姻缘河桥满堂支架施工方案.docx
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姻缘河桥满堂支架施工方案
现浇全预应力混凝土箱梁满堂支架设计方案
（姻缘河桥——提篮式预应力钢筋砼梁拱组合桥）
一、工程概况
姻缘河桥位于常德大道上，跨径组合为35+80+35，桥梁全宽45m。
桥梁高度上部结构为提篮式全预应力梁拱组合桥。
主梁为单箱11室，在边、中支座及吊杆位置设置横梁，共计横梁19道；主拱肋采用哑铃式钢管拱，拱肋高1.5m，其中肋板宽0.3m，钢管直径0.5m；拱肋横梁为钢箱梁，断面尺寸为0.5×0.8m。
全桥共15根吊杆。
全桥主梁工程量如下：
现浇C50混凝土连续箱梁8238m3，主拱肋278.9m3，预应力钢绞线394001.5kg，光圆和带肋钢筋1616728kg。
2、工程地质情况
工程地质勘查报告显示桥位处土层分布为如下：
河堤压实填土，已固结，厚0~5.6m；地基容许承载力【f】=120Kpa。
抛石挤淤形成的块石0~5.7m；
粉质粘土5.2~8.7m；
粉土1.7~5.7m；
圆砾大于21.m。
3、主梁荷载分布
姻缘河桥桥梁全长150m，桥面宽度45m。
以桥面中心设双向纵坡1.5%，双向横坡1.5%。
梁体高度在中墩梁根处达到最高：
桥中心线位置3.638m，路缘带3.3m。
边支座及跨中梁体高度最低：
桥中心线处3.638m，路缘带2.3m。
主梁恒载分布情况如下：
其中腹板实心段——以中墩为中心纵桥向28m段落荷载分布较大：
最低70KN/M2（腹板变截面处），最高94KN/M2（中横梁处），其余段相对较小，均不超过70KN/M2，边支座及跨中最小68.1KN/M2；
其中空心段——以中墩为中心纵桥向28m段落荷载分布较大：
最低40KN/M2（腹板变截面处），最高64KN/M2（中横梁处），其余段落相对较小，均不超过40KN/M2，边支座及跨中最小14KN/M2。
因此满堂架重点考虑腹板荷载70~94KN/M2，空心段40~64KN/M2。
4、方案设计
按照现有可利用资源，满堂支架设计如下：
（1）采用扣件式钢管脚手架（加顶托）。
（2）立杆纵横间距40cm，步距分两种：
0.6m和0.9m，其中0.6m用于恒载大于70~94KN/M2的段落，0.9m用于小于70KN/m2的段落。
（3）模板系统由底模、端模、边模、内模组成，其中底模、内模采用15mm竹胶板，端模、边模采用专门订做的大块钢模板。
（4）底模下分配梁即次梁采用10cm×10cm方木，主梁采用10cm×15cm方木。
主梁间距40cm，次梁间距30cm。
（5）满堂支架加固系统，由纵横向扫地杆（离地面不大于20cm）、抛撑（沿四周设置）、剪刀撑（形成空间三维布置体系，除四周连续并贯穿整个桥梁高度外，满堂支架内部纵、横向每隔6排即2.4m连续设置剪刀撑）组成。
（6）地基处理，清淤回填片石，回填素土压实，然后铺设20cm碎石，加30cm带有钢筋网片的混凝土。
混凝土顶面设置15cm×10cm
方木作为垫梁，传递并分布立杆的受力。
（7）为了满足防洪要求，在2#墩~3#台之间设置钢平台，钢平台上设置方木纵横梁（调整高度），整个钢平台由上到下依次为：
15mm竹胶板底模、方木纵横梁（材料及配置同满堂支架上的纵横梁）、20mm钢板满铺、I28a工字钢次梁（纵向间距0.4m）、H900×450×36×16mm主梁（横向间距1.2m），Φ800×14mm钢管桩（横向间距1.2m，纵向间距6.0m）组成。
钢管桩单根长度22m，入土深度18m。
H型钢主梁采取在钢管桩（柱）上开槽嵌入，槽口周边及管桩顶部焊接20mm厚钢板封闭。
为加强管桩的纵向刚度，在管桩顶部横向管桩之间焊接［14a槽钢连系梁和剪刀撑。
所有钢构件之间均采用焊接。
五、满堂支架验算
（一）荷载计算
①主梁腹板荷载g1-1=94KN/M2，g1-2=70KN/M2；（钢筋混凝土容重按照26KN/M3计算）
