標準 件） 混凝土橋面板 3、棧橋結構確定 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 11 結構自重 永久荷載 車輛滿載自重、制動力（速度可限制）、風荷載、水 流力、冰荷載（產(chǎn)生的上浮力、溫度膨脹力等）、人 群荷載 可變荷載 船舶荷載（系纜力、擠靠力、撞擊力等）、漂浮物撞 擊力 偶然荷載 4、設計荷載 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 12 基底承載力滿足設計 要求； 抗傾覆穩(wěn)定性1.5； 抗滑穩(wěn)定性1.3。 重力式橋臺 （常用） 多

6、采用鋼管樁，沉樁 施工； 特殊地質采用鉆孔樁 基礎、石籠墩等。 墩位處基礎 5、基礎設計 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 13 6、上部結構設計 主 梁：一般采用貝雷梁、軍用梁（目前局里已有以貝雷梁 為主梁的棧橋標準化設計） 橋面板：混凝土橋面板（自重大，造價低） 鋼橋面板（自重輕，造價高） 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 14 四、設計中的關鍵點和注意事項四、設計中的關鍵點和注意事項 1、樁承載力 、樁的分類：樁按承載性狀分為摩擦樁和端承樁。 豎向荷載 主要由樁側阻 力承受，并考 慮樁端阻力。 摩擦樁 豎向荷載 主要由樁端阻 力

7、承受，并考 慮樁側阻力。 端承樁 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 15 、樁的布置和中距 群樁的平面布置可采用行列式形、梅花式或環(huán)式。 樁中距應符合以下要求： 錘擊、靜壓沉樁：樁端處中距3倍樁徑； 振動沉樁：樁端處中距4倍樁徑； 鉆（挖）孔樁：中距2.5倍樁徑。 摩擦樁 支撐或嵌固在基巖中，鉆（挖）孔樁中距2倍樁徑。 （注意：嵌固于巖層 不一定就是 端承樁，2MPa） 端承樁 不應小于1.5倍擴底直徑或者擴底直徑加1.0m，取較 大值。 (挖孔） 擴底灌注 樁 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 16 、負摩阻力 正摩阻力：樁相對于周

8、圍土向下運動，土對樁施加向上的摩 擦力。這種摩擦力構成了樁承載力的一部分。 負摩阻力：樁相對于周圍土向上運動，土對樁施加向下的摩 擦力。這種摩擦力構成了樁荷載的一部分，減少了樁的承載力， 還可能引起較大的沉降。 正摩阻力正摩阻力負摩阻力負摩阻力 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 17 產(chǎn)生產(chǎn)生負摩阻力的原因負摩阻力的原因 a、樁周有較大的堆載，引起樁周土的固結； b、樁穿過欠固結的軟粘土或新填土進入硬持力層，土層產(chǎn) 生自重固結下沉； c、軟粘土地區(qū)，地下水下降或深基坑開挖降水等引起樁周 土下沉； d、濕陷性黃土引起樁周土下沉； e、砂土液化和凍土融化。 第一部分棧

9、橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 18 、混凝土樁施工時內力驗算、混凝土樁施工時內力驗算 a、 起吊、運輸內力 在計算吊運內力時應考慮樁長、截面尺寸、吊點位置、樁 架高度、下吊索長度、樁的實心段長度、樁的浸水長度以及吊 立過程中樁軸線與水平面的夾角等。所選用的吊點位置及施工 工藝宜使樁受力合理。 b、 錘擊沉樁應力 拉應力的標準值：預應力混凝土樁拉應力標準值分為5.0、 5.5、6.0和6.5MPa四級； 壓應力的標準值：預應力混凝土樁和鋼筋混凝土樁壓應力 標準值可取12.0MPa20.0MPa； 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 19 1 d

10、fi iR d QUq lq A 、一般樁基承載力（一般樁基承載力（永久結構，臨時結構系數(shù)有區(qū)別） 港口工程樁基規(guī)范公式（極限承載力） （分項系數(shù)1.45, 1.55) 鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)范公式（容許承載力） 公路橋涵地基和基礎設計規(guī)范公式（容許承載力） 常用開口鋼管樁一般不考慮樁端承載力，打入全風化或強風化巖也僅做 安全儲備（閉、半開時考慮） ；設計時根據(jù)樁徑（有無閉塞效應，港口 0.6m）和間距、傾斜度、施工平面偏差等因素，應考慮折減效應。 1 1 2 n ai iikrprk i Rul qA q 1 2 ii i PUa f lARa 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集

