第二部分 设计报告.docx

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第二部分设计报告

第二部分设计报告

（一）、工程概况

本工程位于宜山路站至虹桥路站之间，属于明珠二期交通线路，本工程分为两条线路，上行线由隧道出地面再上高架轨道至虹桥路站；下行线由虹桥路站下高架轨道进入隧道。

上下行线均分为高架区和开挖区。

开挖区又分为暗埋段及敞开段。

（二）、跨虹桥路箱梁下排架的设计

1、设计方案简介

本工程上下行线1#～9#跨箱梁均为预应力箱梁，其中上下行线6#～7#跨箱梁横穿虹桥路。

箱梁断面如下所示，其中在箱梁端部为实心体，过虹桥路箱梁跨度为45002mm，箱梁底净空为6500mm。

原设计的方案是采用贝雷架作为跨虹桥路箱梁施工的载体，后考虑到安全和经济因素，改为采用门式脚手架。

根据现场情况,将虹桥路按车道进行划分,变更后车道宽度约为3.5m左右,各车道间采用搭设排架支撑。

施工中采用门式脚手架来搭设排架，设计也以门式脚手架为依据。

2、过路口支架计算：

①、箱梁全截面砼量：

3.5654m3/m.其中箱体部分为：

2.8754m3/m

设计过路口的跨度为：

3.8m，铺设槽钢为@500，整个箱体下铺七根槽钢[20a。

q箱梁=86.90（KN/m）

q槽钢=86.96÷6根=14.493（KN/m）

按简支计算：

Mmax=

w=

选用：

[20a，Wx=178cm3，Ix=1780cm4

挠度ω=7.58（mm）

为了确保路[20a槽钢受力均匀，采用10

10cm方木2根加设10#槽钢1根，间隔放置。

其过路跨中垫6mm木片；以调整挠度。

②、每榀门架所受的力：

因为[20a槽钢@500，故门架也为@500，每榀门架所受的力：

F=14.493（KN/m）

4.8m=69.5664（KN）<7.5t

③、若按不等跨三跨连续梁计算：

q槽钢=86.96

6根=14.493（KN/m）

SBA=SCD=3iSBC=SCD=4i

iCD=iAB=

iBC=

BA=0.1485

BC=0.8515

CB=

BC=0.8515

CD=0.1485

MBA=

MCD=

MCB=MBC=

M边中max=

M中中max=

W=

选用[20aWx=178cm3Ix=1780cm4

f边中max=

=9.485mm（m=Mmax=25.1471KN·m）

而[fo]=

故：

f边中max<[fo]（可）

另外过路口支架间距在箱梁宽度范围内加密至250mm，基础为500mm高C20砼，内配φ16＠150钢筋。

3、一般性门架搭设要求

①、基础

搭设落地式脚手架的场地应平整、坚实、排水良好。

②、构架

a、门架

门架的选型应根据混凝土的结构要求、施工荷载、作业情况等条件确定，并绘制搭设构造、节点详图，供搭设人员使用。

门架安装应纵向、横向排列整齐，上下保持垂直，单榀门架轴心允许承载75KN，当承受偏心荷载时应按规定折减许用荷载。

b、交叉支撑

门架两侧均设置交叉支撑，并与门架锁销锁牢。

c、可调支座

可调支座包括可调托座和可调底座，安装应与门架立杆上下垂直，其中可调底座调节长度不超过总长的2/3，可调托座调节长度不超过总长的1/2。

d、调节杆

调节杆安装在顶层门架上部，插入门架立杆的最小长度不小于0.2m，并通过水平加固保持其垂直，当调节杆伸出长度小于1.2米时，加固一层水平杆，超过1.2米，加固二层水平杆。

