新河桥满堂支架施工方案钢管版.docx
《新河桥满堂支架施工方案钢管版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新河桥满堂支架施工方案钢管版.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
新河桥满堂支架施工方案钢管版
新河桥——预应力钢筋混凝土连续箱梁
现浇主梁满堂支架设计方案
1、工程概况
2、工程地质情况
3、主梁荷载分布情况
4、满堂支架方案设计
5、满堂支架结构验算
6、施工注意事项
7、附件
一、工程概况
1.总体情况
新河桥位于常德大道上,跨径组合为30m+46m+30m,桥梁全宽50m（22.99m主线桥+0.01m缝+4.00m管线桥+0.01m缝+22.99m主线桥）.位于半径R=5000m地竖曲线上,以桥梁中心设置双向纵坡1.5%,双向横坡1.5%.
2.主梁结构形式
（1）主线桥主梁为预应力混凝土变截面连续箱梁,主梁单箱6室,梁高1.4m~2.6m,梁底为圆曲线（半径R=197.709m）；
（2）管线桥主梁为预应力混凝土变截面连续箱梁,单箱单室,梁高2.6~3.8m,梁底为圆曲线（半径R=197.709m）.
3.全桥主梁工程量
（1）主线桥现浇连续箱梁C55混凝土4185m3,预应力钢绞线152725kg,光圆和带肋钢筋778478kg；
（2）管线桥现浇连续箱梁C55混凝土566m3,预应力钢绞线22739kg,光圆和带肋钢筋74150.2kg.
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3.3~5m；地基容许承载力【f】=120Kpa.
耕土1~1.5m；
粉质粘土1.7~2.5m；
粉土1.4~2.8m；
圆砾大于24m.
3、主梁荷载分布
（1）横桥向荷载主要集中在腹板上实心段；
（2）纵桥向荷载主要集中在以中墩为地截面渐变段（包括端、中横梁）.
4、满堂支架方案设计
按照现有可利用资源,满堂支架设计方案如下：
（1）采用扣件式钢管脚手架.传力模式为：
主梁梁体荷载→底模→钢管纵梁→脚手架水平杆→直角扣件→立杆→垫板（或垫梁）→地基.以下按照从上到下顺序进行描述：
（2）底模采用15mm竹胶板,长宽尺寸122cm×244cm.
（3）钢管纵梁（沿桥纵向）采用φ48×3.5mm无缝钢管,纵向间距20cm.为安装底模,纵向每隔40cm间隔一根5cm×7cm方木.
（4）脚手架水平杆,兼做主梁.
（5）直角扣件,连接脚手架水平杆和立杆地主要构件,在脚手架顶层全部采用三个扣件沿立杆垂直紧密排列.单个扣件抗滑力6KN,三个扣件抗滑力18KN.
（6）立杆间距,其中：
①主线桥腹板以及中横梁部分采用30cm×30cm立杆间距,步距1.0m；
②管线桥腹板及中横梁部分采用20cm×20cm立杆间距,步距1.0m；
③主线桥和管线桥其余部分（即空心段）采用立杆间距60cm×60cm,步距1.0m.
（7）立杆底座或垫板.采用15mm竹胶板.
（8）地基及处理.原地基情况详见上述“二、工程地质情况”,但为搭设满堂支架,需要专门处理.采取地措施：
回填40cm厚山砾石,铺设20cm碎石垫层,现浇15cmC20砼（配15cm×15cm方格Φ8钢筋网片）.地基处理后承载力在20Mpa以上.
（9）模板系统由底模、端模、边模、内模组成,其中底模、内模采用15mm竹胶板背5×7cm方木,端模、边模采用专门定做地大块钢模板.
（10）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.
五、满堂支架结构验算
（一）荷载计算
主线桥梁高最高2.95m,最低1.75m,管线桥梁高最高3.8m,最低2.6m.
主线桥、管线桥分别验算腹板（中横梁）及空心段荷载,共四种荷载组合.
①管线桥主梁腹板最大恒载载g1-A=98.8KN/M2,主线桥主梁腹板最大恒载g1-B=74.88KN/M2,管线桥空心段最大恒载g1-C=16.9KN/M2,主线桥空心段最大恒载g1-D=16.9KN/M2.（详见附表）
②底模g2=0.5KN/M2；
③钢管横梁g3=0.04KN/M2；（间距20cm）
④内模及支架g4=3.16KN/M2
⑤施工人员及设备q1=3.0KN/M2
⑥振动冲击q2=3.0KN/M2
荷载组合一：
1.2×（g1-A+g2+g3+g4）+1.4×（q1+q2）=131.4KN/M2荷载组合二：
1.2×（g1-B+g2+g3+g4）+1.4×（q1+q2）=102.7KN/M2
荷载组合三：
1.2×（g1-C+g2+g3+g4）+1.4×（q1+q2）=33.12KN/M2
荷载组合四：
同荷载组合三.
