泉南线1号桥右幅现浇支架施工方案改.docx
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泉南线1号桥右幅现浇支架施工方案改
泉南线1#桥右幅现浇支架施工方案
一、工程概况
泉南线1#桥右幅全桥长度为377米，上部构造为三联（4×25）+（27.5+37.5+27.5）＋（30+22.5）m预应力连续现浇箱梁（第一、二联为变截面箱梁，第三联为等截面箱梁）＋5×25预应力混凝土连续预制T梁，本桥位于R=2500m圆曲线上，桥墩采用柱式墩，桥台为肋板台，钻孔桩基础，0号、14号桥台和7号、9号墩处各设一道D80型伸缩缝，4号墩处设一道D160型伸缩缝,上部构造施工时，先浇注第二联（27.5+37.5+27.5）m，再浇注第一联（4×25）或第三联（30+22.5）m，第一、二联都分A、B段两次浇筑一端张拉，钢束用联接器接长，A段浇筑、张拉、压浆完后，再进行B段浇筑、张拉、压浆。
全桥共现浇箱梁C50砼2968.6m3。
二、施工方案
本桥对1跨支架采用小钢管满堂架方案，2、3、4、5、6、7、8、9跨采用搭φ425钢管柱，壁厚有6mm、8mm两种，中间采用两排φ425壁厚8m钢管柱施作临时支墩，钢管柱基础采用钢筋混凝土作为基础，钢管柱上铺工字钢，工字钢上用贝雷片作梁，贝雷片上用工字钢和顶托调平，具体见附图1。
具体方案如下：
1、基础：
将路基压实或处理后现浇宽1.6m厚0.30m的C25钢筋混凝土作基础,钢筋采用底部布20cm*20cm间距的钢筋网,保护层厚度为3cm。
满堂架基础采用10cm厚C25砼硬化。
地基处理可采用片石砼、浆砌片石、碎石、片石等换填。
2、支架：
本桥第2、3、4、5、6、7、8、9跨每跨设四排支墩，中间支墩采用Φ425（2、3、4跨两排各5根共30根，6跨4排各6根共24根，5、7跨各两排6根共24根，8跨四排共20根见图，9跨两排各4根共8根）钢管柱，壁厚6mm，靠墩身处采用Φ425钢管柱（1号墩大桩号侧、2号墩、3号墩、4号墩小桩号侧每排5根,4号墩大桩号侧、5号墩、6号墩每排6根,、7号墩小桩号侧每排7根,8号墩大桩号侧、9号墩小桩号侧每排4根），壁厚8mm；第1跨采用Φ48×3.5的钢管搭设满堂支架
A、满堂支架采用钢管型号Φ48×3.5。
用方木支垫，方木底必须垫实，必要时可用砂浆找平。
钢管架必须设置纵、横扫地杆，距底座小于20cm的立杆上；纵向水平杆宜设置在立杆内侧，其长度不宜小于3跨，其对接或搭接扣件应交错布置，搭接长度不应小于1米，并应等间距设置3个旋转扣件固定；立杆上部采用顶托并搭接连接，立杆上的扣件接头应交错布置，搭接长度大于1米，立杆必须垂直，腹板下3×50cm范围内立杆扣件至少6个，其他部位立杆扣件至少4个，立杆下部采用对接连接，注意钢管接头不得在同一平面，应错开搭接；
钢管沿纵向在跨中平均布置间距为1米，在两端靠墩柱处间距为0.5米；横向间距在腹板底为0.6米，底板其他处为0.8，翼缘板底1.0米。
钢管支架两端应与墩身连为整体，增强稳定性；每根剪刀撑跨越立杆的根数不少于是2根并应超过5根，与地面的倾角为45°～60°之间，纵向剪刀撑沿横向每隔4排支架立杆设置一道，横向剪刀撑沿纵向每隔3～4米设置一道。
底板顶托上采用10号工字设纵向梁，工字钢上横铺方木作为小横梁（净间距跨中20cm、两端10cm～15cm），其上铺底板。
B、对于采用钢管柱与贝雷桁架片组合的临时支架，钢管柱顶部采用两根40b工字钢焊接作为大横梁，贝雷桁架片两两组合成一幅。
贝雷梁每两片用连接连为整体，同时用Φ48钢管每隔４米将全部贝雷梁连接。
贝雷梁上大横梁为两根槽钢用Φ48钢管焊接（共焊10个钢管，每根四面满焊，见顶托示意图）。
顶托插入槽钢上钢管内，支撑纵向小纵梁（小纵梁采用１０号工字钢，见顶托示意图）。
钢管立杆基础采用Ｃ25号钢筋，并在施工基础前对地基进行承载力试验。
钢管立杆的连接宜采用法兰盘连接，当采用焊接连接时应严格控制其对接的精确度。
钢管立杆与基础的接触处焊接法兰盘或650×650×12钢垫板。
钢管立杆沿高度方向每6米～8米设置平面连接，钢管立杆之间用槽钢焊接，并设置抗倾覆抱箍与该平面墩身连接，使其连为整体，增强其稳定性。
横向横梁：
采用10cm槽钢（两根槽钢中间焊接顶托），在跨中间距1m，因梁体端头2.4米范围内因式分解荷载大间距为0.6米。
调平：
采用顶托调平。
纵向小纵梁：
小纵梁采用10号工字钢,铺设在顶托之上。
小横梁：
