箱梁碗扣式钢管支架搭设方案.docx

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箱梁碗扣式钢管支架搭设方案

国道主干线北京绕城公路（六环路）西沙屯至寨口段8合同段

温阳路立交桥、E、F匝道桥

箱梁碗扣式钢管支架搭设方案

（A0～A8，B0～B8段）

一、编制依据

1、《公路桥涵施工技术规范》JTJ－041－2000

2、施工图纸

3、《建筑施工手册》（第二版）

4、《路桥施工计算手册》

二、支架架设方案综述

国道主干线北京绕城公路（六环路）西沙屯至寨口段8合同段温阳路立交主线桥全长495米，16跨共分为Mystring=Space（）四联，均为预应力混凝土连续箱梁，梁高米，第三联梁高米，桥宽26米，分东西两个半桥。

第1和2联由我部施工。

主梁采用C50混凝土。

东半桥：

第一联1～4号墩：

25+30+30+30＝115（米），设计混凝土量984m3。

第二联4～8号墩：

30+30+30+25＝115（米），设计混凝土量984m3。

西半桥：

第一联1～4号墩：

+25+25+25＝（米），设计混凝土量845m3。

第二联4～8号墩：

25+25++25＝（米），设计混凝土量915m3。

预应力混凝土连续箱梁结构截面特征如下图（图中单位mm）。

箱梁底宽：

米；

箱梁顶宽：

米；

箱梁翼缘宽：

米；

箱梁高米；

本桥现浇连续箱梁施工支架采用碗扣式钢管支架体系。

由于本桥跨过前沙涧沟和稻香湖北路，因此应当采取不同的方法。

A6～A8、B5～B7墩柱之间，上跨稻香湖北路，须进行不中断交通的方式搭设支架即门式支架。

A1～A2、B1～B2轴之间跨沙涧河沟，采取在河沟内埋圆管、然后回填土，在回填土上搭设满堂红支架的方案。

（一）、满布碗扣式钢管架搭设方案

主桥B2～B5轴之间，A2～A6轴之间搭设满堂红支架。

钢管支架基底须进行特殊处理：

回填50cm厚3：

7灰土，压实，上铺30厚级配砂石，碾压密实。

回填压实处理，然后上铺150×150mm方木做底木，立管上部用顶托顶120×120mm方木做主横梁进行传力,再上部采用100×100mm方木作分配梁，然后满铺5cm厚木板，最上面铺15mm厚芬醛覆膜胶合板。

支架传力方式：

箱梁混凝土自重、模板重量以及施工荷载由5cm＋厚木板直接承受，然后传力到上部100×100mm方木和120×120mm上，再经钢管立杆传力到底部方木上，最后传至级配砂石地基上。