③、整架加固

整架应采用钢管扣件进行加固，设置扫地杆、水平加固杆和剪刀撑，其中多层门架每三层设置一层纵、横向水平加固杆：

三层以内可只设扫地杆：

整架高度超过15米时，应加设剪刀撑。

4、门架结构强度验算

a、现浇支撑的荷载分为永久荷载和可变荷载（施工荷载），其中永久荷载（NGK）包括门架及附件的自重；可变荷载（NQK）包括以下内容：

①模板自重

②钢筋混凝土的自重

③施工人员及设备的重量

④振捣混凝土产生的荷载

b、门架在构造自重及施工荷载的作用下的轴心力设计值按下式计算：

N=1.2*NGK+1.4*NQK

c、整架构造中，单榀门架的稳定承载能力按下式计算：

N=k*φ*A*f

式中k----材料强度调整系数，取0.8

A----单榀门架立杆的截面积，A=2A0

A0---门架一根立杆的截面积

f-----钢材强度设计值，取215N/mm2

φ---轴心受压件的稳定系数，根据λ=h/I，查表取值

i-----门架立杆等效截面回转半径，i=I/A0

d、单榀门架一侧立杆在门架平面外的等效截面惯性矩

I=I0+（h1/h0）*I1

式中I0----门架一侧立杆的截面惯性矩

I1----门架一侧加强杆的截面惯性矩

h0----门架高度

h1----门架加强杆高度

e、可调重型门式脚手架稳定实用计算公式：

N≤Nd

f、单榀门架稳定承载能力计算

门架型号：

FBM1019

门架立杆：

I0=15.92cm4（φ57*2.5*1900）

加强杆：

I1=1.23cm4（φ57*2.5*1700）

立杆截面积A0=428mm2

1）、单榀门架等效惯性矩

I=I0+（h1/h0）*I1

=17.02cm4

2）、门架立杆截面回转半径

i=I/A0

=1.99cm

3）、整架杆件稳定系数

λ=h0/I=190/1.99=95查表得φ=0.626

4）、单榀门架的稳定承载能力

N=k*φ*A*f

=922000（N）=92.2kN

小结：

根据稳定性计算及工程量施工的实际经验，规定本工程单榀门架许用荷载[Nd]=75kN

5、设计方案的效果与特点

本工程箱梁施工采用门式脚手架比采用普通脚手架在安全性和经济性上都有较大的提高，而且施工时操作简便快捷，值得推广。

（二）、高压旋喷桩内插H型钢代替SMW工法的设计

1、工程概况

由于明珠二期上下行线紧邻明珠一号线，明珠一号线箱梁下净空高度只有6.15m～７m，SMW施工机械无法施工。

经设计同意，上行线SK21+430.6～553.600段和下行线XK2H410～580.000段高压旋喷桩基坑围护改成高压旋喷桩内插H型钢的围护形式，具体布置详见第2页附图。

原设计桩深7.5m～20m，直径φ650。

高压旋喷桩水灰比为1.0～1.2，采用32.5级普通硅酸盐水泥,要求28天无侧限抗压强度不小于1.2Mpa。

经计算，高压旋喷桩内插H型钢施工的单边总长达到170余米，如此大规模应用高压旋喷桩内插H型钢的围护结构在全国尚属首次，实际施工中有相当的难度。

1、工程水文地质情况

本工程场地地基土属软弱场地土，场地类别为Ⅳ类。

71.29m深度范围内的地基土属第四系河口——滨海、浅海相沉积层，地基土主要由饱和粘性土、粉性土及砂性土组成，一般具有分层分布特点，按其成因类型、土层结构及性状特征，可划分成7个主要层次。