采用10×10的方木横铺在小纵梁上，在跨中净间距为20cm，在梁体端头3.5米范围内为10cm～15cm。
模板：
采用1.15cm厚竹胶板。
3、加强施工范围内的排水，四周水沟用水泥砂浆抹面，使地面排水与预压水箱的抽排水系统成为整体，严防水浸地基。
在每个地面台阶处采用片石砼护坡。
三、结构验算
3.1、荷载计算：
根据公路桥涵施工技术规范主要由以下荷载组成
1、砼荷载：
37.5米梁跨：
在（6号墩侧）梁端1米的范围内为38.02*25=950.5kN/m,其中腹板重：
920.4/16.734=55kN/m2；在梁距端1~3.5米的范围内为线型变化荷载，平均为[（28.72+16.15）/2]*25=560.9kN/m，在（5号墩侧）梁端1米的范围内为32.801*25=820.025kN/m,其中腹板重：
820.025/14.367=57.077kN/m2；在梁距端1~3.5米的范围内为线型变化荷载，平均为[（24.633+13.32）/2]*25=474.413kN/m，其中腹板重：
（474.413-30）/14.59=30.46kN/m2；梁中为（16.15+13.32）*25=368.375kN/m,其中腹板重：
（368.375-30）/15.56=21.746kN/m2；
其中:
翼缘板每米重:
［（0.15+0.45）×2/2］×2.5×2=3T计0.75T/m2，翼缘板处荷载q=7.5+2.0+1+2=12.65KN/m2。
30米梁跨：
在梁端1.5米的范围内为19.8*25=495kN/m,其中腹板重：
440/8=55kN/m2；在梁距端1.5~3.5米的范围内为线型变化荷载，平均为[（14.15+8.095）/2]*25=278.1kN/m，其中腹板重：
（278.1-30）/8=31.01kN/m2；梁中为8.095*25=202.375kN/m,其中腹板重：
（202.375-30）/8=21.55kN/m2；
其中:
翼缘板每米重:
［（0.15+0.45）×2/2］×2.5×2=3T计0.75T/m2，翼缘板处荷载q=7.5+2.0+1+2=12.65KN/m2。
27.5米梁跨：
在（6号墩侧）梁端1米的范围内为38.02*25=950.5kN/m,其中腹板重：
920.4/16.734=55kN/m2；在梁距端1~3.5米的范围内为线型变化荷载，平均为[（29+17.233）/2]*25=577.9kN/m，其中腹板重：
（577.9-30）/17.063=32.11kN/m2；在（7号墩侧）梁端1.5米的范围内（其中0.8米由盖梁支承不计）为（65.7382-0.8*2.2*19.254）*25=796.279kN/m,其中腹板重：
741.279/19.254=38.5kN/m2；在梁距端1.5~4米的范围内为线型变化荷载，平均为[（31.8+17.669）/2]*25=618.4kN/m，其中腹板重：
（618.4-30）/18.89=31.15kN/m2；梁中为（17.233+15.968+17.669）*25=423.92kN/m,其中腹板重：
（423.92-30）/17.9985=21.9kN/m2；
其中:
翼缘板每米重:
［（0.15+0.45）×2/2］×2.5×2=3T计0.75T/m2，翼缘板处荷载q=7.5+2.0+1+2=12.65KN/m2。
25米梁跨：
在（4号墩侧）梁端1.2米的范围内为21.2448*25=531.12kN/m,其中腹板重：
（531.12-75）/13.032=35kN/m2;在梁距端1.2~2.7米的范围内为线型变化荷载，平均为[（15.29+10.0345）/2]*25=316.56kN/m,其中腹板重:
（316.56-30）/12.93=22.16kN/m2;梁中为10.0345*25=250.86kN/m,其中腹板重:
（250.86-30）/12.558=17.59kN/m2。
b、方料、模板自重按1.0KN/m2。
c、施工人员和施工机具行走荷载：
2.0KN/m2。
d、振捣砼产生的荷载：
2KN/m2。
e、37.5米梁跨贝雷梁自重:
靠6号墩侧270kg/片×6片×8组÷18M=1.44t/m。
其余部分270kg/片×5片×7组÷14M=1.35t/m。
30米梁跨贝雷梁自重:
中间墩270kg/片×6片×8组÷18M=1.44t/m。
其余部分270kg/片×2片×4组÷6M=0.72t/m。
27.5米梁跨贝雷梁自重:
靠7号墩侧270kg/片×5片×8组÷13.75M=1.57t/m。