11、團第四工程有限公司 20 2、樁在水平力作用下的計算 對于一般棧橋，可以不予以考慮水平力作用的影響；對于海 上棧橋設計，需考慮波浪力以及強涌潮影響?？紤]水平力或力矩 作用時，采用假想嵌固點法計算m 法。 第一部分棧橋 3、鋼管樁振動沉樁控制 振動沉樁共振理論：當樁的強迫振動頻率與土壤顆粒的振頻 率一致時，土壤顆粒產(chǎn)生共振液化，足夠的振動速度和加速度能 迅速破壞樁和土壤間的粘合力，使樁身與土壤從壓緊狀態(tài)過渡到 瞬間分離狀態(tài)，沉樁阻力尤其側面阻力迅速減小，樁在豎向力作 用下下沉。 激振力是反映振動樁錘綜合能力的參數(shù)，樁在土中沉入時，激 振力F必須大于樁與土之間的靜摩擦阻力。如用f表示樁與土間的 靜

12、摩擦力，fv表示有振動作用時樁與土間的摩擦力，則f與fv之間 的關系可表示為Ffv=f。（振動作用下摩擦力的降低系數(shù)） 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 21 第一部分棧橋 振動沉樁除了要有必要的振幅和加速度，還必須有一定的參 振重量以克服沉樁時的阻力，樁在土中的靜阻力R與土層的標準 貫入值N和樁的截面積S之間的關系為R=4NS。因此，在樁受到振 動而使摩擦力顯著降低時，樁就可以沉入到與“參振重量大約等 于樁端阻力”的某一標高。 簡單來說，有時候我們的樁不能繼續(xù)貫入，并不一定代表樁 的承載力達到激振力所對應的力，也有可能是樁端阻力過大。 使用液壓振動錘時，貫入度不能作為沉樁到位

13、的控制指標。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 22 第一部分棧橋 4、樁帽樣式 下圖所示為工程中常用的樁帽形式，樁帽一鋼材150kg，樁 帽二鋼材30kg。 樁帽的作用是為荷載能夠均勻的往下傳遞，受力性能上來說 ，樁帽一要優(yōu)于樁帽二。但一般設計時，鋼管樁應力并不作為主 控指標，而是為達到一定的側阻力選取的樁身截面。所以，從經(jīng) 濟性來講，對于不是樁身應力控制的鋼管樁應優(yōu)先選擇第二種樁 帽，這種樁帽還有一個優(yōu)勢就是拔樁時，不需要割除蓋板。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 23 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 24 5、靠船樁的設計

14、 作用在固定式系船、靠船結構上的船舶荷載包括下列內容： 、由風和水流產(chǎn)生的系纜力； 、由風和水流產(chǎn)生的擠靠力； 、船舶靠岸時產(chǎn)生的撞擊力； 、系泊船舶在波浪作用下產(chǎn)生的撞擊力等。 相關計算公式可參照港口工程荷載規(guī)范。 第一部分棧橋 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 25 6、設計者應注意的事項 、施工期將受到洪水、臺風、風暴潮等不良氣候因素的影 響，設計應該有一定的安全儲備。 、材料用量較大，盡量選擇較為通用的型材，應盡量減少 對型材的焊接、切割和破壞，做好防腐，控制變形量，方便周轉 使用。 、對施工人員進行交底并對施工質量進行檢驗，做好管養(yǎng) 工作。 、對沖刷和橋上荷載的確定要

15、盡量與實際吻合。 目錄 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 26 棧 橋1 第二部分鋼板樁圍堰 一、概述一、概述 鋼板樁圍堰適用于水不太深、有覆蓋層且可下沉鋼板樁的土水不太深、有覆蓋層且可下沉鋼板樁的土 質質(如砂類土、粘性砂土等）。 其防水性能好，整體剛度較強，打拔較容易，可多次重復使 用，回收利用率高，廣泛用于基礎施工中。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 27 第二部分鋼板樁圍堰 1、常見鋼板樁類型： （國產(chǎn)U型型鋼板樁亦屬于拉森式鋼板樁。） 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 28 295/1.5 197MPa 國產(chǎn)常用鋼板樁為： 拉森型40