（2）结构验算
按照荷载传递顺序并区分不同荷载组合进行计算.
1.荷载组合一验算——考虑管线桥腹板最大荷载131.4KN/M2,立杆间距20×20cm,立杆步距100cm.
1）底模验算
底模下受到梁体均布荷载,底模下钢管纵梁间距20cm,因为底模地长宽比远大于2,因此可将底模看做多跨连续梁（钢管作为支撑点）,简化为三跨连续梁进行计算.见下示受力图：
取10cm板条简化计算,其受到地均布荷载线集度q=bq'（式中b表示受弯构件宽度,q'表示均布荷载面密度,此处b=0.1m,h=0.015m,跨长l=0.2m,q'=131.4KN/M2,板条自重g=0.011KN/m.各符号含义以下同,不再描述.）
荷载线集度:
q=bq'+g=0.1×131.4+0.011=13.151KN/M
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=k1×q×l2=0.1×13.151×0.22=0.05KNM
弯曲应力：
0.05/3.75×103
=13.33Mpa＜70Mpa（50Mpa）,满足要求
由底模地反力弯矩图看到,钢管纵梁对底模地支反力并不均匀,其中支座处较大,计算时按最不利考虑,取中支座处反力作为底模对钢管纵梁地作用力.
支反力（每10cm板条集中力）：
R=k1×ql=1.1×13.151×0.2=2.89KN
换算为对钢管纵梁地均布荷载线集度：
q=R/b=2.89/0.1=28.9KN/M
2）钢管纵梁验算
钢管纵梁支承在脚手架水平杆上,水平杆间距20cm,钢管纵梁受到底模传来地均布荷载,因此钢管纵梁实际上是多跨连续梁,简化按三跨连续梁计算,跨度l=0.2m.
受力模式及结构内力、反力图见下：
受到地均布荷载线集度：
q=28.9+0.033=28.93KN/M
（加自重）
弯矩：
M=k1ql2=0.10×28.93×0.22=0.116KNM
弯曲应力:
0.116/4.4×103=26.30Mpa＜215Mpa
挠度：
f=0.677ql4/（100EI）=0.677×28.93×0.24/（100×22.63）
=1.4×10-5m<0.0005=0.2/400,满足要求
另由图可以看出：
中支座处反力最大,该反力值为：
R=k2ql=1.1×28.93×0.2=6.365KN
3）脚手架水平杆验算
脚手架水平杆（横桥向）布置在脚手架上,以立杆为支点,立杆相当于支座,因此脚手架水平杆也是多跨连续梁,跨度为0.2m,主要承受来自钢管纵梁地集中荷载,集中荷载按最不利考虑,P=6.365KN.（见上述2）计算结果）
脚手架水平杆受力模式及内力计算见下图（按最不利布载）：
简化计算按照三跨连续梁计算.
弯矩：
M=k1ql2+k2Pl=0.08×0.033×0.22+0.175×6.365×0.2
=0.230KNM
弯曲应力：
0.223/4.4×103=50.65Mpa
＜215Mpa,满足要求
挠度：
f=1.146Pl3/（100EI）=1.146×6.365×0.23/（100×22.63）
=2.6×10-5m<10-3m,满足要求
同时,脚手架水平杆所受到扣件地最大反力为：
R=k1ql+k2Pl=1.1×0.033×0.2+1.15×6.365=7.33KN
4）扣件抗滑验算
由上述3）可知脚手架水平杆直接对扣件地压力：
P=R=7.33KN<18KN,满足要求
5）立杆强度验算
立杆受到扣件对它地压力：
P=R=7.33KN
立杆受到地压应力：
7.33/424.12×103
=17.28Mpa＜215Mpa,满足要求
6）立杆稳定性验算
水平杆步距为100cm,两端按简支考虑,轴向受压长度系数μ=1.0,
故立杆长细比为：
λ=l0/i=62.90＜100
查稳定系数
=0.791
换算立杆压应力：
7.33/（0.791×424.12）×103
=21.85Mpa＜215Mpa,满足要求
7）地基承载力验算
基底应力：
p=N/A=7.33/0.04=183Kpa<20Mpa,满足要求
（注：
N:
每根钢管受到地反力,A：
立杆地作用面积,按照0.2m×0.2m计算.）
2.荷载组合二验算——考虑主线桥腹板（中横梁）立杆间距采用30cm×30cm,步距100cm,荷载按照102.7KN/M2计算.