立杆间距见后面的“计算书”。

钢管架架设高度表

轴线

支架搭设高度（m）

备注

B半桥

A半桥

1～2

2～3

3～4

4～5

5～6

6～7

7～8

（二）、门支架设计

温阳路立交桥主线桥上跨稻香湖北路，B5～B7，A6～A8之间须搭设门式支架。

墩柱轴线间距分别为60米和米。

考虑稻香湖北路的交通需要，必须上行和下行两条机动车道，同时，必须留出人行通道。

因此门洞宽度按4米设计。

具体搭设方案见附图。

门架上梁采用工字钢。

立柱采用加密碗扣式钢管架（立杆间距30cm）。

为实现通车需要，门洞高度为米。

米向上距箱梁底还有3米高空间，还须搭设支架。

温阳路立交桥主线桥B1～B2，A1～A2之间跨前沙涧沟，该部分支架搭设方案为，在前沙涧沟内埋设并排两根Φ1000的涵管，上部回填、压实，然后搭设满堂红支架。

二、地基处理方案

1、桥区地质情况

桥梁上跨部分地势较平坦，自然地面标高为米。

为耕地。

地质为人工堆积层，再向下为亚粘土层。

2、处理方案

（1）地基处理

承台施工完毕后要及时回填基坑，采用素土回填，分层击实到离原地面50cm，回填3：

7灰土碾压密实（宽度为桥宽向外各90cm），高出地面30cm回填天然级配砂砾，分层压实。

地基填实度达到85％以上。

地基处理范围外侧挖纵向排水沟，保证施工过程顺利排水，不致使雨水浸泡地基。

排水沟顶面设2％横坡。

（2）跨稻香湖北路门支架钢管加密区部分基底落在稻香湖北路上，地基不用处理，但必须垫5cm厚通长木板。

人行道上搭设支架必须垫150×150方木，以保护原路面和满足承载力要求。

三、钢管支架预压方案

由于现浇箱梁混凝土量较大，桥梁跨度长，钢管支架必须满足沉降要求。

因此，在支架上50mm厚木板铺设完成后，将对支架进行预压。

预压荷载为梁自重的倍，温阳路立交箱梁最终预压荷载为27×＝m2。

用砂袋或土袋进行荷载模拟。

预压过程中，测量人员将记录支架沉降情况，当沉降量小于1mm/d时，可完成预压。

四、施工技术措施及要点

（一）、支架构造要求：

1、LG－180和LG－300交叉分布，上部用LG－300接长，顶部再用LG－180找齐，以避免立杆接头处在同一水平面上。

2、立杆垫座和可调底座的使用注意事项，立杆垫座必须距垫木中心，可调底座可调长度不得大于1/3可调杆长度。

3、碗扣式支架的底层组架最为关键，其组装的质量直接影响到上部架子质量。

组装完两层横杆后，首先应检查并调整水平框架的直角度和纵向直线度，保证立杆的正确位置，其次检查横杆的水平度。

并通过调整立杆可调座使横杆间的水平偏差小于1/400L，同时应逐个检查立杆底脚，并确保所有立杆不浮地松动。

当底层架子符合搭设要求后，检查所有碗扣接头，并锁紧。

搭设过程中，随时注意检查上述内容，并调整。

4、由于支撑面积较大，立杆不用都连成整体，每个支撑架的高宽比须小于3：

1。

5、剪刀撑设置：

顺桥向规定10米设一道（组）剪刀撑。

斜杆和地面夹角为45～60度。

并沿全高度布置。

支架计算书

一、支架选用材料力学性能

本工程采用WDJ碗扣式多功能钢管架。

其材料力学性能如下：

钢管选用外径48mm，壁厚。

材料特性表表1

材质

截面规格

（mm）

截面面积

（mm2）

质量

（kg/m）

截面惯性矩

Ix（×104）mm4

截面最小抵抗矩

Wx（×103）mm3

钢管

48×

489

I40b

400×144

9407

22781

1139

I36c

360×140

9084

17351

964

方木

100×100

10000

833

167

方木

120×120

14400

1728

288

方木

150×150

22500

4219

563

钢材弹性模量：

E＝×105Mpa。

钢管回转半径：

i＝。

木材按照东北落叶松设计。

木材容重6KN/m3，弹性模量：

E＝11×103Mpa。

木材容许应力，见下表

木材容许应力（Mpa）表2

材质

顺纹拉应力

σ1

顺纹承压力

σa

顺纹弯应力

σw

顺纹剪应力

σj

横纹承压力

σah

弯曲剪应力

τ

松木

14

钢材容许应力，见下表

钢材容许应力（Mpa）表3

材质

抗拉、抗压轴向力[σ]

弯曲应力[σw]

剪应力[τ]

