桥梁高支架施工方案课案.docx

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桥梁高支架施工方案课案

桥梁高支架施工方案

一、工程概况

XXX接线工程八标段，自桩号K5+088起至K6+016止，含CB、CC匝道的一部分，桥梁主线长度928米，桥面宽25—49.6米，桥梁面积35930.8平方米。

本段桥梁沿XX河河道架设，桩基为钻孔灌注桩，采用C30与C35钢筋砼，桩径为1.2米和1.5米两种。

承台为C30钢筋砼，墩柱采用C30与C35钢筋砼，桥梁上部结构采用C50预应力混凝土连续箱梁，桥面铺装采用C40钢筋混凝土。

其中36#桥、37#桥及CB匝道、CC匝道与XX路立交相接，其墩柱高度均为30米左右，最高的36#桥墩柱高达33米。

因此其上部结构现浇箱梁的的支架施工是这几联桥最大的施工难点及危险源。

因此特对这部分支架专门编制施工方案。

二、总体施工方案

根据现场情况及上部荷载大小，我项目部拟采用两种施工方案。

CB匝道、CC匝道由于其上部结构荷载较小，且支架高度约为26米高，因此该部分箱梁施工采用满堂支架施工。

对基础进行换填石渣处理后，顶面硬化12cmC20砼垫层，然后直接搭设满堂支架进行箱梁施工。

36#桥、37#桥为主线桥，上部结构荷载较大，且支架高度最高，达到33米以上，因此该部分箱梁施工采用钢管桩+纵向贝雷梁的高平台形式作为现浇箱梁的支架基础，钢平台上部搭设碗扣支架进行箱梁施工。

下面就这两种方案分别进行验算布置。

三、CB匝道、CC匝道

（一）支架验算

1、荷载计算

以其中最先施工的CB6#桥为例进行荷载计算。

CB6#桥箱梁总砼方量为465m3，自重荷载为465×26=12090kN。

由于箱梁支架高度较大，因此其上部荷载通过纵横向压缩木、方管的传递，下部支架可近似为均布荷载，箱梁总长度为38×2=76米，箱梁底板宽度3.7米，因此下部支架承受的箱梁自重均布荷载为

12090÷（76×3.7）=43kN/m2。

考虑支架模板自重、及施工荷载，自重荷载乘以1.2的系数作为支架验算荷载，43×1.2=51.6kN/m2。

2、立杆验算

碗扣支架布置形式暂按90×90×120布置，因此单根立杆承受竖向荷载为0.9×0.9×51.6=41.796kN。

碗扣支架立杆按Φ48×3.0㎜钢管，A0=424㎜2；

1）立杆强度验算：

σ=N/A0=41.796/424=98.6Mpa<[σ]=140Mpa;

所以立杆满足强度要求。

2）立杆稳定验算：

钢管回转半径：

r=15.95mm;

钢管长细比为λ=L/r=1200/15.95=75.24≤80;

查表得ф=0.74;

σ=фN/A0=41.796/0.74×424=133.2Mpa<[σ]=140Mpa;

所以立杆满足稳定性要求。

虽然立杆稳定性满足验算要求，但与容许值较为接近，因为计算时取得是平均值，考虑到横梁位置砼单位面积重量最大，因此将横梁位置处的支架加密为60×90×120。

2、其余计算

箱梁支架的方管及压缩木的排布及计算，参见箱梁支架施工验算，这里就不再赘述。

（二）支架施工

1、基础处理

清理干净基坑内杂物，周围支护用杂木杆拔除。

采用分层回填，回填材料采用石渣或黄沙，每层回填不超过50cm，回填时能够用压路机时尽量采用压路机压实，底部狭窄处及边角采用振动夯进行夯实。

基坑回填至河床顶平后，对满堂支架范围基础进行石渣换填处理，采用50吨压路机整体全断面碾压处理，要求压路机碾压后基础顶面无明显轮迹，发现有翻浆现象，马上换填重新碾压。

