现浇箱梁支架方案计算.docx
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现浇箱梁支架方案计算
温泉大桥现浇箱梁万能杆件支架方案计算书
一、编制依据
1、重庆市统景国际温泉度假区连接道路工程施工图设计文件及地勘报告，以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。
2、国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文（城市建设部分），以及现行有关施工技术规范、标准等。
3、现场勘察和研究所获得的资料，以及相关补充资料。
4、建设单位、监理单位对本工程施工的有关要求。
5、我单位施工类似工程项目的能力和技术装备水平。
6、参考《建筑施工支架架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《公路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。
二、工程概况
温泉大桥桥长190m（K0+100～K1+290），桥梁平面位于直线和曲线上，纵面位于竖曲线上。
由主桥和单侧引桥共三联组成，设计为（2×25m）预应力砼连续梁＋（50m+90m+50m）预应力砼下承式连续梁拱组合。
主桥连续刚构跨径组合为50+90+50m，主桥总长度为190m，边跨与主跨的比值为0.556。
主梁采用单箱单室，箱顶宽12m，箱底宽6m，主桥箱梁第一个T构边跨平面位于右偏缓和曲线上,其余位于直线上，位于缓和曲线段主梁内侧翼缘板按照从3.0~3.47m线性加宽，曲线外侧及直线段翼缘板不加宽，为3m宽。
主桥缓和曲线段超高采用不等高腹板进行调整，详见施工图纸。
箱梁跨中梁高2.5m，墩顶梁高5.5m，箱梁梁高采用1.8次抛物线变化；箱梁跨中底板厚度28cm，墩顶底板根部厚度80cm，底板厚度变化采用1.8次抛物线；箱梁腹板厚度采用50、70cm两个级别变化。
主梁零号块处腹板厚度为90cm，边跨箱梁腹板从合拢段到梁端则由50cm增加到80cm。
为满足桥面横坡要求，将箱梁顶板设置成双向横坡的型式，使桥面铺装厚度横向一致。
结合有利施工、缩短悬臂浇注周期、降低施工钢材数量的原则考虑，主梁悬臂浇注梁段共划分为3.5m、4m、4.5m三种长度节段，最大悬臂浇注梁段重量为140t，设计时采用挂篮重60t。
引桥箱梁为2跨25m预应力混凝土连续箱梁，采用万能杆件支架整体浇筑。
引桥采用箱梁两箱室对称加宽来适应路线加宽，路线设计线与箱梁中心线不重合，偏移量为各截面加宽值的一半，施工时注意准确放样。
引桥箱梁超高横坡先由支座垫石和楔形块调节，然后由桥面铺装调节形成。
第一二联引桥采用贝雷梁及万能杆件组合支架法现浇施工。
三、支架设计要点
1、支架地基处理
首先对支架布设范围内的表土、杂物及淤泥进行清除，并将桥下范围内泥浆池及基坑采取抽水排干后，用建筑弃渣或砂石将泥浆池及基坑回填密实，以防止局部松软下陷。
一般地段地基处理（2#墩～0#台间）：
将原地面进行整平（斜坡地段做成台阶），万能杆件门柱位置开挖至满足基岩，达到要求后，根据地质情况铺筑厚250*250*150cm的C25混凝土，养生后作为万能杆件支架的持力层，其上搭设杆件支架。
2、做好原地面排水，防止地基被水浸泡
桥下地面整平并设2%的人字型横坡排水，同时在两侧设置排水沟，防止积水使地基软化而引起支架不均匀下沉。
3、现浇箱梁万能杆件支架布置及搭设要求
采用双肢角钢（125*125*8mm）作为立柱杆件支撑，上部搭设贝雷梁片，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。
立柱顶托设横向15×15cm钢轨（I16）做为分配梁；纵向贝雷梁上设10×10cm的横向方木，其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.25m（净间距0.15m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m）。
模板宜用厚1.5cm的优质竹胶合板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。
引桥立柱的纵、横向间距及横杆步距等搭设要求如下：
（1）引桥2×25m现浇箱梁支架
采用立柱横桥向间距×纵桥向间距为8m×15m，单跨为四个立柱，立柱采用双肢角钢，纵横间距、横杆步距为200*200*200cm上部安设贝雷梁片纵向间距为4*705mm布置形式的支架结构体系，
万能杆件支架及工字钢平台支架体系构造图见附图
（一）～
（二）。
四、现浇箱梁支架验算
本计算书以引桥2×25m等截面预应力混凝土箱形连续梁（单箱双室）为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算，本次采用迈达斯建模验算。
