中小跨徑鋼筋混凝土拱橋現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)指南

1、中、小跨徑鋼筋混凝土拱橋現(xiàn)澆支架拱架設(shè)計(jì)指南1前言拱橋在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛,鋼筋混凝土拱橋主要適用于中、小跨徑的橋梁,拱橋的主要受力結(jié)構(gòu)是主拱圈,在豎向荷載作用下,主拱圈主要承受軸向壓力,但也承受彎剪,拱座支承反力不僅有豎向反力,也承受較大的水平推力.中、小跨徑鋼筋混凝土拱橋現(xiàn)澆,需要搭設(shè)支架拱架,進(jìn)行澆注施工,具體作法是：在支架拱架上立模、綁扎鋼筋、澆注混凝土拱圈.2支架拱架材料分類及有關(guān)資料支架拱架的種類很多,按結(jié)構(gòu)形式可以分為：滿堂式、排架式、撐架式、扇形式、桁架式、組合式、疊桁式、斜拉式等,其常用材料有木材、萬(wàn)能桿件、貝雷梁、扣件式鋼管腳手架、碗扣支架、門式支架、型鋼組合桁架.3各型支

2、架適用范圍滿堂式支架主要采用扣件式鋼管腳手架或碗扣支架,鋼管直徑一般為48mm,壁厚為3.5mm.滿堂式支架對(duì)地基處理的要求比擬高,原地面要求地形地勢(shì)相比照擬平整,適合旱橋施工.排架式、撐架式、桁架式主要采用木材、萬(wàn)能桿件、門式支架、型鋼組合桁架結(jié)構(gòu),這些方式支座不采用滿堂布置,支架支點(diǎn)較少,支點(diǎn)數(shù)量和距離根據(jù)實(shí)際跨度和計(jì)算后得出.跨河、跨較小的山溝都可以采用這些支架方式.扇形式只在拱兩端支座位置有兩個(gè)支點(diǎn),桁架采用貝雷梁、拼裝梁或型鋼連接成拱弧線形狀.這種支架和主拱圈一樣,主要承受軸向壓力,同時(shí)承受彎剪.跨深溝,地形條件比擬差的拱橋比擬適合用這種支架.斜拉式貝雷梁拱架一般應(yīng)用在幾跨連續(xù)施工的

3、情況,在距邊墩一定距離處設(shè)置臨時(shí)墩,在中間墩墩頂各設(shè)一個(gè)塔柱,塔柱頂端伸出斜拉桿拉住貝雷梁,貝雷梁上設(shè)拱盔,形成幾孔連續(xù)斜拉式貝雷梁拱架結(jié)構(gòu).其主要構(gòu)件均由常備式貝雷桁架、支撐架、增強(qiáng)弦桿等組成,結(jié)構(gòu)構(gòu)件處理方便.由于整體拱架體系柔性多變,施工中應(yīng)嚴(yán)格掌握和限制對(duì)稱加載及塔柱、平梁的撓度變形,限制平梁、斜拉桿、塔柱的受力不得超過(guò)容許值.組合式、疊桁式主要是支架組合的多樣性,根據(jù)計(jì)算受力的需要,支架由不同類型的桁架組成.4支架拱架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支架拱架設(shè)計(jì)的原那么為：必須使支架拱架上部接近合理拱軸線,能承受施工過(guò)程中產(chǎn)生的豎向力與水平力,保證支架拱架的穩(wěn)定,盡量減少非彈性壓縮,注意對(duì)局部受力不利桿件進(jìn)

4、行加固.假設(shè)某大橋?yàn)楝F(xiàn)澆混凝土箱拱橋,根據(jù)不同地形條件,采用不同支架拱架形式進(jìn)行現(xiàn)澆施工.4.1 支架拱架受力分析箱形截面拱圈一般采用分環(huán)、分段進(jìn)行澆注施工,分環(huán)的方法一般是分成二環(huán)或三環(huán).分二環(huán)時(shí),先分段澆注底板第一環(huán),然后分段澆注腹板、橫隔板和頂板第二環(huán).分三環(huán)時(shí),先分段澆注底板第一環(huán),然后分段澆注腹板、橫隔板第二環(huán),最后分段澆注頂板第三環(huán).各段間預(yù)留隔縫長(zhǎng)度一般為50100cm,等每一環(huán)各分段澆注完后,混凝土強(qiáng)度到達(dá)70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后澆注隔縫.主拱圈荷載及施工荷載通過(guò)模板、/木傳至支架拱架,支架拱架在施工過(guò)程中承受豎向力與水平力.在底板合攏后混凝土到達(dá)強(qiáng)度之前,底板的荷載主要由支架承當(dāng),當(dāng)