基坑回填及软弱地方处理完后，平整场地并压实处理。

测量人员测定地面标高，确定铺设砼厚度及范围，砼厚度按12cm浇筑，两侧比箱梁桥各宽出1米。

现场对施工人员及机械操作人员进行交底。

采平板振捣器振捣密实。

顶面铺设塑料薄膜获草帘进行养护。

砼浇筑完成后在两侧设置排水沟避免雨水等浸泡。

2、支架布置形式

碗扣式支架排列间距为纵向碗扣式支架排列间距为纵向0.9m，横向0.9m，节高1.2m，在横梁及箱室变化段位置应力集中处变为纵向0.6m，横向0.9m，节高1.2m。

加密段支架与整体连结。

由测量员定位箱梁中心线及边线后，人工拼装碗扣支架，支架下承托支牢在12×15方木上，方木顶面要用水平尺找平。

上、下立杆钢管接为一体时，其接点处要插牢，两管在同一轴线上保持垂直。

纵横向碗扣支架立杆应保持在一条直线上，以保证立杆顶部方管位于顶托中心。

3、加设剪刀撑

随着碗口支架搭设，纵横向剪刀撑均应与支架高度同步搭设。

纵向剪刀撑搭设在碗扣支架外侧，45度角交叉呈菱形布置。

采用6米钢管搭接，搭接长度不小于80cm，搭接部位不少于3个扣件。

横向斜撑每隔两排立杆加设一排，横向斜撑成45度角向上从最外一侧立杆到另一侧立杆成之字型一直加到顶部。

水平剪刀撑加设三层，位于顶底层横杆位置及中间横杆位置处。

并用钢管及扣件搭成井字型，将墩柱抱在中间，使支架与墩柱连接在一起，提高支架的稳定性。

井字架加设间距4.8米，每根墩柱至少抱5层。

4、预压

预压的目的：

消除地基沉降的影响；消除支架非弹性变形的影响；检验支架的稳定性安全性是否满足施工要求；提供弹性变形数据，做为施工的依据。

观测点的设置在各孔的1/2、1/4跨及墩台横断面位置设观测高程点。

观测时仪器、水准点应固定，减少系统误差。

对观测点统一编号登记，测高程作好记录。

观测内容：

地基沉降、非弹性压缩和弹性压缩。

预压分三次进行，预压荷载用砼预压块（0.5m3/个）+水袋的方式按施工荷载均布施压。

第一次加载50%，观测4—8小时；第二次加载至满荷，进行观测，然后每天观测2次，但最终沉降量3天应稳定在3mm内，方可卸载。

卸载：

卸载时应均布卸载。

第一次卸载50%，停4～6小时，观测一次沉降值；第二次卸载50%，测变形恢复，24小时内作2次观测。

并计算弹性压缩值作为预留拱值的参考。

四、36#、37#桥高支架

（一）支架计算

1、荷载计算（以36#桥为例）

（1）横梁位置

箱梁截面积：

49.64m2，49.64×26=1290.64KN/m。

（2）箱室变化段

箱梁平均截面积：

（19.66+31.022）/2=25.34m2，25.34×26=658.86KN/m。

（3）箱室标准段

箱梁截面积：

19.66m2，19.66×26=511.16KN/m。

（4）支架、模板、施工人员及砼浇注振捣荷载

按照满堂支架验算时采取的荷载：

模板、支架及贝雷梁自重：

约为144KN/m；

施工人员及机具产生的纵向均布荷载：

1.5kPa×22.8=34.2KN/m；

砼浇筑产生的荷载：

6.0kPa×22.8=136.8KN/m；

砼振捣产生的荷载2.0kPa×22.8=45.6KN/m；

共计：

360.6KN/m。

2、纵向贝雷梁计算

纵向贝雷梁以上的碗扣支架、方钢管、压缩木及竹胶板验算与满堂支架相同，这里就不再重复，只对碗扣支架以下部分进行验算。

由于下部采用钢管桩支撑高平台，纵向贝雷梁在钢管桩顶部拼装困难，且高空作业极为危险，因此纵向贝雷梁采取在地面拼装完成一跨，然后进行吊装，两跨之间贝雷梁采用搭接形式。

