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支架预压方案

xxx扩能改造工程

Xxxxx大桥53～56孔（32+48+32）m现浇连续梁

模板支架预压方案

编制人:

审核人：

审批人：

中铁xx集团XX

2012年8月

Xxxx段扩能改造工程

Xxx特大桥53～56孔（32+48+32）m现浇连续梁

模板支架预压方案

一、专项方案工程概况

Xxx扩能改造工程，在YDK106+917.48m处上跨xx客专铁路，与其平面交叉51°。

跨越xx铁路线的特大桥第53～56孔采用（32+48+32）m现浇钢筋混凝土连续梁，全长113.3m。

此梁为单箱单室等高度变截面箱形梁，梁底宽4m、顶宽7m、高均为3.4m，腹板厚度36-80cm，底板厚度30-60cm，在端、中支点共设4各横隔板，底板设有进人孔，钢筋混凝土总量为793.01m3。

二、施工组织机构

三、预压目的

由于在支架安装过程中，各支柱、杆件与等各结点之间存在一定的间隙，在荷载作用下，除弹性变形外还将产生部分非弹性变形，所以必须对支架进行不小于施工总重量进行模拟预压，按照梁体混凝土重量的120%等效荷载进行充分预压，以消除非弹性变形，同时测出弹性变形，绘制出荷载—变形曲线，以找出支架对应于承担（支架理论上应分摊的除墩顶X围以外钢筋混凝土重量+施工荷载）荷载情况的支架下沉量，以便为确定底模预拱度提供依据。

四、支架情况

根据设计桥墩高度和现场情况与设计要求，采用贝雷梁支架现浇法施工。

支架利用螺旋钢管下用法兰盘与承台连接，并各钢管柱之间用型钢连接保证支架整体刚度。

再其上横桥向布置双56b工字钢作分配梁。

贝雷梁作为纵向分配梁。

施工时，严格控制焊接质量，经检测合格后方可进行下道工序施工。

五、荷载情况

根据分析，支架预压需要计算除墩顶X围以外的混凝土重量。

1、通过CAD按照设计结构尺寸绘制在墩顶X围内的断面图，并利用CAD面积查询功能，得断面积（阴影部分）有横隔板处为14.8m2-1.31m2=13.49m2。

无横隔板处为14.8m2-8.64m2=6.16m2。

2、根据设计图纸可知，部分梁体在边墩X围内（边墩帽半宽为1.7m），部分梁体在中墩X围内（中墩帽宽为3.0m）。

故梁体施工过程总重应该在104.3m=113.3m-（3+1.7）*2的X围内分担。

从图上可知，梁端与中支点处断面都有横隔板，且截面都是变化的，但梁端变截面长度为2.65m，中墩处为10.2m。

3、梁端1.7mX围内梁体自重为1.7*13.49*2.65=60.77t。

中支点3mX围内梁体自重为3*13.49*2.65=107.2t。

边跨跨中截面总重为（32.65-3.2）*6.16*2.65=480.7t，中跨跨中截面总重为（48-3）*6.16*2.65=734.6t。

（混凝土单位重量按2.65t/m3计）

结论：

边跨由支架承受的本格墩外混凝土重量合计480.7t。

取481t。

中跨由支架承受的本格墩外混凝土重量合计734.6t。

取734.6t。

六、预压方法

6.1、加载分级

根据现场条件，采用堆码沙袋的方法模拟支架的实际受力情况对其进行等效逐级预加载，共加载3次，每次加载前后都检查所有焊接部位。

加载分四个阶段进行：

第一阶段，在支架对应的孔跨位置处按支架应分摊的此段钢筋混凝土重量的50%，边跨取240t（中跨取367t）模拟加载，观察支架焊接、变形情况。

第二阶段，在支架对应的孔跨位置处按支架应分摊的此段钢筋混凝土重量的80%，边跨取384t（中跨取587t）模拟加载，观察支架焊接、变形情况。

第三阶段，在支架对应的孔跨位置处按照支架应分摊的此段钢筋混凝土重量的100%，边跨取481t（中跨取734t）模拟加载，测试出支架承受该孔跨此段荷载时的荷载—变形曲线；

第四阶段，在支架对应的孔跨位置处按照支架应分摊的此段钢筋混凝土重量的120%，边跨取577t（中跨取880t）模拟加载，测试出支架承受该孔跨此段荷载时的荷载—变形曲线；

在模拟加载过程中，施工荷载按浇筑混凝土重量的120%计算，一并加载进去，也可根据现场进度情况分跨预压，以便更接近实际情况。

6.2、卸载分级

也分为四个阶段，即从577t（中880t）→481t（中734t）→384t（中587t）→240t（中367t）→0，与加载程序相反。

6.3、测量与记录

在支架上每个截面分别布设3个测点，每跨设4个截面。

具体位置设于每个支架立柱附近与跨中。

测试方法为在该处绑钢丝绳（绑线），在钢丝绳底部绑扎刻度尺，在钢丝绳下掉钢筋，使钢筋垂直悬吊，并置于地面放置的油桶内，放置晃动，在油桶附近搭设支架并加横杆，使刻度尺固定，然后通过加载查看刻度尺尺寸。