5、混凝土到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度之后,澆注腹板、橫隔板及頂板時(shí),荷載由支架拱架承當(dāng)之外,拱底板也承當(dāng)一局部重量.4.2 支架拱架材料選用根據(jù)主拱的荷載和工程位置、條件、供料來(lái)源,選用適宜的材料作為支架拱架用材.4.3 支架拱架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力檢算4.3.1 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力檢算1采用滿堂式碗扣支架：在處理好的地基上,根據(jù)梁頂與拱圈內(nèi)弧之間的高度,布置碗扣支架.立桿的縱橫向間距和橫桿豎向步距經(jīng)檢算后確定.每根立桿底部設(shè)置墊座,頂端安裝可調(diào)天托,根據(jù)高度選取30cm或60cm天托,可調(diào)天托起到精確調(diào)整標(biāo)高和卸架的作用.天托頂部放置橫向楊木和縱向梳形木連成一體,楊木上鋪設(shè)組合鋼模板或木模板,形成底模和施工平臺(tái).碗

6、扣支架應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)?建筑施工碗扣式腳手架平安技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定布設(shè).1施工荷載分析：根據(jù)各自工程實(shí)際情況修正各參數(shù)主拱圈混凝土荷載：容重25kN/m3,拱圈厚度為h,g125hkN/m2；模板荷載：取g22.0kN/m2；2施工何載：取g34.0kN/m；2振搗沖擊荷載：取g43.0kN/m；2碗扣支架自重：g53.0kN/m；2模板及楊木檢算：采用5cm厚木板作底模模板,上層楊木間距為11,下層楊木間距12根據(jù)碗扣支架間距確定.模板檢算：按均布荷載五跨連續(xù)梁計(jì)算：取1mm寬度計(jì)算抗彎強(qiáng)度:抗剪強(qiáng)度:q(g1g2g3g,)1mm13V(3)撓度檢算：fk3ql4fl100EI400式中：2M所受最大

7、彎矩,Mkiqli,ki0.105；W木板的抗彎模量；、分別為木板容許抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度；V所求得的最大剪力,Vkzqli,k20.606,k30.664；A1mm寬的木板截面積；E、I分別為木板的彈性模量和慣性矩.上層楊木：上層楊木間距為li,下層楊木間距l(xiāng)2根據(jù)碗扣支架間距確定；按均布荷載三跨連續(xù)梁計(jì)算：荷載：(4)q(gig2g3g4)li抗彎強(qiáng)度:抗剪強(qiáng)度:撓度檢算:3V2Afk3ql4fl100EI500(5)(6)(7)(8)式中：2_M所受最大彎矩,Mkql2,ki0.10；W楊木的抗彎模量；、分別為楊木容許抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度；V所受在大剪力,Vkzqlz,k20.60,k30.

8、677；A楊木的截面積；E、I分別為楊木的彈性模量和慣性矩.下層楊木：下層楊木間距12根據(jù)碗扣支架間距確定.下層楊木荷載qgig2g3g?I2,計(jì)算方法同上.3立桿計(jì)算：立桿荷載：qgig2g3g4表i立桿設(shè)計(jì)荷載橫桿豎向步距cm框架立桿容許荷載PmaxkN/根16040212030318025424020abPmax式中：a、b立桿的縱橫向間距.立桿穩(wěn)定性計(jì)算：組合風(fēng)載時(shí)：MW205N/mm2AW(9)(10)(11)式中：N計(jì)算立桿段的軸向設(shè)計(jì)值,N1.2NGk0.851.4NQk;Ng1k模板及支架自重、新澆混凝土自重與鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和;NQk施工人員及施工設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值、

9、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力Qk總和；軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù),應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比由?建筑施工扣件式鋼管腳手架平安技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?P50頁(yè)附錄C表C取值,當(dāng)250時(shí),7320/2；長(zhǎng)細(xì)比,;ilo計(jì)算長(zhǎng)度,loh2a；h立桿步距；a模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中央線至模板支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度；i鋼管截面回轉(zhuǎn)半徑；A立桿的截面面積；W立桿截面模量；Mw計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩：_.2Mw0.851.4Mwk100.851.4wklahWk風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,Wk0.7zsWo；z風(fēng)壓高度變化系數(shù),按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?GBJ9規(guī)定采用；s支架風(fēng)荷載體型系數(shù),桁架s0.4;Wo根本風(fēng)壓kN

10、/m2,按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?GBJ9規(guī)定采用;4碗扣支架施工考前須知：支架立桿接長(zhǎng)縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi),使立桿接長(zhǎng)縫不在同一水平面上,保證支架整體強(qiáng)度.拼裝時(shí)隨時(shí)檢查橫桿水平和立桿垂直度,注意水平橫桿的直角度,預(yù)防支架偏扭.立桿垂直度偏差小于0.5%,頂部絕對(duì)偏差小于0.1m.注意剪刀撐的設(shè)置,提升碗扣支架的整體穩(wěn)定性.剪刀撐不能隨意撤除,實(shí)有必要暫時(shí)撤除時(shí),必須嚴(yán)格限制同時(shí)撤除的根數(shù),并及時(shí)裝上且應(yīng)先裝后拆.高層支架的低層框架不允許撤除.靠近拱座的碗扣支架,應(yīng)注意連墻撐的設(shè)置,提升支架的縱向穩(wěn)定性.支架頂天托和底座的自由長(zhǎng)度,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定,超過(guò)計(jì)算長(zhǎng)度的應(yīng)加設(shè)縱橫桿,預(yù)防碗扣支架失穩(wěn)

