某大桥0号块现浇支架专项施工方案及受力分析.docx
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某大桥0号块现浇支架专项施工方案及受力分析
目录
一、编制依据……………………………………………………………3
二、编制依据……………………………………………………………3
三、0#块支架规划………………………………………………………4
四、工期计划……………………………………………………………4
五、受力分析及支架布设………………………………………………6
（一）、受力分析：
…………………………………………………6
（二）、方案比选：
…………………………………………………6
（三）支架布设方案：
………………………………………………7
（四）支架材料性能…………………………………………………6
（五）计算受力
1．悬臂端受力计算……………………………………………8
2．钢挑梁计算………………………………………………15
3．斜压杆受力计算…………………………………………16
4．锚固长度计算……………………………………………18
5．侧面辅助支撑钢挑梁计算………………………………19
六、0#块浇筑一个支架平台所需材料表…………………………25
七、施工步骤及注意事项……………………………………………26
八、预压方案图…………………………………………………（附后）
XX河大桥0号块现浇
支架专项施工方案
一、工程概况
XX河大桥位于XX高速公路K122＋929公里处，桥跨布置为2×30+（70＋110＋110＋70）m，主桥为70＋110＋110＋70m的四跨三向预应力砼变截面连续刚构梁桥，最大墩高为57.83m，桥墩设计采用双薄壁实心墩。
二、编制依据
1．土木工程师手册
2．钢结构计算规范
3．建筑工程施工脚手架构造与计算
4．XX大桥实施性施工组织
5．设计文件
三、0#块支架规划
XX大桥实施性施工方案已上报批复，现对施工中悬浇0#块施工方案进行专项方案编制。
XX桥为T构墩梁固结体系，主墩高分别为57.83m；47.98m；
35.62m。
0#块作满堂支架或其它管柱式支撑均不适合，应用墩顶预埋工字钢作空中作业平台比较合适。
箱型梁连续刚构中支点梁高6.4m,梁体顶宽12.25m,底宽6.0m,两侧翼缘悬臂长度3.15m,为保证0#块现浇时的梁体线型与稳固，准备在墩身正面及侧面同时支设三角支架，形成梁体承力主体，搭建空中平台。
支架上可以设置工字钢或贝雷架，其上布设分力纵横梁或直接布设支架，支撑0#块内外模，实现0#块浇筑。
因本桥属墩梁固结体系，主墩作为承力主体，托架只承担0#块部分受力，本着节约实用的原则，不准备使用贝雷梁等受力结构，准备采用支架承力，配合工字梁组合架管支承模板施工。
箱梁0号节段有两种备选方案，一种是采用在墩柱适当高度预埋设牛腿搭设悬浇支架施工；一种是在墩柱适当高度预埋设适合尺寸的工字钢搭设悬浇支架施工。
第一种方案在施工后预留孔位堵塞后，于外观质量上有保证，但精钆镙纹钢要张拉30t力，工艺相对复杂，牛腿用钢板加工成，必需有合格的牛腿加工商；第二种方案施工完后预埋工字钢用作防锈掩盖处理，但预埋件简单，墩身正面可以用合适的工字钢正面穿透，两侧工字钢可以直接伸入砼体中合适深度锚固；最重要的是要选用合适的焊工作工字钢接长及焊合处理。
由于箱梁节段重量较大，砼数量为313m3，设计受力时按一次性成型受力计算，施工时采取两次浇筑，第一次浇筑至箱梁中部（约3.2m），支架设置按两次浇筑的方案进行设计。
四、工期计划
XX桥悬浇0#块工期计划表
墩号
三号墩
设计墩高
35.62
目前完成
0m
工期表
时间
增节
浇筑高
剩余
备注
6月26日
4.5
4.5
31.1
6月30日
2
6.5
29.1
7月5日
5.5
12
23.6
7月10日
5.5
17.5
18.1
7月15日
5.5
23
12.6
7月20日
5.5
28.5
7.1
7月26日
7.1
35.6
0
预埋件
7月29日
工字钢平台
8月1日
加载
8月25日
0#块浇筑
墩号
四号墩
设计墩高
47.98
目前完成
6.5m
工期表
时间
增节
浇筑高
剩余
备注
6月25日
5.5
12
35.98
6月30日
5.5
17.5
30.48
7月5日
5.5
23
24.98
7月10日
5.5
28.5
19.48
7月15日
5.5
34
13.98
7月20日
5.5
39.5
8.48
7月25日
5.5
45
2.98
预埋件
7月30日