16、0170）、 拉森型（600210） 鋼板樁 正應力容許值： 第二部分鋼板樁圍堰 二、主要設計依據(jù)二、主要設計依據(jù) 1、 基礎結構設計圖； 2、鋼結構設計規(guī)范、建筑基坑支護技術規(guī)程； 3、簡明施工計算手冊、支擋結構設計手冊； 4、土力學、基礎工程； 5、熱軋U型鋼板樁 GB/T 209332007。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 29 第二部分鋼板樁圍堰 三、設計過程簡介（三、設計過程簡介（常用常用 簡化法計算，有限元法不常用簡化法計算，有限元法不常用） 1、設計資料、參數(shù) 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 30 高出設防水位 0.50.7m 圍堰頂標高 土

17、層厚度h、重度、 內摩擦角、粘聚力c 地下水位 高出地面/水 位0.20.4m 圍堰頂標高 承臺長、寬、高 及頂、底標高 圍堰設防水位 承臺放寬 0.51.0m 封底混凝土與鋼護 筒/鉆孔樁粘結力 第二部分鋼板樁圍堰 2、設計荷載 、土壓力（朗肯）； 主動土壓力： 被動土壓力： 、水壓力； 有水頭差時作用在鋼板樁上水壓力： 水位以下透水層中水土分算，土體重度取浮重度； 水位以上土層及水位以下不透水層中水土合算，土體重度取飽和重度 。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 31 www qh pa+qw+q ha pp+qw hp hw hw q 2 aaaa ph KcK 2 pp

18、pp phKcK 第二部分鋼板樁圍堰 、圍堰周圍施工荷載； 、承臺自重荷載G。 圍堰設計荷載組合：(1)+(2)+(3) 封底混凝土設計荷載組合：(2)+(4) 水下封底混凝土粘結力取值可參照鐵路橋涵鋼筋混凝土和預 應力混凝土結構設計規(guī)范表5.2.1 第7項的相關規(guī)定，并考慮部分 折減（例如C20可取150kPa）。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 32 / q hq 施工荷載q換算 為土層超載 hq 第二部分鋼板樁圍堰 3 3、設計流程、設計流程 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 33 確定圍堰施 工方案、平 面尺寸及頂 標高； 若采用水下 封底，檢算 封底

19、混凝土 厚度和強度。 圍堰內支撐立面布置 設計，計算鋼板樁最 小入土深度。 圍堰穩(wěn)定性檢算：軟 弱基底承載力、基底 抗隆起、涌砂等。 圍堰內支撐平面設計， 圈梁為壓彎構件、橫 撐一般為軸心受壓構 件。 第二部分鋼板樁圍堰 四、設計中的關鍵點和注意事項四、設計中的關鍵點和注意事項 1、設計原理 鋼板樁的穩(wěn)定標準為不發(fā)生傾覆，分析時可假定樁底為充分嵌 固不可自由轉動(深埋) 和可以自由轉動（淺埋）兩種模式進行分析 。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 34 嵌固支承(深埋) 自由支承(淺埋） 第二部分鋼板樁圍堰 2、常規(guī)幾種鋼板樁計算方法： 土壓力分布土壓力分布 土壓力疊加土壓力疊

20、加 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 35 懸臂 鋼板樁 穩(wěn)定 通過樁前、后各壓力對樁底取矩求抗傾覆系數(shù)K1.2， 試算鋼板樁入土深度t 強度 求鋼板樁上剪力為0點（圖中g點，被動土壓力合力Ep= 主動土壓力合力Ea），該處樁身彎矩最大。 tH tH 被動土壓力 Ep 主動土壓力 Ea 第二部分鋼板樁圍堰 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 36 單層支撐 鋼板樁 淺埋式 穩(wěn)定 板樁處于支點處鉸 支下端自由的極限 平衡狀態(tài)，根據(jù)支 點處力矩平衡試算 鋼板樁入土深度t 強度 求鋼板樁上剪力 為0點，該處樁 身彎矩最大 深埋式 穩(wěn)定 板樁處于支點處簡 支下端嵌固的超靜

21、 定狀態(tài)，等值梁法 計算鋼板樁入土深 度 強度 等值梁法計算 鋼板樁上剪力 為0點，該處樁 身彎矩最大 第二部分鋼板樁圍堰 (a) 等值梁法 (b)土壓力分布 (c)彎矩 (d)等值梁 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 37 (a) 土壓力分布 (b)疊加土壓力 (c)彎矩 (d)變形 單層支撐淺埋板樁 計算簡圖 單層支撐深埋板樁 計算簡圖 第二部分鋼板樁圍堰 等值梁法：圖(a)中ab梁中c點彎矩為0，在c點將梁切開并將c點 視為左端梁的簡支點（鉸接），簡支伸臂梁ac稱為ab梁中的等值 梁。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 38 深埋鋼板樁采用等值梁法 計算：