㈠、荷载计算
1、荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：
⑴q1——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。
⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。
⑷q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。
⑸q5——支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：
万能杆件角钢支架自重
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距
支架自重q7的计算值（kPa）
200cm×200cm×200cm
3.38
2、荷载组合
模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度检算
支架系统计算
⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺
⑴＋⑵＋⑺
3、荷载计算
⑴箱梁自重——q1计算
根据温泉大桥现浇箱梁结构特点，我们取引桥截面容重最大E－E横断面代表截面进行箱梁自重计算，并对代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。
1引桥E－E截面（墩顶及横隔梁）处q1计算
根据横断面图，则：
q1＝
=
＝
取1.2的安全系数，则q1＝41.92×1.2＝50.306kPa
注：
B——箱梁底宽，取8.9m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
㈡、结构检算
1、万能杆件支架立杆强度及稳定性验算
万能杆件支架与贝雷梁片，同属于钢桁架结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的6#钢板被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而万能杆件稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。
本工程现浇箱梁支架按万能杆件架进行立杆内力计算，计算结果（偏于安全）。
⑴引桥截面处
在引桥墩旁两侧各4.45m范围及跨中纵、横隔板梁1.5m范围部位，万能杆件支架体系采用200×200×200cm×2的布置结构，如图：
纵断面
横断面
1.计算立柱截面惯性距I1,其截面简图为
1m
1m
2m
I1=69.9×1002×4=279.6×104cm4,其中3N1的截面面积为69.9cm2.
五、验算立柱稳定性
由以上计算过程可知，立柱（4×3N1）截面惯性距I=279.6×104cm4，面积A=200×200=4×104cm2，得，回转半径r=（I/r）0.5=（279.6×104/（4×104））0.5=8.36cm，故长细比λ=L0/r=200/8.36=23.92<[λ]=100（满足要求）,（查《路桥施工计算手册》附录三，[λ]=100）。
六、验算立柱刚度
（1）当荷载作用于柱顶时，属于轴心受压构件，其计算简图为
6m
6m
h=18.46m
支点反力图（单位kn）
其荷载最大为P=1298.54KN，P’=12q+1.3×18.46q3=12×15.98+1.3×18.46×7.39=369.11KN，
故，σ=N/A=（P+P’’）/A=（1298.54+369.11）×103/（（69.9-8.4）×4×102）=60.78（MPa）<φ[σ]=0.832×170MPa=141.44MPa（满足要求），其中69.9cm2为3N1万能杆件截面面积，8.4cm2为3N1万能杆件螺栓孔面积，φ=0.832为2N1万能杆件受压折减系数。
（2）当荷载作用于跨中时，属于压弯构件，其计算简图为
2m
6m
h=18.46m
由验算纵梁跨中截面的计算过程可查得，M’C=-739.58-129.66=-869.24（KN·m），M’D=369.83+64.83=434.66（KN·m），因∣M’C∣>∣M’D∣，故应验算C点截面，其荷载有∣M’C∣=869.24KN·m，0.5P=729.3/2=364.65KN，P’’=8q+1.3×18.46q3=8×15.98+1.3×18.46×7.39=305.19KN。
故，σ=N/A+M/W=（0.5P+P’’）/A+∣M’C∣/W（3N1）=（364.65+305.19）×103/（（69.9-8.4）×4×102）+869.24×103/（279.6×102）=27.23+31.09=58.32（MPa）<φ[σ]=0.832×170MPa=141.44MPa（满足要求），其中69.9cm2为3N1万能杆件截面面积，8.4cm2为3N1万能杆件螺栓孔面积，φ=0.832为3N1（取2N1）万能杆件受压折减系数。
