现浇箱梁施工满堂工字钢贝雷梁支架方案技术经济分析报告.docx
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现浇箱梁施工满堂工字钢贝雷梁支架方案技术经济分析报告
沈阳市二环高架改造工程
现浇箱梁施工不同支撑方案技术经济分析报告
沈阳市政集团有限公司
2013年1月20日
目录
一、工程概况……………………………………………………………1
二、因素指标确定………………………………………………………1
三、支撑体系方案设计…………………………………………………2
四、三种支撑体系材料用量分析………………………………………5
五、三种支撑体系材料使用量规律总结………………………………8
六、三种支撑体系材料用量临界高度的确定…………………………10
七、三种支撑体系成本计算及变化规律………………………………11
八、三种支撑体系方案技术经济综合评价结论………………………15
附件：
1、满堂支架设计图
2、工字钢钢管支撑设计图
3、贝雷梁钢管支撑设计图
二环改造工程现浇箱梁施工不同支撑方案
技术经济分析报告
沈阳市2013年全运会后即将进行二环改造工程的施工，二环高架上部结构设计为现浇钢筋混凝土预应力箱梁，对于此种结构必须搭设临时支撑作为上部结构的施工平台，目前国内比较成熟的技术有WDJ碗扣满堂支架法、工字钢主梁钢管支撑法、贝雷梁主梁钢管支撑法，本分析报告的主要目的是本着“技术优化、经济合理”的原则，结合二环工程的实际特点对上述三种方案进行技术经济分析比较，选择出适宜本工程的最优支撑方案。
一、工程概况
二环高架桥上部结构为后张法预应力混凝土箱梁，顶板宽度为23.5m，翼板宽度1.5m，底板宽度12.68m，底板至翼板处依次设置半径700m和500m的S型圆曲线过渡段，中线处梁高2.2m，桥面横坡由顶板的倾斜2%形成，梁体为五箱室结构，端梁和横梁实体段长度为1.1m，由实体段过渡到正常箱室的渐变段长度为7m，跨径为30m和25m为主，纵向三跨一联或四跨一联，联间设伸缩缝。
本分析选取一跨30m，净空6m的箱梁施工支撑体系为分析对象，支撑体系的地基为原状沥青混凝土道路，地基承载力可达数兆帕，足以满足承载力要求，因此本支撑体系的分析未含地基基础部分。
面积：
25.043m2
面积：
16.144m2
面积：
36.856m2
36.856m2
16.144m2
25.043m2
箱梁各节段自重均布荷载
项目
单位
截面A-B均布荷载
截面B-C均布荷载
底模均布荷载
KN/m2
29.601
52.977
二、技术经济指标确定
1、定量指标：
满足受力条件下的支撑系统的最佳跨径组合、人材机的消耗量，租赁与购买造价情况。
2、定性指标：
支撑系统施工难度、安全指标、交通通行能力指标。
3、主导指标的确定及总体分析原则：
以上指标在满足相同支撑功能的条件下，支撑体系的成本高低是我们最为关注的，而材料费又在成本中占70%左右，材料费中又以钢材所占比重最大，所以在进行定量分析时主导因素确定为钢材的使用量，以此指标作为分析的基础，兼顾其他指标，综合确定出现浇箱梁施工最优支撑体系方案。
三、支撑体系方案设计
现浇箱梁常见的支撑体系方案为三种，分别为：
WDJ碗扣满堂支架法、工字钢主梁钢管支撑法、贝雷梁主梁钢管支撑法。
按传统力学计算法，确定各支撑体系设计方案如下：
【方案1】WDJ碗扣满堂支架法（布置图详见附件）
（一）设计方案：
1、立杆布置：
纵向布置39排，梁端3.6m（4.8m）范围内步距0.6m，其余步距为0.9m；横向布置37排，翼板外缘向内2.15m范围内步距1.2m，其余步距为0.6m。
2、横杆布置：
纵桥向梁端3.6m（4.8m）范围内采用0.6m横杆，其余采用0.9m横杆；横桥向翼板外缘向内2.15m范围内采用1.2m横杆，其余采用0.6m横杆；竖桥向至箱梁底为5层（翼板范围内7层），层间距1.2m（翼板范围内第5层以上为1.2m+0.6m组合）。
3、顶托、底托：
立杆下部设底托，用底托调整支架的水平一致；上部设顶托，用顶托调整支设高度。
4、支架顶纵横向传力体系
（1）纵向传力主梁：
支架顶托上顺桥向放置12×12cm木方，作为传力主梁。
（2）横向传力次梁：
纵向传力主梁上横桥向放置6（宽）×9（高）cm木方，梁端段布置14排，中心间距为26cm，其余段中心间距31cm。
5、底板范围内底模为1.8cm竹胶板，边部采用定型钢模板。
6、辅助支撑：
采用与碗扣支架同规格钢管，纵向剪刀撑7排，横向剪刀撑8排，水平剪刀撑3排，采用扣件连接。
（二）验算情况简要说明：
1、荷载汇总（P=1.2Ng+1.4Nq）
项目
单位
B-C段（梁端段）
A-B段（渐变段）
1、底模竹胶板所受荷载
KN/m2
71.851
43.800
2、底模横向木方所受荷载
KN/m2
71.990
43.939
3、顶托纵向木方所受荷载
KN/m2
72.304
44.252
4、支架所受荷载
KN/m2
72.571
44.520
2、验算结果
项目
单位
B-C段（梁端段）
A-B段（渐变段）
底模竹胶板
弯拉应力
MPa
6.653<[30]
6.337<[30]
挠度
mm
0.381<[0.5]
0.567<[0.625]
底模横向木方
弯拉应力
MPa
10.399<[14.5]
7.567<[14.5]
挠度
