01 简支梁现浇支架方案.docx
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01简支梁现浇支架方案
川南林业局林区公路恢复重建（611林场）
K0+103大桥简支梁支架现浇施工
专项方案
四川中都规划设计咨询有限公司
2013年4月·成都
川南林业局林区公路恢复重建（611林场）
K0+103大桥简支梁支架现浇专项方案
一、工程概况
1.1上部结构
1.1.1本桥上部为1-40m的现浇预应力砼简支箱梁，梁高2.3m，按全预应力构件设计。
为了施工方便，箱梁为单箱单室。
箱梁梁端顶、底板及腹板加厚，跨中顶板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚度30cm；梁端顶板厚度50cm，底板厚度47cm，腹板厚度60cm。
箱梁共设3道横梁，即端部两道端横梁和跨中中横梁。
箱梁底板横向水平放置，顶板为单向2%横坡，与路线横坡一致。
1.1.2设计计算采用空间结构计算软件MIDAS计算，桥面现浇层不参与结构受力，箱梁为搭架现浇，一次落架。
1.1.3设计参数
（1）多年平均相对湿度：
60%
（2）混凝土：
重力密度γ=26.0kN/m3，弹性模量Ec=3.45×104MPa。
（3）预应力钢筋:
弹性模量Ep=1.95×105MPa，松弛率ρ=0.035，松弛系数ξ=0.3。
（4）锚具:
锚具变形、钢筋回缩按6mm（一端）计算;管道摩擦系数μ=0.17，管道偏差系数κ=0.0015。
（5）温度荷载：
整体升温+30.4℃；整体降温-23.6℃
（6）竖向梯度温度效应：
按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）规定取值。
1.2下部结构
下部结构采用桩基接盖梁桥台，桩基础。
1.3桥面铺装
桥面铺装层采用15cmC40防水砼。
二、支架施工方案
本处简支梁采用梁式支架施工，支架跨度2+4x9+2=40m。
支架组成：
1）梁端位置设置临时桥台，基础采用扩大基础。
桥台现浇时预埋70x70cm钢板，上安装Ⅰ45a工字钢、工字钢上安装贝雷片及横向Ⅰ18工字钢，上部纵向布置12*12cm方木支撑模板。
翼缘板区设置脚手架支撑，脚手架设顶托和底托，顶托上设12×12cm方木支撑，其上纵向布置12*12cm方木支撑模板，模板采用1.5cm厚竹胶板；其中脚手架横向布置间距：
0.5m，纵向间距0.6m，步距为0.6m。
在混凝土浇筑完成后能够保证落架。
2）跨中位置设置临时支墩，基础采用扩大基础。
支墩采用直径为60cm钢管，下设置加劲板。
扩大基础现浇时预埋100x100cm钢板，与支墩进行沿周焊接；支墩顶部安装Ⅰ45a工字钢、工字钢上安装加强型贝雷片及横向Ⅰ18工字钢，上部纵向布置12*12cm方木支撑模板。
翼缘板区设置脚手架支撑，脚手架设顶托和底托，顶托上设12×12cm方木支撑，其上纵向布置12*12cm方木支撑模板，模板采用1.5cm厚竹胶板；其中脚手架横向布置间距：
0.5m，纵向间距0.6m，步距为0.6m。
在混凝土浇筑完成后能够保证落架。
质量控制标准：
钢管支墩之间采用L63x63x5的角钢连接为整体，脚手架搭设完成后设置剪刀撑，脚手架底部设置扫地杆（距离工字钢顶面15cm），纵向每排脚手架之间设置斜撑，以确保支架结构稳定。
三、支架施工注意事项
3.1扩大基础设计
扩大基础施工前进行草袋围堰，确保无水状态施工，基础浇筑同时进行预埋件的安装，且确保预埋件的水平。
基础浇筑完成后进行养护，使其在正常使用期间满足结构要求。
3.2支架设计
门式支架设置四跨（4x9m），支墩设置5根钢管，钢管间距按照2m布置，从梁中心线向翼缘板方向排列。
3.2.1钢管支墩布置与稳定性设计
在完成基础施工后，安装ф600×12mm的钢管作为支墩，布置间距按照2m设置。