荷载组合二与荷载组合一,各个杆件受力模式相同,区别在于：
荷载不同和立杆间距不同.过程从简.
1）底模验算
取10cm板条简化计算,受力结构图见下：
荷载线集度:
q=bq'+g=0.1×102.7+0.011=10.281KN/M
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=k1×q×l2=0.1×10.281×0.22=0.04KNM
弯曲应力：
0.04/3.75×103
=10.97Mpa＜70Mpa（50Mpa）,满足要求
由底模地反力弯矩图看到,钢管纵梁对底模地支反力并不均匀,其中支座处较大,计算时按最不利考虑,取中支座处反力作为底模对钢管纵梁地作用力.
支反力（每10cm板条集中力）：
R=k1×ql=1.1×10.281×0.2=2.26KN
换算为对钢管纵梁地均布荷载线集度：
q=R/b=2.26/0.1=22.6KN/M
2）钢管纵梁验算
钢管纵梁支承在脚手架水平杆上,水平杆间距30cm,钢管纵梁受到底模传来地均布荷载,因此钢管纵梁实际上是多跨连续梁,简化按三跨连续梁计算,跨度l=0.3m.
受力模式及结构内力、反力图见下：
受到地均布荷载线集度：
q=22.6+0.033=22.63KN/M
（加自重）
弯矩：
M=k1ql2=0.10×22.63×0.32=0.203KNM
弯曲应力:
0.203/4.4×103
=46.29Mpa＜215Mpa,满足要求
挠度：
f=0.677ql4/（100EI）=0.677×22.63×0.34/（100×22.63）
=5.5×10-5m<0.00075=0.3/400,满足要求
另由图可以看出：
中支座处反力最大,该反力值为：
R=k2ql=1.1×22.69×0.3=7.49KN
4）脚手架水平杆验算
脚手架水平杆（横桥向）布置在脚手架上,以立杆为支点,立杆相当于支座,因此脚手架水平杆也是多跨连续梁,跨度为0.2m,主要承受来自钢管纵梁地集中荷载,集中荷载按最不利考虑,P=7.49KN.（见上述2）计算结果）
脚手架水平杆受力模式及内力计算见下图（按最不利布载）：
简化计算按照三跨连续梁计算.
弯矩：
M=k1ql2+k2Pl=0.08×0.033×0.32+0.175×7.49×0.3
=0.395KNM弯曲应力：
0.395/4.4×103
=89.42Mpa＜215Mpa,满足要求
挠度：
f=1.146Pl3/（100EI）=1.146×7.49×0.33/（100×22.63）
=1×10-4m<7.5×10-3m,满足要求
同时,脚手架水平杆所受到扣件地最大反力为：
R=k1ql+k2Pl=1.1×0.033×0.3+1.15×7.49=8.62KN
4）扣件抗滑验算
由上述3）可知脚手架水平杆直接对扣件地压力：
P=R=8.62KN<18KN.满足要求
5）立杆强度验算
立杆受到扣件对它地压力：
P=R=8.62KN
立杆受到地压应力：
8.62/424.12×103
=20.33Mpa＜215Mpa,满足要求
6）立杆稳定性验算
水平杆步距为100cm,两端按简支考虑,轴向受压长度系数μ=1.0,
故立杆长细比为：
λ=l0/i=62.90＜100
查稳定系数
=0.791
换算立杆压应力：
8.62/（0.791×424.12）×103
=25.71Mpa＜215Mpa,满足要求
7）地基承载力验算
基底应力：
p=N/A=8.62/0.09=95.78Kpa<20Mpa,满足要求
（注：
N:
每根钢管受到地反力,A：
立杆地作用面积,按照0.3m×0.3m计算.）
3.荷载组合三验算——考虑管线桥空心段最大恒载33.12KN/M2,立杆间距60cm×60cm,步距100cm.
荷载组合三与荷载组合一,各个杆件受力模式大致相同,区别在于：
荷载不同和立杆间距不同,过程从简.
1）底模验算
取10cm板条简化计算,其受力简图如下：
荷载线集度:
q=bq'+g=0.1×33.12+0.011=3.32KN/M
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=k1×q×l2=0.1×3.32×0.22=0.013KNM
弯曲应力：
0.013/3.75×103
=3.55Mpa＜70Mpa（50Mpa）,满足要求
由底模地反力弯矩图看到,钢管纵梁对底模地支反力并不均匀,其中支座处较大,计算时按最不利考虑,取中支座处反力作为底模对钢管纵梁地作用力.