22、假定凈土壓力為0點(圖 (b)中c點，距基坑底y)即為反 彎點，按等值梁計算A點反力和 C點剪力；CD段荷載對C點取矩 為0可求出有效嵌固深度x，樁 入土深度為y+x；求解等值梁AC 剪力為0點位置，求得鋼板樁最 大彎矩。 第二部分鋼板樁圍堰 (a) 土壓力分布 (b) 等值梁 盾恩近似法 等值梁法 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 39 多層支撐鋼板樁 穩(wěn)定盾恩近似法、等值梁法等計算入土深度 強度 等彎矩布置內支撐充分發(fā)揮鋼板樁強度 等反力布置內支撐各層支撐截面基本一致 第二部分鋼板樁圍堰 3、土壓力計算理論 鋼板樁圍堰計算一般采用朗肯土壓力理論，簡化為平面結構 計算。（即使

23、采用空間結構，影響因素也很多） 4、多層土的土壓力計算方法相關內容見支擋結構設計 手冊 5、設計注意事項 鋼板樁截面選用要滿足自身材料強度、剛度要求，同時考 慮經(jīng)濟性要求。 注意開挖過程中圍堰土層實際情況，與設計不符時應進行 必要檢算。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 40 采用換算高度法把上一層土換算成下一層的超載 采用加權平均值法把多層性質相近的土層換算成一層土 第二部分鋼板樁圍堰 五、計算示例五、計算示例 1、工程概況 地面標高：+4.35m，承臺頂標高：+0.27m，底標高：-1.73m ，承臺高2.0m，承臺尺寸10.35m8.1m，鉆孔樁直徑0.9m，鉆孔 樁4排

24、5列，樁間距2.25m。承臺施工期間設防水位：+4.0m。土 層參數(shù)如下表： 2、設計參數(shù) 初擬：圍堰頂標高+4.5，基坑底標高-2.53m（初擬水下封底 0.8m），基坑深度7.03m；初選12m長國產(chǎn)拉森型鋼板樁，圍堰 底標高-7.5m；初擬于+3.0m設一道支撐，初擬圍堰尺寸 11.95m9.7m（承臺放寬0.8m）。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 41 土層名稱層頂高程重度（kN/m3)內摩擦角 黏聚力c(kPa） 粉細砂+4.3501 25 1 19 第二部分鋼板樁圍堰 3、封底混凝土厚度初步檢算 封底混凝土厚0.8m，鉆孔樁直徑0.9m，共20根，鉆孔樁與C30

25、 封底混凝土之間的粘結力取 。封底混凝土驗算： 封底混凝土自重+粘結力(向下)浮力 封底混凝土自重+承臺自重1.2 ，滿足要求。 計算封底厚度應適當增加，封底施工中考慮浮漿等影響。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 42 150ckPa 1 8679 f=1.29 6739 F F 抗浮 水 第二部分鋼板樁圍堰 4、鋼板樁圍堰計算 、設計工況 工況一：鋼板樁插打完畢，基坑內抽水開挖至+2.0m，準備安 裝內支撐（+3.0m）。 工況二：內支撐安裝完畢，基坑水下開挖至-2.53m，準備水 下封底施工前。 工況三：封底砼達到一定強度后，圍堰內抽水至封底頂面- 1.73m，準備進行承

26、臺施工前。 工況一受力簡圖工況一受力簡圖 工況二受力簡圖工況二受力簡圖 工況三受力簡圖工況三受力簡圖 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 43 第二部分鋼板樁圍堰 、圍堰內支撐 圍堰內支撐由圈梁、角撐組成。圈梁采用3根I56a型鋼焊接成 箱型截面。角撐采用6008鋼管，材質均采用Q235B。 內支撐計算模型：圈梁四周承受線荷載，由工況分析結果得 鋼板樁對內支撐的反力為 。內支撐自重乘1.1倍的安 全系數(shù)。模型中釋放角撐與圈梁節(jié)點處的梁端部約束，計算模型 如下圖： 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 44 103/qkNm 第二部分鋼板樁圍堰 、封底混凝土強度 工況三