其余部分270kg/片×5片×7组÷13.75M=1.37t/m。
25米梁跨贝雷梁自重:
270kg/片×8片×6组÷25M=1.04t/m
3.2、三十七米五梁跨（墩身处设钢管柱）
对于第6跨的圆柱墩身处支架采用钢管柱作立柱,钢管柱Φ425壁厚8mm的钢管,墩身处设6根,该跨跨205国道，为保证整体稳定性在跨中设4排共24根，具体平面布置如下图：
3.2.1、荷载计算及布置
根据梁体断面图，6号墩侧砼荷载可简化如下图布置模式:
其他荷载只计算人员、施工机具行走荷载2.0KN/m2、振捣砼产生的荷载2.KN/m2、方料及模板荷载1.00KN/m2。
布置如下图：
根据对称原理可将贝雷梁及临时支座受力（假设贝雷梁在中间断开，按简支梁计算）布置简化成下图：
Q1+Q2=（1.0+0.5）×1063.3+（16.0+0.5）×481.475=9539.288kN
16.0*Q1+481.475*0.52/2=481.475*17.52/2+（1063.3-481.475）*（16.0+1.5/2）*1.5
解方程式得：
Q1=5513.99KN,Q2=4025.298KN
3.2.2、计算贝雷梁受力：
算法一：
将荷载简化成均布荷载如下图，求最大弯矩（该支架平均跨长为12米，计算按13米计）：
Mmax=qL2/8=11195.405KN.M
标准国产贝雷梁桁片允许弯矩975kN.m，假设每片贝雷片均匀受力，Mmax/M0=11195.405/975=11.48片。
根据施工及受力需要，共布置16片贝雷梁，如下图：
墩身处钢管柱及贝雷片布置图
贝雷梁挠度计算：
假设所有荷载为14片贝雷梁承担，以均布荷载q=529.96/14=37.85kN/m，跨度L=13米的简支梁计算，
f=5*qL4/（384*EI）=5*37.85*103*134/（384*2.1*105*106*250500*10-8）=27.76mm≤L/400=35mm
算法二：
按每片贝雷桁架按砼分布比例分配受力计算：
砼分布图
由上表计算得q7弯矩最大，Mmax=q2L2/8=871.747kN.m≤[MO]=975kN.m
f=5*qL4/（384*EI）=5*49.68*103*11.8484/（384*2.1*105*106*250500*10-8）=24.2mm≤L/400=29.6mm
通过以上两种方法计算贝雷桁架片满足要求，而在施工时是贝雷桁架片两片连成一幅，增加了其整体性受力性。
3.2.3、钢管柱及工字钢受力验算
在墩身端钢管柱受力最大，6根钢管柱受荷载为Q1=5513.99KN。
按砼分布比例（图3.2.2-3）将Qmax=Q1分配到各片贝雷桁架进行计算求得：
钢管柱及工字钢受力计算图
钢管柱及工字钢受力计算图
求得:
Q左1=750.233KN,Q左2=915.288KN,Q左3=1040.016KN,Q右3=1075.616kN，Q右2=982.084kN，Q右1=759.203kN，
大横梁（工字钢）最大弯矩在Q左3处Mmax=339.614kN.m，
最大剪力在Q左4与Q左2之间Τmax=552.785kN
内力计算
杆端1杆端2
----------------------------------------------------------------------------------
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
-------------------------------------------------------------------------------------------
1-750.233558-0.051280000.54419940-750.233558-0.051280000.13395942
2-750.2335580.153841770.13395942-750.2335580.153841771.36469357
3-750.233558-0.843278171.36469357-750.233558-0.84327817-3.69497547
4-913.288365-0.008874580.43111829-913.288365-0.008874580.36012165
5-913.2883650.026625520.36012165-913.2883650.026625520.57312578
6-913.288365-0.145944640.57312578-913.288365-0.14594464-0.30254206