钢管支墩在安装前焊接尺寸100×100cm、厚度16mm钢板作为连接法兰，将法兰与分配梁焊接为整体，支墩安装完成后，将每排支墩之间用L63×63×5mm角钢设置水平、竖向剪刀撑，将其连为整体增强支墩稳定性，剪刀撑设置时按照设计图设置两道。
3.2.2贝雷片布置方案及稳定性设计
钢管墩顶部并排安装2根Ⅰ45a的工字钢作为横梁，横梁上部纵向安装12排贝雷片（横向布置：
腹板区布置4片，底板区布置4片，翼缘板区域设置4片），贝雷片安装时，用横向连接件将其至少两片连为一组，连接件采用标准件，安装后设置“U”型卡安装槽钢和利用上部Ⅰ18工字钢将贝雷架连为整体，与钢管支墩分配梁通过“L”型螺栓固定。
3.2.4模板支撑系统
贝雷片上部横向安装Ⅰ18的工字钢形成支撑平台（间距0.6m），底、腹板区纵向布置12*12cm方木支撑底模；翼缘板在工字钢上设脚手架和方木支撑（横桥向方木截面12×12cm，纵桥向方木截面12×12cm）。
钢管墩之间安装剪刀撑进行连接将钢管墩连为整体。
脚手架布置：
翼缘板区域纵向×横向=0.60×0.50m,步距为0.6m；在距支撑平台15cm处设扫地杆；横桥、纵桥设置剪刀撑。
3.3支架安装
安装顺序：
钢管支墩→钢管支墩设置剪刀撑→安装横梁→安装贝雷片→安装贝雷架之间的横向连接件→安装分配梁→安装翼缘板区脚手架→安装横向12×12cm方木→安装12×12cm纵向方木→铺设竹胶板；在底、腹板区在分配梁直接安装12*12cm纵向方木后铺设竹胶板。
钢管支墩、贝雷片、工字钢等用吊车配合人工进行安装，脚手架、剪刀撑、贝雷片连接件、方木等人工完成。
支架安装时用全站仪测定钢管支墩的位置及垂直度，测工字钢、贝雷片的位置；用水准仪测量高程。
3.3.1落架措施
本箱梁为等高度简支梁，底板、腹板区在Ⅰ18工字钢上直接支撑方木不能落架，在每个钢管支墩上设置砂箱或垫墩作为落架措施；翼缘板区通过脚手架支撑，通过松开脚手架立杆顶托的方式进行落架。
3.3.2焊接标准
钢管支墩的法兰盘焊接必须饱满，管壁与法兰接触的部分全部焊接。
工字梁拼接在一起设置的焊接钢板必须全部与工字钢焊接在一起，钢管支墩上安装的横梁，与钢管支墩顶部的法兰接触部分满焊，砂箱上下板与箱身焊接必须满焊。
全部焊缝按照直角焊缝控制，焊缝高度hc=0.7hf，焊缝形式见下图。
说明：
hc---焊缝高度，hf----钢板或工字钢腹板厚度
3.3.3箱梁左右两侧的人行道设置
由于支架设置时只有8.5m宽，只能满足梁体宽度，需要设置人行道，人行道采用钢管制作，设置在翼缘板支撑脚手架上，宽度95cm；纵向按照脚手架60cm距离布置，与脚手架连接为整体；人行道下连接杆与脚手架水平杆连为整体，并设置斜撑；人行道步板采用5cm厚的木板，宽度95cm进行满铺，在外侧脚手架立杆超出粱顶面1.2m左右，并挂安全网作为防护。
人行道主要功能是人行通道，在使用时严禁作为堆放钢筋、模板等重物的平台。
3.4静载预压
3.4.1试验目的
连续梁梁体混凝土221.4m3，按2.6t/m3计算，梁重575.6t。
梁体的全部重量由模板传递到支架承担。
支架、外模安装完成后，对支架进行预压，其作用：
①检验模板、支架的刚度、强度及稳定性和基础承载能力；②消除模板、支架之间的非弹性变形，测算出施工荷载作用下的弹性变形值，为箱梁施工时模板的预拱度计算提供依据；③通过预压检测支架的稳定，确保施工安全。
3.4.2加载方法：
支架平台、箱梁外模拼装好以后，进行堆载预压，综合考虑各种因素，预压荷载按混凝土重量的120%考虑，575.6×1.2=690.7t。
堆载预压采用分级加载的方法进行，压重的先后顺序按照混凝土浇筑顺序进行，先浇筑部分先加载、后浇筑部分后加载，荷载分别按设计荷载的60%、100%、120%进行。
3.4.3加载顺序
底板→腹板→顶板
3.4.4人员、材料、设备配置