因此验算时，每一跨贝雷梁均按简支梁计算。

初步纵向钢管桩布置如下图所示，墩柱位置处跨径为4.2米，箱室变化段跨径为6米，中间标准段最大跨径为9.9米。

按照这三种跨径分别验算如下。

（1）墩柱位置4.2米跨径

均布荷载：

q1=1290.64+360.6=1651.24KN/m，

Mmax1=q1l12/8=（1651.24×4.22）/8=3640.98KN·m,

R1=q1l1/2=（1651.24×4.2）/2=3467.6KN。

（2）箱室变化段6米跨径

均布荷载：

q2=658.86+360.6=1019.46KN/m，

Mmax2=q2l22/8=（1019.46×62）/8=4587.57KN·m,

R2=q2l2/2=（1019.46×6）/2=3058.38KN。

（3）标准段9.9米跨径

均布荷载：

q3=511.16+360.6=871.76KN/m，

Mmax3=q3l32/8=（871.76×9.92）/8=10680.15KN·m,

R3=q3l3/2=（871.76×9.9）/2=4315.21KN。

根据以上计算，跨中弯矩最大的位于标准段9.9米跨径处，因此贝雷梁布置验算按照该跨验算。

贝雷梁的截面惯性矩为WBL=3578.5cm3。

σ=Mmax/nWBL≤[σw]=145MPa

10680.15/（n×3578.5）≤[σw]=145MPan≥21

即纵向贝雷梁排数不得少于21排。

由于箱梁底板宽度为22.8米，考虑到贝雷梁尽量与上部支架对齐，因此贝雷梁按照横向90cm间距布置，22.8÷0.9≈25，满足计算要求。

贝雷梁的挠度由两部分组成，一部分是非弹性挠度（销孔处间隙），一部分是弹性挠度（贝雷梁本身发生的变形）。

（1）非弹性挠度计算（9.9米间距）：

贝雷梁高度H=1500mm，

销孔间隙ΔL=0.5mm，销孔直径d=300cm，贝雷片数量n=4，

则f0=（1/3）ΔLn2=（1/3）×0.5×42=2.7mm=0.27cm。

（2）弹性挠度计算：

采用经验挠度计算（节数n=4节）：

F=0.3556×n2/8=0.3556×42/8=0.71cm；

则总挠度为：

0.27+0.71=0.98cm

故贝雷梁挠度满足要求。

3、长横梁验算

根据箱梁横断面尺寸及各箱室腹板间距，初步确定横桥向钢管桩间距为3米。

顶部长横梁初步确定拟采用2H60型钢。

（1）均布荷载计算

根据纵向贝雷梁计算时各种跨径简支梁两端支反力数值可以看出，标准段9.9米跨径支反力最大（4315.21KN），即连续两跨9.9米简支梁时，中墩支反力最大即4315.21×2=8630.42KN。