7-1040.01591-0.241796700.88212964-1040.01591-0.24179670-1.05224394
8-1040.015910.72539187-0.88212964-1040.015910.725391874.92100528
9-1040.01591-3.976219444.92100528-1040.01591-3.97621944-18.9363113
10-1075.615590.26334344-0.29479643-1075.615590.263343441.81195109
11-1075.61559-0.790028551.81195109-1075.61559-0.79002855-4.50827733
12-1075.615594.33052954-4.50827733-1075.615594.3305295421.4748999
13-982.083760-0.140672950.78258061-982.083760-0.14067295-0.34280299
14-982.0837600.42202062-0.34280299-982.0837600.422020623.03336198
15-982.083760-2.313295553.03336198-982.083760-2.31329555-10.8464113
16-759.2028010.17928349-0.07063657-759.2028010.179283491.36363138
17-759.202801-0.537848721.36363138-759.202801-0.53784872-2.93915834
18-759.2028012.94821045-2.93915834-759.2028012.9482104514.7501043
19-0.000000950.000000000.00000000-0.00000095-447.907000-217.209868
20-0.84327888302.326558-220.904843-0.84327888-552.785441-262.472544
21-0.98922348360.502923-262.775086-0.98922348-541.807076-320.678169
22-4.96544361498.208840-339.614481-4.96544361-547.607159-309.006975
23-0.63491344528.008438-287.532075-0.63491344-493.539561-234.674982
24-2.94821072488.544198-245.521393-2.94821072-406.886801-193.918220
250.00000000352.316000-179.1681160.000000000.000000000.00000000
------------------------------------------------------------------------------------------
反力计算
结点约束反力合力
支座---------------------------------------------------------------------------------
结点水平竖直力矩大小角度力矩
--------------------------------------------------------------------------------------------
210.05128000750.233558-0.54419940750.23356089.9960837-0.54419940
220.00887458913.288365-0.43111829913.28836589.9994432-0.43111829
230.241796701040.01591-1.052243941040.0159489.9866791-1.05224394
24-0.263343441075.615590.294796431075.6156290.01402770.29479643
250.14067295982.083760-0.78258061982.08377089.9917930-0.78258061