预压荷载选用大型编织袋装砂，每袋重量1.2t左右，袋子装完后，称量出具体重量后标注在袋子外面醒目位置，便于预压时记录。
预压时，现场准备型钢或他钢材，腹板用砂袋压至和跨中荷载相同后，如果加压数量不足，在其部位使用型钢及其他钢材加重，钢材重量做好详细的称量并做好记录。
预压材料在搅拌站装完称量后运至施工场地。
预压吊装设备采用汽车吊（设置备用吊车），人员分为两组、每组人员满足24小时两班轮流作业。
3.4.5测点的布置
预压前先在底模、翼缘板和下部支架顶端及支架基础上布设观测点，在加载过程中对钢管支墩及基础进行观测。
预压前，测量观测点的原始标高，并作详细记录。
3.4.6卸载
按照预压顺序后预压的先卸载，先预压的后卸载的顺序进行卸载。
卸载至总重量的100%、60%及全部卸载完时，对观测点进行观测并记录。
在预压重物全部卸完后对现浇支架全面进行测量并作好记录。
砂袋应在桥下不妨碍施工的地方临时存放，轮流倒运。
3.4.7观测成果分析
分级加载试时测量各测点的标高值，用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值，算出模板和支架总下沉值（预压前-稳定期），计算弹性变形量（卸载后-稳定期）和非弹性变形量（预压前-卸载后）。
3.4.8支架预拱度设置
根据测出梁段荷载作用下支架产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值、张拉以后的起拱量与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度（f=f1（设计提供值）+f2（弹性变形），按算出的预拱度重新调整底模标高。
以确保成桥后的梁体线形满足设计要求。
预拱量采用厚度分别为1～10mm的各种薄钢板在相应设计位置处水平支垫底模的横梁。
调节预拱度时，测量人员跟踪测量，确保调模一次到位，采用电子水准仪进行精确测量。
预压卸载、模板调整完毕后，清理模板表面的杂物，并刷模板漆，在模板漆全部干透后，开始绑扎钢筋。
在桥上施工时不得乱扔烟头、烟盒、杂物，上桥必须清理脚下的污泥，在混凝土浇筑前必须进行清理杂物和冲水，清除全部污泥。
3.4.9预压安全注意事项：
１）预压前应对支架各连接点进行检查，并检查顶托是否全部受力，并检查模板之间的连接。
２）按混凝土梁重分布，模拟浇筑混凝土过程进行加载试验。
底模、翼模和腹模处码砂袋。
在加载过程中时刻注意各处支承、各处连接及变形情况。
３）预压应采用分级分层加载，禁止在一个地方集中堆载。
４）加载过程中，安排指挥人员，以协调地面、模板内人员及吊装司机的工作。
5）加载时模板内不宜有其他人员走动，若有人通过，一定要提醒其注意避让头顶空中的吊装物。
6）加载时在模板上设安全员一名，随时督导安全问题。
7）加载过程中，要安排专人对模板、支架各部位进行观察，发现异常情况时马上进行卸载。
8）卸载时要分级卸载。
9）在进行堆载预压、模板吊装作业时，采用汽车吊时，吊车支腿下必须垫时，必要时垫钢板增大受力面积；采用履带吊进行施工时，履带吊履带下垫钢板增大受力面积，同时根据吊重、力臂长度等计算起重机械稳定性。
在吊车正在运行时，起重臂下严禁站人。
四、支架验算
4.1、梁体参数
本桥上部为1-40m的现浇预应力砼简支箱梁，梁高2.3m，按全预应力构件设计。
为了施工方便，箱梁为单箱单室。
箱梁梁端顶、底板及腹板加厚，跨中顶板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚度30cm；梁端顶板厚度50cm，底板厚度47cm，腹板厚度60cm。
箱梁共设3道横梁，即端部两道端横梁和跨中中横梁。
梁体自重为5756KN，按120%考虑验算，计自重为5756x1.2=6907KN，按纵向每延米计算梁底为6907/40/5=34.5KN/m2。