27、時封底混凝土底面承受靜水壓力，側面承受鋼板樁水平 反力。封底混凝土計算模型如下（與鉆孔樁粘結處為支承邊界） 、各工況計算結果 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 45 內支撐內支撐封底砼封底砼 鋼板樁鋼板樁 線荷載 （kN/m） 應力 （MPa） 線荷載 （kN/m） 應力 （MPa） 應力 （MPa） 入土計 算值（m） 入土實 際值（m） 工況一/124/ 工況二86/80/584.784.97 工況三10364220-1.05/0.1888/ 第二部分鋼板樁圍堰 、基坑底抗隆起驗算 圍堰開挖至-2.35m標高時，驗算坑底土體抗隆起，取板樁底 為驗算的基準弧面，參照普朗特爾(

28、Prandtle)地基極限承載力公 式進行計算。 抗隆起系數(shù)： ， 滿足要求( 不小于1.72.5) Nq、Nc地基承載力系數(shù) 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 46 wz K 2 10 19 4.97 10.6620 4.06 ()19 (7.034.97)20 qC wz DNcN K hDq 圍堰外土層重 度均值1 圍堰內土層 重度均值2 圍堰開挖深度h0 基坑底樁深度D滑移影響線范圍 內土層參數(shù)c、 圍堰外超載q 第二部分鋼板樁圍堰 、透水基坑底涌砂驗算 在圍堰內施工過程中，當抽水開挖至+2.0m標高時，圍堰內外 水頭差為2m，檢算此工況下有無可能發(fā)生涌砂現(xiàn)象。 圍堰內

29、不發(fā)生涌砂的條件為： K= 1.5K= 1.52.02.0 相應在該工況下計算K=18， 滿足要求。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 47 水重度w 圍堰內外水頭差h 鋼板樁入基 坑底深度t土體浮重度 ( 2 ) w ht h 目錄 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 48 棧橋1 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 49 第三部分現(xiàn)澆梁支架 一、概述一、概述 混凝土梁現(xiàn)澆施工，是指在橋跨的兩墩之間，采用 固定式或移動式承重結構，在梁部的設計位置上安裝 模板和鋼筋就地澆筑梁體混凝土的施工方法。常用的 混凝土梁現(xiàn)澆施工方法為支架法。 第三部分現(xiàn)澆梁支

30、架 二、主要設計依據(jù)二、主要設計依據(jù) 1、相關設計圖紙 2、鋼結構設計規(guī)范50017-2003 3、建筑施工模板安全技術規(guī)范JGJ 162-2008 4、建筑施工碗扣式腳手架安全技術規(guī)范JGJ 166-2008 5、建筑施工扣件式腳手架安全技術規(guī)范JGJ 130-2001 6、鋼管滿堂支架預壓技術規(guī)程 7、路橋施工計算手冊 8、裝配式公路鋼橋多用途使用手冊 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 50 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 51 三、設計過程簡介三、設計過程簡介 1、收集資料、初步比較 設計圖紙 地質、氣象、水文資料 支架形式比較 第三部分現(xiàn)澆梁支架 第三

31、部分現(xiàn)澆梁支架 滿堂支架常用立桿步距為0.6m、0.9m、1.2m 梁式支架跨徑一般為932m 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 52 2、設計要素 平面位置支架跨徑橋下凈空 第三部分現(xiàn)澆梁支架 3、支架結構形式 -常用滿堂支架、梁式支架和 混合支架三種類型。 -不常見的有吊架。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 53 第三部分現(xiàn)澆梁支架 結構結構 形式形式 構造構造特點特點適用范圍適用范圍主要材料主要材料基礎類型基礎類型 滿堂 支架 基礎+立柱+卸落設備 +模板系統(tǒng) 地質較好；直曲 線；梁下凈空高 度15m以下的陸地 橋梁 扣件式、碗扣式，門 式支架 地基處理

32、、鋪設 墊塊 梁式 支架 基礎+立柱+卸落設備 +橫向分配梁+縱向主 梁+模板系統(tǒng) 跨水、跨既有路、 地質較差的陸地 以及梁下凈空高 度大于15m的橋梁 立柱鋼管柱、格構 式支墩等；橫向分配 梁型鋼；縱向主 梁貝雷梁、 軍用 梁、型鋼等； 擴大基礎、打入 樁（鋼管樁）、 鉆孔樁等 混合 支架 滿堂支架+梁式支架跨路或變截面梁鋼管腳手+梁式支架地基處理+立柱 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 54 、支架特點比較 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、現(xiàn)澆支架設計內容 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 55 支架形式設計檢算內容 滿堂支架 a) 基礎設計、承載力計算； b) 立柱