支反力（每10cm板条集中力）：
R=k1×ql=1.1×3.32×0.2=0.73KN
换算为对钢管纵梁地均布荷载线集度：
q=R/b=0.73/0.1=7.3KN/M
2）钢管纵梁验算
钢管纵梁支承在脚手架水平杆上,水平杆间距60cm,钢管纵梁受到底模传来地均布荷载,因此钢管纵梁实际上是多跨连续梁,简化按三跨连续梁计算,跨度l=0.6m.
受力模式及结构内力、反力图见下：
受到地均布荷载线集度：
q=7.3+0.033=7.33KN/M
（加自重）
弯矩：
M=k1ql2=0.10×7.33×0.62=0.264KNM
弯曲应力:
0.264/4.4×103
=59.97Mpa＜215Mpa
挠度：
f=0.677ql4/（100EI）=0.677×7.33×0.64/（100×22.63）
=3×10-4m<0.0015=0.6/400,满足要求
另由图可以看出：
中支座处反力最大,该反力值为：
R=k2ql=1.1×7.33×0.6=4.84KN
5）脚手架水平杆验算
脚手架水平杆（横桥向）布置在脚手架上,以立杆为支点,立杆相当于支座,因此脚手架水平杆也是多跨连续梁,跨度为0.6m,主要承受来自钢管纵梁地集中荷载,集中荷载按最不利考虑,P=4.84KN.（见上述2）计算结果）
脚手架水平杆受力模式及内力计算见下图（按最不利布载）：
简化计算按照三跨连续梁计算.
弯矩：
M=k1ql2+k2Pl=0.1×0.033×0.62+0.267×4.84×0.6
=0.777KNM
弯曲应力：
0.777/4.4×103=176.49Mpa
＜215Mpa,满足要求
挠度：
f=1.883Pl3/（100EI）=1.883×4.84×0.63/（100×22.63）
=8.7×10-4<0.0015=0.6/400,满足要求
同时,脚手架水平杆所受到扣件地最大反力为：
R=k1ql+k2P=1.1×0.033×0.6+3.267×4.84=15.83KN
4）扣件抗滑验算
由上述3）可知脚手架水平杆直接对扣件地压力：
P=R=15.83KN<18KN.满足要求
5）立杆强度验算
立杆受到扣件对它地压力：
P=R=15.83KN
立杆受到地压应力：
15.83/424.12×103
=37.33Mpa＜215Mpa,满足要求
6）立杆稳定性验算
水平杆步距为100cm,两端按简支考虑,轴向受压长度系数μ=1.0,
故立杆长细比为：
λ=l0/i=62.90＜100
查稳定系数
=0.791
换算成立杆压应力：
15.83/（0.791×424.12）×103
=47.19Mpa＜215Mpa,满足要求
7）地基承载力验算
基底应力：
p=N/A=15.83/0.36=43.97Kpa<20Mpa,满足要求
（注：
N:
每根钢管受到地反力,A：
立杆地作用面积,按照0.6m×0.6m计算.
4.荷载组合四——考虑主线桥空心段最大恒载33.12KN/M2,立杆间距60×60cm,步距100cm.
荷载组合四与组合三相同,故不必验算,能满足要求.
6、施工注意事项
1、满堂支架宽度范围沿横桥向考虑留出施工通道,作业平台等设施,搭设宽度51.0m；地基处理宽度55.0m.
2、立杆受力主要承受轴向受压,因此立杆要安装顶托.（兼具调整标高地功能）.为扩散地基应力,立杆下采取竹胶板支垫.
3、在预压结束后安装底模,方便调整标高.
4、剪刀撑间距不大于2.4m（即4~6根立杆）,倾角在45~60度之间,必须沿四周形成封闭地剪刀撑,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地剪刀撑,和墩台钳固成整体.（必须确保剪刀撑在纵横竖三维空间保持连续！
）
5、顶层地脚手架平杆之间、平杆和立杆之间必须采用扭矩仪牢固拧紧,扭矩在40~50NM.
6、梁底标高地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扒钉连接,纵梁与脚手架之间用铁丝捆牢.
9、满堂支架顶层地地水平杆和立杆之间采用竖向排列三个扣件.
10、为加强脚手架水平杆地抗弯能力,必须在每个梁格（适用于所有空心段采用60cm×60cm立杆间距时）纵桥向水平杆上加密一根2.2m小立杆支撑（保证至少要包含两个水平杆）.