4.3、荷载情况
（1）、梁体自重q1=3.45T/m2；
（2）、施工人员、机械荷载q2=0.25T/m2；
（3）、倾倒及捣固砼荷载q3=0.4T/m2；
（4）、模板荷载q4=0.03T/m2；
（5）、每平米纵向方木总重量W=1m*4根*0.12*0.12*0.6=0.035T；
纵向12cm*12cm方木匀布荷载q5=0.035T/m2；
（6）、横向I18工字钢每平米总重：
1m*1.667根*24.14/1000=0.04T
横向工字钢荷载q6=0.04T/m2；
（7）、贝雷片单片荷载q7=0.214T/m；
（8）、横向I45a工字钢每米荷载q8=2*0.0804=0.161T。
（9）、单根ф600*12mm钢管荷载q9=0.176T。
4.4、受力杆件几何特征及参数
序号
杆件名称
截面尺寸
惯性矩I（cm4）
截面矩W（cm3）
弹性模量E（×103MPa）
允许应力σ（MPa）
备注
1
竹胶板
15mm
28.13
37.5
4.5
12
取1m
2
方木
12*12cm
1728
288
9
12
3
工字钢
I18
1669
185.4
210
170
4
工字钢
I45a
32241
1432.9
210
170
5
贝雷片
3*1.5
577434.4
7699.1
210
190
加强型
4.5、相关检算
1）竹胶板检算
作用在底板区竹胶板上的荷载：
Q1=（q1+q2+q3+q4）*10=41.3KN/m
跨中弯矩：
Mmax=Q1*L^2/8=0.2KN*m（L=0.2m）
应力：
σ=Mmax/W=5.3MPa<[σ]=12.0MPa（满足要求）
挠度：
f=0.00677*Q*L^4/（E*I）=0.4mm<[L/400]=0.5mm（满足要求）
2）纵向方木检算
12*12cm方木各参数W=288cm3，I=1728cm4，E=9000Mpa。
每米范围布置12*12cm方木（n=4），则
Q=（q1+q2+q3+q4+q5）*10=41.34KN/m
跨中弯矩：
Mmax=Q*L*L/8=1.86KN*m（L=0.6m）
应力：
σ=Mmax/（W*n）=1.6MPa<[σ]=12.0MPa（满足要求）
挠度f=5*Q*L^4/（384*E*I*n）=1.08mm<[L/400]=1.5mm（满足要求）
3）横向I18工字钢检算
横向I18分配梁（底板区最大间距90cm、腹板区间距45cm、翼缘板区90cm），I18工字钢各参数W=185.4cm3，I=1669cm4，E=2.1*10^5MPa,n取1根。
按最不利状态计算Q=（q1+q2+q3+q4+q5+q6）*10=41.38KN/m
跨中弯矩：
Mmax=Q*L*L/8=4.19KN*m（L=0.9m）
应力：
σ=Mmax/（W*n）=22.5MPa<[σ]=170.0MPa（满足要求）
挠度：
f=5*Q*L^4/（384*E*I*n）=1.3mm<[L/400]=2.3mm（满足要求）
4）贝雷片计算
（1）整体计算（最大跨度9m，按照梁体截面4.6m2计算贝雷架片数）。
线载：
Q=6907/40+8.5*（q2+q3+q4+q5+q6）*10=236.85KN/m
弯矩：
M=Q*L^2/8=2398.1KN*m（L=9m）
应力：
σ=Mmax/（W*n）=38.9MPa<[σ]=190MPa（满足要求）
按8片计算剪力V=236.85*9/2/8=133.2KN
V<[V]=245.2KN（单侧单排贝雷架容许剪力为245.2KN）满足要求
按8片计算扰度
f=5*Q*L^4/（384*E*I*n）=20.2mm<[L/400]=22.5mm（满足要求）
（2）腹板区（厚0.6m）
线载：
Q=（2.3*0.6*2.6+q2+q3+q4+q5+q6+q7）*10=45.5KN/m