33、設計，立柱強度、剛度和穩(wěn)定性計算； c)縱向、橫向水平桿等受彎構件的強度和連接扣件抗滑 承載力計算； d) 撓度、壓縮變形、支架及基礎沉降變形計 e) 斜桿、剪刀撐設置； f) 基礎防、排水設計； g) 安全防護設施設計。 梁式支架 a) 基礎設計、承載力計算； b) 立柱設計，強度、剛度、穩(wěn)定性計算； c) 橫梁和縱梁設計、強度、剛度、穩(wěn)定性計算； d) 撓度、壓縮變形、支架及基礎沉降變形計算； e) 安全防護設施設計。 混合支架 參照滿堂支架及梁式支架 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、設計荷載 a、模板及支架自重荷載根據(jù)支架類型照實計 算 b、施工荷載 施工人員、設備荷載按均布荷載取12 KN/m2

34、； 澆筑和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取1KN/m2。 c、風荷載根據(jù)支架樣式按相應規(guī)范取值 滿堂支架參見建筑施工碗扣式腳手架安全技術規(guī)范及 建筑施工扣件式腳手架安全技術規(guī)范；梁式支架參見公路 橋涵設計通用規(guī)范。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 56 第三部分現(xiàn)澆梁支架 d、預壓荷載所承載的梁體結構與模板重量之和的 1.051.1倍。 (與前面 a+b之和 比較，取大者） （預壓所測得的變形數(shù)據(jù)用于指導預拱度設置） 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 57 第三部分現(xiàn)澆梁支架 四、設計中的關鍵點和注意事項四、設計中的關鍵點和注意事項 1、設計標準 “鋼管腳手架的相關規(guī)范

35、”和“企標”，對各類支 架的荷載標準值和組合值均不相同，鋼管腳手架是按 極限應力法設計。但對于梁式支架，其主梁設計值多 為容許應力值，例如貝雷梁的應力控制值273MPa就是 容許應力值210MPa乘以臨時結構應力提高系數(shù)1.3得來 的。因此，設計時應根據(jù)不同的支架形式對應于相關 規(guī)范取值（梁式支架參考“企標”）。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 58 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、“企標”中對支架設計荷載的規(guī)定 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 59 序序 號號 荷載類別荷載類別 荷載分項系荷載分項系 數(shù)數(shù) 1模板、拱架、支架、腳手架等自重1.0 2新澆混凝土、鋼筋混

36、凝土或新砌體自重1.1 3施工人員及施工機具運輸或堆放的荷載1.0 4傾倒混凝土時產(chǎn)生的豎向荷載1.0 5振搗混凝土時產(chǎn)生的豎向荷載1.0 6冬季施工時保溫設施荷載和雪荷載1.0 7風荷載1.0 計算承載力：計算承載力： 16 驗算剛度：驗算剛度： 1、2、6 梁、板和拱的底模梁、板和拱的底模 板以及支承板、拱架、板以及支承板、拱架、 支架等的荷載組合支架等的荷載組合 注：3、4、5、6類不發(fā)生 時，可不計入計算 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、支架容許撓度值不大于L/400，懸臂結構為L/200（L為 結構計算跨度），支架的壓縮變形值不大于L/1000。 、支架容許長細比，主要的受壓構件（立柱），不大

37、于 150，次要受壓構件，不大于200。 、當支架縱梁采用貝雷梁、六四式軍用梁等制式器材時 ，縱梁支座應設置在桁架節(jié)點位置，并且應對桁架節(jié)點處的桿 件進行驗算，防止局部應力超標。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 60 第三部分現(xiàn)澆梁支架 2、梁體荷載橫斷面劃分 一般采用條分法（也指導預壓時荷載的堆放布置 ），但對于角度較大的斜腹板梁，腹板區(qū)的荷載分布 不能完全按 條分法進行， 應按模板體系 實際布置情況 確定荷載分布。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 61 第三部分現(xiàn)澆梁支架 3、腳手架中單根鋼管安全承載力 “企標”中對扣件式立桿作出了明確規(guī)定，但對 于碗扣