2.98
47.98
0
8月2日
工字钢平台
8月5日
加载
8月27日
0#块浇筑
墩号
五号墩
工期表
设计墩高
57.83
目前完成
4.5m
时间
增节
浇筑高
剩余
备注
6月25日
2
6.5
51.33
6月30日
5.5
12
45.83
7月5日
5.5
17.5
40.33
7月10日
5.5
23
34.83
7月15日
5.5
28.5
29.33
7月18日
1.5
30
27.83
系梁施工
7月23日
5.5
35.5
22.33
7月28日
5.5
41
16.83
8月2日
5.5
46.5
11.33
预埋件
8月7日
5.83
52.33
5.5
预埋件
8月12日
5.5
57.83
0
8月15日
工字钢平台
8月17日
加载
9月2日
0#块浇筑
五、受力分析及支架布设
（一）、受力分析
0#块总长12m，顶板宽12.5m，底宽6m，重量达814吨，其中，直接承力于主墩的重量有：
（1.8*6.4*（1.8*0.5+1.8*6.0）-1.5*
1.5*1.8）*2*2.6=680T，梁体重量直接承力于支架上力仅为134T，主要荷载为：
G1：
砼自重；按2.6吨/M3即26KN/M3计。
G2：
模板重力；按100Kg/m2即1KN/M2计。
G3：
支架重力；支架钢管按布计算，分配纵模梁按用材直接计算。
G4：
施工人员，机具摆放2.5KN/M2计算。
G5：
振捣砼产生的振动，倾倒砼产生的冲击力,按2.0KN/M2取值.
（二）、方案比选
方案图示意：
从受力整体上来说，第一种方案构造简单，但在翼板位置变形会较大，需要在支模板时作预留沉降；安装预埋件要求精准，否则支受力影响较大。
第二种预埋件位置可以适当调整，如果需要的情况下，为减少主承力工字梁焊接工艺上的不足，可以在埋设时一次性将受力工字梁插入，利用墩身模板稳定工字梁，做完0#块后拆除支架后方拆模，工作平台更有利。
为此，我们按第二种方案进行支架应力计算。
除了三角支架受力两种方案有不同外，其余三角支架以上部分均按同一方案选取。
（三）支架布设方案：
1、悬臂端：
∮48×30mm钢管在箱梁腹板下纵距按40cm、横距按40cm布置，翼板下横桥向按80cm布设、纵桥向按80cm布设，底板下横桥向按80cm布设、纵桥向按80cm布设，步距按80cm设置；工字钢设置主要考虑到受分布力的同时并直接撑接钢管，使∮48×3.0mm钢管支撑在25号工字钢上，个别时候支撑在工字钢上的∮48×3.0mm钢管，故工字钢布设在纵横隔梁（腹板）处采用40cm的间距，在其余部分采用80cm的间距；工字钢下设2排45号工字钢和钢三角支架支撑整个体系。
（详见“主桥箱梁0#支架布置图”）。
2、两薄壁墩身之间断面：
∮48×30mm钢管在箱梁腹板下纵间距按40cm、横间距按40cm步距布置，翼板下横桥向按80cm布设、纵桥向按80cm布设，底板下横桥向按80cm布设、纵桥向按80cm布设，横杆间距按80cm设置；工字钢设置主要考虑到受分布力的同时并直接撑接钢管，使∮48×3.0mm钢管支撑在25号工字钢上，个别时候支撑在工字钢上的∮48×3.0mm钢管，故工字钢布设在纵横隔梁（腹板）处采用40cm的间距，在其余部分采用80cm的间距；工字钢下设2排45号工字钢和钢牛腿支撑整个体系。
（详见“主桥箱梁0#支架布置图”）。
（四）支架材料性能
1、Φ48×3.0mm扣件式钢管性能
外径
mm
壁厚
mm
截面积
cm2
惯性矩
cm4
截面系数
cm3
回旋半径cm
48
3
4.239
10.79
4.49
1.59
48
3.5
4.89
12.19
5.08
1.58
2、型钢性能
规格及型号
高
mm
理论重
kg/m
截面积
cm2
惯性矩
cm4
截面系数
cm3
工25a
250
38.1
48.5
5017
401.4
工32a
320
52.7
67.12
11080
692.5
工45a
450
80.4
102.4
32241
1432.9
［10
10
10.00
12.74
198.3
39.4
（五）计算受力
∮48×3mm钢管支架稳定承载力计算
该钢管支架自由长度取80cm，扣件的抗滑力取8kN。
λ=80÷1.59=50.3
按λ查规范表得：
φ=0.843
［N］=φ·A［σ］=0.843×4.239*10^2×140*10^-3=50.02kN
（1）悬臂端受力
计算方案:
受模板及分力纵横方木影响,整个悬臂端会作为一个整体承力,所以验算时先将悬臂端作为一个整体考虑受力验算,而后将悬臂端腹板下作为一个单元进行复核验证.