11、.支架應(yīng)設(shè)置人行梯,方便施工中人員走行.2采用萬(wàn)能桿件、貝雷梁組拼見(jiàn)圖3支架采用萬(wàn)能桿件和貝雷梁作為主要構(gòu)件,主要由多片平面主桁通過(guò)聯(lián)結(jié)系組成空間結(jié)構(gòu).平面主桁相互平行,其間距按拱圈寬度均勻受力來(lái)布置.為支架上部接近拱弧線,在萬(wàn)能桿件頂采用異形桿件進(jìn)行拼接.整個(gè)支架立于混凝土或片石混凝土臨時(shí)墩上,根本采用梁柱式結(jié)構(gòu).支墩可以采用鐵路五六式軍用墩,其布置方式為2X5柱,根據(jù)位置不同其高度也不同,頂端因支承位置不同略有變化.拱腳在一定范圍內(nèi)采用萬(wàn)能桿件直接組立,并與梁柱式結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié),形成一體使支架共同受力.貝雷梁上弦桿之間及連接處均設(shè)有支撐架,通過(guò)在貝雷梁連接處設(shè)置斜撐及下部弦桿處設(shè)置抗風(fēng)拉桿來(lái)增強(qiáng)

12、支架橫向穩(wěn)定性,但由于對(duì)與對(duì)之間凈距較小,故抗風(fēng)拉桿的截面尺寸需增大以保證支架橫向的穩(wěn)定性.圖3萬(wàn)能桿件、貝雷梁組拼示意圖為全面準(zhǔn)確掌握了解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形情況,采用全部支架為計(jì)算模型進(jìn)行受力分析.1施工荷載分析：根據(jù)各自工程實(shí)際情況修正各參數(shù)主拱圈混凝土荷載：容重25kN/m3,g1；2模板荷載：取g22.0kN/m；2施工何載：取g34.0kN/m；振搗沖擊荷載：取g43.0kN/m2風(fēng)壓：g4,根據(jù)高度確定：2桿件支架容許應(yīng)力和容許內(nèi)力：萬(wàn)能桿件：考慮到支架施工的實(shí)際情況,萬(wàn)能桿件的容許應(yīng)力值取170MPa.經(jīng)初步計(jì)算,萬(wàn)能桿件截面及容許應(yīng)力見(jiàn)表2.表2萬(wàn)能桿件容許應(yīng)力和容許內(nèi)力桿件型號(hào)

13、名稱截面組成mm毛截面面積cm2凈截面面積cm2回轉(zhuǎn)半徑自由長(zhǎng)度cm長(zhǎng)細(xì)比縱向彎曲系數(shù)容許應(yīng)力MPa容許拉力kN容許壓力kNN2立柱4/120X120X1093.274.55.3120037.70.8821701267-1398N3斜桿2/10075X1033.427.83.1428390.10.582170473-331N4橫桿2Z7575X823.017.42.8820069.40.716170296-280貝雷梁：貝雷梁桿件截面及容許拉應(yīng)力見(jiàn)表3.本文將貝雷拱架桿件的容許拉應(yīng)力值取為1.3210=273MPa,考慮到壓桿的縱向彎曲系數(shù)折減,容許壓應(yīng)力取為210MPa.表3貝雷拱架桿件的容

14、許應(yīng)力構(gòu)件材料斷面型式容許拉應(yīng)力MPa容許壓應(yīng)力MPa弦桿16Mn10273210豎桿16MnI8273210斜桿16MnI8273210支撐架16Mnnrl273210斜撐16Mn110273210抗風(fēng)拉桿16Mn圓形273210增強(qiáng)豎桿16Mn工字形2732103施工階段劃分：根據(jù)拱橋設(shè)計(jì)要求主拱圈混凝土分環(huán)分段澆注,分環(huán)按三環(huán)考慮,分別為底板環(huán)、腹板環(huán)含橫隔板和頂板環(huán).每一環(huán)的分段方式見(jiàn)圖4,圖中1、2、3、4表示澆注順序,只示出半跨,另外半跨對(duì)稱澆注.每一環(huán)的澆注都分為10段,段間預(yù)留間隔槽,間隔槽沿拱弧的長(zhǎng)度取50cm,每一環(huán)合攏后,再澆注下一環(huán).表4施工階段劃分施工階段施工內(nèi)容1支

