水南大桥现浇连续箱梁支架施工专项方案doc.docx
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水南大桥现浇连续箱梁支架施工专项方案doc
建瓯水南大桥及引线建设工程
水南大桥现浇箱梁支架
施
工
专
项
方
案
编制人：
审核人：
审批人：
2009年10月
水南大桥现浇连续箱梁支架
施工专项方案
1.编制说明
1.1为了保证水南大桥施工顺利进行，确保施工过程中人员、机械的安全，特编制此专项方案，以指导现场安全作业。
1.2本次编制的专项方案是单位工程《施工组织设计》的补充性文件，本施工方案编制完成后须经项目负责人、总工程师审批签字，方可实施。
2.编制依据
⑴《建瓯水南大桥及引线工程施工图设计》；
⑵《路桥施工计算手册》；
⑶《建筑施工手册》缩印本第二版；
⑷《建瓯城关水南桥及引线施工图设计工程地质勘察（补充勘察）报告》
3.工程概况
水南大桥采用预应力混凝土连续刚构体系，上部结构采用预应力混凝土箱梁；下部结构，桥台采用钢筋混凝土桥台配桩基础，桥墩采用带圆弧矩形薄壁墩配桩基础。
全长224米，跨径布置为：
40+48+48+48+40=224m，桥面宽度27m。
水南大桥上部结构采用预应力混凝土箱梁，箱梁为单箱双室截面形式，箱梁顶宽13.5m，箱梁底板宽度8.8m，翼板悬臂长度为2.35m，箱梁高度为2.30m。
主梁顶板厚25cm，底板厚22cm，腹板厚50cm，主梁。
墩柱最高处离承台面18.21m，最低处离地面15.12m。
4.施工准备
4.1技术准备
本项目部在项目经理主持下，项目技术负责人向现场技术人员进行技术交底技术、质量、安全交底，并做好记录，对支架施工程编制指导书；再由技术人员交底到作业班工人，使施工管理人员和操作人员都明确施工过程和技术要求。
4.2现场准备
⑴桥梁定位控制线（桩），水准点及墩中心定位桩的尺寸，必须经过检验合格。
⑵施工前，应根据施工方案的要求，将支架横纵间距线在水上施工平台顶放出，方便施工。
⑶支架搭设施工使用的钢管、工字钢、贝蕾片、木方等材料，必须报验合格后方可使用。
4.3主要施工机械配置
根据本支架施工项目内容、工作量大小、工期长短等因素进行综合考虑，投入合理配置的施工机械设备及材料试验、测量、仪器设备。
主要施工机械设备配置具体详见表《主要施工机械设备》
主要机械设备配备表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
灌注桩冲击钻机
CZ-30
6
2
轮胎式起重机
QY20
2
3
电焊机
BX-315
台
5
4
氧焊机
台
3
5
切割机
台
2
6
发电机
250KW
台
1
7
自卸汽车
15T
台
4
5.现浇连续箱梁支架施工方案
支架基础采用钻孔灌注桩，直径1.0米；柱子采用直径0.8米，厚度0.8mm的钢管；横向分配梁采用2根工40a工字钢；工字钢上采用1.5m×3m蓓蕾片；贝雷片上架设分配梁,工32a；方木采用10cm×10cm，间距0.4米；方木上面铺设竹胶板。
每跨48米支架布置：
48=16+16+16；单幅支架宽13.5米；支架搭设宽度除满足支架稳定性的要求还要满足作业平台的要求，施工采用两边加宽1米作为平台和施工通道。
为保证整个支架体系的稳定性，顺桥向与横桥向分别用斜拉杆做成“剪刀撑”，将整个支架连成整体。
具体布置详《水南大桥支架布置图》；
5.1施工工艺流程
桩基施工→支架平面位置测量放样→焊接连接钢板→立柱施工（钢管）→风缆安装→搭设横向分配梁→铺设贝蕾梁风缆安装→分配梁风缆安装→纵、横向剪刀撑搭设→方木铺设→箱梁底模板及侧模板安装
5.2施工工艺
搭设支架前，对桩基进行静载试验检测基承载力，承载力须保证≥5000KN。
支架搭设先在平台上放出现浇箱梁翼板边缘线及各道腹板的中心线并做明显的标志，作为控制支架平面布置的依据。
支架搭设时在平台顶面沿桥梁路线方向的纵向立杆平面位置铺设立柱钢管，钢管与桩基之间采用钢板进行连接；然后安装揽风绳，待一排立柱安装完毕，铺设工40横向分配梁；采用轮胎式起重机搭设贝蕾梁（16米）。
沿桥横向每排架距设一道剪刀撑，沿桥纵向外侧及每道腹板下设一道剪刀撑，剪刀撑的角度应不大于60度。
支架必须作水平度和垂直度检查，每架立杆的垂直度不超过1‰。
6.支架验算
6.1恒载和活载规定
⑴恒载
恒载包括连续现浇箱梁钢筋混凝土自重，竹胶板、方木、工字梁贝雷架、钢管支柱等。
⑵活载
活载包括施工荷载、振捣荷载以及浇筑混凝土的冲击荷载。
6.2材料性质相关数据
详见计算过程。
6.3各部件详细计算
6.3.1底模强度计算
箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=20mm，竹胶板方木背肋间距为400mm，验算模板强度采用宽b=1000mm平面竹胶板。
⑴、模板力学性能及几何参数
①、弹性模量E1=0.1×105MPa；［σ］=12MPa；[τ]=1.9Mpa;[T]=l/400
②、截面惯性矩：
I1=bh3/12=1000×203/12=666666.7mm4
③、截面抵抗矩：
W1=bh2/6=1000×202/6=66667mm3
④、截面积：
A1=bh=1×0.02=0.02m2
⑵、荷载计算
①、箱梁荷载：
箱梁钢筋砼自重：
G=426.288m3×26KN/m3=11083KN，偏安全考虑，取安全系数r=1.2，以全部重量作用于底板上计算单位面积压力：
F1=G×r÷S=11083KN×1.2÷（8.8m×48m）=31.46KN/m
②、施工荷载：
取F2=3.0KN/m2
③、振捣混凝土产生荷载：
取F3=2.0KN/m2
④、倾倒混凝土的冲击荷载：
取F4=2KN/m2
⑤、竹胶板：
取F5=0.16KN/m2
底模板均布面荷载：
F1=F2+F3+F4+F5=3.0+2.0+2.0=7KN/m2
底模板均布线荷载q1=F1×b＋F1=7×1＋31.46=38.26KN/m
⑶、强度验算
偏于安全考虑，按单跨简支梁计算：
跨中最大弯矩：
M1=q1l12/8=38.26×0.42/8=0.765KN•m
最大剪力：
Q1＝q1l1/2＝38.26×0.4/2=7.652KN
弯拉应力σ1=M1/W1=0.765/66.667×103=11.5MPa＜［σ］=12MPa
剪应力τ1=1.5Qmax/A1=1.5×7652/0.02=0.574Mpa<[τ]=1.9Mpa
竹胶板强度符合要求。
⑷、刚度验算
从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：
[T]/l=f/l=0.677ql13/100E1I1
=（0.677×38260×0.43）/（100×12×666.6667）
=1/483＜1/400
竹胶板挠度满足要求。
综上，竹胶板强度、刚度均符合要求。
6.3.2方木强度计算
纵梁为a×b＝10×10cm方木，跨径l2为0.9m，中对中间距为0.4m。
⑴、方木力学性能及几何参数
①、弹性模量E2=9000MPa；［σ］=11MPa；[τ]=1.9Mpa;[T]=l/400
②、木材容重：
γ1=8KN/m3
③、截面抵抗矩：
W2=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10－4m3
④、截面惯性矩：
I2=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10－6m4
⑤、截面面积：
A2＝0.01m2
⑵、荷载计算
作用在横梁上的均布荷载为：
q2=q1×0.4+γ1×a1×b1=38.26×0.4+0.08=15.384KN/m
⑶、强度验算
偏于安全考虑，按单跨简支梁计算。
跨中最大弯矩：
M2=q2l22/8=15.384×0.92/8=1.558KN•m
最大剪力：
Q2＝q2l2/2＝15.384×0.4/2=3.077KN
弯拉应力：
σ2=M2/W2=1.558×103×103/1.67×105=9.33MPa＜［σ］=11MPa
剪应力τ2=1.5Q2/A2=1.5×3077/0.01=0.462Mpa<[τ]=1.9Mpa
方木强度符合要求。
⑷、刚度验算
[T]/l=f/l=5q2l23/384E2I2
=（5×15384×0.93）/（384×9×8.33×103）
=1/513＜1/400
刚度满足要求。
综上，方木强度、刚度均符合要求。
6.3.3横向分配梁工字钢计算
工字钢为32a，跨径l3为2.0m，间距为0.9m。
⑴、工字钢32力学性能及几何参数
①、弹性模量：
E3＝206×103MPa
抗弯强度：
f=215MPa
抗剪强度：
fv＝125MPa
②、理论质量：
52.7kg/m
理论重量为0.527KN/m
③、净截面模量：
W3x=692cm3
④、净截面惯性矩：
I3x=11080cm4
⑤、净截面惯性矩与半截面的静力矩比值：
I3x/S3x=27.7cm
⑥、腹板厚度：
t3w=9.5mm
⑵、荷载计算
①、跨径l3范围内承担5根方木纵梁的重量为：
0.1×0.1×0.45×8×5=0.18KN，则方木施加在工字型横梁上的均布荷载为：
0.18÷2.0＝0.09KN/
②、作用在横梁上的均布荷载为：