一）、支架验算
1、悬臂端整体钢管支架
1）立杆
混凝土施工时，受内模及其它影响，断面结构为（1.3（腹板）+4.7（板底））×2.7m，底板上对应的混凝土、模板及施工荷载，安全系数取1.2。
即：
SA=（38.89-23.5）m2
SB=（40.01-24.2）m2
SC=（40.85-10.5）m2
混凝土重G1=本段体积×2.6×10=57.55M3×2.6×10=1495KN
（将独立承力的翼板一起纳入受力体重复计力）
模板及支架重G2=2.7×6×3×1=48.6KN
施工荷载重（人机及倒砼）G3=2.7×6.0×4.5=72.9KN
荷载合计重G总=1616.5KN
底板下共有58根钢管承担,即每棵钢管承重为1616.5×1.2KN÷58=33.44KN<50.02kN满足要求!
按格区承力复验：
每平米均布力：
F=1616.5/2.7/6=99.78KN/m2
架管承力：
F1=F×0.8×0.8=63.86KN
σ=63.86*1000/0.843/424=178.66Mp<[σ]=215Mp
能满足要求！
2）横杆（分配梁）
取悬臂端根部进行验算,横杆采用［10槽钢，横杆跨度为0.8m，荷载集中度为99.78KN/m，槽钢横桥布设于支架顶，其上布15*15纵向分力方木，为了简化计算按简支结构进行计算。
Mmax=ql2/8=99.78×0.8×（0.8）2/8=6.386kN.M
［10槽钢的截面系数W=39.7cm3=39.7×10^-6m3
σ=M/W=6.386÷39.7÷10^-6=160.856×10^3
=160.856MPa<［σ］=210Mpa
满足要求!
2、悬臂端腹板下钢管支架
1）立杆
∮48×30mm钢管在箱梁腹板下纵间距按40cm、横间距按40cm步距布置，一侧腹板下共有14根立管,腹板下对应的混凝土、模板及施工荷载，安全系数取1.2。
即：
混凝土重G1=0.65×6.4×2.7×26×1.2=350.4KN
模板及支架重G2≈（15×1+60×0.038）×1.2=20.7KN
施工荷载重G3=0.65×2.7×4.5×1.2=9.5KN
荷载合计重G总=380.6KN
腹板下共有14根钢管承担,即每棵钢管承重为380.6KN÷14
=27.19KN<50.02kN
满足要求!
2）横杆（分配梁）
取悬臂端根部进行验算,横杆采用［10槽钢，横杆跨度为0.4m，对应的混凝土厚度为6.4m,荷载集中度为66.56KN/m，为了简化计算按简支结构进行计算。
M=ql2/8=66.56×0.42÷8=1.3312KN.m
［10槽钢的截面系数W=39.7cm3
σ=M/W=1331.2÷39.7=33.53Mpa<［σ］=210Mpa
满足要求!