15、架、模板等形成,澆注主拱圈節(jié)段12澆注主拱圈節(jié)段23澆注主拱圈節(jié)段34澆注主拱圈節(jié)段4圖4拱圈分段示意圖ri(4)萬(wàn)能桿件支架整體檢算:根據(jù)萬(wàn)能桿件方案計(jì)算模型(見(jiàn)圖5、圖6、圖7),采用大型有限元分析軟件MIDAS建立萬(wàn)能桿件支架的空間計(jì)算模型.萬(wàn)能桿件均采用桁架單元模擬,支架桿件與根底、拱座連接端均按固端處理.桿件彈性模量取210GPa,泊松比取0.3.圖5模型空間圖,k-ie4h-anhLM圖6模型立面圖圖7模型側(cè)面圖2、表3.各個(gè)方根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,各桿件內(nèi)力是否超過(guò)桿件的容許內(nèi)力值見(jiàn)表向變形是否超過(guò)允許變形范圍,豎向變形應(yīng)低于限值L/400,L為萬(wàn)能桿件支柱之間的距離.假設(shè)萬(wàn)

16、能桿件方案中有局部桿件強(qiáng)度缺乏,截面尺寸偏小,有可能引起整個(gè)萬(wàn)能桿件支架的失穩(wěn).因此在原萬(wàn)能桿件方案的根底上進(jìn)行調(diào)整,增大強(qiáng)度缺乏的桿件截面,重新建立空間模型采用有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行計(jì)算.5萬(wàn)能桿件支架施工階段檢算：根據(jù)表4中施工階段的劃分,對(duì)萬(wàn)能桿件進(jìn)行分步檢算,在施工階段1中,支架只承受自重及模板的重量.利用大型有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行空間模型計(jì)算,確定桿件內(nèi)力是否超過(guò)桿件的容許內(nèi)力值見(jiàn)表2、表3,支架穩(wěn)定性和豎向位移,豎向位移應(yīng)滿足限值L/400,L為萬(wàn)能桿件支柱之間的距離.依次建模分析施工階段2直至施工階段4,完成對(duì)支架的檢算.6計(jì)算結(jié)論及施工考前須知：隨著混凝土拱底板澆注

17、段的增加,萬(wàn)能桿件支架的豎向變形逐漸增大,當(dāng)?shù)装搴蠑n到達(dá)強(qiáng)度后,由于底板和支架共同受載,支架變形同上階段相比應(yīng)該有所減小,隨后在澆注拱腹板和頂板階段,支架變形又會(huì)逐漸增大.萬(wàn)能桿件的柱腳應(yīng)全部埋入根底中,柱底的桿件間應(yīng)有斜桿聯(lián)系,萬(wàn)能桿件與拱座連接的桿件也應(yīng)有斜桿聯(lián)系；萬(wàn)能桿件支架頂部的異形桿件應(yīng)保證與萬(wàn)能桿件連接可靠,頂部托架桿件在縱向應(yīng)設(shè)置連接桿件.萬(wàn)能桿件支架的支墩較高,在施工中應(yīng)設(shè)置抗風(fēng)索.應(yīng)對(duì)萬(wàn)能桿件支架在澆注混凝土前進(jìn)行預(yù)壓,檢驗(yàn)支架的承載水平,在施工中注意監(jiān)測(cè)支架變形和桿件應(yīng)力,發(fā)現(xiàn)異常,及時(shí)處理.由于貝雷梁對(duì)與對(duì)之間凈距較小,故抗風(fēng)拉桿的截面尺寸需增大,采用標(biāo)準(zhǔn)間距的貝雷梁下弦

18、桿間增強(qiáng)橫橋向聯(lián)系,以增強(qiáng)貝雷梁的橫向穩(wěn)定性.在支墩萬(wàn)能桿件頂部與貝雷梁相接處,應(yīng)通過(guò)抗彎剛度較大的橫向桿件將貝雷梁的力均勻地傳遞到萬(wàn)能桿件上,盡量減少桿件的局部應(yīng)力.拱段的澆筑程序應(yīng)在拱頂兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行,以使拱架變形保持均勻和最小.4.3.2 拱架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力檢算1采用貝雷梁拼裝拱架見(jiàn)圖8:混凝土箱拱軸線為懸鏈線,為了方便施工放樣及新制弦桿的可操作性及通用性,采用圓弧線做為拱架線型.根據(jù)混凝土箱拱拱弧懸鏈線的兩個(gè)拱腳點(diǎn)及拱頂點(diǎn),可得到一條圓弧線,將這條圓弧線再向下偏移1.18m,得到貝雷梁拱架上層弦桿軸線,即貝雷拱架的設(shè)計(jì)圓弧線.拱架由雙層增強(qiáng)型桁架組拼而成的貝雷桁片組成,順橋向桁架片以折線

