K0+218333跨线桥现浇箱梁满堂支架施工方案.docx
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K0+218333跨线桥现浇箱梁满堂支架施工方案
施工组织设计(方案)报审表
工程名称:
衡枣高速连接线改造K7+600互通立交工程编号:
致:
衡阳市建设工程监理有限公司(监理单位)
我方已根据施工合同的有关规定完成了衡枣高速连接线改造K7+600互通立交工程K0+218.333跨线桥现浇箱梁满堂支架施工组织设计(方案)的编制,并经我单位上级负责人审查批准,请予以审查。
附:
K0+218.333跨线桥现浇箱梁满堂支架施工方案
承包单位(章)
项目经理
日期
专业监理工程师审查意见:
专业监理工程师
日期
总监理工程师审核意见:
项目监理机构
总监理工程师
日期
衡枣高速连接线改造K7+600互通立交工程
K0+218.333跨线桥
现浇箱梁满堂支架施工方案
编制:
审核:
批准:
广东建粤工程有限公司
2010年12月10日
评审专家及各部门审核签字
评审意见及结论
签名
日期
K0+218.333跨线桥现浇箱梁
满堂支架施工方案
一、工程概况
K0+218.333跨线桥:
采用(20+31+31+20)=102m四跨一联预应力混凝土连续箱梁,断面按上、下行两幅分离式独立桥梁布置。
横桥向为单箱单室箱梁截面,单幅箱梁顶板宽10m,箱梁底板宽4.4m,翼缘板宽度2.15m。
箱梁高1.8m,顶板厚25cm,底板厚20cm,腹板厚50cm,腹板支点加厚至65cm,梁端锚固区加厚至80cm。
箱梁采用纵向预应力体系,真空压浆工艺。
桥墩采用花瓶式丫型墩,断面为矩形,四角采用花瓣型倒角,前后立面均进行凹面处理。
桥墩顺桥向厚1.7m,横桥向宽由根部的2m逐渐变宽至顶部的4m。
桥墩采用单排桩基础,每墩承台下面设两根直径1.5m的桩,承台为矩形,平面尺寸为5.5m×2.7m(横桥向×纵桥向),承台高1.5m。
每桥台承台下面设4根直径1.0m桩,每桥台承台有2个,并排间距为2m,每个承台平面尺寸为2.0m×4.5m(横桥向×纵桥向),承台高1.5m,靠桥内侧上方有一个0.6m×0.9m的倒角。
基桩均按嵌岩桩设计。
二、材料选用和质量要求
⑴、本工程脚手架为连续箱梁承重用,选用普通钢管脚手架,现浇梁外模采用122×244×18优质木胶板,翼板使用122×244×10优质竹胶板。
⑵、钢管规格为φ48×3.5mm,钢管须有产品合格证,应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793、《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091中的Q235A级普通钢管要求,其材质性能应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700的规定。
⑶可调底座及可调托撑螺母应采用可锻铸铁或铸钢制造,其材料机械性能应符合现行国家标准《可锻铸铁件》GB9440中KTH330-08及《一般工程用铸造碳钢件》GB11352中ZG270-500的规定。
⑷横杆接头、斜杆接头应采用碳素铸钢制造,其材料机械性能应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB11352中ZG230-450的规定。
三、脚手架基础处理
脚手架搭设支架前,必须对既有地基进行处理,以满足箱梁施工过程中承载力的要求。
原地面必须保证排水畅通,不得积水。
对于0#—1#,3#-4#跨现浇箱梁,先将原地面整平压实,对承载力不够、发软、起弹簧地段进行换填处理,斜坡位置采用20cm厚C15整体砼台阶,桥墩承台基坑附近开挖过的地面,为了保证钢管支架系统的安全,采用砂砾回填压实,原地面整理好并经验验合格后,在其上浇筑20cm厚C15砼。
K0+218.333跨线桥与衡阳大道重合处利用既有水泥路面不作处理。
在地面硬化以后,应该加强箱梁施工场地内的排水工作,在场地两侧开挖30×30cm排水沟,并设置引水槽,严禁在施工场地内形成积水,造成地基不均匀沉降,引起支架失稳,出现安全隐患和事故。
四、现浇梁支架形式
本工程现浇梁支架采用普通钢管支架满堂搭设,如下图所示。
五、支架、模板分析
5.1支架、模板方案
现浇箱梁拟分两次浇筑:
第一次浇筑箱梁1.3m高(包括底板和腹板),第二次浇筑箱梁剩余部分。
而第二次浇筑砼需等第一次砼有一定的强度后进行,因此验算底模只需要验算第一次浇筑1.3m高箱梁时的承载力。
5.1.1模板
箱梁底模、侧模和内膜均采用δ=18mm的木胶板。
