莆永高速A3标悬空支架施工方案1229.docx

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莆永高速A3标悬空支架施工方案1229

福建省莆田至永定（闽粤界）高速公路

永春至永定泉州段A3合同段

悬空支架施工方案

（剪力销）

编制：

审核：

批准：

中铁十局二公司莆永高速A3合同段项目部

2011年12月29日

目录

1、编制依据及原则1

1.1编制依据1

1.2编制原则1

2、工程概况1

3、总体施工方案2

3.1支承平台布置3

3.2计算依据及采用程序3

3.3计算参数4

3.4计算结果6

4、结论8

1、编制依据及原则

1.1编制依据

（1）福建省莆田至永定高速公路泉州段A3标《两阶段施工图设计》。

（2）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）。

（3）《公路工程质量检验评定标注》（JTGF80/1-2004）。

（4）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。

（5）当地的水文、气象及本项目的地质资料。

（6）《福建省高速公路施工标准化管理指南》。

1.2编制原则

（1）本着“安全第一、质量至上”的原则。

（2）充分考虑施工不利因素，加快施工进度，保证节点工期。

（3）多年来本单位在相似工程上使用的先进经验和施工方法。

2、工程概况

炉内大桥右幅桥梁起讫桩号：

K11+705.3～K11+830.5，桥长125.2m。

左幅起讫桩号：

ZK11+699.5～ZK11+823.5，桥长124m。

全桥上部构造采用预应力混凝土T梁，先简支后结构连续（刚构）体，右线桥跨组合：

4×30，全桥共1联，下部结构采用柱式墩，钻孔灌注桩基础，墩柱直径均为1.50m，墩柱最高20.5m，桩基直径1.80m，最长19m。

左线桥跨组合：

4×30，全桥共1联，下部结构采用柱式墩，钻孔灌注桩基础，墩柱直径均为1.50m，墩柱最高22m，桩基直径1.80m，最长19m。

西溪大桥右幅桥梁起讫桩号：

K16+727.3～K17+135.5，桥长408.2m。

左幅起讫桩号：

ZK16+679.3～ZK17+098.7，桥长419.4m。

全桥上部构造采用预应力混凝土T梁，先简支后结构连续（刚构）体，右线桥跨组合：

4*40+3*40+3*40m，全桥共3联，下部结构采用柱式墩及薄壁实心墩，钻孔灌注桩基础，1#、5#、6#、7#、8#、9#墩墩柱直径1.80m，墩柱最高27.3m，桩基直径2.0m，最长29m；2#、3#、4#墩采用薄壁实心墩，墩柱最高43.7m；左线桥跨组合采用4*40+4*40+3*30m，全桥共3联。

下部结构采用柱式墩及薄壁实心墩，钻孔灌注桩基础，1#、2#、5#、6#、7#、8#、9#、10#墩墩柱直径1.8m，墩柱最高33.5m。

当铺大桥右幅桥梁起讫桩号：

K19+733.5～K19+980.5，桥长247.0m。

左幅起讫桩号：

ZK19+801.5～ZK20+018.5，桥长217m。

全桥上部构造采用预应力混凝土T梁，先简支后结构连续（刚构）体，右线桥跨组合：

4×30+4×30m，全桥共2联，下部结构采用柱式墩，钻孔灌注桩基础，1#、2#、7#墩墩柱直径1.50m，墩柱最高18.9m，桩基直径1.80m，最长20m；3#、4#、5#、6#墩墩柱直径1.80m，墩柱最高30.5m；左线桥跨组合采用3×30+4×30m，全桥共2联。

下部结构采用柱式墩，钻孔灌注桩基础，1#、2#、3#、6#墩墩柱直径1.50m，墩柱最高18.7m。

3、总体施工方案

莆永高速A3合同段桥梁大部采用双柱式墩身，且部分墩高较高，采用满堂支架施工盖梁耗时长、占用大量钢管扣件等周转材料、不经济，并且施工风险高，拟采用在墩柱上预留孔穿钢棒搭设支承平台施工。

本标段盖梁尺寸分别为2.4m×1.7m×10.9m（宽×高×长）、2.2m×1.5m×10.9m（宽×高×长）、2.2m×1.5m×10.8m（宽×高×长）、2.0m×1.3m×10.8m（宽×高×长）。