弯矩：
M=Q*L^2/8=460.7KN*m（L=9m）
应力：
σ=Mmax/（W*n）=20.3MPa<[σ]=190MPa（满足要求）
按2片计算剪力V=45.5*9/2/2=102.4KN
V<[V]=245.2KN满足要求
按2片计算扰度
f=5*Q*L^4/（384*E*I*n）=15.5mm<[L/400]=22.5mm（满足要求）
（3）底板区（底板布置宽度4m）
线载：
Q=（4*0.5*2.6+q2+q3+q4+q5+q6+q7）*10=61.6KN/m
弯矩：
M=Q*L^2/8=623.7KN*m（L=9m）
应力：
σ=Mmax/（W*n）=20.3MPa<[σ]=190MPa（满足要求）
按4片计算剪力V=61.6*9/2/4=69.3KN
V<[V]=245.2KN满足要求
按4片计算扰度
f=5*Q*L^4/（384*E*I*n）=10.5mm<[L/400]=22.5mm（满足要求）
5）横向I45a工字钢计算
横梁选用I45a工字钢，两根一束焊接牢固，布置于钢管支墩顶部的钢板上，单根工字钢承载9/2=4.5m范围内上层荷载。
I45a工字钢各参数W=1432.9cm3，I=32241cm4，E=2.1*10^5MPa。
单根工字钢承受最大荷载
6907*4.5/40+10*（q2+q3+q4+q5+q6）*4.5*8.5+10*q7*4.5*12=1316.2KN
线载Q=1316.2/8.5=154.8KN/m
跨中弯矩Mmax=Q*L^2/8=77.4KN*m（L=2）
应力值σ=Mmax/W=54MPa<[σ]=170MPa
挠度f=5*Q*L^4/（384*E*I）=0.444mm<[L/400]=5mm
6）钢管立柱承受荷载计算
翼缘板区域支墩保守设计，荷载均采用底板区支墩反力验算。
底板区共计3根支墩，承载全部荷载计算，单排支墩承载12m范围上层结构荷载。
∑Q=6907*9/40+10*（q2+q3+q4+q5+q6）*9*8.5+10*q7*9*12=2362.8KN
单根钢管柱竖向荷载为Q=2362.8/3=787.6KN
a）应力验算：
D600钢管柱及L63角钢均采用Q235b钢材，抗弯、压、拉设计值均为215MPa。
根据《铁路桥梁钢结构设计规范》-2005弯曲应力容许值为140MPa，轴向压应力容许值为135MPa。
最大应力为57.4MPa，强度满足要求
b）变形验算：
最大变形量为3.04mm，按柱高12m计算，容许值为12000/400=30mm，满足要求。
c）稳定性验算：
钢管截面参数：
外径D=600mm、壁厚t=12mm、高度L=12m
截面积：
A=3.14*（D^2-d^2）/4=2826.3cm2
惯性矩：
I=3.14*（D^4-d^4）/64=636172.4cm4
回转半径：
i=Sqrt（I/A）=15cm
杆件长细比：
λ=L/i=80
查《铁路桥梁钢结构设计规范》-2005
稳定性系数：
ω=0.628[σ]=135MPa
钢管承受荷载：
[N]=A*ω*[σ]=23961.4KN
N=787.6<[N]=23961.4满足要求
7）基础验算
单排支墩基础底尺寸为A=11.2*3.2=35.84m2
基础总重为25*（11.2*3.2+9.6*1.6）=1280KN。
上层结构总荷载为1144.5*5=5722.5KN
基底反力为N=1280+5722.5=7002.5KN
基底应力为δ=N/A=7002.5/35.84=195.4kpa
根据地勘资料，河床表层即为漂石层，基本承载力为500kpa，但考虑漂石层分布不均，岩层厚度较小的原因，建议将基底嵌于灰岩层不小于1m，基本承载力为300kpa，满足持力层要求。
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