木胶板容许应力[σ0]=15MPa,弹性模量E=6*103MPa。
5.1.2纵横向方木
横向方木均采用杉木,截面尺寸为8*8cm。
截面参数和材料力学性能指标:
W=bh2/6=80*802/6=0.853*105mm3
I=bh3/12=80*803/12=3.41*106mm4
纵向方木均采用杉木,截面尺寸为8*12cm。
截面参数和材料力学性能指标:
W=bh2/6=80*1202/6=1.92*105mm3
I=bh3/12=80*1203/12=1.15*107mm4
方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)中的A-2类木材取值,则:
容重6KN/m3。
容许弯应力[σw]=13.0MPa,容许剪应力[τ]=1.4MPa,弹性模量E=10*103MPa。
纵横向方木布置:
横向方木间距一般为30cm,在腹板和端中横隔梁下为20cm;纵向方木间距按照纵向钢管间距进行布设。
5.1.3支架
国标的普通钢管支架为外直径Φ48mm,壁厚3.5mm,材质为Q235钢,轴向容许应力[σ0]=205MPa。
考虑到目前市场上有大量壁厚不足3.5mm的钢管,本项目支架按壁厚3mm,截面积A=4.24×102mm2,惯性矩I=1.079×105mm4,抵抗矩W=4.49×103mm3,回转半径r=15.9mm计算,单位重0.033KN/M。
钢管支架立、横杆布置:
立杆横向间距一般为80cm,在腹板、端、中横隔梁下为40cm,纵向间距详见下图(箱梁横断面钢管支架布置图)。
横杆除顶、底部步距为60cm外,其余横杆步距为170cm。
支撑杆采用8cm×8cm×5mm钢板做垫板,顶部采用顶托。
每5m加设横向和纵向剪刀撑。
5.2支架计算
5.2.1荷载分析
①支架钢管自重,单位重0.038KN/M。
②钢筋砼容重按26kN/m3计算则:
腹板和端、中横隔梁:
26×1.8=46.8KPa
箱梁底板厚度为20cm:
26×(0.20+0.25)=11.7KPa
③模板自重(含内模、侧模及支架)以砼自重的10%计,则:
腹板和端、中横隔梁:
46.8×0.1=4.68KPa
箱梁底板厚度为20cm:
11.7×0.1=1.17KPa
④施工人员、施工料具堆放、运输荷载:
2.5kPa
⑤倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
2.0kPa
⑥振捣混凝土产生的荷载:
2.0kPa
荷载组合:
计算强度:
q=1.2×(②+③)+1.4×(④+⑤+⑥)
计算刚度:
q=1.2×(②+③)
5.2.2腹板和端、中横隔梁下方支架验算
(1)、底模验算
底模采用δ=18mm的木胶板,直接搁置于间距L=20cm的8×8cm横向方木上,按连续梁考虑,取单位长度(1.0米)板宽进行计算。
荷载组合:
q=1.2×(46.8+4.68)+1.4×(2.5+2.0+2.0)=70.87kN/m
木胶板(δ=18mm)截面参数及材料力学性能指标:
W=bh2/6=1000*182/6=5.4*104mm3I=bh3/12=1000*183/12=4.86*105mm4
木胶板容许应力[σ0]=15MPa,弹性模量E=6*103MPa。
承载力验算:
强度:
Mmax=ql2/10=70.87×0.2×0.2/10=0.283KN.M
σmax=Mmax/W=0.283×106/5.4×104=5.25MPa<[σ0]=15MPa合格
刚度:
荷载:
q=1.2×(46.8+4.68)=61.77kN/m
f=ql4/150EI=61.77×2004/150×6×103×4.86×105=0.23mm
[f0]=200/400=0.50mm
f<[f0]合格
(2)、横向方木验算
横向方木搁置于间距40cm的纵向方木上,横向方木规格为80mm×80mm,横向方木亦按连续梁考虑。
荷载组合:
q1=[1.2×(46.8+4.68)+1.4×(2.5+2.0+2.0)]×0.2=14.2KN/M
承载力计算:
强度:
Mmax=q1l2/10=14.2×0.42/10=0.227KN.m
σmax=Mmax/W=0.227×106/0.853*105=2.66MPa<[σw]=13.0MPa合格
剪应力τ=QSx/Ixδ=14.2×0.4×103×1.5/8×8×10-4
=1.33MPa<[τ]=1.4MPa
刚度:
荷载:
q=1.2×(46.8+4.68)×0.2=12.35kN/m
f=ql4/150EI=12.35×4004/150×10×103×3.41*106=0.07mm
[f0]=400/400=1mm
