现浇箱梁支架计算书.docx
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现浇箱梁支架计算书
滨海新区中央大道二期工程大沽段
（津滨大道互通立交）工程
现浇箱梁满堂支架施工方案
编制：
审核：
批准：
天津市铁路集团工程有限公司
中央大道项目部
一、工程概况
1、工程概况
中央大道二期工程大沽段（津滨大道互通立交）工程位于中央大道与规划津滨大道的交叉处，位于东沽与西沽地区的交界处，本工程根据实施情况分为近期部分和远期部分。
近期部分桥梁工程包括中央大道主线、G线匝道桥、H线匝道桥、A线匝道桥8#墩下部和B线匝道0#墩下部；远期部分桥梁工程包括为A线匝道桥、B线匝道桥、C线匝道桥和D线匝道桥。
本工程施工内容为近期部分中央大道主线左幅0-6#和右幅0-3#、3-5#、5-6#，远期部分A线匝道桥、C线匝道桥13#-17#墩上部、D线匝道桥0#-11#上部。
2、预应力混凝土箱梁概况
主线桥分左右两幅，左幅0-3#墩为一联，跨径布置为3×30m，结构型式为预应力混凝土现浇箱梁，桥宽17.25米，梁高1.8米；3-6#墩为一联，跨径布置为30+30+32.971m，结构型式为预应力混凝土现浇箱梁，桥宽17.25米，梁高1.8米；右幅0-3#墩为一联，跨径布置为3×30m，结构型式为预应力混凝土现浇箱梁，桥宽17.25米，梁高1.8米；3-5#墩为一联，跨径布置为30+30m，结构型式为预应力混凝土现浇箱梁，桥宽17.25米，梁高1.8米；5-6#跨径布置为32.971米，结构型式为预应力混凝土现浇箱梁，桥宽21.25米，梁高2.2米。
A线桥0-4#墩为一联，跨径布置为20+20+20+20m，结构型式为钢筋混凝土现浇箱梁，桥宽8.0米，梁高1.5米；4-8#墩为一联，跨径布置为20+20+20+20m，结构型式为钢筋混凝土现浇箱梁，桥宽8.0米，梁高1.5米。
D线桥0-3#墩为一联，跨径布置为20+20+20m，结构型式为钢筋混凝土现浇箱梁，桥宽8.0米，梁高1.5米；3-7#墩为一联，跨径布置为20+20+20+20m，结构型式为钢筋混凝土现浇箱梁，桥宽8.0米，梁高1.5米；7-11#墩为一联，跨径布置为20+25+25+20m，结构型式为预应力混凝土现浇箱梁，桥宽8.0米，梁高1.8米。
C线桥13-16#墩为一联，跨径布置为20+20+20m，结构型式为钢筋混凝土现浇箱梁，桥宽8.0米，梁高1.5米。
二、设计依据
1.《滨海新区中央大道二期工程大沽段（津滨大道互通立交）工程》施工图
2.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
3.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2011
4.《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》
5.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86
6.《简明施工计算手册》
三、地基容许承载力
根据本桥实际施工地质柱状图，地表覆盖层主要以软土为主，地基承载力较差，需要对地基进行换填处理。
根据相关规定要求，采用换填法处理地基时，换填厚度一般为0.5～2.5m，本施工场地原为国防驾校训练场地，部分地基原为道路路基，承载力较好，该部分地基回填厚度按0.5m考虑，其余部分地基按2.5m厚度换填处理。
换填材料如下：
换填地面标高以承台顶标高为准，利用拆房土进行换填，每层换填厚度不大于30cm，压实系数按0.94考虑，换填至距承台顶标高0.5m时，用5%石灰稳定土进行回填压实，回填分两步，每步20cm，压实系数按0.95考虑，地基处理完毕后，进行承载力检测，检测结果附后,最后用10cm厚C10混凝土进行面层浇筑。
处理地基时应注意做好排水设施系统，防止雨水浸泡地基，导致地基承载力下降、基础发生沉降。
钢管支架和模板铺设好后，按120％设计荷载进行预压，避免不均匀沉降。
三、满堂式碗扣件支架方案简介