（3）当荷载作用于纵梁端头时，属于压弯构件，其计算简图为
2m
6m
h=18.46m
其荷载为P=729.3KN，P’’=8q+1.3×18.46q3=8×15.98+1.3×18.46×7.39=305.19KN，
M’’D=729.3×2=1458.6KN·m故,σ=N/A+M/W=（P+P’’）/A+M’’D/W（3N1）
=（729.3+305.19）×103/（（69.9-8.4）×4×102）+（729.3×2×103）/（279.6×102）
=42.05+52.17=94.22（MPa）<φ[σ]=0.832×170MPa=141.44MPa（满足要求）
其中69.9cm2为3N1万能杆件截面面积，8.4cm2为3N1万能杆件螺栓孔面积，
φ=0.832为3N1（取2N1）万能杆件受压折减系数。
七、箱梁底模下横桥向方木验算
本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L＝90cm进行受力计算,在墩顶横梁截面及横隔板梁处按L＝60cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。
如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。
⑴主桥A－A截面（墩顶及横隔梁）处
按主桥墩顶截面处3.0m范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝60cm进行验算。
①方木间距计算
q＝（q1+q2+q3+q4）×B＝（50.36+1.0+2.5+2）×3=167.58kN/m
M＝（1/8）qL2=（1/8）×167.58×0.62＝7.541N·m
W=（bh2）/6=（0.1×0.12）/6=0.000167m3
则：
n=M/（W×［δw］）=7.541/（0.000167×11000×0.9）=4.56（取整数n＝5根）
d＝B/（n-1）=3/5=0.6m
注：
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算，方木间距小于0.6m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.25m，则n＝3/0.25＝12。
②每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.1×0.13）/12=8.33×10-6m4
则方木最大挠度：
fmax=（5/384）×［（qL4）/（EI）］=（5/384）×［（265.8×0.64）/（12×9×106×8.33×10-6×0.9）］
=5.54×10-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m（挠度满足要求）
③每根方木抗剪计算
δτ＝（1/2）（qL）/（nA）=（1/2）×（167.58×0.6）/（12×0.1×0.1×0.9）=1.121MPa＜［δτ］=1.7MPa符合要求。
八、贝雷梁片支架体系验算：
本桥施工方案中引桥50m采取贝雷梁片平台支架体系，贝雷梁片平台支架体系由在万能杆件上的63工钢支撑及砼台帽、台帽上铺设I36a工字钢（横桥向间距0.6m）、工字钢上横向满铺15×15cm方木、横向满铺方木上顺桥向铺设地梁（20×25cm方木，间距0.6m，对应工字钢位置）及搭设万能杆件扣件式钢管支架。
工字钢平台支架体系构造图另见附图。
荷载工况图（kn/m）
贝雷梁片位移图（单位cm）
软件分析结果可知，最大位移0.76cm小于2cm（刚性支撑架规范）
②单根工字钢强度检算
单位长度上的荷载为：
q＝（q1+q2+q3+q4+q7）×b＝（50.36+1.0+1.0+2+2.21）×0.6=21.186kN/m
跨中最大弯距为：
Mmax=
支点处最大剪力设计值：
Vmax=
初选截面：
梁所需要的截面抵抗矩为：
W=
查《桥涵计算手册》得I36b:
Ix=16574cm4=0.00016574m4
Wx=920.8cm3=0.0009208m3
=30.6cm=306mm=0.306m
I36b自重为0.66KN/m（查桥涵手册）
I36b自重产生弯距为：
M=
总弯距Mx=95.337+2.97=98.31KN·m
弯距正应力为
（临时结构，取1.3的容许应力增加值）
支点处剪力为：
Qx=63.56+0.66×3=65.54KN
为腹板板厚度
=12mm
max=
Mpa<1.3×85Mpa（1.3为容许应力增大值）
⑵工字钢跨中挠度验算：
I36b单位长度上的荷载标准值为：
q=21.186+0.66=26.846KN/m