②底模g2=0.5KN/M2；（每块竹胶板32kg，尺寸122cm×244cm）
③方木纵横梁g3=1.2KN/M2；（纵梁间距40cm，横梁间距40cm，方方木容重8KN/M3）
④内模及支架g4=2KN/M2（15mm竹胶板+6×8cm背木，间距20cm，钢管脚手架支撑）
⑤施工人员及设备q1=3.0KN/M2
⑥振动冲击q2=3.0KN/M2
荷载组合1.2×（g1+g2+g3+g4）+1.4×（q1+q2）=125.64KN/M2（腹板恒载较小段96.84KN/M2）；
（2）结构验算
按照传力顺序由上往下进行。
即底模——横梁——纵梁——（顶托）立杆——地基承载力——其他。
1.底模验算
15mm竹胶板的截面特性为：
竹胶面板的静曲强度：
纵向≥70Mpa，
横向≥50Mpa。
竹胶板受力按照三跨连续梁计算，l=0.3m。
取10cm板条，其截面惯性矩
I=bh3/12=0.1×0.0153/12=2.813×10-8m4，截面抵抗矩W=bh2/6=0.1×0.0152/6=3.75×10-6m3。
受到弯矩M=k×q×l2=0.1×12.575×0.32=0.113KNM；弯曲应力
0.113/3.75×103=30.18Mpa＜70Mpa（50Mpa），满足要求。
2.方木横梁验算
截面特性如下：
＝12MPa，E＝9~10×103Mpa，W＝10×102/6＝167cm3，I=10×103/12=833.34cm4；g=8KN/m3×0.1m×0.1m=0.08KN/m。
同样按照三跨连续梁计算承受均布荷载，弯矩M=kql2=0.1×（12.575×3+0.091）×0.42=0.604，弯曲应力
0.604/167×103=3.63Mpa＜12Mpa，满足要求。
3.方木纵梁验算
截面特性如下：
＝12Mpa，E＝9~10×103Mpa，W＝10×152/6＝375cm3，I=10×153/12=2812.54cm4，每延米重量1.2KN。
方木纵梁承受横梁集中荷载及自身均布荷载，为多跨连续梁，按三跨连续梁计算，梁长l=0.4m。
由横梁传来的最大集中力为P=kql=37.783×0.4×1.1=16.625KN，故M=k1ql2+k2Pl=0.1×1.2×0.42+0.175×16.625×0.4=1.165KNM。
纵梁弯曲应力
1.165/375×103=3.11Mpa＜12Mpa，满足要求。
4.立杆强度验算
当最大恒载按125.64计算时，每根立杆受力按反力法计算N=R=1.4×16.625+1.1×0.12×0.4=23.33KN；
当最大恒载按96.84计算时，每根立杆受力按反力法计算N=R=1.4×16.625+1.1×0.12×0.4=18.01KN；
立杆截面特性：
Φ48×3.5mm无缝钢管——A＝489mm2，I＝10.78×104mm4，回转半径
，E=2.1×105Mpa，W=4.40×10-6m3。
立杆压应力
23.33/489×103=47.7Mpa＜215Mpa，满足要求。
5.立杆稳定性验算
步距0.6m时，长细比λ=l0/i=37.73＜100，查稳定系数
=0.899，
23.33/（0.899×489）×103=53.06Mpa＜215Mpa，满足要求；
步距0.9m时，长细比λ=l0/i=56.6＜100，属于短杆，查稳定系数
=0.807，
18.01/（0.807×489）×103=45.60Mpa＜215Mpa，满足要求。
5.地基承载力验算
查工程地勘察报告，地基允许承载力为120Kpa，地基应力，f=N/A=23.33/0.16=145.81Kpa，大于地基允许承载力，因此采用素土回填、加铺20cm碎石垫层、现浇30cm配10×10φ12钢筋网片的混凝土，并垫15×10cm方木分散应力。
N:
每根钢管受到的支架反力
A：
钢管立杆的作用面积，按照0.4m×0.4m计算。
6、钢平台验算
1.底模
底模同样采取15mm竹胶板。
验算结果同上。
2.分配横梁验算