本方案以主线桥左幅0#～3#箱梁满堂支架为例进行计算，其它部位参照进行。
满堂式碗扣支架体系由支架地基基础、Φ48×3mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、20×5×250cm木方做底托，10cm×10cm木方做横向分配梁、10cm×10cm木方纵向分配梁；模板系统由侧模、底模、内模、端模等组成。
10cm×10cm木方分配梁沿横桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁底模板采用定型大块竹胶模板，后背10cm×10cm木方，然后直接铺装在10cm×10cm木方分配梁上进行连接固定；侧模、翼缘板模板为整体定型钢模板。
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，每孔支架立杆如下图布置:
本桥0～3#墩桥面宽17.25米，箱梁横断面内含四道腹板，腹板最厚处为60cm。
架体搭设时，在位于腹板下方碗口脚手架纵横间距为60cm×60cm，步距为120cm，每个腹板下布设三道，其它部位碗口架纵横向间距为90×90cm，步距为120cm。
支架搭设完毕后，为了提高碗扣支架的整体稳定性，在支架内外均用6m脚手管设置剪刀撑，同一平面的剪刀撑要相互重叠长度不小于1m。
在内侧横桥向和纵桥向剪刀撑间距均为4.5m。
支架超过4.8m时，顶底需设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距不大于4.8m,剪刀撑的设置要连续，与碗扣支架横杆之间的夹角为45°～60°。
并将支架的各个节点敲实。
碗口架立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托为20×5×250cm木方，其安置在支架素混凝土基础上。
四、计算参数
各种材料的容重及弹性模量等参数如表1所示。
表1材料特性值
名称
容重（KN/m3）
弹性模量（Mpa）
钢材
78.5
2.06×105
竹胶板
7
0.1×105
方木
7
11×103
钢筋混凝土（C50）
25
3.45×104
钢管截面特性如表2所示。
表2钢管截面特性
外径
（mm）
壁厚
（mm）
面积
（cm2）
截面惯性矩
（cm4）
截面模量
（cm3）
回转半径
（cm）
48
3.5
4.89
12.19
5.08
1.58
表3钢材的强度和弹性模量（N/mm2）
P235A钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值
205
弹性模量
2.05×105
表4钢管轴心受压构件的稳定系数
λ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1.000
0.997
0.995
0.992
0.989
0.987
0.984
0.981
0.979
0.976
10
0.974
0.971
0.968
0.966
0.963
0.960
0.958
0.955
0.952
0.949
20
0.947
0.944
0.941
0.938
0.936
0.933
0.930
0.927
0.924
0.921
30
0.918
0.915
0.912
0.909
0.906
0.903
0.899
0.896
0.893
0.889
40
0.886
0.882
0.879
0.875
0.872
0.868
0.864
0.861
0.858
0.855
50
0.852
0.849
0.846
0.843
0.839
0.836
0.832
0.829
0.825
0.822
60
0.818
0.814
0.810
0.806
0.802
0.797
0.793
0.789
0.784
0.779
70
0.775
0.770
0.765
0.760
0.755
0.750
0.744
0.739
0.733
0.728
80
0.722
0.716
0.710
0.704
0.698
0.692
0.686
0.680
0.673
0.667