A3

140

145

85

模板和杆件的允许挠度：

L/400。

二、碗扣式支架方案说明

根据本工程实际进度情况，三联箱梁有可能同时施工，这就意谓着将需要大量的木胶合板、方木、板方、WDJ钢管及连接件等模板和支架用材料。

从安全、质量和经济三方面因素考虑，计划采用如下方案：

碗扣式钢管架下部设方木垫木，上部设方木做横梁，然后满铺50板，其上为木胶合板模板。

详细情况见搭设图。

三、计算模型建立和计算

（一）、施工荷载情况

现浇钢筋混凝土自重：

26KN/m3；

模板自重：

按设计情况计算；

施工人员、施工料具运输、堆放荷载：

m2；

倾倒混凝土时产生的冲击荷载：

按照导管倾倒考虑m2；

振捣混凝土产生荷载：

m2；

由于本工程钢管支架搭设高度均在10米以下，按照规范要求，可不考虑风载影响。

（二）、支架设计及传力方式分析

支架下部地基处理方式：

50cm厚3：

7灰土碾压密实，上铺30cm级配砂石碾压密实。

支架立杆底部垫枕木15×15cm方木，上部采用12×12cm方木作横梁，横梁上设置10×10cm方木作为分配梁，分配梁间距30cm（中心），分配梁上密铺5cm板材，预压完成后，再铺15mm厚双面覆膜酚醛木胶合板。