3、悬臂端分力纵向工字钢计算
在腹板∮48×3mm钢管下纵设置25号工字钢，沿桥纵向铺设间距为腹板底间距40cm,其余部分间距80cm。
正对应支承钢管。
其对应的混凝土、模板、支架及施工荷载如下图，工字钢承力:
底板下为三个集中荷载,每荷载为33.44KN；腹板下为5个集中荷载，每荷载力为27.19KN，跨度为1.7m。
工字钢布设示意图工字钢受力分析图
因：
27.19KN×5＞33.44KN×3，在同样布置受力结构的情况下，
只对腹板下工字钢的受力状况及挠度进行检算：
M=（n^2+1）/（8×n）×P×L^3=30.04KN.m
σ=30.04*10^-3/401.4*10^-6=74.8Mp<[σ]=215Mp
能满足施工要求。
F=×P×L^3
=0.0084m=8mm
符合设计要求。
5、悬臂端纵向工字钢下的横向工字钢计算
已知45工字钢各力学特性，悬臂端总重G=1615KN，经试算，需4根45工字钢方能满足结构受力要求。
45工字钢自重荷载：
12×4×80.4=38.59kn
其余架管自重与工字钢合计按100KN考虑。
故有效荷载按：
G=1715KN计算。
按9支集中荷载计算受力，支座顶受力不另计算产生弯矩
即：
N=7；L=5.35m；P=190/4=47.5KN
σ=Mmax/W=（7^2+1）/（8×7）×1.3（系数）×47.5×5.35/（
1432.9×10^-6）=190.01MP<[σ]=215Mp
Fmax=×P×L^3（Ix值按四支工字钢计算）
=0.00987m=10mm
能满足施工要求。
（2）斜挑梁受力计算
现场设置：
钢挑梁选用45-a工字梁，斜压杆采用45-a工字梁
L1=30cm；L=200cm；Lc=400cm；a=30度
受力P=857.5KN=857.5×10^3N
支架先按双肢，间距5.35m试算
S=7352mm2；Ix=32241*10^4mm4；Wx=1432.9*10^3mm3；
E=2.1*10^5Mpa；
@=22.458mm
Nx=@/（Lc/E/I）+（L^3/（3*E*I））=1042005N（考虑了1.3倍的稳定系数）
Mx=457489303N.mm
σ=218.3MPa>[σ]=215Mp（详细见XX支架受力计算3）
故支架数量调整为三支.
σ=182.8MPa<[σ]=215Mp（详细见XX支架受力计算4）
能满足施工要求.
（3）斜压杆稳定性验算
斜压杆采用45-a工字钢,A0=102.4*10^2mm2.Imin=28.9mm,μ=0.7
L=4000mm,N=1153431n
即:
入=（μ*L）/Imin=0.7*4000/28.9=96.88<250.允许使用
按C类截面组合选用稳定系数:
ψ=0.477
σ=N/（ψ*A0）=1153431/0.477/10240=236.34MPa>[σ]=215MP
压杆失稳,故需在压杆及支架挑梁处增加系梁,选用3m的48mm钢管支架,在挑梁及斜压杆处间距1m焊接,将支架形成总体,挑梁上增加两根钢管,斜压杆增加三根支架,并将支架上布设的承力工字钢与支架接触面满焊.如图:
即:
入=（μ*L）/Imin=0.7*1000/28.9=24.22<250.允许使用
按C类截面组合选用稳定系数:
ψ=0.94
σ=N/（ψ*A0）=1153431/0.94/10240=119.82MPa<[σ]=215MP
压杆稳定.
（4）焊缝计算
斜压杆与钢挑梁的固定采用焊接方式:
总焊缝周长:
L=130cm
焊缝深6mm.宽=6*0.7=4.2mm,则
采用τ=Nz/1300*4.2=998900.7/1300/4.2=182.95MP
选取502焊条:
f=245MP,能满足施工要求.
因增设了一个支架,原计划用四根45-a工字钢可以做调整,受力情况变化如下:
σ=Mmax/W=0.222*2*190*2.675*1.3/（1432.9×10^-6*2）
=102.18MP<[σ]=215Mp（按两根工字钢计算）
如果单独按简支梁计算:
σ=Mmax/W=4/8*190*2.67*1.3/（1432.9×10^-6*2）
=115.0628MP<[σ]=215Mp（按两根工字钢计算）
能满足要求,故支架顶只设两支45-a工字钢。
（3）锚固长度：
根据资料，砼与钢筋之间，随着标号的不同，粘结应力不一样，一般情况下，钢筋砼与钢筋的粘结应力在5~6MP之间；查规范：
按40号砼标号定粘结应力：
[c]=1.08Mp
45-A工字钢表面积为：
0.15*4+0.4*2=1.4M2
Ny=998.9KN
Lmg=998.9*10^-3/1.2/1.08=0.66m
为保证预埋件在混凝土中正常承力，主墩身正面悬挑梁穿透墩身主体，侧面墩身锚固深度为Lmin=50cm，并在工字钢体内穿直径32的钢筋两到三支作机械锚固；承接斜压杆的工字钢不受拉拨力，埋置
Lmin不小于30cm。
（4）两薄壁实心墩之间截面：
一）、箱梁0号节段两薄壁实心墩之间截面长度3m范围强度计算：
∮48×30mm钢管在箱梁腹板下纵间距按40cm、横间距按40cm步距布置，腹板下共有24根钢管,腹板下对应的混凝土、模板及施工荷载，安全系数取1.2。
即：
L（d-e）=0.5m
L（e-e）=2m
混凝土总荷载G1＝（（29.13+22.05）×0.5+22.05×2）×1.2×
2.6×10=2174KN
模板重量G2=（6×3-0.65×4+5.8×4）×0.8×1.2＝37.56KN
模板下10槽钢分配梁重量G3＝（9×3×3+5×2×2）×0.00384×10×1.2＝4.65KN
施工荷载G4＝（1.0＋2.0）×0.65×3×1.2＝7.0KN
总荷载G＝G1＋G2＋G3＋G4＝2223.21KN
钢管架立杆布设示意:
单根钢管受力N=266.61÷52=5.12KN＜［N］=50.02kN
满足要求!