表5风压高度变化系数
离地面或海平面高度
（m）
地面粗糙类别
A
B
C
D
5
1.17
1.00
0.74
0.62
10
1.38
1.00
0.74
0.62
A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；
C类指有密集建筑群的城市市区；
D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
五、支架立杆验算
5.1荷载计算
便于分析起见，在计算过程中假定混凝土为理想流体材料，即材料颗粒之间不存在剪应力，这个假定对于一次浇筑完成的箱梁是恰当的，因为混凝土尚未初凝，应力重分布现象不明显；对于两次浇筑的箱梁，先浇的混凝土底板已经初凝，具备了一定的应力重分布能力，上述假定会有一定偏差，但总体来说底板初凝形成的应力重分布对于支架受力是有利的。
由于竹胶板的刚度较小，在浇筑混凝土时作用在底部支架上的荷载是不均匀的，通常腹板位置支架承受的荷载相对较大，翼缘位置支架承受的荷载相对较小，而腹板之间的支架承受的荷载介于上述两者之间。
因此，主要对腹板的支架立杆进行强度和稳定性验算，即计算如图1中阴影部分支架立杆。
因塘沽地区春季常刮大风，本次计算考虑风荷载对支架稳定性的影响，故立杆稳定计算时，荷载效应组合按：
永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）进行计算。
1、永久荷载
梁体对单根支架荷载：
模板对单根支架荷载：
①内模（包括腹板两侧模板）：
取q2-1=
；
②底模（按钢模板计算含背木）：
取q2-2=
；
③纵横向方木：
取
2、可变荷载
①施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载对单根支架荷载:
取
。
②振捣混凝土时产生的荷载标准值对单根支架荷载：
取
。
综上所计算，单根立杆轴向压力为（按1.2倍安全系数考虑）：
5.2强度及稳定性验算
立杆强度根据以下式子进行验算：
立杆稳定性根据以下式子进行验算：
N—单根立杆所承受的轴向压力；
—轴心受压构件的稳定系数；
A—钢管横截面面积；
—钢材的抗压强度设计值，取205N/mm2；
稳定系数
由构件的长细比
通过查表而得，
，其中
为钢管的计算长度，验算时按最不利情况取
=1.49/2=0.745m。
则
，对应稳定系数为
=0.861。
综上，有
。
故支架强度及稳定性满足要求。
5.3支架抗风验算
风荷载作用下立杆的弯矩按以下式子进行计算：
其中：
la立杆纵距，l0为立杆计算长度，
为横向风荷载标准值。
=0.7µZµSW0
式中：
µZ-风压高度变化系数，取1.17
µS-脚手架风荷载体形系数，取0.8
W0-基本风压，计算中取0.59KN/㎡。
=0.7×1.17×0.8×0.59=0.39KN/m2。
考虑风荷载效应时，立杆稳定性按下式进行验算：
代入数据，得
综上可知支架抗风稳定性满足要求。
5.4模板强度与刚度验算
底模采用δ=12mm厚竹胶板,按单向板计算,箱梁横隔板处的模板受力最不利，按两跨等跨连续梁计算，取板宽1cm进行计算。
（1）弹性模量E=0.1×105MPa；
（2）截面惯性矩：
；
（3）截面抵抗矩：
；
（4）荷载：
q=25×1.8×0.01=0.45KN/m；
（5）底模支撑方木的中心间距：
l=0.15m；
（6）竹胶板抗弯强度设计值：
=11MPa。
模板强度及刚度分别按以下两式进行验算：
则有
≤fm=11MPa
≤
故模板强度及刚度均满足要求。
5.5地基承载力计算
地基承载力按照计算，
其中
为单根立杆的轴向力，Ad为立杆基础的计算底面积，本工程立杆基础为20×5×250cm木方,K为调整系数，混凝土取1.0，fak为地基承载力特征值，代入数据可得所需地基承载力为：
，通过地基处理，铺设10cm厚C10混凝土面层，可以达到要求。
六、脚手架搭设与拆除
6.1施工准备
1、脚手架施工前制定施工设计或专项方案，保证其技术可靠和使用安全，经技术审查批准后实施。
2、脚手架搭设前工程技术负责人应按脚手架施工设计或专项方案的要求对搭设和使用人员进行技术交底。