38、式立桿未明確。 查閱橋梁施工臨時結構設計和建筑施工腳 手架實用手冊可知，碗扣式支架的立桿允許荷載與 步距有關，例如常規(guī)步距1.2m時為3t/根，實際設計 時考慮舊料、自重等影響，建議取值為2.02.5t。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 62 目錄 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 63 棧 橋1 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 64 第四部分地基梁 一、概述一、概述 擴大基礎、存梁臺座、龍門吊機軌道基礎等是工程 中常見的基礎形式，基礎按構件剛度的不同，可分為 剛性基礎和彈性基礎兩種。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 65

39、第四部分地基梁 承受荷載后，基礎本身不發(fā)生撓曲，故基礎底面在 受荷后仍為一平面。在中心荷載作用下，基礎底面 各點的沉降都是一致的。 剛性基礎 承受荷載后，基礎本身發(fā)生撓曲，因而基礎底面各 點的沉降都不相同。地基反力的分布與地基土壤的 物理力學性能、基礎底面的形狀、基礎剛度和荷載 情況都有關系，必須對基礎底面反力的分布或反力 與沉降的關系作出模擬假定，以簡化計算。 彈性基礎 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 66 第四部分地基梁 二、二、 主要設計依據(jù)主要設計依據(jù) 1、混凝土結構設計規(guī)范（GB 50010-2010） 2、建筑地基基礎設計規(guī)范（GB 50007-2011） 3、基

40、礎工程 4、彈性地基梁與矩形板計算（中國船舶工業(yè)總公司第九 設計研究院） 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 67 第四部分地基梁 三、設計過程簡介三、設計過程簡介 1、地基梁設計假定 假定假定原理原理優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點 反力 直線 分布 假定 地基反力按直線變化分布，其 反力圖形在對稱荷載時為矩形 的，在偏心荷載時為梯形。 當基礎剛性大 而壓縮土層薄， 所得結果與實 際接近。 這一假定沒有考慮基 礎和地基變形的一致 性。 文克 爾假 定 地基由許多獨立且互不影響的 彈簧組成，即假定地基上任意 一點受的壓力強度p只與該點 的地基變形s成正比。表達式： p=ks 。 計算簡便；k選

41、擇得當，可獲 滿意的結果； 特別適用于軟 土。 忽略地基中的剪應力， 地基變形只發(fā)生在基 底范圍內與實際 不符，使用不當會造 成不良的后果 半無 限彈 性體 假定 地基土半無限彈性體，柱下條 形基礎假定為在半無限彈性體 上的梁，當荷載作用在半無限 彈性體上時，某點的沉降不僅 和該點壓力有關，也和該點附 近作用荷載有關。 彈性半空間地 基模型具有擴 散應力和變形 的優(yōu)點，比文 克勒地基模型 合理些。 計算的沉降量和地表 沉降范圍都較實測結 果大，無法反應各向 異性、非均勻土的分 層特性。 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 68 第四部分地基梁 2、彈性地基梁計算 、梁的柔度特征值

42、 式中：梁柔度特征值，m-1，并定義S=1/為特征長度； E材料的彈性模量，kPa； K地基的基床系數(shù)，KN/m3； I梁的截面慣性矩，m4； b梁的寬度，m。 4 4 kb EI 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 69 第四部分地基梁 3、地基梁分類 L稱為柔度指數(shù)，它反映了對剛度對內力分布的 影響。地基梁可按L值的大小分為下列三種類型。 無限長梁 (柔性梁) L 有限長梁 (有限剛度梁) /4L 短梁 (剛性梁) L/4 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 70 第四部分地基梁 4、倒梁法（反力直線分布法） 工程中，倒梁法是一種常見的按線性分布的基底反 力簡化計算方法。 適用 條件 地基均勻 上部結構剛 度好 荷載分布均 勻 基礎高度大 于1/6柱距 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 71 第四部分地基梁 具體步驟如下： 、根據(jù)初步選定的柱下條形基礎尺寸和作用荷載， 確定計算簡圖； 倒梁法計算圖式 2021-6-25中鐵大橋局集團第四工程有限公司 72 第四部分地基梁 、計算基底凈反力及分布，按剛性基底線性分布 進行計算； 、用彎矩分配法或彎矩系數(shù)法計算彎矩和剪力； 、調整不平衡力。由于上述假定不能滿足支座處 靜力平衡