q3=q1×2+0.09+0.527=38.26×2+0.09+0.527=77.137KN/m
⑶、强度验算
偏于安全考虑，按单跨简支梁计算：
跨中最大弯矩：
M3=q3l32/8=77.137×22/8=38.57KN•m
最大剪力：
Q3＝q3l3/2＝77.137×2/2=77.137KN
根据工字型型钢抗弯强度计算公式：
σ=
其中Mx－绕x轴的弯矩
Wnx－对x轴的净截面模量
x－截面塑性发展系数，对工字型截面取1.05
f－钢材的抗弯强度设计值
依据以上公式计算
σ=38.57×103/（1.05×692×103）＝53.08MPa＜f＝215MPa
τ＝QSx/（Ixt）=77.137×103/（27.7×10×9.5）
=29.3MPa＜fv＝125MPa
工字梁横梁强度符合要求。
⑷、刚度验算
验算等截面简支梁的挠度公式：
＝0.635＜
＝
＝2000/400=5
刚度符合要求
综上，工字钢强度和刚度均符合要求。
6.3.4贝雷架验算
⑴、基本参数
贝雷架自重：
F6=3KN/3m=1KN/m，
桥面钢筋砼荷载：
31.46KN/m；
模板和木枋荷载：
0.16+0.08/0.4=0.36KN/m；
工字钢钢重量：
0.527KN/m；
砼振捣荷载：
2KN/m；
倾倒混凝土的冲击荷载：
2KN/m
贝雷架上均布荷载：
q4=1+31.46+0.36+0.527+2+2=37.347KN/m；
跨中集中施工荷载取3KN
⑵、贝雷架力学性质及参数
贝雷架采用双排单层的形式，按不加强型考虑则：
W4=7157.1cm3；I4=500994.4cm4；竖杆A4=17.14cm2；E4＝206×103MPa
贝雷架[Q]=490.5KN；
[M]=1576.4KN·m
⑶、贝雷架强度与刚度验算
偏于安全，按简支梁进行计算，最大跨径取l4=16m。
M4=0.125ql2+0.25Pl
=0.125×37.347×162+0.25×3×16
=1207.104KN·m＜[M]=1576.4KN·m
Q4=0.5ql+0.5p
=0.5×37.347×16+0.5×3=300.276KN＜[Q]=441.36KN
f/l=5ql3/384EI
=（5×37347×163）/（384×2060×500994.4）
=1/518<[f/l]=1/400
即f=30.8mm<[f]=40mm
贝雷梁强度和刚度均满足要求。
⑷、贝雷架立杆验算
根据连续现浇箱梁贝雷架桁架节点受力分析，立杆的最大受力：
Nmax=Qmax=198.67＜[N]=210KN；
满足要求。
⑸、销栓剪力验算
根据贝雷架结构受力分析
销栓所受最大剪应力τ=0.5Qmax/AS
=0.5×198.67×1000/0.00785
=12.65Mpa＜[τ]=585Mpa；
满足要求。
⑹、弦杆验算
由于每片贝雷架不全都支在节点上，有些支在弦杆上，根据受力分析，弦杆受最大剪力Q=0.5Qmax=0.5×198.67=99.34KN＜[Q]=560KN；
满足要求。
6.3.5横梁工字钢计算
横梁承受贝雷梁上传来的荷载，横梁采用2根工40a的型钢，横梁计算荷载包括上部构件传递的重量及工字钢自重等。
按照横桥向布置总共16组贝雷梁分布型式，工字钢下布置一排5根的的钢管柱，按2.7m间距布设，以2.7m工字钢作为简支梁进行计算。
⑴、工字钢40a力学性能及几何参数
①、弹性模量：
E3＝206×103MPa
抗弯强度：
f=215MPa
抗剪强度：
fv＝125MPa
②、理论质量：
67.6kg/m
理论重量为0.676KN/m
③、净截面模量：
W5x=1086cm3
④、净截面惯性矩：
I5x=21714cm4
⑤、净截面惯性矩与半截面的静力矩比值：
I5x/S5x=34.4cm
⑥、腹板厚度：
t5w=10.5mm
⑵、荷载计算
①、腹板区域内贝雷片承受剪力Q4＝300.276KN，
则在工字钢中心处传递为Q5′=300.279/2＝150.140KN
所以工字钢剪力Q5=150.140/2＝75.07KN
②、贝雷片自重在工字钢处的反力为：
Q6=3*48/2/2=36KN
⑶、强度验算
偏于安全考虑简支梁，跨度2m,
则M5=pl/4=111.07*2.7/4=74.97KN·m
M6＝1/8*0.676*2.72=0.616KN·m
M总＝74.97+0.616＝75.646KN·m
考虑1.2的荷载不均匀分布系数
σ=M总/W5x=75.646KN·m×1.2/1086cm3=83.59Mpa<[σ]=215Mpa
Q总=111.07+0.676*2.7/2=111.98KN
τ=Q总S5x/（I5xt5W）=111.98×103/（34.4×10×10.5）=31MPa＜fv＝125Mpa