长横梁长度按照箱梁下的11排钢管桩间距计算，长横梁长度为3.5+3米×8+3.5=31米，

则均布荷载为8630.42÷31=278.4KN/m。

（2）长横梁验算

Mmax=333.64KN·m。

R=470.37+582.52=1050.89KN。

长横梁采用2根H60型钢并排组成。

H60型钢的截面抵抗矩为W60=2610cm3，

截面惯性矩为I60=78200cm4。

σ=Mmax/2W60=333.64/5220

=63.9MPa<[σW]=145MPa。

强度满足要求。

由于该型钢横梁为不等跨连续梁，挠度计算复杂，现取最大一跨按简支梁计算，如能满足刚度要求，则该不等跨连续梁也能够满足刚度要求。

钢材的弹性模量E=2.1×105MPa；

f=（5ql4）/（384EI）

=（5×333.64×3.54）/（384×2.1×105×2×78200）

=0.0019m

故刚度满足要求。

因此长横梁采用2H60型钢能够满足强度及刚度要求。

4、短横梁验算

由于下部钢管桩平台高度达26米高，因此为保证钢平台的稳定性，钢管桩采用双排钢管桩，钢管桩之间设置横向连接以加强钢平台的稳定性。

这样横梁下需设置纵向短横梁将荷载传递到两排钢管桩上。

根据横梁计算可以看出，长横梁产生的最大支反力为1050.89KN。

即短横梁跨中承受一个集中荷载，两排钢管桩间距为3米，短横梁也采用2H60型钢。

按照简支梁计算，Mmax=Pl/4=1050.89×3/4=788.17KN·m。

R=P/2=1050.89/2=525.45KN。

σ=Mmax/2W60=788.17/5220

=151MPa<1.25[σW]=181MPa。

强度满足要求。

f=（Pl3）/（48EI）

=（1050.89×33）/（48×2.1×105×2×78200）

=0.0018m

刚度满足要求。

虽然强度计算结果超过容许应力，但临时结构容许应力可以乘以1.3的系数，而且实际施工中可以通过添加牛腿等提高横梁的承载能力，因此该短横梁能够满足要求。

5、钢管桩验算

按照短横梁计算可知，每根钢管桩承受525.45KN的荷载。

钢管桩采用Φ426，壁厚8mm，截面积Az=0.0105m2，回转半径i=0.148m。

由于钢管桩高度大约26米，因此两排钢管桩之间加设横向平联及斜撑，横向平联间距暂定为4米。

δ=N/A=525.45/0.0105

=50MPa<[δW]=145MPa。

钢管桩稳定性：

钢管桩细长比为：

λ=L/r=4000/148=27

查表得：

ψ=0.9；

δ=N/（ψA）=525.45/（0.9×0.0105）

=55.6MPa<1.3[σW]=188.5MPa。

稳定性满足要求。

6、钢管桩基础

根据计算，钢管桩最大承受的荷载为525.45kN。

根据现场地质报告，钢管桩入土深度达到7米以上，采用DN90的振动锤振沉钢管桩，振动锤的激振力为496KN，且钢管桩的桩侧摩阻力随时间增长而增大，振动锤振沉钢管桩时由于桩侧土层液化摩阻力降低，随时间增长，桩侧土层回复后，桩侧摩阻力随之增大，钢管桩承载力也随之增大，可以满足施工要求。

7、钢平台上部支架计算

钢平台上部支架采用与满堂支架相同布置形式，具体立杆、方管、压缩木的计算这里就不再赘述。

（二）

钢平台结构

根据上述结构计算，确定钢平台采用Φ426@8mm的钢管桩，钢管桩采用DN90的振动锤振沉。

钢管桩之间采用I12a的小工字钢进行连接形成框架。

型钢平联间距为4米，每层平联之间加设I12a的小工字钢斜撑。

钢管桩顶部短横梁及横桥向长横梁均采用2H60型钢，上部纵梁采用贝雷梁，按90cm间距布置。

考虑到钢管桩高达26米，虽然采用双排桩的布置形式，但细长比仍然很大，因此纵桥向将双排钢管桩加设I12a平联，以加强支架的纵桥向稳定性。

两个双排钢管桩间加设4道I12a平联，每三个双排钢管桩连接在一起。

（三）钢平台施工

1、钢管桩施工

钢管桩采用长度为6-12m，超过10m的，现场焊接接桩，接桩焊缝加设四块缀板，发现焊缝不饱满、接桩处两侧出现错台时立即进行整改，重新加焊、补焊，检验合格后方可使用。