f<[f0]合格
(3)纵向方木验算
纵向方木规格为10×12cm,腹板和端、中横隔梁下立杆横向间距为40cm。
纵向方木按简支梁考虑,计算跨径为40cm。
荷载组合:
横向方木所传递给纵向方木的集中力为:
箱底:
P=14.2×0.4=5.68kN
按最大正应力布载模式计算:
(如图)
支座反力R=5.68×2/2=5.68KN
剪应力τ=QSx/Ixδ=5.68×103×1.5/12×12×10-4=0.59MPa<[τ]=1.4MPa
最大跨中弯距Mmax=5.68×0.2-5.68×0.1=0.568KN.m
σmax=Mmax/W=0.568*106/1.92*105=2.96MPa<[σw]=13.0MPa合格
刚度:
由于分两次浇筑,因此只需验算第一次浇筑时(只考虑高1.3m)的刚度要求。
按最大支座反力布载模式计算:
集中荷载:
P=14.2*0.4*4-1.4*(2.5+2.0+2.0)*0.4*0.2=22.0kN
f=Pl3/(48EI)=22.0*1000*4003/(48*10*103*1.15*107)
=0.25mm<[f0]=400/400=1mm合格
(4)支架立杆计算
每根立杆所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算,忽略横向方木自重不计,则纵向钢管传递的集中力(均以跨度0.4米计算):
P1=(1.2*(46.8+4.68))+1.4*(2.5+2.0+2.0))*0.4*0.4=11.34kN
最高钢管不超过7m,安全起见满堂式碗扣支架按7米高计,其自重为:
g=7*0.033=0.23KN
单根立杆所承受的最大竖向力为:
N=11.34+0.23=11.57kN
横杆步距1.7m,按高支模查表得k1=1.163,k2=1.014,
故立杆计算长度为:
l0=k1k2(h+2a)=1.163×1.014×1.9=2.24m。
长细比λ=l0/i=2120/15.9=141
查表知折减系数φ=0.34,则:
强度验算:
σ=N/φA=11.57×1000/(424×0.34)=80.3MPa<[σ]=205MPa合格
(5)地基承载力计算
因支架底部通过底托(底调钢板为8cm×8cm)坐在原有水泥砼路面上或硬化后的水泥混凝土路面上,另外承台基坑和原有绿化带范围内严格按规范和标准分层夯填,顶部浇筑20cmC15砼,因此基底承载力至少可以达到15MPa。
因此σmax=N/A=11.57×103/0.082=1.8MPa<15MPa满足要求。
5.2.3箱梁底板下支架验算
(1)、底模验算
底模采用δ=18mm的木胶板,直接搁置于间距L=30cm的8*8cm横向方木上,按连续梁考虑,取单位长度(1.0米)板宽进行计算。
荷载组合:
q=1.2*(11.7+1.17)+1.4*(2.5+2.0+2.0)=24.54kN/m
木胶板(δ=18mm)截面参数及材料力学性能指标:
W=bh2/6=1000*152/6=3.75*104mm3
I=bh3/12=1000*153/12=2.81*105mm3
承载力验算:
强度:
Mmax=ql2/10=24.54*0.3*0.3/10=0.221KN*m
σmax=Mmax/W=0.221*106/3.75*104=5.89MPa<[σ0]=15MPa合格
刚度:
由于分两次浇筑,因此只需验算第一次浇筑时(只考虑底板)的刚度要求。
荷载:
q=1.2*(11.7+1.17)/0.45*0.2=6.86kN/m
f=ql4/(150EI)=6.86*3004/(150*6*103*2.81*105)
=0.22mm<[f0]=300/400=0.75mm合格
(2)、横向方木验算
横向方木搁置于间距93cm的纵向方木上,横向方木规格为80mm*80mm,横向方木亦按连续梁考虑。
荷载组合:
q1=(1.2*(11.7+1.17)+1.4*(2.5+2.0+2.0))*0.3=7.36kN/m
承载力计算:
强度:
Mmax=q1l2/10=7.36*0.932/10=0.637KN*m
σmax=Mmax/W=0.637*106/8.53*104=7.5MPa<[σw]=13.0MPa合格
剪应力τ=QSx/Ixδ=7.36×0.93×103×1.5/8×8×10-4
=1.6MPa>[τ]=1.4MPa
不符合要求,因此需把横向方木间距由30cm减为20cm。
剪应力τ=QSx/Ixδ=(7.36/0.3×0.2)×0.93×103×1.5/8×8×10-4
=1.1MPa<[τ]=1.4MPa满足要求。
刚度:
由于分两次浇筑,因此只需验算第一次浇筑时(只考虑底板)的刚度要求。