19、形式連接模擬圓曲線,保證每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段上弦桿的兩端點(diǎn)都布置在圓弧線上.標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度采用9m,由3個(gè)桁架單元組成；非標(biāo)準(zhǔn)段在兩個(gè)拱腳附近的節(jié)段.折線段間的貝雷上層以特別加工的貝雷短弦桿與貝雷銷連接,中層以雙面、上下的連接板焊接連接,下層以貝雷銷直接連接和焊接相結(jié)合,從而構(gòu)成拱架.橫橋向通過(guò)支撐架、聯(lián)板以及上、下橫梁連接成整體.在拱架頂依次布置卸架裝置、弓形木、底模橫梁和底模模板.圖8貝雷梁拼裝拱架1受力檢算：貝雷梁桿件截面及容許拉應(yīng)力見(jiàn)表3.本文將貝雷拱架桿件的容許拉應(yīng)力值取為1.3210=273MPa,考慮到壓桿的縱向彎曲系數(shù)折減,容許壓應(yīng)力取為210MPa.采用有限元分析軟件MIDAS建立貝雷拱架

20、的空間模型計(jì)算,貝雷架用空間梁?jiǎn)卧M,混凝土箱拱底板、拱腳錢架用空間板單元模擬.貝雷拱架計(jì)算模型如圖9所示.圖9貝雷拱架計(jì)算模型施工荷載和施工階段同4.3.1節(jié).拱架分為兩個(gè)局部：一局部是貝雷梁,一局部是新制的拱腳構(gòu)件,即三角形較架.根據(jù)表4中施工階段的劃分,對(duì)貝雷梁拱架進(jìn)行分步檢算,在每個(gè)施工階段中,確定貝雷梁的最大應(yīng)力是否超過(guò)容許應(yīng)力,拱架的豎向位移應(yīng)滿足L/400,L為拱架計(jì)算跨徑.4.4 支架拱架沿拱軸線變形值并繪制變形圖根據(jù)有限元分析軟件MIDAS計(jì)算得出支架拱架的變形值,繪制變形圖.4.5 支架拱架材料用量表見(jiàn)表5、6:表5碗扣式支架材料用量表序號(hào)名稱型號(hào)材料規(guī)格數(shù)量單重合重1底

21、模板木材或鋼模板2外模板鋼模板3內(nèi)模板木模4上層枕木木材5下層枕木木材6支承墊木木材7立桿LG-300Q235小48X3.5X30008頂桿DG-90Q235小48X3.5X9009橫桿HG-30Q235小48X3.5X30010橫桿HG-90Q235小48X3.5X90011底座D2-1Q23512立桿可調(diào)座D2-2Q235可調(diào)范圍30013斜桿Q235小48X3.5X700014回轉(zhuǎn)扣件Q235表6萬(wàn)能桿件及貝雷梁支架材料用量表序號(hào)名稱型號(hào)材料規(guī)格數(shù)量單重合重1立柱N2Q235/120X120X102斜桿N3Q235/100X75X103橫桿N4Q235/75洶5那4弦桿拼接角鋼N6Q23

22、5/100X100X105支承角鋼N7Q235/120X120X106節(jié)點(diǎn)板N8Q235265X10X5107節(jié)點(diǎn)板N12Q235380X10X5908節(jié)點(diǎn)板N18Q2350325X103259墊板N19Q235180X10X22010柱帽或柱靴N21Q235260X16X260Q235240X16X260Q23590X1626011節(jié)點(diǎn)板N22Q2350325X1032512節(jié)點(diǎn)板N26Q2350325X1032513螺帽墊圈N24Q23514螺帽墊圈N25Q23515底模板木材或鋼模板16外模板鋼模板17內(nèi)模板木模18枕木木材19貝雷梁3米節(jié)段16Mn注：表5、表6中支架的材料數(shù)量?jī)H供參考

23、,實(shí)際中材料數(shù)量應(yīng)根據(jù)方案需要確定.5支架地基檢測(cè)與設(shè)計(jì)5.1 地基承載力檢測(cè)首先參照施工設(shè)計(jì)圖中的水文和地質(zhì)資料,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核對(duì),采用可靠手段對(duì)水深、流速進(jìn)行實(shí)測(cè),對(duì)地基土進(jìn)行檢測(cè).假設(shè)原地基檢測(cè)不符合計(jì)算要求,對(duì)原地基進(jìn)行處理,處理后再一次檢測(cè)地基的承載力,直到滿足設(shè)計(jì)要求.地基承載力檢測(cè)方法可以采用輕型觸探試驗(yàn).輕型觸探試驗(yàn)設(shè)備主要由探頭、觸探桿、落錘三局部組成.操作過(guò)程：落錘距地面50cm,使其自由下落,將探頭垂直打入土層中,記錄每打入土層中0.3m時(shí),所需的錘擊數(shù)No,填入地基標(biāo)準(zhǔn)貫入檢測(cè)記錄表中.No經(jīng)下式修正后,查表7、表8確定地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值C0ONoN1.645a,a為修正系數(shù)