分配横梁同满堂架布置，采用10cm×10cm方木，间距30cm。
验算结果同上满堂支架。
3.模板承重主梁，采用10cm×15cm方木，间距40cm。
验算结果同上满堂支架。
4.钢横梁验算
钢横梁采用I28a工字钢，纵向0.4m间距密铺，受力主要是自重及分配梁传力，集中力P按照反力法计算，由钢板传来的反力P=k1Q+k2ql=2.351×16.625+1.132×0.12×0.4=39.14KN，按照三跨连续梁验算。
横梁采用I28a工字钢，横梁截面特性如下：
l=1.2m，g=43.37kg/m，A=55.37cm2，Ix=7115cm4，W=508cm3，每米重43.37kg，q=0.434KN/M；
M=k1ql2+k2Pl=0.105×0.434×1.22+0.281×39.4×1.2=13.263KNM
每根横梁对纵梁的反力R=3.281×39.139+1.132×0.434×1.2=129KN
弯曲应力
13.263/（1.05×508×103）=24.86Mpa＜215Mpa，满足要求。
挠度验算（按三跨连续梁）：
f=0.677ql4/100EI+αFl3=9×10-4m<1.2/400=3×10-3m。
（按结构力学求解器计算）
3.钢纵梁验算
纵梁采用H900×450×36×16型钢，横截面特性如下：
l=6.0m，g=498kg/m，A=456.48cm2，W=15130cm3。
受力模型为单跨简支梁。
纵梁受到弯矩M=0.125×4.98×62+1.867×129×6=1467.21KNM。
对钢管桩的反力为：
8×129+3×4.98=1046.94KN。
（1）弯曲应力
1467.21/（1.05×15130）×103=92.4Mpa＜215Mpa，满足要求。
（2）局部压应力
129/（0.122×0.0085）=124.4Mpa＜215Mpa，满足要求
（3）刚度验算，跨中挠度f=3.8×10-4m<6/400=0.015m，满足要求。
（按照结构力学求解器求得）
（4）因为上部采用钢横梁焊接，l1/b=120/45<16,整体稳定性能保证。
符号含义：
γx——截面塑性发展系数；
F——作用在主梁上的集中力；
t——主梁腹板厚度；
l——集中力分布长度；
l1——主梁受压翼板自由边长度，因为主梁上焊接间距120cm的次梁，故取1.2m。
b——主梁翼缘板宽度。
（公式详见《工程结构设计原理》东南大学出版社）
4.钢管桩验算
钢管桩采用Φ800×14mm钢管桩，入土深度18m，自由端5m，截面特性如下：
A=0.502m2。
单桩承载力计算如下：
按照地质资料，钢管桩入土层为：
河堤压实填土2.0m；抛石挤淤形成的块石3.0m；粉质粘土7m；粉土3.7m；圆砾大于2.0m。
，安全系数取1.6。
=
=0.8×3.14×（2×24+3×14+7×80+3.7×53+2×127）=2763.45Kpa，
=
=0.502×8400=4216.8Kpa。
Qsk:
桩总侧阻力
Qpk：
桩总端阻力
u:
桩周长
li：
分段土层相应桩长
qsk：
桩侧极限阻力标准值
Ap：
桩截面积
qpk：
桩端极限阻力标准值
（公式详见《基础工程设计原理》同济大学出版社）
故单桩承载应力R=4362.5Kpa，可承受的竖向力为2190KN。
每根管桩承受的反应力为R‘=1046.94/0.502=2085.5Kpa。
故满足要求。
但要确保钢管桩打进砾石层至少2.0m。
七、施工注意事项
1、满堂支架宽度考虑两侧施工通道要求，宽度定位47.0m，地基处理宽度49.0m。
2、立杆受力主要承受轴向受压，因此立杆要安装顶托。
（兼具调整标高的功能）。
为扩散地基应力，立杆下采取方木支垫或槽钢支垫。
3、在预压结束后安装底模，方便调整标高。
4、剪刀撑间距不得超过6根立杆间距，倾角在45~60度之间，必须沿四周形成封闭的剪刀撑，并且沿高度到支架全高。
在靠近底模处、靠近墩台处设置水平纵横分布的剪刀撑，和墩台钳固成整体。
（要确保全宽度、全高度、全长度布设!