高压旋喷桩最深施工到④-1层。

3、高压旋喷桩设计

3.1计算参数

（1）侧向土压力采用朗肯主动土压力公式计算，C、值取峰值，粘性土层按水土合算，砂性土按水土分算。

（2）地面超载：

一般按20KN/㎡计。

（3）侧向基床系数取值：

10000kN/m3（考虑时空效应的经固化后的土弹簧刚度）

3.2高压旋喷桩计算

以基坑开挖深度较大的下行线XK21+410.000～XK21+460.000段高压旋喷桩的计算为例。

其计算工况如图1。

图1高压旋喷桩计算简图

高压旋喷桩弯矩、位移包络图，如图2。

图2高压旋喷桩弯矩、位移包络图

各道支撑的设计轴力见表1。

支撑轴力表表-1

支撑道数

支撑形式

设计轴力（KN）

第一道支撑

钢支撑（609×10）

1000

第二道支撑

钢支撑（609×12）

2200

根据上海市标准《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）的有关规定，按一级基坑工程进行验算，：

（1）按公式（7.1.9.1）KWZ=（γ2DNq+CNC）/[γ1（h0+D）+q]验算高压旋喷桩墙底地基承载力：

KWZ＝3.01>2.5，满足要求。

（2）按公式（7.1.9.2）KL=MRL/MSL验算基坑底部土体的抗隆起稳定性：

KL=3.02>2.5，满足要求。

（3）按公式（7.1.12）KQ=MRC/MOC验算高压旋喷桩结构的抗倾覆稳定性：

KQ=1.51>1.20，满足要求。

4、高压旋喷桩内插H型钢设计

本工程基坑围护靠近明珠一期侧之所以采用双重管高压旋喷桩，是由于受到明珠一期高架箱梁的影响，原SMW工法施工机械无法在箱梁下施工，部分围护切入明珠一期箱梁下０～0.75m。

为确保双重管高压旋喷桩内插H型钢顺利施工，H型钢采用高强螺栓结合电焊的连接方法。

由于明珠一期下净空高度在6.15m～7.00m之间，因此每节H型钢的长度控制在2.5M～4.85m之间。

如上图：

具体方案如下：

4.1设计概况：

本工程中高强度螺栓设计应用在上行线SK21+430.600～SK21+533.600和下行线XK21+410.000～XK580.000靠近明珠一期的一侧高压旋喷桩的内插H型钢连接点上。

设计H型钢连接采用摩擦型高强度螺栓连接，螺栓型号为M20扭剪型高强度螺栓连接副组合，每个螺栓配一个螺母和一个垫圈。

螺栓尺寸如图所示：

l=65mm，l0=40，

螺栓的钢材性能等级为

10.9级的锰钛硼钢，螺母、

垫圈采用45号钢。

H型钢构

件采用A3钢。

4.2、设计计算：

H型钢的高强螺栓连接节点的受力简图如右：

翼缘采用焊接，腹板采用高强度螺栓连接。

安装顺序为先螺栓后电焊。

4.2.1、500*300*12*14截面：

取焊接厚度为4mm，

翼缘采用单面V型焊缝如图：

焊缝的抗剪强度设计值计算：

V’=A*f

=1015KN

焊缝的抗弯强度设计值计算:

M=W*f

=438KN*m

螺栓群连接采用扭剪摩擦型高强度螺栓连接方式

初拧扭矩为T’=0.065P’*d

P’=P+△P

P’为施工预拉力

P为设计预拉力

△P为预拉力损失值，一般取设计预拉力的10%

d为螺栓公称直径，等于20mm

T’=221.65N*m

单个螺栓在一个摩擦面上的承载力设计值查表得

F=41.9KN

采取在腹板两面各布一块缀板，缀板厚１０ｍｍ，共两个摩擦面

采取与H型钢等强度设计

H型钢抗剪强度为

V=A*τ

=1758KN

螺栓个数为

n=（V-V’）/F=8.87

取9个布置如图

4.2.2、00*300*10*10截面：

采用单面V型焊缝

取焊接厚度为2mm，

焊缝的抗剪强度设计值计算：

V=A*f=725KN

焊缝的抗弯强度设计值计算:

M=W*f

=316KN*m＞M’

H型钢抗剪强度为

V=A*τ=1350KN

螺栓个数为

n=（V-V’）/F=7.46

取8个布置如图