荷载:
q=1.2*(11.7+1.17)/0.45*0.2*0.3=2.06kN/m
f=ql4/(150EI)=2.06*9304/(150*10*103*3.41*106)
=0.30mm<[f0]=900/400=2.25mm合格
(3)纵向方木验算
纵向方木规格为8*12cm,立杆横向间距为80cm。
纵向方木按简支梁考虑,计算跨径为80cm。
荷载组合:
横向方木所传递给纵向方木的集中力为:
箱底:
P=7.36*0.93=6.84kN
承载力计算:
强度:
按最大正应力布载模式计算:
(如图)
支座反力R=(6.84*3)/2=10.3KN
最大跨中弯距Mmax=10.3*0.4-6.84*0.3=2.07KN.m
σmax=Mmax/W=2.07*106/1.92*105=10.8MPa<[σw]=13.0MPa合格
剪应力τ=QSx/Ixδ=10.3×103×1.5/12×12×10-4=1.07MPa<[τ]=1.4MPa
刚度:
由于分两次浇筑,因此只需验算第一次浇筑时(只考虑底板)的刚度要求。
按最大支座反力布载模式计算:
集中荷载:
P=6.84*4*0.93-1.4*(2.5+2.0+2.0)*0.3*0.93=22.9kN/m
f=Pl3/(48EI)=(22.9*0.2/0.45)*1000*8003/(48*10*103*1.15*107)
=0.94mm≤[f0]=800/400=2.0mm合格
(4)支架立杆计算
每根立杆所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算,忽略横向方木自重不计,则纵向方木传递的集中力(以跨度0.8米计算):
P1=(1.2*(11.7+1.17)+1.4*(2.5+2.0+2.0))*0.8*0.93+0.09*0.8=18.33kN
安全起见满堂式碗扣支架按7米高计,其自重为:
g=7*0.033=0.231KN
单根立杆所承受的最大竖向力为:
N=18.33+0.23=18.56kN
立杆稳定性:
横杆步距1.7m,按高支模查表得k1=1.163,k2=1.014,
故立杆计算长度为:
l0=k1k2(h+2a)=1.163×1.014×1.9=2.24m。
长细比λ=l0/i=2120/15.9=141
查表知折减系数φ=0.34,则:
强度验算:
σ=N/φA=18.56×1000/(424×0.34)=128.7MPa<[σ]=205MPa合格
(5)地基承载力不需再进行验算。
5.2.4翼缘板下支架验算
(由箱梁横断面钢管支架布置图可以看出靠近腹板的0.6米跨的钢管支架是最不利部位,因此只需验算这个部位即可)
此部位虽有弧形,但是弧度不大,因此把此部位断面按照梯形来进行计算。
由CAD制图可得梯形两边高度分别为94cm和180cm。
砼容重:
26×(1.8+0.94)/2=35.6KPa
模板自重(含内模、侧模及支架)以砼自重的10%计,则:
35.6×0.1=3.56KPa
荷载组合:
q=1.2*(35.6+3.56)+1.4*(2.5+2.0+2.0)=56.1kN/m
(1)、模板验算
翼缘模采用δ=10mm的竹胶板,直接搁置于间距L=15cm的8*8cm横向方木上,按连续梁考虑,取单位长度(1.0米)板宽进行计算。
竹胶板(δ=10mm)截面参数及材料力学性能指标:
W=bh2/6=1000*102/6=1.67*104mm3
I=bh3/12=1000*103/12=8.33*104mm3
承载力验算:
强度:
Mmax=ql2/10=56.1*0.2*0.2/10=0.224KN*m
σmax=Mmax/W=0.224*106/1.67*104=13.4MPa<[σ0]=15MPa合格
刚度
荷载:
q=1.2*(35.6+3.56)*0.2=9.40kN/m
f=ql4/(150EI)=9.40*2004/(150*6*103*8.33*104)
=0.20mm<[f0]=200/400=0.5mm合格
(2)、横向方木验算
横向方木搁置于间距60cm的纵向方木上,横向方木规格为80mm*80mm,横向方木亦按连续梁考虑。
荷载组合:
q1=(1.2*(35.6+3.56)+1.4*(2.5+2.0+2.0))*0.2=11.2kN/m
承载力计算:
强度:
Mmax=q1l2/10=11.2*0.62/10=0.404KN*m
σmax=Mmax/W=0.404*106/8.53*104=4.7MPa<[σw]=13.0MPa合格
剪应力τ=QSx/Ixδ=11.2×103×0.6×1.5/8×8×10-4
=1.7MPa>[τ]=1.4MPa