）
5、顶层的脚手架平杆之间、平杆和立杆之间必须采用扭矩仪牢固拧紧，扭矩在40~50NM。
6、梁底标高的调整采用方木楔或钢板进行。
7、根据梁底曲线计算梁段标高，现场测量放样，调整钢管高度，符合曲线线性。
8、纵梁与横梁之间采用上下扒钉连接，方木纵梁与脚手架之间用铁丝捆牢。
9、钢管桩入土深度必须满足进入圆砾石层至少2.0m。
10、钢平台上所有构件全部采用焊接。
角焊缝焊脚尺寸10~12mm，焊缝饱满。
c
c
满堂支架及钢平台所用材料性质及截面特性
序号
项目名称
型号或规格
截面积A（cm2）
抗弯惯性矩I（cm4）
截面抵抗矩W（cm3）
弹性模量E（Mpa）
容许应力（Mpa）
备注
1
底模
15mm竹胶板
0.15
2.813
3.75
984
纵向70Mpa，横向50Mpa。
244×122cm，取10cm板条。
2
方木横梁
10×10cm方木
0.01
833.34
167
9~10×103
12
3
方木纵梁
10×15cm方木
0.015
2812.54
375
9~10×103
12
4
钢管
4.89
10.78
4.4
2.1×105
215
回转半径i=1.59cm
5
钢横梁
I28a
55.37
7115
508
2.1×105
215
6
钢主梁
H900×450×36×16
456.48
680850
15130
2.1×105
215
7
钢管桩
345.5
267050.45394
111271.02248
2.1×105
215
回转半径i=27.80cm
满堂支架荷载计算
序号
项目名称
细目名称
单位
计算公式
计算结果
备注
1
恒载g
箱梁腹板g1-A
KN/M2
94.016
中横梁腹板高度h=3.616m，钢筋砼比重26KN/M3。
2
箱梁腹板g1-B
KN/M2
70
主梁腹板高度变截面处h=2.692m，钢筋砼比重26KN/M3。
3
底模g2
KN/M2
0.5
竹胶板15mm，每块32kg。
4
方木纵横梁g3
KN/M2
1.2
纵梁10×15cm@40cm，横梁10×10cm@30cm。
5
内模及支架g4
KN/M2
2
竹胶板15mm，6×8cm背木，钢管脚手架。
6
活载q
施工人员及设备q1
KN/M2
3
严格控制人员设备数量
7
振动冲击q2
KN/M2
3
8
荷载组合1
KN/M2
125.6592
《工程结构设计原理》舒赣平编东南大学出版社
9
荷载组合2
KN/M2
101.9472
《工程结构设计原理》舒赣平编东南大学出版社
参考：
《工程结构设计原理》舒赣平编著，东南大学出版社
《基础工程设计原理》袁聚云同济大学出版社
《结构力学求解器》清华大学出版社。
公式中k1、k2分别为连续梁受到均布荷载、集中力时的弯矩系数（或反力系数）。
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