支架方案一、

立杆布置形式（横×纵×竖向）：

900×900×1200mm，横梁、腹板梁端局部600×900×1200mm。

上部横梁采用12×12cm，分配梁采用10×10cm分配梁。

支架方案二、

立杆布置形式（横×纵×竖向）：

600×600×1200mm，横梁、腹板梁端局部600×600×1200mm。

横梁和分配梁均采用10×10cm方木。

1、竖向荷载传递

施工荷载→底模→5cm木板→10×10cm方木分配梁→12×12cm方木横梁→立杆→立杆底座垫木（15×15cm）→地基

2、水平荷载传递

施工荷载→侧模→侧模支架

（三）内力计算

1、竖向荷载计算模型建立和荷载计算

以第二联B半桥为例进行计算。

第二联总长115（米），设计混凝土量984m3。

箱梁横断面面积：

，折合成底宽米的实心矩形，其高度为＝米。

第二联混凝土总量折合每平米荷载为：

984×26/（115×）＝m2。

平均一联重量：

984×26/4＝6396KN

按照主断面面积计算梁体砼重量：

（1）箱体部分断面：

×=

翼缘部分断面：

+×2=×2=

A1=

（2）箱室面积：

×=×2=m2

A2=m2

（3）箱梁横断面面积A3=箱体部分自重荷载：

钢筋混凝土自重按26kN/m3考虑。

30米长跨度梁的重量：

×30×26＝7204KN。

30米跨每平米重量：

7204÷（30×）＝m2。

2、支架体系验算：

首先对方案一进行验算，即以（横×纵×步距）××米的立杆间距进行计算。

①、50厚木板承载验算

50厚木板上承受均布荷载

取×一块板为计算单元，以米宽（板宽）计算混凝土自重荷载q1如下：

q1＝×＝m

自重荷载分项系数取考虑，则q1＝×＝KN/m。

施工荷载：

施工人员、施工料具运输、堆放荷载：

m2；

倾倒混凝土时产生的冲击荷载：

按照导管倾倒考虑m2；

振捣混凝土产生荷载：

m2；

以上三项之和：

KN/m2。

q2＝××＝m；

因此：

q＝q1+q2＝+＝KN/m。

以3跨剪支连续梁计算内力：

I．最大弯矩：

M＝×q×l2=××=KN·m

抗弯验算：

M/W＝（125×10－6）＝×102KN/m2

＝Mpa<σw＝

结论：

满足。

II．抗剪验算：

最大剪力：

Q＝×q×l＝××＝。

τ。

＝8Q/7bh。

＝8×（7××）＝337KN/m2

＝<[τ]=Mpa

结论：

满足。

III．挠度验算：

f＝（ql4）/（100EI）＝××（100×11×106××10-8）＝×10-5m

结论：

满足要求。

材料特性表表4

材质

截面规格

（mm）

截面面积

（mm2）

质量

（kg/m）

截面惯性矩

Ix（×104）mm4

截面最小抵抗矩

Wx（×103）mm3

木板

50×300

×104

125

②、10cm×10cm方木（分配梁）承载力验算

纵向取3跨（3×＝米），计算10×10cm方木强度和刚度。

5×30cm木板自重相对于箱梁自重可忽略不计，考虑×米面积上箱梁自重作用在10×10cm方木上。

计算荷载q1如下：

q1＝自重荷载分项系数取考虑，则q1＝×＝KN/m。

施工荷载：

施工人员、施工料具运输、堆放荷载：

m2；

倾倒混凝土时产生的冲击荷载：

按照导管倾倒考虑m2；

振捣混凝土产生荷载：

m2；

以上三项之和：

KN/m2。

q2＝××＝m；

因此：

q＝q1+q2＝+＝KN/m。

以3跨剪支连续梁计算内力：

I．强度验算：

最大弯矩：

M＝×q×l2=××=KN·m

抗弯验算：

M/W＝（167×10－6）＝×103KN/m2

＝<σw＝

结论：

满足。

II．抗剪验算：

最大剪力：

Q＝×q×l＝××＝。

τ。

＝8Q/7bh。

＝8×（7××）＝1513KN/m2

＝<[τ]=Mpa

结论：

满足。

III．挠度验算：

f＝（ql4）/（100EI）＝××（100×11×106×833×10-8）＝×10-4m

结论：

满足要求。

③、12×12cm方木横梁验算

12×12cm方木承受10×10cm分配梁传下来的反力取最大值。

以一跨简支梁计算。

I、抗弯验算

M/W＝（288×10－6）＝×104KN/m2

＝Mpa<σw＝

结论：

满足

II、抗剪验算

Q=

τ。

＝8Q/7bh。

＝8×（7××）＝1921KN/m2

＝<[τ]=Mpa

结论：

满足。

III、挠度验算

f=结论：

满足。

④、立杆承载力和稳定性验算

I．强度验算

将横梁方木计算模型中支座反力和一格（900×900）所占面积计算混凝土自重进行比较，选择较大者进行计算：