考虑最不利情况，采用西溪大桥左线8#墩盖梁作为计算模型。

盖梁简图如下：

3.1支承平台布置

盖梁施工支承平台采用在两墩柱上各穿一根2.4m长φ10cm钢棒，上面采用墩柱两侧各一根12m长45b工字钢做横向主梁，搭设施工平台的方式。

主梁上面安放一排每根3.5m长的[16槽钢，间距为50cm作为分布梁。

分布梁上铺设盖梁底模。

传力途径为：

盖梁底模——分布梁（[16槽钢）——横向主梁（45b工字钢）——支点φ10cm钢棒。

如下图：

3.2计算依据及采用程序

本计算书采用的规范如下：

1、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）

2、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

3、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

4、《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》（JGJ130-2001）

5、其他现行相关规范、规程

3.3计算参数

1、主要材料

（1）[16a槽钢

截面面积为：

A=2195mm2

截面抵抗矩：

W=108.3×103mm3

截面惯性矩：

I=866.2×104mm4

弹性模量E=2.1×105Mpa

钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

（2）45b工字钢

横向主梁采用2根45b工字钢，横向间距为180cm。

截面面积为：

A=11140mm2，

X轴惯性矩为：

IX=33759×104mm4，

X轴抗弯截面模量为：

WX=1500.4×103mm3，

钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

（3）钢棒

钢棒采用φ100mm高强钢棒（A45），

截面面积为：

A=3.14×502=7850mm2，

惯性矩为：

I=πd4/32=3.14×1004/32=981.25×104mm4

截面模量为：

W=πd3/32=3.14*1003/32=9.8125×104mm3

抗剪强度设计值［τ］=125Mpa。

2、设计荷载

（1）砼自重

砼自重统一取170cm梁高为计算荷载，

砼设计方量：

V=49.51m3，钢筋砼按27KN/m3计算，

砼自重：

G=49.51×27=1336.77KN

盖梁长10.9m，均布每延米荷载：

q1=1336.77/10.9=122.64kN/m

（2）组合钢模板及连接件1.0kN/m2，侧模和底模每延米共计5.8m2，q2=5.8kN/m

（3）[16a槽钢

3.5m长[16槽钢间距0.5m，每延米2根共计7米，合计：

q3=7×0.1723=1.2061kN/m

（4）45b工字钢

共2根，当根长12米，共重：

2×12×87.45kg=2098.8kg

q4=20.99KN

（5）施工荷载

小型机具、堆放荷载：

q5=2.5KPa

振捣混凝土产生的荷载：

q6=2KPa

荷载组合及施工阶段

盖梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2，施工荷载按活载考虑组合系数1.4。

3、受力模型

（1）[16a槽钢分布梁计算模型：

[16a槽钢分布梁直接承受底模以上的自重，[16a槽钢分布在圆柱两侧的45b工字钢上，两工字钢主梁紧贴圆柱，间距按圆柱直径180cm，故[16a槽钢分布梁计算跨径为180cm，盖梁底宽为240cm，分布梁两端各悬臂55cm，悬臂有利跨中受力，不计悬臂部分，按简支梁计算，实际偏安全，如下图

（2）工字钢主梁计算模型：

工字钢主梁承受由每根双槽钢分布梁传来的重力，按均布荷载考虑，两根工字钢各承受一半的力，工字钢搭在两圆柱预埋的钢棒上，故工字钢计算跨径为两圆柱中心的间距，取为6.7m，按两端外伸悬臂计算。

如下图

（3）钢棒计算模型

钢棒为悬臂结构模型，工字钢紧贴圆柱，故只考虑钢棒受剪，4个支点抗剪截面分担承受上面传来的重力。

3.4计算结果

（1）[16a槽钢分布梁计算

荷载q=1.2×（q1+q2）+1.4×（q5+q6）=1.2×（122.64+5.8）+1.4×（2.5+2）=160.428KN/m

[16a槽钢分布梁布设间距0.5m，单根承受0.5×160.428=80.21KN，

盖梁底宽2.4m

则单根槽钢均布荷载q=80.21/2.4=33.42KN/m

计算跨径1.8m

跨中弯矩：

M=1/8ql2=0.125×33.42×1.82=13.54KN.m

σ=M/W=13.54/108.3×103mm3=125MPa＜【215MPa】

挠度：

f=5ql4/384EI=5×33.42×1.84/（384×2.1×866.2）=0.00251m<[f]=l0/400=1.8/400=0.0045m（满足要求）。

（2）45b工字主横梁计算

荷载：

q=1.2×（q1+q2+q3）+1.4×（q5+q6）=1.2×（122.64+5.8+1.21）+1.4×（2.5+2）=161.88KN/m

45工字钢设两根，单根承受q=0.5×161.88=80.94KN/M

计算跨径6.7m

跨中弯矩：

M=1/2qlx[（1-a/x）（1+2a/l）-x/l]

=1/2×80.94×6.7×5.45×[（1-2.1/5.45）×（1+2×2.1/6.7）-5.45/6.7]=275.70KN.m

σ=M/W=275.70/1500.4×103mm3=183.75MPa＜【215MPa】

跨中挠度：

f=ql4（5-24a2/l2）/384EI

=80.94×6.74×（5-24×2.12/6.72）/（384×2.1×33759）=0.0163m=16.3mm<[f]=l/400=6.7/400=16.75mm

悬臂端点挠度：

f=qal3（6a2/l2+3a3/l3-1）/24EI

=80.94×2.1×6.73×（6×2.12/6.72+3.5×2.13/6.73-1）/（24×2.1×33759）=-0.0091m

（3）钢棒计算

荷载：

q=1.2×（q1+q2+q3）+1.4×（q5+q6）=1.2×（122.64+5.8+1.21）+1.4×（2.5+2）=161.88KN/m

Q=（161.88×10.9+20.99）/4=446.37KN

τ=Q/A=446.37×103/7850=56.86MPa<[τ]=125Mpa

4、结论

综合以上计算得知，此支架方案能满足盖梁施工受力要求。