24、,當(dāng)觸探長(zhǎng)度L3m時(shí),取a1.0.表7粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值No152025300(kPa)105145190230表8素填土承載力標(biāo)準(zhǔn)值No15203040o(kPa)851151351605.2 地基承載力計(jì)算地基土的承載力通常指地基的承載力設(shè)計(jì)值,是指在保證地基穩(wěn)定的條件下,地基單位面積上所能承受的最大壓力.地基承載力設(shè)計(jì)值確實(shí)定,一般有以下三種方法：1按?建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?GBJ7-89表格確定地基土承載力設(shè)計(jì)值地基承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：ffkbb3d0d0.512式中：f地基土承載力設(shè)計(jì)值kPa,當(dāng)f1.1fk時(shí),取f1.1fk;fk地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值kPa;b、d地基寬度和埋深的承

25、載力修正系數(shù),按基底下持力層土類查?建筑施工計(jì)算手冊(cè)?P270頁(yè)表5-17;r基底以下土的重度,為基底以下土的天然質(zhì)量密度與重力加速度g的乘積,地下水位以下取有效重度kN/m3;r0基底以上土的加權(quán)平均重度,地下水位以下取有效重度kN/m3;b根底底面寬度；當(dāng)根底寬度小于3m,按3m考慮,大于6m按6m考慮；d根底埋置深度,以天然地面起.2按土的抗剪強(qiáng)度確定地基土承載力設(shè)計(jì)值通過(guò)試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)得到土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值后,當(dāng)偏心距e0.033倍根底底面寬度,根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可按下式計(jì)算地基土的承載力設(shè)計(jì)值：fvMbbMd0dMcCk13式中：fv由土的抗剪強(qiáng)度確定的地基承載力設(shè)計(jì)值；Mb、Md

26、、Mc承載力系數(shù),按?建筑施工計(jì)算手冊(cè)?P271頁(yè)表5-18確定；b根底底面寬度m,大于6m按6m考慮；對(duì)于砂土小于3m時(shí),按3m考慮；r、r0、d符號(hào)意義同上.3按荷載試驗(yàn)P-S曲線確定地基土承載力設(shè)計(jì)值1根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,可繪制荷載板地面的壓力P與其相應(yīng)下沉量S的關(guān)系曲線見(jiàn)圖10,從圖10中可得,在荷載作用下地基土的變形過(guò)程可分為三個(gè)變形階段:直線變形階段：即荷載從0到P0時(shí),荷載與變形之間的關(guān)系接近于正比例關(guān)系,地基土是穩(wěn)定的；應(yīng)工仁下7圖10應(yīng)力-沉降P-S曲線局部剪切階段：當(dāng)荷載超過(guò)P0后,荷載與變形之間的關(guān)系為曲線,曲線上各點(diǎn)斜率逐漸增大,如曲線中12段所示,地基土的穩(wěn)定性逐漸降低；完

27、全破壞階段：當(dāng)荷載繼續(xù)增大到達(dá)某一限值,即極限荷載后,沉降量急劇增大,曲線出現(xiàn)陡降,這時(shí)地基完全破壞,表示失去穩(wěn)定.2地基土的承載力根本值可根據(jù)P-S曲線的特征按以下確定：當(dāng)P-S曲線有較明顯的直線段時(shí),可采用直線段的比例界限點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載值P.作為地基土的承載力根本值；當(dāng)極限荷載能確定,該值小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的1.5倍時(shí),可取荷載極限值的一半；當(dāng)P-S曲線沒(méi)有明顯直線段時(shí),對(duì)中、高壓縮性土宜采用相對(duì)沉降量s/b=0.02所對(duì)應(yīng)的荷載值P0.02;對(duì)低壓縮性土和砂土可米用s/b=0.010.015所對(duì)應(yīng)的荷載值,作為地基土的承載力根本值；當(dāng)P-S曲線上的比例界限點(diǎn)出現(xiàn)后,土很快到達(dá)極限破

28、損,即比例界限荷載P0與極限荷載Pu接近時(shí),以Pu除以平安系數(shù)KK值可取23作為地基土的承載力根本值.3同一土層參加統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于三點(diǎn),根本值的極差不得超過(guò)平均值的30%,取此平均值作為地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值.地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,請(qǐng)參照?中、小跨徑鋼筋混凝土拱橋現(xiàn)澆施工工藝?4.1地基處理.4碗扣支架立桿地基承載力計(jì)算：(14)立桿根底底面的平均壓力應(yīng)滿足下式的要求：Pfg式中：p立桿根底底面的平均壓力,pN/A；N上部結(jié)構(gòu)傳至根底頂面的軸向力設(shè)計(jì)值；A根底地面面積；fg地基承載力設(shè)計(jì)值,fgkcfgk；kc腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù),對(duì)碎石土、砂土、回填土、應(yīng)取0.4；對(duì)粘土應(yīng)取0.5；對(duì)巖石、