立杆受力:
N=2223.2/52=42.75<[N]=50.02KN
满足施工要求
沿桥纵向工字钢受力示意图
分配到工字钢上的荷载集度产生弯矩为
M=n/8×P×L=6/8×2.4×42.75=76.95KN.m
25号工字钢的截面系数W=401cm3
σ=M/W=76950÷401=191.89Mpa<［σ］=210Mpa
fmax=（5N^2-4）/（384×N×E×I）×P×L^3
=4.76mm满足要求!
2、沿桥横向工字钢受力计算
分力工字钢分配在两支45-a的工字钢上,如上图所示
G总=2223.21KN
两根45-a工字钢自重增加:
G=80.4×6×2×10×10^-3=10.08KN
两根梁承力:
F=2233KN
作集中荷载考虑:
P=2233/9/2=124KN
M=0.222×2×124×2.68=147.55KN.m
σ=Mmax/W=147.55/（1432.9×10^-6*2）
=51.486MP<[σ]=215Mp（按两根工字钢计算）
（3）悬臂端纵向工字钢下的横向工字钢计算
M=0.3×P=0.3×2233/6=111.65KN.m
σ=Mmax/W=111.65/（1432.9×10^-6）=77.918Mpa<［σ］=210Mpa
满足施工需要。
（八）侧面辅助支架的配设及检算。
支架计算时，已经将整个翼板作为梁体一起计入受力体系，加之0#块现浇时，将采用分阶段浇筑法，受力整体会得到强化。
但由于支架外有3.45m翼板部位悬支于支点之外，悬臂外会有变形值产生，经计算：
翼板总重力荷载：
G1=1.22m2×12×26=380.64KN
经计算：
模板及施工荷载组合：
G2=96+9+7.5=112.5KN
合计荷载G=492.6KN
假定集中荷载作用于支点2m处,按一端固定,另一端悬支考虑受力
σ=Mmax/W=492.6×2/（1432.9×10^-6×4）=171.67Mpa
<［σ］=210Mpa
Fa=P×1.3×2^2×3.45/（6×E×I）×（3-2/3.45）=0.0296m
未端形变量达到30mm，为确保施工质量，在墩身侧面增设三角支架一对，作辅助支撑受力作用，支架方案同墩身正面支架，钢挑梁用32-a工字钢：
受力计算:
如上:
σ=87.922Mpa<[σ=215Mpa
能满足施工要求.
六、0#块浇筑一个支架平台所需材料
XX悬浇桥0#块支架工程用材料表（全桥1/6）
用材部位
材料名
细部
主尺寸（m）
个数
数量
总数量（延米）
单位重
重量
备注
1/2墩
延米
侧支钢挑梁
32-a
工字钢
挑梁
2.9
4
11.6
29.6
52.7
1560
撑脚
1
4
4
斜压杆
3.5
4
14
主墩钢挑梁
45-a
工字钢
挑梁
4.7
6
28.2
159.2
80.4
25345
撑脚
1
6
6
斜压杆
3.5
6
21
支架承力梁
45-a
工字钢
侧托承
13
2
26
主承力
13
6
78
立杆支承梁
25-a
侧承
13
8
104
185
38.1
7049
主承（悬支及礅中）
3
27
81
10槽钢
1Q
翼模底承
13
8
104
331.2
10
3312
底模承
3
32.4
97.2
侧模承
13
10
130
立杆
外径48mm,d=3.5mm
底模立支
1
81
81
3442
3.84
13217
底模立支
1.2
81
97.2
翼模立支
6
172.8
1036.8
大横杆
外径48mm,d=3.5mm
翼
13
35
455
底
3
54
162
小横杆
外径48mm,d=3.5mm
横穿
13
30
390
底
2
28
56
翼
3.5
210
735
剪刀撑
外径48mm,d=3.5mm
横桥向
269
桥纵向
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