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支架设计及施工方案

文登至莱阳高速公路

上跨青荣城际公铁立交第五联

支架设计及施工方案

（K124+813.75）

中铁十七局集团

中铁十七局四公司莱阳项目部

二0—四年六月

支架设计及施工方案

1前言

山东省文登至莱阳高速公路位于山东省胶东半岛中部，路线呈东西走向，自东向西依次经过威海市的文登、乳山和烟台市的海阳和莱阳，是山东省“五纵四横一环八连”高速公路网中“连三”的组成部分。

本工程为文莱高速公路上跨青荣城际铁路公铁立交第五联（45+55+45M,全长145m

线路与在建的青荣城际铁路呈117.3°斜交上跨。

该工程于2014年5月24日正式开工，计划在2014年9月15日前完工。

为了满足现浇箱梁施工，同时保障铁路施工，中跨拟采用①609X16mM钢管、贝雷片（下弦杆加强型）及三排140b工字钢搭设跨路门架，在贝雷片上方铺设木胶板作为跨路防护板，其上采用碗扣式钢管搭设满堂支架施工。

边跨考虑到梁下净空较小，并且无交叉施工作业面，故采用满堂支架施工。

本方案主要针对上跨青荣城际铁路公铁立交第五联现浇箱梁支架施工，明确现浇箱梁支架施工工艺流程及施工要点，确保现场施工安全，保证施工质量，规范现场管理。

2编制依据

（1）《K124+813.75公铁立交工程地质勘察报告》（山东省交通规划设计院）；

（2）《跨越青荣城际铁路暨蓝烟铁路分离立交施工图设计》2014年1月；

（3）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166—2008；

（4）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2011；

（5）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；

（6）《公路桥涵地基基础设计规范》JTJD63-2007；

（7）《公路桥涵通用设计规范》JTGD60-2004；

（8）《公路桥涵施工技术规范》JTG/F50-2011；

（9）《贝雷梁使用手册》（人民交通出版社）；

（10）《公路施工手册：

桥涵》（人民交通出版社）；

3箱梁支架体系选用

3.1支架形式选择

根据施工现场实际情况，为了避免干扰青荣城际铁路施工，公铁立交第五联采

用钢管、贝雷梁门洞+满堂支架法施工。

为了满足铁路施工所需的20X5.5m净空以及钢管柱外缘与铁路箱梁外缘3.2m的距离，55m中跨采用①609X16mn钢管、贝雷

片（下弦杆加强型）及三排140b工字钢搭设门洞，设钢管立柱6排，支架设计跨径

为3.4+13.5+3+22.5+3+6.2+3.4m，即跨铁路段跨径为22.5m。

门洞上部搭设满堂支架，以便箱梁底模标高调整及拆模，门洞支架底面（贝雷片）至青荣城际铁路轨面净高5.5m。

第一跨、第三跨梁下净空较小，且无交叉施工作业面，因此决定采用碗扣件搭设满堂支架施工。

墩柱及肋板高度详见表3-1。

表3-1上跨青荣城际铁路公铁立交第五联桥墩及肋板高度统计

墩台

桩号

桥墩或肋板顶标高（m）

桥墩或肋板高（m）

备注

K124+932.5

72.293

1.593

盖梁高1.5m

72.191

1.491

72.263

1.563

72.113

1.413

K124+977.5

73.956

5.556

73.852

5.452

73.930

5.530

73.784

5.384

K125+032.5

74.673

14.173

74.569

14.069

74.647

14.147

74.501

14.001

K125+077.5

73.232

2.432

盖梁高1.4m

73.128

2.328

73.206

2.406

73.060

2.260

支架工程特点

（1）单孔箱梁重量大。

大荷载的梁体对现浇支架强度和稳定性要求较高，需对支架

进行合理的设计和严格的验算，以保证梁体质量与施工安全。

（2）支架高度高。

本工程支架高度，属于大跨度高支架系统，对抗风抗倾覆及施工安全要求较高。

3.2支架总体搭设原则

（1）支架搭设严格按设计间距布置。

（2）满堂架的纵向剪刀撑、横向剪刀撑及水平剪刀撑严格按照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》执行。