I36b刚度满足要求，所以采用I36b。
⑶工字钢上横桥向方木及万能杆件碗扣架验算：
本施工方案中工字钢上横桥方向满铺15×15cm方木及其上碗扣万能杆件支架布置同前述万能杆件支架，其强度及挠度经前面计算满足要求。
九、验算支架基础承载力
支架基础采用C25号砼浇筑而成，其几何尺寸为长3米，宽3米，高1米，由验算立柱刚度的计算过程可知，当T梁安装荷载作用于柱顶时，对基础的压力最大，其数值为F=1298.54+369.11=1767.65KN。
立柱采用4块28×28（cm）的钢板作为支座，即对支架基础产生的压力为p=F/A=1767.65/（4×0.28×0.28）=5636.639KPa=5.64MPa<25MPa（满足要求）。
九.支架变形
支架变形量值F的计算
F＝f1＋f2＋f3＋f4
⑴主桥7－7截面处
①f1为支架在荷载作用下的弹性变形量
由上计算每根杆件受力为1298.54KN，3N1角钢的截面积为6990mm2。
于是f1=б*L/E
б＝1298.54÷6990×103＝188.194N/mm2，
则f1＝188.194×10÷（2.06×105）＝9.135mm。
②f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量
支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括贝雷梁片绕度δ1和方木对方木压缩δ2两部分，分别为7.6mm、3mm，即f2＝δ1＋δ2＝10.6mm。
③f3为支架基底受荷载后的非弹性沉降量，基底处理时采用二灰碎石、混凝土铺装为刚性基础暂列为4mm （施工时以实测为准）。
④f4为地基的弹性变形
地基的弹性变形f4按公式f4＝σ/EP，式中σ为地基所受荷载，EP为处理后地基土的压缩模量100取设计参数建议值。
f4＝σ/EP＝163÷100＝1.63mm。
故支架变形量值F为
F＝f1＋f2＋f3＋f4=9.14+10.6+4+1.63=25.37㎜
十、支架施工
支架采用万能杆件钢管杆件支架。
搭设时，先在混凝土放置15cm*15cm钢板垫在角钢立柱底下，垫板下用中粗砂找平。
支架顶部设置顶托，顶托上设纵梁和横梁，其上铺设梁体模板。
支架纵横向设置剪力撑，以增加其整体稳定性，支架上端与墩身间用方木塞紧。
支架采用同种型号钢材进行搭设，剪力撑、横向斜撑立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设，并且在砼浇注和张拉过程中，进行全过程监测和专人检查。
支架搭设完后，上报监理检查，经监理同意后，进行支架预压：
按箱梁重量120%、模板重量及施工荷载组合，确定压载系数，采用砂袋（或水袋）均匀布设堆压于支架上进行堆载预压，预压前在底模和地基上布好沉降观测点。
观测点沿纵桥向分别在墩中心线处、L/8、2L/8、3L/8、4L/8、5L/8、6L/8和7L/8跨处布设，横桥向则在跨中和2个外腹板处设点，从而形成一个沉降观测网。
①、加载和观测
加载前先观测出观测网各点初始数据，加载完成后开始观测，一直到沉降趋于稳定。
②、卸载并观测
在地基沉降稳定后就可卸载，卸载后再观测1次，卸载前后的差值可认为是地基及支架的弹性变形，在安装箱梁底模时设预拱度以消除之。
预压完后，请测量监理工程师复核中线及标高，合格后在进行下道工序。
十一、安全保证措施
为杜绝重大事故和人身伤亡事故的发生，把一般安全事故减少到最低限度，确保施工的顺利进行，特制定如下措施：
利用各种宣传工具，采取多种教育形式，使职工牢固树立“安全第一”的思想，不断强化安全意识，建立安全保证体系，使安全管理制度化，教育经常化。
2.各级领导在下达生产任务时，必须同时下达安全技术措施。
检查工作时，必须同时检查安全技术措施执行情况。
总结工作时，必须同时总结安全生产情况，提出安全生产要求，把安全生产贯穿到施工的全过程。
3.认真坚持执行定期安全教育、安全讲话、安全检查制度，设立安全监督岗，充分发挥安全人员的作用，对发现的事故隐患和危及工程、人身安全的事项，作到立即处理，做出记录，限期改正，落实到人。
4.搭设支架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
5.当有六级以上大风和雨天气时停止杆件支架的搭设和拆除作业，雨后穿防滑鞋作业。
6.在杆件支架上进行电、气焊作业时，有防火措施和专人看守。
7.杆件支架搭设时地面设有围栏和警戒标志，并有专人看守，严禁非操作人员入内。
8．旧钢管材质应符合下列规定：
1．表面锈蚀深度应在应不超过-0.5mm
2．钢管的弯曲变形应符合《建筑施工扣件式钢管杆件支架安全技术规范》表8.1.5的规定。
3．杆件支架的搭设的技术要求、允许偏差应符合《建筑施工扣件式杆件支架安全技术规范》8.2.4节要求。
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