（1）、查受力分析表，支座反力最大值＝

（2）、按面积计算：

×××=；

施工荷载：

×××＝

总计：

+＝4＝。

取作为立杆的作用力。

σ＝N/A＝489×10-6＝×103KN/m2<[σ]=140×103KN/m2。

结论：

满足

II．稳定验算：

横杆步距按照米验算。

钢管回转半径i＝。

λ=l/=1200/=

查表，内插法可得：

φ=

[N]＝φAf＝×489×215＝71KN。

支座反力：

<[N]=71KN

结论：

满足

III．地基反力

立杆轴向压力为，垫木选用15cm×15cm方木，垫木承载面积按照900×150mm考虑：

N/A=*＝m2，即。

同样过程对方案二进行验算，也可以满足规范要求。

四、跨稻香湖北路门架方案及验算

1、门洞搭设方法：

门架跨度按4米设计。

工字钢顺桥向摆放，横向间距600mm。

工字钢长6米，伸入两侧加密碗扣式钢管架各1米。

加密区宽米，采用30×30cm碗扣架搭设。

工字钢梁上部铺方木，然后密铺5cm木板。

方木和5cm木板验算同上节。

2、工字钢强度和挠度验算：

按I40b验算。

取m宽带计算荷载如下

混凝土自重：

p1＝××26×＝m

施工荷载：

p2＝××＝m

总计：

p＝p1+p2＝+＝m

按剪支梁计算内力：

①、弯矩

Mmax=pl2/8=×42/8＝（1139×10-6）

＝×104KN/m2

＝<[fy]＝215Mpa

满足弯应力要求。

②、挠度

f＝5pl4/（384EI）＝5××44/（384××108×22781×10-8）

＝×10-3m<1/400＝10×10-3m满足要求。

③、抗剪验算

V＝pl/2＝×4/2＝

τ＝VS/Itw＝××103×10－9/（22781×104×10－12××10－3）

＝<[fv]=125Mpa满足要求。

型钢材料特性表表5

材质

截面规格

（mm）

截面面积（mm2）

质量

（kg/m）

截面惯性矩

Ix（×104）mm4

截面最小抵抗矩

Wx（×103）mm3

工40b

144×400×

×103

22781

1139

工45b

152×400×

×103

33759

工50b

160×500×

×103

48556

槽32b

90×320×

×103

型钢钢材强度设计值（Mpa）

钢号

组别

抗拉、抗亚、抗弯fy

抗剪fv

端面承压fce

3号钢

1组

215

125

320

五、跨沙涧沟门字架方案设计

由于按照埋设两根水泥管方案进行跨沙涧沟支架施工，需一次性投入90米长内径米的水泥管，从经济上考虑不是最佳方案；

另一种方案为采用门架方式跨河沟。

方案设计：

在沙涧沟两侧河堤挖基槽，作地基梁，然后上搭设密排式碗口式脚手架，其上假设工字钢。

工字钢上铺设方木等垫木或木板等。

考虑河道汛期排洪需要，河底宽度需保持5米宽度，工字钢按照净跨8米考虑。

进行强度、刚度和挠度计算。

方案一：

工字钢采用工50b间距600mm布置考虑。

为简化计算，一根工字钢上部按照均布荷载形式考虑。

混凝土自重：

p1＝××26×＝m

施工荷载：

p2＝××＝m

总计：

p＝p1+p2＝+＝m

按8米跨剪支梁计算内力：

①、弯矩

Mmax=pl2/8=×82/8＝（×10-6）

＝101Mpa<[fy]＝215Mpa

满足弯应力要求。

②、挠度

f＝5pl4/（384EI）＝5××84/（384××108×48556×10-8）

＝13×10-3m<1/400＝20×10-3m满足要求。

③、抗剪验算

V＝pl/2＝×8/2＝

τ＝VS/Itw＝××103×10－9/（48556×104×10－12××10－3）

＝<[fv]=125Mpa满足要求

方案二、

E、F匝道跨沙涧沟河采用两个32cm槽钢固定一起使用。

搭设门架跨沟方案。

组合槽钢间距300mm，跨度6米。

背对背槽32b组合槽钢截面特性

材质

截面规格

（mm）

截面面积（mm2）

质量

（kg/m）

截面惯性矩

Ix（×104）mm4

截面最小抵抗矩

Wx（×103）mm3

槽32b

×103

1018

混凝土自重：

p1＝××26×＝m

施工荷载：

p2＝××＝m

总计：

p＝p1+p2＝+＝m

按6米跨剪支梁计算内力：

①、弯矩

Mmax=pl2/8=×62/8＝（1018×10-6）

＝<[fy]＝215Mpa

满足弯应力要求。

②、挠度

f＝5pl4/（384EI）＝5××64/（384××108××10-8）

＝<1/400＝15mm满足要求。

③、抗剪验算

V＝pl/2＝×6/2＝