7、附图或附表
1.主线桥及管线桥纵桥向荷载分段布置图
2.满堂架立面布置图
3.主线桥及管线桥关键截面图
4.钢管立杆平面布置图（加密布置）
5.底模及模架大样图
6.地基处理大样图
7.满堂支架荷载计算表
8.满堂支架所用材料性质及截面特性表
9.方案中符号及公式说明
附件一：
主线桥及管线桥荷载纵桥向分布图
附件二：
1/2桥跨立面示意图（0#台~跨中）
附件三：
1/2桥跨立面示意图（3#台~跨中）
附件四：
地基处理细部图
附件五：
底模及模架细部图
附件六：
满堂支架钢管脚手架立杆布置图
附件七：
纵桥向脚手架顶层立面结构示意图
附件八：
主线桥及管线桥典型断面（1/2断面）
附件九：
满堂支架荷载计算表：
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
98.8
管线桥中横梁腹板高度h=3.8m,钢筋砼比重26KN/M3.
2
箱梁腹板g1-B
KN/M2
74.88
主线桥主梁腹板高度变截面处h=2.88m..
3
箱梁空心段g1-C
KN/M2
16.9
管线桥空心段高度h=0.65m.
4
箱梁空心段g1-D
KN/M2
16.9
主线桥主梁腹板高度变截面处h=0.65m.
5
底模g2
KN/M2
0.5
竹胶板15mm.
6
钢管横梁g3
KN/M2
0.04
钢管间距20cm
7
内模及支架g4
KN/M2
3.16
竹胶板15mm,6×8cm背木,钢管脚手架.
8
活载q
施工人员及设备q1
KN/M2
3
严格控制人员设备数量
9
振动冲击q2
KN/M2
3
10
荷载组合1
KN/M2
131.4
《工程结构设计原理》舒赣平编东南大学出版社
11
荷载组合2
KN/M2
102.7
《工程结构设计原理》舒赣平编东南大学出版社
12
荷载组合2
KN/M2
33.12
《工程结构设计原理》舒赣平编东南大学出版社
13
荷载组合2
KN/M2
33.12
《工程结构设计原理》舒赣平编东南大学出版社
附件十：
有关术语、符号和公式
（1）符号解释（适用于本方案全部符号）：
b：
表示受弯构件宽度（单位cm）；
h：
表示受弯构件高度（单位cm）；
l：
表示梁地跨度或压杆长度（单位m）；
W（Wx）：
表示受弯构件截面（主截面）抵抗矩（单位cm3,矩形截面W=
圆环形截面W=
D表示外径,d表示内径,以下同）；
I（Ix）：
表示受弯构件（主截面）抗弯惯性矩（单位cm4,矩形截面I=
圆环形截面I=
）；
i：
表示截面回转半径（单位cm,
）；
A：
表示截面面积（单位cm2）
q：
表示均布荷载面密度（单位KN/m2）；
q'：
表示均布荷载线集度（单位KN/m）；
γ：
表示材料比重（单位KN/m3）；
δ：
表示材料伸长值（单位m）；
ε：
表示材料线应变（无量纲）；
λ：
表示受压构件刚度（长细比,无量纲）,λ=l0/i=μl/i；
μ：
表示受压构件轴向长度系数,两端简支时,取1.0.
σ：
表示受弯构件弯曲应力（单位Mpa）,σ=M/W；
τ：
表示构件受剪时地剪应力（单位Mpa）；
：
表示受压构件稳定系数（无量纲,按构件类型和长细比查询）；
p：
表示基底应力（单位Mpa）；
N：
表示轴力（单位KN）；
R：
表示支座反力或单桩承载力（单位KN）；
f或ω：
表示梁板受到荷载时地挠度（单位m）；
E：
表示构件地弹性模量（单位Mpa）；
γx：
表示截面受弯塑性发展系数（无量纲,查受弯截面特性表）；
【σ】：
表示材料允许应力（单位Mpa）；
k1、k2：
表示多跨连续梁内力（弯矩、剪力）或反力系数（详查《实用建筑结构静力计算手册》）
P、F、Q：
均表示集中力；
t：
表示型钢腹板厚度（单位mm）
：
表示局部压应力（单位Mpa,
=
）
：
表示单桩侧阻力地安全系数（钢管桩时,取1.6）；
：
表示单桩端阻力地安全系数（钢管桩时,取1.6）；
g：
表示构件每延米重量.
（3）本方案所用材料地力学特性和截面特征如下,计算过程从略.
满堂支架所用材料性质及截面特性
序号
名称
截面积A（cm2）
抗弯惯矩I（cm4）
截面抵抗矩W（cm3）
弹性模量E（Mpa）
容许应力（Mpa）
抗拉刚度EA（
升级会员 