（3）支架基础必须严格按照设计要求施工，以确保支架的安全稳定性。

4满堂支架布置与验算

4.1满堂支架布置

4.1.1支架布置设计立杆纵向间距：

立杆纵距统一采用60cm。

立杆横向间距：

横隔梁、腹板及底板加厚处立杆横向间距采用60cm其他地方统一采用90cm。

横杆步距：

横隔梁、腹板及底板加厚处立杆横向步距采用60cm其他地方统一采用120cm。

支架外缘超出翼缘板外边缘1n，外侧设置1.5m高扶手。

立杆底部设可调底托，顶部安装顶托。

剪刀撑设置：

主要分为水平剪刀撑、纵向剪刀撑、横向剪刀撑，具体布置及构造要求如下所示：

（1）纵向剪刀撑布设;满堂支架外侧沿纵向连续布设剪刀撑，且竖向连续布置；内侧以不大于4.5m的距

离布置纵向剪刀撑，具体布置与外侧相同。

（2）横桥向剪刀撑布设

每跨支架两端沿横桥向布设一道剪刀撑，内侧沿纵向以不大于4.5m间距布设剪刀

撑，横桥向与竖向连续布设，其间距不大于4.5m。

（3）水平剪刀撑布设

支架高度大于4.8m,其顶部和底部必须设置水平剪刀撑，中间水平撑间距不大于4.8m，水平剪刀撑纵、横向须连续布设。

（4）剪刀撑的倾角严格控制在45°〜60°之间，斜杆应每步与立杆扣接。

（5）在满堂支架纵向处，相邻各跨支架利用扫地杆及剪刀撑连接在一起，使支架形成一个牢固的整体，充分发挥支架的性能。

4.1.2分配梁设计形式

顶托上铺横桥向15x12cm木方，其上铺设次分配梁，次分配梁采用10X10cm方木,布置间距在腹板下、横梁及底板加厚处采用20cm，其他部位间距统一为30cm

4.1.3模板形式

侧模、底模及端模采用15mm厚竹胶板，箱室内模采用12mn木胶板。

4.2满堂支架主要配件

本工程满堂支架采用碗扣式满堂支架体系，由支架基础、①48x3.0mm碗扣件（包括

立杆和横杆）、①48x3.0mm钢管及扣件斜撑杆及扣件、立杆可调顶托、立杆可调底座、15x12cm木方横向分配梁、10X10cm方木纵向分配梁等构成。

4.3模板体系

模板：

模板系统由侧模、底模、内模和端模等组成，侧模、底模及模板端模采用2440mmx1220X15mn竹胶板（长边横桥向布置），内模采用12mn木胶板。

支架顶托上横向主分配梁：

横桥向主分配梁统一采用15cmx12cm木方横向分配梁，布置间距为60cm

次分配梁：

模板下纵向次分配梁采用10X10cm木方，顺桥向摆放，腹板下、横梁

及底板加厚处沿桥纵向布置间距为20cm,其他位置为30cm

4.4满堂支架验算

4.4.1验算内容

本方案中满堂支架验算主要分三部分组成：

①箱梁模板、分配梁的强度刚度验算；

②支架单肢立杆长细比、承载力及稳定性验算；③支架整体稳定性验算（主要是支架抗倾覆验算，支架抗倾覆系数取1.3倍）；④地基承载力验算。

4.4.2满堂支架计算参数

（1）钢管性能

施工时采用碗扣式满堂支架，规格为©48mnX3.0mm，依据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范规范》，其性能见下表4-1和表4-2:

表4-1钢管截面特性

规格

截面积A（mm）

惯性矩I（mrr）

抵抗矩W（mrf）

回转半径1（mm

重量（kg/m）

048X3.0

4.24X10

10.78X104

4.493X1Q3

15.95

3.33

表4-2钢材的强度设计值与弹性模量

抗拉、抗弯f（N/mm）

抗压fc（N/mm）

弹性模量E（KN/mm）

205

2.06X10

（3）钢管容许荷载

钢管立杆、横杆容许荷载，查公路施工手册《桥涵》（人民交通出版社），具体见

F表4-3。

表4-3钢管立杆、横杆容许荷载

立杆

横杆

步距（m）

允许何载（kN）

横杆长度（m）

允许集中荷载（kN）

允许均布荷载（kN）

0.6

0.9

6.77

14.81

1.2

5.08

11.11

1.8

1.5

4.06

8.8

（2）木材、竹胶板容许应力及弹性模量

1木方：

弹性模量E=9103MPa，抗拉强度：

hJ-11MPa；

抗剪强度'J=1.7MPa；

2竹胶板：

抗弯应力[c]=35MPa,弹性模量E=9898MPa

4.4.3荷载分析

根据本工程现浇箱梁的结构特点，在施工过程中涉及以下荷载形式：

4.4.3.1恒荷载

（1）模板及支撑架自重，依据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001，模板、木方

自重荷载：

Q=30kN/m2。

（2）混凝土容重

新浇预应力混凝土容重为Q2=26kN/m3。

443.2活荷载

（1）施工荷载

依据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》4.3.5条和《路桥计算手册》，作

用在模板支撑架上的竖向荷载按均布荷载计算，取值如下表所示，具体见下表4-4:

表4-4作用在模板支撑架上的活荷载

序号

荷载名称

荷载标准值kN/m2

备注

施工人贝、施工料具运输、堆放何载Q3

模板验算

2.5

支架验算

1.0

浇注和振捣混凝土时产生的荷载q4

模板验算

2.0

支架验算

1.0

（2）风荷载

①支架上的水平风荷载标准值

根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》，作用在模板支架上的水平风荷

载标准值按下式计算:

■k=0.7uZus；：

■o

式中：

「k—风压荷载标准值；

矶一基本风压，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001,风压取为0.4kN/mf；

uz—风压高度变化系数，应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009规定采

用，风压高度变化系数为1.13；

us—风荷载体型系数，根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》4.2.6条，无

1_nn

遮拦多排模板支撑架的体型系数：

％二JST-；

1-口

式中：

怙一单排架体型系数，JST=1.20,挡风系数…咯二46孚=0.1，

A045X12

A1为杆件挡风面积A=（75141245）0.048=76.32m2，A。

为迎风全面

积，0=1.20=1.20.1=0.12；

n—支撑架相连的立杆排数，n=32；

—按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009有关规定修正计算，当、小于

1_nn1_n32

或者等于0.1时，取0.97。

则G-——二0.121——二2.49;

综上所述，作用在支架上的水平风荷载标准值为：

k=0.7」z」sw0=0.71.132.490.4=0.79kN/m2；

2侧模上的水平风荷载标准值

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJD60-2004）查得桥梁所在地区的设计基本风速

V,。

=22.2m/s，则高度为16.8m处的设计基本风速：

vd=k2k5V10=1.071.3822.2=32.78m/s；

设计基准风压为:

°.012017「000”吐782二0012017*000114.232.782=0.66kN/m2

29.8129.81

式中：

丫一空气重力密度（kN/卅），丫=0.012017e10（0z；

Z—距地面或水面的高度（m）；

Vd—高度z处的设计基准风速（m/s）,其中Vd=k2k5W0；

k2—风速高度修正系数；

k5—阵风风速系数，对A、B类地表取1.38，对C、D类取1.704.5模板及分配梁计算

箱梁模板及分配梁共分5个区计算，分别为翼缘区、腹板区、空箱区、横梁及底板

加厚区、腹板加腋区，具体划分如下图所示，标注尺寸均以毫米计：

图4-1验算区划分图

4.5.1空箱区模板及分配梁计算

250mm顶板厚度280mm立

14.24m宽标准段主线桥箱梁空箱区混凝土底板厚度为

杆步距h为1.2m，立杆纵距la为0.6m，横距lb为0.9m。

立模板底部的次分配梁木方

截面宽100X100mm布设间距0.3m。

主分配梁为木方截面宽150X120mm布设间距0.6m。

如下图:

眩］

L帥Ltkd*木

、主杆

图4-3空箱区模板布置立面图4.5.1.1空箱区模板的强度和刚度验算

（1）荷载计算

模板上荷载按单位宽度折算为线荷载：

恒荷载：

①预应力混凝土自重：

G=GQhb=1.2260.531=16.54kN/m；

②15mn底模自重：

G2=务父Q二匚鸟汉彳沃丨=3.6kN/m；

活荷载：

①施工荷载：

q^QQ3b=1.42.51=3.5kN/m；

②浇筑及振捣混凝土产生的荷载：

q2Q4b=1.421=2.8kN/m；

式中：

g—恒荷载分项系数，取1.2；

Q—活荷载分项系数，取1.4；

h—箱梁顶板和底板高度之和，依据具体验算位置取值；

b—荷载计算宽度；

注：

在后面计算中，G、Q、h、b意义同前，不再进行特别说明

（2）底模计算模型选取（按四跨连续梁计算），模型如下：

强厦什冥姐舎如叫2；刚度計算姐超;1+«

一

■

-J

L——

fll3«

图4-4验算简图

（3）受力计算

底模截面弯矩系数：

叽M韦10001525104mm；

底模截面惯性矩：

1]bh3r100015_28110伽；

弹性模量：

E=9898MPa底模板抗拉强度：

£】=35MPa；

验算底模强度时，作用在模板上的荷载为:

R=G+G+qi+q2=16.54+3.6+3.5+28=26.44kN/m；

验算底模刚度时，作用在模板上的荷载为：

P2=GG2=16.543.6=20.14kN/m；

最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，依据《建筑计算手册》，

底模承受的最大弯矩Mmax二o.107RI2二0.10726.440.32二0.25kNm；

则底模承受最大的正应力为：

-■max

MmaxW=0.25汉1叹4乂104=4.63MPa£tj=35MPa强度满足要求;

底模产生的最大变形:

刚度满足要求

结论：

空箱区模板的强度和刚度满足要求。

4.5.1.2空箱区次分配梁木方的强度和刚度验算

（1）荷载计算恒荷载：

1预应力混凝土自重：

G=汉Q汉hXb=1.2X26汉0.53汇0.3=4.96kN/m；

2模板自重：

G=YG:

<0.3=1.08kN/m0

活荷载：

1施工荷载：

q1=Q3b-1.42.50.3=1.05kN/m；

②浇筑及振捣混凝土产生的荷载：

q2"qQ4b=1.420.3=0.84kN/m

（2）按四跨连续梁计算，模型如下:

加舶Rfi

图4-5空箱区次分配梁木方的布置示意图

VVVVV

rVV

XXX

6^**^

J鹽11—

—1

图4-6空箱区次分配梁木方的强度和刚度计算简图

⑶计算

方木（10cmK10cm）的截面系数：

Wbh2100100100=1.6105mm3;

方木的惯性矩：

1004=8.33106mm4;

1212

方木弹性模量E=9103MPa;方木抗拉强度：

》2」T1MPa;

方木抗剪强度'J=1.7MPa；

计算方木强度时，作用在方木上的荷载为：

P1=GGq1q2=4.961.081.050.84=7.93kN/m；

方木刚度验算荷载：

P2=Gq=4.961.08=6.04kN/m；

最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，依据《建筑计算手册》，

方木承受的最大弯矩Mmax二0.107RI2=0.1077.930.62二0.31kNm；

方木承受的最大剪力Vmax=0.607RI=0.607x7.93x0.6=2.89kN；

最大支座反力Rmax=1.14Rl=1.147.930.6=5.42kN

则方木承受最大的正应力为：

方木承受最大的剪应力为：

"齢：

霊黔“宀如强度

--max

满足要求；

方木产生的最大变形:

结论：

空箱区次分配梁的强度和刚度满足要求

4.5.1.3空箱区主分配木方梁强度验算

（1）荷载取值

15X12cm木方自重：

q=0.023

木方所传集中荷载：

取4.5.1.2中木方内力计算的支座最大反力值，即P=5.42cN,

间距0.3m；主分配梁的跨度为0.6m，按五跨连续梁计算，计算模型如下：

图4-7空箱区木方主分配梁计算模型

棗圻賈阿必N,胖報:

H0珈u

图4-8空箱区木方主分配梁计算简图

（2）计算分析

木方（15cmX12cm）的截面系数：

Wbh2150120120=3.6105mrfi；

木方的惯性矩：

131374

Ibh150120=2.1610mm-

1212

木方弹性模里：

E=9103MPa;木方抗拉强度：

bJ-11MPa；

木方抗剪强度：

J-1.7MPa；

最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，由于主分配梁自重较小，在此不考虑主分配梁自重对内力的影响，依据《建筑计算手册》：

最大弯矩Mmax=0.281PI=0.2815.420.9二1.37kNm；

最大剪力Vmax=1.281P=1.2815.42=6.94kN；

主分配梁承受最大的正应力为：

主分配梁承受最大的剪应力为:

主分配梁产生的最大变形:

主分配梁刚度满足要求

结论：

空箱区主分配梁强度和刚度满足要求。

经以上验算，空箱区下模板及分配梁强度、刚度均满足要求，因此，对其他截面空

箱区下模板和分配梁不需重新做验算。

4.5.2腹板区模板及分配梁计算

14.24m标准宽主线桥腹板区混凝土高2.8mm，立杆步距h为0.6m，立杆纵距la为

0.6m，横距lb为0.6m。

立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度为0.3m。

模板底部的次分配梁木方截面宽100mm高100mm布设间距0.2m。

主分配梁为木方截面宽150mm高120mm间距0.6m，跨度0.6m。

如下图：

图4-9腹板区模板布置横断面图

图4-10腹板区模板布置立面图

4.521腹板区模板的强度和刚度计算

（1）荷载计算

模板上荷载按单位宽度折算为线荷载

恒荷载：

1预应力混凝土自重：

G汉hxb=1.2x26x2.8x1=87.36kN/m；

215mn底模自重：

G=%汇Q汇b=1.2汉3汉1=3.6kN/m；

活荷载：

1施工荷载：

q^；vQQ3b-1.42.51=3.5kN/m；

2浇筑及振捣混凝土产生的荷载：

q2“QQ4b=1.421=2.8kN/m

（2）按四跨连续梁计算，模型如下：

图4-11腹板区模板的计算模型

發度财组飢册讥;肚度廿削跆G减

rV1

"rr-j^T

.0.2mj

（；

0.2u

■i

^f-F-rrl-

图4-12腹板区模板的强度和刚度验算简图

⑶计算

底模截面弯矩系数：

Wr^bh2-11000152=3.75104mni；

底模截面惯性矩：

bh31000153二2.81105mrn；

1212

弹性模量：

E=9898MPa底模抗拉强度：

&】=35MPa；

计算底模强度时，作用在模板上的荷载为：

P1=G十G+qi+q2=87.36+3.6+35十2.8=97.26kN/m；

计算底模刚度时，作用在模板上的荷载为：

P2-G0^-87.363.6二90.96kN/m；

最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，依据《建筑计算手册》，

底模承受的最大弯矩Mmax=0・107PI2=0.10797.260.2^0.4永Nm；

则底模承受最大的正应力为：

=叫监=°.42°%75如04=11.2MPa£35MPa强度满足要求;

底模产生的最大变形:

刚度满足要求

结论：

腹板区模板的强度和刚度满足要求。

4.5.2.2腹板区次分配梁木方的强度和刚度验算

（1）荷载计算

恒荷载:

1预应力混凝土自重：

G=花汉Qxhxb=1.2x26x2.8x0.2=17.47kN/m；

2模板自重：

Q=怙Qb=1.230.2=0.72kN/m；

活荷载：

1施工荷载：

5=QQb=1.42.50.15=0.53kN/m；

2浇筑及振捣混凝土产生的荷载：

q2工;'qQb=1.420.15=0.42kN/m

（2）按四跨连续梁计算，模型如下:

图4-13腹板区次分配梁木方计算模型

图4-14腹板区次分配梁木方的强度和刚度计算简图⑶计算

木方（10cmx10cm）的截面系数：

WH^bh2=丄100100100=1.6105mm3;

木方的惯性矩：

I二丄bh311004=8.33106mm4;

1212

木方弹性模量E=9103MPa;木方抗拉强度：

tJ-11MPa;

木方抗剪强度鳥丄1.7MPa；

计算木方强度时，作用在木方上的荷载为：

R=G+Q+4"!

+q2=17.47+0.72+0.53+0.42=19.14k

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