不符合要求,因此需把横向方木间距由20cm减为15cm。
剪应力τ=QSx/Ixδ=(11.2/0.2×0.15)×103×0.6×1.5/8×8×10-4
=1.2MPa<[τ]=1.4MPa满足要求。
刚度:
荷载:
q=1.2*(35.6+3.56)*0.2*0.6=5.64kN/m
f=ql4/(150EI)=5.64*6004/(150*10*103*3.41*106)
=0.14mm<[f0]=600/400=1.5mm合格
(3)纵向方木验算
纵向方木规格为8*12cm,立杆横向间距为80cm。
纵向方木按简支梁考虑,计算跨径为80cm。
荷载组合:
横向方木所传递给纵向方木的集中力为:
箱底:
P=11.2*0.6=6.72kN
承载力计算:
强度:
按最大正应力布载模式计算:
(如图)
支座反力R=(6.72*4)/2=13.44KN
最大跨中弯距Mmax=13.44*0.4-6.72*0.4=2.69KN.m
σmax=Mmax/W=2.69*106/1.92*105=12.9MPa<[σw]=13.0MPa合格
剪应力τ=QSx/Ixδ=13.44×103×1.5/12×12×10-4=1.4MPa≤[τ]=1.4MPa
刚度:
实际只需验算第一次浇筑砼时的刚度即可。
按最大支座反力布载模式计算:
集中荷载:
P=6.72*4-1.4*(2.5+2.0+2.0)*0.2*0.6=25.79kN/m
f=Pl3/(48EI)=(25.79*0.9/1.4)*1000*8003/(48*10*103*1.15*107)
=1.54mm<[f0]=800/400=2.0mm合格
(4)支架立杆计算
每根立杆所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算,忽略横向方木自重不计,则纵向方木传递的集中力(以跨度0.8米计算):
P1=(1.2*(35.6+3.56)+1.4*(2.5+2.0+2.0))*0.6*0.8+0.09*0.8=27.0kN
安全起见满堂式碗扣支架按7米高计,其自重为:
g=7*0.033=0.23KN
单根立杆所承受的最大竖向力为:
N=27.0+0.23=27.23kN
立杆稳定性:
横杆步距1.7m,按高支模查表得k1=1.163,k2=1.014,
故立杆计算长度为:
l0=k1k2(h+2a)=1.163×1.014×1.9=2.24m。
长细比λ=l0/i=2120/15.9=141
查表知折减系数φ=0.34,则:
强度验算:
σ=N/φA=27.23×1000/(424×0.34)=188.9MPa<[σ]=205MPa合格
(5)地基承载力不需再进行验算。
5.2.5侧模验算
侧模采用δ=18mm的木胶板,横向背带采用间距0.2米的8*8cm方木,竖向带采用间距0.6米的8*12cm方木。
混凝土侧压力:
PM=0.22γt0β1β2v1/2
式中:
γ—混凝土的自重密度,取25KN/m3;
t0—新浇混凝土的初凝时间,可采用t0=200/(T+15),T为砼是温度℃,取5.7;
β1—外加剂影响修正系数取1.2;
β2—砼坍落度影响修正系数取1.15;
v—混凝土浇注速度(m/h),取0.4
PM=0.22*25*5.7*1.2*1.15*0.41/2=27.36KN/m2
有效压头高度:
h=PM/γ=27.36/25=1.09
振捣砼对侧面模板的压力:
4.0KPa
水平荷载:
q=1.2*27.36*1.09/2+1.4*4.0=23.49kN/m
此水平力较腹板竖向力少得多,侧模和纵横向背带以及斜撑钢管均可以满足要求不需再进行验算。
另外为防止立柱钢管(弯压构件)失稳,需用通向箱梁中心方向的斜钢管(与多数立柱钢管连接以减少立柱钢管承受的水平荷载)与立柱钢管连接平衡其反力,从而保证支架水平方向稳定。
5.4剪刀撑按规范要求设置即可,不需验算。
剪刀撑按纵、横向各5米设置一道,每道需连续布设。
5.5预拱度设置
主梁跨中预拱度值按设计要求留设1cm。
六、支架的预压
为保证箱梁砼结构的质量,钢管脚手架支撑搭设完毕铺设底模板后必须进行预压处理,以消除支架、支撑方木和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响,同时取得支架弹性变形的实际数值,作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考。
在施工箱梁前需进行支架预压和地基压缩试验。
预压方法依据箱梁砼重量分布情况,在搭好的支架上的堆放与梁跨荷载等重的砂袋(梁跨荷载统一考虑安全系数为1.2),预