26-0.17928349759.2028010.07063657759.20282290.01353020.07063657
3.2.3.1、工字钢受力计算
大横梁为两根40b型工字钢如下图焊接：
钢管柱顶大横梁（两根40b工字满焊）
A=2*94.07cm2,Ix=2*22781cm4,Wx=2*1139cm3。
根据以上计算最大弯矩：
Mmax=339.614kN.m，
最大剪力：
Τmax=552.785kN
剪应力τmax=Τmax/A=552.785/（2*94.07）=29.38MPa<[τ]=125MPa
σmax=Mmax/W=339.614×103/（1139×2）=149.084MPa
弯曲容许应力[σ]=210MPa>149.084MPa
所以采用二根40b工字钢能满足要求。
因以上计算都为将连续梁简化为简支梁计算，未考虑连续对力和弯矩的分配，并且在计算时都是取最不利情况验算，所以上的计算是保守的。
3.2.3.2、钢管立柱计算：
计算最大受力的临时钢管立柱支墩受力,Qmax=Q右3=1075.616kN
算法一：
钢管立柱按Φ425mm壁厚8mm的钢管计，沿垂直方向每隔6～8米在平面和空间内设置了平面联系,钢管柱按最高11米计算。
钢管立柱为细长压杆用欧拉公式计算压杆稳定性，压杆的长度系数μ取1（按一端固定，另一端可移动但不能转动）：
Pcr=π2EI/（μL）2。
A=104.803cm2,I=22.7886×10-5,E=210GPa,L=11
Rmax=Q右3=1075.616kN
Pcr=π2EI/（μL）2=3903.47kN≥Rmax=1075.616kN
又因钢管立柱沿垂直方向每隔6～8米在平面和空间内设置了平面联系，大大减小了钢管立柱的自长度，增加了钢管立柱的整体性。
其轴心受压荷载应远大于Pcr（计算如下），因此压杆是稳定的。
算法二：
按压弯杆件计，钢管柱之间每隔6～8米设置一道水平面横向连接，。
假设有10cm的偏心受压，偏心受压弯矩：
M=1075.6kN.m。
，为保守计取L=12米。
L=12m
i=（4252+4092）1/2/4=147.4589
A=（4252-4092）*π/4=104.83cm2。
W=0.0982*（D4-d4）/D=0.0982*（42.54-40.94）/42.5=1072.68cm3
λ=L/i=12/147.4589=81.37
查表内插得φ1=0.6417
λe=αL0ix/（hiy）=1.8*12000/425=50.82
查表内插得φ2=0.8234,取μ=1
σ=N/Aφ1+M/φ2Wμ=1075.6/（104.83*0.6417）+107.56/（1*0.8234*1072.68）
=161.11MPa≤210MPa
通过以上计算满足要求。
3.3.1、荷载计算及布置
根据梁体断面图，5号墩侧砼荷载可简化如下图布置模式:
其他荷载只计算人员、施工机具行走荷载2.0KN/m2、振捣砼产生的荷载2.KN/m2、方料及模板荷载1.00KN/m2。
布置如下图：
根据对称原理可将贝雷梁及临时支座受力（假设贝雷梁在中间断开，按简支梁计算）布置简化成下图：
Q1+Q2=（1.0+0.5）×932.225+（13.0+0.5）×480.575=7886.1kN
13.0*Q1+480.575*0.52/2=480.575*14.52/2+（932.225-480.575）*（13.0+1.5/2）*1.5
解方程式得：
Q1=4598.127KN,Q2=3287.973KN
3.3.2、计算贝雷梁受力：
算法一：
将荷载简化成均布荷载如下图，求最大弯矩（该支架平均跨长为10.5米，计算按12米计）：
Mmax=qL2/8=9463.32KN.M
标准国产贝雷梁桁片允许弯矩975kN.m，假设每片贝雷片均匀受力，Mmax/M0=9463.32/975=9.7片。
根据施工及受力需要，共布置14片贝雷梁，如下图：
墩身处钢管柱及贝雷片布置图
贝雷梁挠度计算：
假设所有荷载为12片贝雷梁承担，以均布荷载q=525.74/12=43.812kN/m，跨度L=12米的简支梁计算，
f=5*qL4/（384*EI）=5*43.812*103*124/（384*2.1*105*106*250500*10-8）=22.5mm≤L/400=30mm
算法二：
按每片贝雷桁架按砼分布比例分配受力计算：
砼分布图
由上表计算得q5和q10弯矩最大，
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