mm
0.788<[1.5]
0.573<[1.5]
顶托纵向木方
弯拉应力
MPa
6.788<[14.5]
9.334<[14.5]
挠度
mm
0.385<[1.5]
1.193<[2.25]
支架
强度
KN
26.126<[30]
24.041<[30]
稳定性
MPa
92.987<[145]
67.163<[145]
【方案2】工字钢主梁钢管支撑法（布置图详见附件）
（一）设计方案：
该方案主要采用螺纹钢管作为下部支墩的墩柱，墩柱顶部设置可调砂箱以便上部纵梁落架拆除，砂箱采用比墩柱直径略小的钢管制作，砂箱顶设置横向工字钢作为支座横梁，将上部荷载分散到支墩的各个墩柱上，由于工字钢翼板宽度相对于自身高度较短，为增加工字钢支座横梁的稳定性，支座横梁采用两根同型号的工字钢连成整体共同受力。
上部纵梁也采用工字钢按一定间距布置，并在吊装后与支座横梁用锁扣锁紧形成一体。
主梁上部用6（宽）×9（高）cm木方作为次梁，传递箱梁荷载和辅助支模。
由于该方案可以有多种跨径组合，所以制定编号为【工1】～【工6】的6种方案列表如下：
编号
门洞
组合
横向木方
纵向主梁工字钢
支座横梁工字钢
钢管立柱
[20a联系梁
跨数
跨径
规格
间距m
规格
间距m
规格
规格直径壁厚
间距
高度
总长度m
工1
15
2
12×15cm
0.32
25a
1.5
45b
φ325mm*5mm
4.6
5.132
1621.7
工2
10
3
6×9cm
0.26
25a
0.6
36a
φ325mm*6mm
3
5.282
1153.3
工3
6
5
6×9cm
0.26
32b
0.5
45b
φ377mm*8mm
3
5.122
720.3
工4
5
6
6×9cm
0.26
40a
0.5
50a
φ426mm*8mm
3
4.992
618.6
工5
3
10
6×9cm
0.26
63b
0.57
63b
φ529mm*11mm
3
4.632
402.1
工6
2
15
跨径超出工字钢单根长度，加长须焊接，增加施工难度，故不采用
（二）验算情况简要说明（以10-3m为例）：
1、荷载汇总（P=1.2Ng+1.4Nq）
项目
单位
B-C段（梁端段）
A-B段（渐变段）
底模竹胶板
KN/m2
71.851
43.800
底模横向木方
KN/m2
71.990
43.939
型钢纵梁
KN/m
35.332
26.916
支墩型钢横梁（每排支墩2根）
KN/m
108.284
67.083
钢管立柱（每排支墩9根）
KN
5183.221
3205.587
2、验算结果
项目
单位
B-C段（梁端段）
A-B段（渐变段）
底模竹胶板
弯拉应力
MPa
6.653<[30]
6.337<[30]
挠度
mm
0.381<[0.5]
0.567<[0.625]
底模横向木方
弯拉应力
MPa
6.766<[14.5]
4.924<[14.5]
挠度
mm
0.334<[1.21]
0.243<[1.21]
型钢纵梁
弯拉应力
MPa
122.022<[140]
92.943<[140]
挠度
mm
4.953<[7.5]
3.773<[7.5]
支墩型钢横梁
弯拉应力
KN
138.81<[140]
85.994<[140]
挠度
MPa
3.443<[7.5]
2.133<[7.5]
钢管立柱
强度
KN
575.913<[722.283]
356.176<[722.283]
【方案3】贝雷梁主梁钢管支撑法（布置图详见附件）
（一）设计方案：
该方案下部结构与【方案2】下部结构相同，上部结构采用国产321型加强型贝雷梁片，拼装成单层双排贝雷梁组，视荷载情况可在贝雷梁上横向布设木方或工字钢作为传力横梁，其上再设置纵向木方作为传递箱梁荷载和模板支设的基础。
由于该方案可以有多种跨径组合，所以制定编号为【贝1】～【贝6】的6种方案列表如下：
编号
门洞组合
纵向木方
贝雷梁上横向木方
贝雷梁上横梁
纵向贝雷主梁
支座横梁
钢管立柱
[20a联系梁
跨数
跨径
规格
间距
规格
间距
规格
间距
净间距
规格
规格
间距
高度
m
贝1
10
3
经过验算由于跨径过短，梁片贝雷梁受力仍有富余，但由于贝雷梁间距变大，梁上横向工字钢选择最大型号也不能满足受力要求，此方案明显不经济不合理，舍弃不用
贝2
6
5
6×9cm
0.26
0.52
50a
0.7
0.8
6
40b
φ426mm*6mm
2.6
3.492
742.4
贝3
5
6
6×9cm
0.26
0.52
36a
0.6
0.8
5.2
45a
φ457mm*6mm
2.6
3.626
627.5
贝4
3
10
6×9cm
0.26
0.52
18
0.5
0.8
2.8
56a
φ457mm*10mm
2.6
3.652
419.8
贝5
2
15
6×9cm
0.26
0.52
15×15cm
0.6
1.8
63b
φ508mm*13mm
2.5
3.612
300.5
贝6
1
30
单层贝雷梁无法满足受力要求，改用双层贝雷梁明显不经济，故舍弃此方案
（二）验算情况简要说明（以3-10m为例）：
1、荷载汇总（P=1.2Ng+1.4Nq）
项目
单位
B-C段（梁端段）
A-B段（渐变段）
底模竹胶板
KN/m2
71.851
43.800
底模纵向木方
KN/m2
71.990
43.939
升级会员 