3、对进入现场的脚手架构配件，使用前对其质量进行复检。
4、构配件按品种、规格分类放置在堆料区内或码放在专用架上，清点好数量备用。
保证脚手架堆放场地排水畅通，不存积水。
5、脚手架搭设场地提前进行平整、坚实、排水措施得当。
6.2地基与基础处理
1、脚手架地基基础按施工设计进行施工，按地基承载力要求进行验收。
2、地基高低差较大时，利用立杆0.6m节点位差调节。
3、脚手架基础经验收合格后，按施工设计或专项方案的要求放线定位。
7.3脚手架搭设
1、底座和垫板应准确地放置在定位线上；垫板采用长度不少于2跨，厚度不小于50mm的木垫板或者枕木；底座的轴心线应与地面垂直。
2、脚手架搭设应按立杆、横杆、斜杆的顺序逐层搭设，每次上升高度不大于3m。
底层水平框架的纵向直线度≤L/200；横杆间水平度≤L/400。
3、脚手架的搭设分阶段进行，搭设后必须经检查验收后方可正式投入使用。
4、脚手架全高的垂直度要小于L/500；最大允许偏差小于100mm。
5、脚手架内外侧加挑梁时，挑梁范围内只允许承受人行荷载，严禁堆放物料。
6、作业层设置符合下列要求：
①必须满铺脚手板，外侧设挡脚板及护身栏杆；
②护身栏杆用横杆在立杆的0.6m和1.2m的碗扣接头处搭设两道；
③作业层下的水平安全网应按规定设置。
7.4脚手架拆除
1、全面检查脚手架的连接、支撑体系等是否符合构造要求，经按技术管理程序批准后方可实施拆除作业。
2、脚手架拆除前现场工程技术人员对在岗操作工人进行有针对性的安全技术交底。
3、脚手架拆除时划出安全区，设置警戒标志，派专人看管。
4、拆除前清理脚手架上的器具及多余的材料和杂物。
5、拆除作业应从顶层开始，逐层向下进行，严禁上下层同时拆除。
6、拆除的构配件应成捆用起重设备吊运或人工传递到地面，严禁抛掷。
7、脚手架采取分段、分立面拆除时，必须事先确定分界处的技术处理方案。
8、拆除的构配件应分类堆放，以便于运输、维护和保管。
7.5模板支撑架的搭设与拆除
1、模板支撑架搭设与模板施工相配合，利用可调底座或可调托撑调整底模标高。
2、按施工方案弹线定位，放置可调底座后分别按先立杆后横杆再斜杆的搭设顺序进行。
3、施工时保证上下层支撑立杆在同一轴线上。
4、架体拆除时应按施工方案设计的拆除顺序进行。
八、检查与验收
8.1碗扣架证明资料
1、主要构配件应有产品标识及产品质量合格证
2、供应商应配套提供管材、零件、铸件、冲压件等材质、产品性能检验报告。
8.2质量检查的重点
钢管管壁厚度；焊接质量；外观质量；可调底座和可调托撑丝杆直径、与螺母配合间隙及材质。
8.3脚手架搭设质量应按阶段进行检验
1、首段以高度为6m进行第一阶段（撂底阶段）的检查与验收；
2、架体应随施工进度定期进行检查；达到设计高度后进行全面的检查与验收；
3、遇6级以上大风、大雨、大雪后特殊情况的检查；
4、停工超过一个月恢复使用前。
8.4对整体脚手架应重点检查以下内容
1、保证架体几何不变性的斜杆、十字撑等设置是否完善；
2、基础是否有不均匀沉降，立杆底座与基础面的接触有无松动或悬空情况；
3、立杆上碗扣是否可靠锁紧；
4、立杆连接销是否安装、斜杆扣接点是否符合要求、扣件拧紧程度；
5、搭设高度在20m以下（含20m）的脚手架，应由项目负责人组织技术、安全及监理人员进行验收。
8.9安全管理与维护
1、作业层上的施工荷载符合设计要求，不得超载，不得在脚手架上集中堆放模板、钢筋等物料。
2、混凝土输送管、布料杆及塔架拉结缆风绳不得固定在脚手架上。
3、大模板不得直接堆放在脚手架上。
4、遇6级及以上大风、雨雪、大雾天气时应停止脚手架的搭设与拆除作业。
5、脚手架使用期间，严禁擅自拆除架体结构杆件，如需拆除必须报请技术主管同意，确定补救措施后放可实施。
6、严禁在脚手架基础及邻近处进行挖掘作业。
7、脚手架应与架空输电线路保持安全距离，工地临时用电线路架设及脚手架接地防雷措施等应符合有关规定执行。
8、使用后的脚手架构配件应清除表面粘结的灰渣，校正杆件变形，表面作防锈处理后待用。
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