29、混凝土應(yīng)取1.0;fgk地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?GBJ7附錄五的規(guī)定米用.5.3 地基換填墊層厚度和寬度計(jì)算換土墊層系將根底下面一定厚度的軟弱土層挖除,然后換以中砂、粗砂、角圓礫、碎卵石、灰土或粘性土以及其他壓縮性小、性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性材料,經(jīng)拌合、分層回填夯壓實(shí)而成,作為地基的持力層.這種墊層具有一定的強(qiáng)度和低壓縮性,施工設(shè)備工藝簡(jiǎn)單,取材較易、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn),為一種應(yīng)用廣泛,經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的淺層地基加固方法.通過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算以確定墊層的鋪設(shè)厚度、寬度以及承載力等,以指導(dǎo)施工和限制質(zhì)量.1墊層的厚度：地基采用換土墊層又稱換填法處理軟弱地基,常采用砂、砂石、灰土等材

30、料,墊層的厚度應(yīng)根據(jù)作用在墊層底部軟弱土層底面處土的自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值與附加壓力設(shè)計(jì)值之和不大于軟弱土層經(jīng)深度修正后的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值的條件確定,即應(yīng)符合以下要求見(jiàn)圖11:(ft)a按擴(kuò)散角設(shè)置；b按根底同寬設(shè)置1根底；2填土墊層；3一回填土圖11墊層內(nèi)應(yīng)力分布PczPzfzpz可根據(jù)根底不同形式分別按以下簡(jiǎn)化式計(jì)算：條形根底bPPcPzb2Ztg矩形根底blPPcPzb2Ztgl2Ztg(15)(16)(17)式中：Pcz墊層底面處土的自重壓力kN/m2;Pz墊層底面處的附加壓力kN/m2;fz墊層底面處土層的地基承載力kN/m2;b條形根底或矩形根底底面的寬度m；l矩形根底的底面長(zhǎng)度m；p根底

31、底面壓力N/m2；pc根底底面處土的自重壓力N/m2；Z根底底面下墊層的厚度mm;墊層的壓力擴(kuò)散角,可按表9采用.表9墊層的壓力擴(kuò)散角Z/b限歲材料中砂、粗砂、砂礫、圓礫、角礫、卵石、碎石粘性土和粉土(8IP0.50302330注：1.當(dāng)Z/b0.25時(shí),除灰土仍取30外,其余材料均取0；2.當(dāng)0.25Z/b0.50時(shí),值可內(nèi)插取得.按式(15)確定墊層厚度時(shí),需要用試算法,即預(yù)先估算一個(gè)厚度,再按式(15)校核,假設(shè)不滿足要求時(shí),再增加墊層厚度,直至滿足要求為止.墊層的厚度一般為0.52.5m,不宜大于3.0m,否那么費(fèi)工費(fèi)料,不夠經(jīng)濟(jì),但也不宜小于0.5m,墊層過(guò)薄那么效果不明顯.為減少計(jì)

32、算工作量,亦可采用圖12所示墊層厚度直接計(jì)算法曲線來(lái)確定,計(jì)算步驟如下：圖12墊層厚度直接計(jì)算法曲線圖先按下式計(jì)算k1值：,1.k1fkb0(b3)b0(d0.5)0d10(18)P0再按下式計(jì)算k2值：15b/、k2k1(d0s)(19)P0式中：p0為根底底面附加壓力(kN/m2);fk墊層底面處軟弱土層白承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);b、d分別為根底寬度和埋深度的承載力修正系數(shù),按表根據(jù)墊層底面處軟弱土層的名稱確定；d根底埋置深度(m)；0、s分別為軟弱土層和墊層的重度(kN/m3);根據(jù)ki,k2和根底底面長(zhǎng)邊與短邊的比值n-,由圖中曲線可查得m值.按下式直接計(jì)算需要墊層的厚度：Zmb(

33、20)(5)墊層的寬度：墊層的寬度應(yīng)滿足根底底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求,按下式計(jì)算：bb2Ztg(21)式中：b墊層底面寬度；墊層的壓力擴(kuò)散角,可按?建筑施工計(jì)算手冊(cè)?表5-1采用；當(dāng)Z/b0.25時(shí),按表中Z/b0.25取值.根據(jù)建筑經(jīng)驗(yàn),墊層的頂寬一般采用較根底底邊每邊寬出200mm,墊層的底寬可取根底同寬.5.4樁基設(shè)計(jì)與檢算當(dāng)支架(拱架)支點(diǎn)采用樁基時(shí),應(yīng)對(duì)樁基進(jìn)行承載力檢算.單樁承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求,一般通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)確定.如無(wú)試驗(yàn)資料亦可按土的物理性質(zhì)指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)公式確定單樁承載力.(1)一般直徑單樁豎向極限承載力計(jì)算：一般直徑單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值,可按下式計(jì)算：Q