τ＝VS/Itw＝××2×103×10－9/×104×10－12××10－3）

＝<[fv]=125Mpa满足要求。

按8米跨剪支梁计算内力：

①、弯矩

Mmax=pl2/8=×82/8＝（1018×10-6）

＝103Mpa<[fy]＝215Mpa

满足弯应力要求。

②、挠度

f＝5pl4/（384EI）＝5××84/（384××108××10-8）

＝<1/400＝20mm基本满足要求。

（但未超出5％）

③、抗剪验算

V＝pl/2＝×8/2＝

τ＝VS/Itw＝××2×103×10－9/×104×10－12××10－3）

＝<[fv]=125Mpa满足要求。

附：

E、F匝道桥箱梁支架方案及计算书

一、支架概况

箱梁截面特征：

下底米宽，上顶米宽，梁高米。

横断面面积。

平均每平米重量：

m2。

支架体系计划采用如下形式：

立杆间距600×600×900或

600×900×1200形式。

地基处理采用50cm3：

7灰土换填

夯实，上填30cm厚天然级配砂石夯实。

立杆底座支撑在10×15cm的方木上。

立杆顶托15×15cm的方木，其上满铺5cm厚30cm宽的木板，底板模板采用15mm厚的双面覆膜木胶合板。

侧模支撑见图示。

侧模加固：

1、对拉螺栓螺纹12或圆12的对拉螺栓，从箱梁底部穿过，将左右外侧模对拉；

2、侧模斜撑方木和纵向支托上方木的对拉。

采用圆12的螺杆。

二、支架验算：

1、验算5cm板强度、挠度：

50厚木板上承受均布荷载

取×一格为计算单元，计算混凝土自重荷载q1如下：

q1＝××＝m

自重荷载分项系数取考虑，则q1＝×＝KN/m。

施工荷载：

施工人员、施工料具运输、堆放荷载：

m2；

倾倒混凝土时产生的冲击荷载：

按照导管倾倒考虑m2；

振捣混凝土产生荷载：

m2；

以上三项之和：

KN/m2。

q2＝××＝m；

因此：

q＝q1+q2＝+＝KN/m。

以3跨剪支连续梁计算内力：

I．最大弯矩：

M＝×q×l2=××=KN·m

抗弯验算：

M/W＝（125×10－6）＝×103KN/m2

＝Mpa<σw＝

结论：

满足。

II．抗剪验算：

最大剪力：

Q＝×q×l＝××＝。

τ。

＝8Q/7bh。

＝8×（7××）＝486KN/m2<[τ]=Mpa

结论：

满足。

III．挠度验算：

f＝（ql4）/（100EI）＝××（100×11×106××10-8）＝×10-4m

结论：

满足要求。

材料特性表表4

材质

截面规格

（mm）

截面面积

（mm2）

质量

（kg/m）

截面惯性矩

Ix（×104）mm4

截面最小抵抗矩

Wx（×103）mm3

木板

50×300

×104

125

2、15cm×15cm方木承载力验算

纵向取3跨（3×＝米），计算15×15cm方木强度和刚度。

5×30cm木板自重相对于箱梁自重可忽略不计，考虑×米面积上箱梁自重作用在15×15cm方木上。

计算荷载q1如下：

q1＝××＝m

自重荷载分项系数取考虑，则q1＝×＝19KN/m。

施工荷载：

施工人员、施工料具运输、堆放荷载：

m2；

倾倒混凝土时产生的冲击荷载：

按照导管倾倒考虑m2；

振捣混凝土产生荷载：

m2；

以上三项之和：

KN/m2。

q2＝××＝m；

因此：

q＝q1+q2＝19+＝KN/m。

以3跨剪支连续梁计算内力：

I．强度验算：

最大弯矩：

M＝×q×l2=××=KN·m

抗弯验算：

M/W＝（563×10－6）＝×103KN/m2

＝<σw＝

结论：

满足。

II．抗剪验算：

最大剪力：

Q＝×q×l＝××＝。

τ。

＝8Q/7bh。

＝8×（7××）＝787KN/m2<[τ]=Mpa

结论：

满足。

III．挠度验算：

f＝（ql4）/（100EI）＝××（100×11×106×4219×10-8）＝×10-5m

结论：

满足要求。

3、立杆承载力

立杆间距：

×。

单根立杆荷载：

××＝<允许荷载[30kN]

地基承载力：

÷÷＝m2。

附表

材料特性表

材质

截面规格

（mm）

截面面积

（mm2）

质量

（kg/m）

截面惯性矩

Ix（×104）mm4

截面最小抵抗矩

Wx（×103）mm3

钢管

48×

489

I40b

400×144

9407

22781

1139

I36c

360×140

9084

17351

964

方木

100×100

10000

833

167

方木

120×120

14400

1728

288

方木

150×150

22500

4219

563