钢管桩构件运输最大长度12m，构建单重2.2t。

构件在出厂前标上重量、重心和吊点的位置，以便吊运安装，运输采用挂车运至现场。

钢管桩下沉采用悬打法施工，用50t履带吊车配合DN90振动打桩锤施打钢管桩。

履带吊首先停放在河道北岸，定出桩位后即进行第一排钢管桩施打。

振动锤振动过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度，发现偏差要及时纠正。

第一节钢管桩打到位后，若长度不够要求，需要进行接桩，利用吊机提升第二节钢管桩，确定桩的垂直度满足要求后，在现场按要求焊接连成整体，再行施打。

每根桩的下沉要一气呵成，中途不可有较长时间停顿，以免桩周土扰动恢复造成沉桩困难。

钢管桩振沉施工根据入土深度及是否出现跳锤来确定。

如入土深度小于3米，需上报项目部，根据钢管桩位置，加设钢管桩以保证钢管桩稳定性。

钢管桩必须采用DN90的振动锤进行振沉，项目部现场管理人员对每一根钢管桩均必须确认采用DN90的振动锤振沉时出现跳锤现象，钢管桩不再下沉。

2、钢管桩间剪力撑、平联、桩顶分配梁施工

每一排桩施工完毕后，立即进行桩间剪力撑、平联、桩顶分配梁施工。

在钢管桩上进行平联、牛腿位置测量放样。

实测桩间长度并在加工场地下料，同步进行牛腿加工、焊接及剪力撑、分配梁加工。

用吊机悬吊平联、剪力撑，到位后焊接。

现场技术人员及时检查焊缝质量，合格后进行横向分配梁架设。

吊机吊牛腿及横梁到测量放样位置后安装并简易固定，电焊工按测量放样位置焊接牛腿，技术员检查合格后，将横梁焊接在牛腿上。

3、钢管桩施工要点及注意事项

沉桩开始时，可以靠桩的自重下沉，然后吊装振锤和夹具与桩顶连接牢固，开动振锤使桩下沉。

当振动锤出现跳锤现象即认为合格。

每次振动持续时间过短，则土的结构未被破坏，过长则振动锤部件易遭破坏。

振动持续时间长短应根据不同土质、机械确定，一般不宜超过10-15min。

测量人员现场精确指挥，在钢管桩打设过程中要不断检测桩位和垂直度，并控制好桩顶高程。

下沉如钢管桩倾斜，及时牵引校正，每振1-2min要暂停一下，并校正钢管桩一次。

钢管桩之间的接头必须满焊，各加长劲板也须满焊并符合要求。

在施工过程中可能会遇到钢管桩不能顺利振沉、钢管桩已振沉但承载力不够等不可见因素。

如遇类似情况，应及时组织专家组进行解决，决不能蛮干、乱干，确保万无一失。

4、贝雷梁施工

在钢管桩顶横梁上进行测量放样，定出贝雷梁准确位置。

将拼装好的一组贝雷主桁片装车运至吊机后面。

将贝雷每四片分为一组，吊车起吊准确就位后先牢固捆绑在横梁上，然后焊接限位器，每排贝雷架之间用花架连接。

单组贝雷架吊装时必须设置两个起吊点，并且等距离分布，保持吊装过程中贝雷梁平衡，以避免吊装过程中产生扭曲应力。

贝雷梁全部架设完毕后，上边再铺设横向12×15方木，间距满足其上满堂之架的架设要求。

便桥及箱梁支撑在每个墩位处进行连接，形成一个互通的工作平台。

（四）安全保证措施

1、从事高处作业的队伍必须落实安全防护措施，方可施工。

2、高处作业人员必须经安全教育，熟悉现场环境和施工安全要求。

对患有职业禁忌证和年老体弱、疲劳过度、视力不佳及酒后人员等，不准进行高处作业。

4、高处作业人员要按照规定穿戴劳动保护用品，作业前要检查、作业中要正确使用防坠落用品与登高器具、设备。

5、不符合高处作业安全要求的材料、器具、设备不得使用。

高处作业所使用的工具、材料、零件等必须装入工具袋；不准投掷工具、材料及其他物品；易滑动、易滚动的工具、材料堆放在脚手架上时，应采取措施，防止坠落。

6、作业时，必须铺设牢固的脚手板，并加以固定，脚手板上要有防滑措施。

7、高处作业与其它作业交叉进行时，必须按指定的路线上下，禁止上下垂直作业，若必须垂直进行作业时，须采取可靠的隔离措施。

8、高处作业应与地面保持联系，根据现场情况配备必要的联络工具，建议由监护人负责进行联络。

9、在采取地（零）电位或等（同）电位作业方式进行带电高处作业时，必须使用绝缘工具或穿均压服。

10、贝雷拼装完成后，在贝雷底部设置安全网及密目纱网，以防止高空坠落及坠物。