34、ukQskQpkuqsikliqpkAp(22)式中：Qsk單樁總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；Qpk單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；U樁身周長(zhǎng)；qsik樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值,如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí),可按?建筑施工計(jì)算手冊(cè)?P320頁(yè)表5-31取值；li樁穿越第i層土的厚度；qpk極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值,如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí),可按?建筑施工計(jì)算手冊(cè)?P322頁(yè)表5-32取值；Ap樁端面積.(2)大直徑單樁豎向極限承載力計(jì)算：大直徑(d800mm)單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值,可按下式計(jì)算：QukQskQpkUsiqsiklsipqpkAp(23)式中：qsik樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值,如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí),可按表取值,對(duì)

35、于擴(kuò)底變截面以下不計(jì)側(cè)阻力；qpk樁徑為800mm的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn),可采用深層載荷板試驗(yàn)確定,當(dāng)不能進(jìn)行深層載荷板試驗(yàn)時(shí),可采用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值或按表取值,對(duì)于干作業(yè)(清底干凈)可按?建筑施工計(jì)算手冊(cè)P324頁(yè)表5-33取值.si、p大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù),按?建筑施工計(jì)算手冊(cè)?P324頁(yè)表5-34取值.U、Ap符號(hào)意義同前.對(duì)于混凝土護(hù)壁的大直徑挖孔樁,計(jì)算單樁豎向承載力時(shí),其設(shè)計(jì)樁徑取護(hù)壁外直徑.(3)水中鋼管筒形支墩計(jì)算：鋼管筒形支墩是一壓彎組合構(gòu)件,首先需驗(yàn)算單根鋼管在穩(wěn)定狀態(tài)下所能承受的力,然后計(jì)算鋼管筒形支墩的整體剛度及穩(wěn)定性.(見(jiàn)圖13)筒形支墩示意圖.圖13筒形支墩示意圖圖中

36、：P為上部支座傳來(lái)的荷載；RP；Ri水流作用力；hi水流作用力矩；e軸向偏心距；M荷載偏心傾覆力矩；a鋼管頂支座高度；b鋼管頂支座超出鋼管直徑的距離；h2片石拋填高度；1)鋼管容許承載力計(jì)算：鋼管容許承載力：P100oA100A；(24)折減系數(shù)：cr/n/ny(25)式中：cr臨界應(yīng)力crFCr/100A(MPa);Pcr臨界力：Pcr汩/10(L)2；破壞應(yīng)力：n;n強(qiáng)度平安系數(shù)取1.6；ny穩(wěn)定平安系數(shù)取2.0；為鋼材的根本容許應(yīng)力(150MPa)；A鋼管橫截面積：A(D2d2)/4；I鋼管橫截面慣性矩：I(D4d4)/64；E彈性模量：鋼材E2.1107N/cm2；長(zhǎng)度系數(shù)：按兩端錢支

37、,取1;D、d、L分別為鋼管外徑D(cm)、鋼管內(nèi)徑d(cm)、鋼管長(zhǎng)度L(cm).2)鋼管筒形支墩的剛度檢算：鋼管支墩頂端位移值：ZL2(RL/3M/2)/EI(26)式中：2Ri10KArV2/2g水流作用力；Ll壓桿的相當(dāng)長(zhǎng)度；MPeRA.Ppnp每根鋼管容許荷載；n筒形支墩鋼管根數(shù)；0.5JL筒形支墩頂端容許位移值；式中：L跨度(m)；Z筒形支墩墩頂位移值應(yīng)在容許位移值內(nèi).3)鋼管筒形支墩的抗滑和抗傾覆穩(wěn)定檢算：抗滑力檢算：K1f(PQ)/T1.2(27)式中：Ki抗滑穩(wěn)定系數(shù)；f基底面與地基土間摩擦系數(shù)；P作用于基底的垂直力總和；Q浮力；T作用于墩上的水平力之和；抗傾覆力檢算：K2y/e.1.2(28)式中：K2抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；y基底形心至基底最大受壓邊緣之距離；e.偏心距,e.Mq/P;Mq傾覆力矩；P作用于基底垂直力總和；6支架(拱架)搭設(shè)根本要求(1)支架(拱架)搭設(shè)前必須準(zhǔn)確放線,調(diào)整標(biāo)高,保證支架(拱架)位置準(zhǔn)確；(2)嚴(yán)格按施工設(shè)計(jì)、各種制式器材要求進(jìn)行支架(拱架)搭設(shè)；(3)地基必須根據(jù)地基承載力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理,處理完后檢查合格；(4)根底穩(wěn)固,根底周圍需進(jìn)行防水處理,開(kāi)挖排水溝,預(yù)防根底下沉；(5)支架支座嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)布設(shè),材料不得隨意替代,支座需搭設(shè)平穩(wěn)；(6)桿件平直,在使用合格范圍之內(nèi),受彎破損桿件一律不準(zhǔn)使用；(7)桿件連接件合格、數(shù)