横梁工字钢40a强度符合要求。
⑷、刚度验算
因一组横梁由两根工字钢组成，故每根工字钢所承受传递力
Q7＝111.98/2=55.99KN
Q7l5/2＝55.99KNq7=41.47KN/m则
f/l=5ql3/384EI
=（5×41470×2.73）/（384×2060×21714）
=1/4208<[f/l]=1/400
横梁工字钢40a刚度符合要求。
综上，工字钢40a强度和刚度均符合要求
6.3.6钢管立柱受力计算
⑴、钢管立柱强度计算
①、每根立杆承受钢筋混凝土、竹胶板、方木、工字梁32a、贝雷架的重量：
37.347×16/5＝119.51KN
②、工字梁40a施加在每根立杆重量：
0.676×13.5/5＝1.825KN
③、支架自重：
换算立杆单位重：
156.215KN/m，则每根立杆自重
156.215×（17.89-2.3+2）＝2780.63KN
④、每根立杆总承重：
N=N1+N2+N3+N4=119.51＋1.825+2780.63＝2901.97KN
⑤、净截面面积：
19895.04mm2
根据轴心受力构件的强度公式：
其中N－构件的轴心拉力或压力设计值
f－钢材的抗拉强度设计值
An－构件的净截面面积
则
=2901.97×103/19895.04
=145.86Mpa＜[]=215Mpa
钢管立柱强度符合要求。
⑵、钢管立柱刚度验算
受压构建的刚度是以保证其长细比限值来实现的，即
公式中－构件的最大长细比
l0－构件的计算长度
i－截面的回转半径
[]－构件的容许长细比
立杆长细比λ=17580/199.5=88＜[]=150
钢管立柱刚度符合要求。
⑶、钢管立柱稳定性验算
钢结构设计规范对轴心受压构件的整体稳定计算采用下列形式：
其中
－轴心受压构件的整体稳定系数
由长细比可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数φ=0.728
立杆截面积A=19895.04mm4
由钢材容许应力表查得弯向容许应力［σ］=215Mpa
所以，立杆轴向荷载［N］=A×φ×［σ］=19895.04×0.728×215
=3113.97KN＞N=2901.97KN
钢管立柱稳定性符合要求。
6.3.7桩基验算
选用直径为1000mm的钢筋混凝土桩，采用C30混凝土，选取强风化石英片岩为持力层，根据桩基设计规范进行验算如下：
⑴、在轴心竖向作用力下应满足如下公式：
其中R－基桩或复合基桩竖向承载力特征值；
Nk－荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力。
⑵、单桩竖向极限承载力标准值按如下公式计算：
其中：
u－桩身周长
qsik－用静力触探比贯入阻力值估算的桩周第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk－桩径为800mm的极限端阻力标准值；
li－桩穿越第i层土的厚度；
Φsi、Φp－大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数
Ap－桩端面积
⑶、单桩竖向承载力特征值R应按下式确定：
式中Quk－单桩竖向极限承载力标准值；
K－安全系数，取值为2；
⑷、桩轴心受压时，桩身强度应符合下式要求：
式中fc－混凝土轴心抗压强度设计值；
Q－相应于荷载效应基本组合是的单桩竖向力设计值；
Ap－桩身横截面积；
Φc－工作条件系数，灌注桩取0.6～0.7（水下灌注桩或长桩时取低值）；
⑸、结合以上公式，在不考虑侧阻的情况下
则Ra=R=5429KN>N=2901.97KN
综上，地基承载力满足要求。
7.技术安全措施
7.1支架的搭设除按上述规定外，必须严格按施工图纸尺寸严格执行。
7.2施工现场必须有专人负责安全管理，在施工前必须将技术、安全交底落实到每个参与现场操作的工人。
7.3作业人员必须戴安全帽，不得穿硬底鞋及拖鞋作业，高空作业须系安全带。
7.4风雨天不得高空作业，夜间施工照明要充足。
7.5支架搭设完毕后，应及时在两边由下至上挂安全网，桥面上的工作面临空位置须设置防护栏。
7.6不得使用有弯曲变形、锈蚀、缺陷的钢管作承重的立杆。
7.7如发现支架脚下垫层有下沉，须用木枋等加固垫实。
7.8浇注砼时必须有专人在现场观察，发现支架下沉或其他不正常情况应立即停止浇筑，待排除异常情况并经安全责任人检查同意后方可复工。
附图：
《水南大桥支架布置图》
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