加载过程：

每完成一级加载，1小时后观测一次。

加载至最大重量时，除加载完毕第1小时后观测一次外，第4小时再观测一次。

当加载至终极荷载时，除加载完毕第1小时、第4小时观测二次外，第12小时再观测一次（共3次）。

卸载过程：

在完成终极荷载三次观测后，开始卸载观测，当卸载至每一级荷载时，均立即观测一次，观测记录数据后，继续卸载，直至完成卸载。

根据现场实际情况与施工作业程序，计划分跨预（压或整体预压），每完成一跨支架安装就可以进行单独预压。

根据情况，可在卸载第一跨的同时，吊入中跨进行预压。

加载试验各测点变形记录表

预压等级顺序：

加载50%-80%-100%-120%（110%）-卸载20%（10%）-20%-30%-50%

预压重量等级顺序：

边跨加载240t-384t-481t-577t（529t）-卸载96t（48t）-96t-144t-241t

中跨加载367t-587t-734t-880t（807t）-卸载147t（74t）-147t-220t-367t

测点编号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

原始标高（A0）

50%（1小时）

加载后标高（B1）

差值（C1=A0-B1）

80%（1小时）

加载后标高（B2）

差值（C2=A0-B2）

100%

（1小时）

加载后标高（B3）

差值（C3=A0-B3）

100%

（4小时）

加载后标高（B4）

差值（C4=A0-B4）

120%

（1小时）

加载后标高（B1）

差值（C4=A0-B4）

120%

（4小时）

加载后标高（B5）

差值（C5=A0-B5）

120%

（12小时）

加载后标高（B6）

差值（C6=A0-B6）

卸载到100%

（立即）

卸载后标高（B7）

差值（C7=A0-B7）

卸载到80%（立即）

卸载后标高（B8）

差值（C8=A0-B8）

卸载到50%（立即）

卸载后标高（B9）

差值（C9=A0-B9）

0

（立即）

卸载后标高（B10）

差值（C10=A0-B10）

七、安全措施

1、吊装作业必须设专人指挥，吊车司机、挂钩人员、装卸人员等，必须服从指挥人员的指挥。

2、吊装前与吊装过程中，必须检查钢丝与吊环的工作状态，当钢丝出现硬弯、抽丝、断股，吊环有变形、裂纹等情况，必须更换合格的备用品。

3、在支架顶工作平台四周用钢管或其它材料等焊接高度不小于1.0m的防护栏杆，并挂细目安全网，保证作业人员施工过程中的安全。

4、进行现场人员，必须正确佩戴安全帽；高空作业时，正确佩戴安全带。

5、由于沙袋堆码高度较高，必须保证每层之间放稳，敞口处必须绑结可靠，防止沙子从敞口处淌出。

6、加载过程中，安排专人检查支架各部焊接接口。

当发现开焊时，停止加载组织人员重新焊接；当发现工字钢、槽钢等出现明显变形，立刻通知现场负责人，停止加载，并组织人员、设备进行卸载。

7、临近既有线安全施工措施

施工时严格按XX局关于营业线施工与安全管理办法的通知与《铁路技术管理规程》设置施工安全防护，未设好施工防护不得进行施工作业，其防护内容按《铁路技术管理规程》《铁路工务安全规则>规定的防护办法，如防护距离、防护信号等组织实施，并不得变更。

在施工前必须成立施工安全组织机构。

对参与作业人员进行施工教育，做到“四明确”，即明确施工步骤；明确施工安全技术措施；明确责任X围：

明确责任分工。

特殊工种要持证上岗。

特殊工种主要包括电工、电焊工、场内机动车司机、起重工。

八、结构检算

附、结构计算

一、工程概况

Xx段扩能改造工程，在YDK106+917.48m处上跨xx客专铁路，与其平面交叉51°。

跨越xx铁路线的特大桥第53～56孔采用（32+48+32）m现浇钢筋混凝土连续梁，全长113.3m，计算跨度112m（两侧梁端至边支座中心各65cm）。

桥下净空富余量只有53.5cm。

连续梁设计为单箱单室等高度变截面箱形梁，箱梁底宽4m、顶宽7m，梁高均为3.4m，腹板厚度36-80cm，底板厚度30-60cm，在端支点、中支点共设4各横隔板，底板设有进人孔，钢筋混凝土总量为758m3。

二、检算依据

1、跨越xx铁路线的特大桥第53～56孔采用（32+48+32）m现浇钢筋混凝土连续梁图

2、铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB10415-2003）

3、铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规X（TB10002.3-2005）

4、建筑施工碗扣式脚手架安全技术规X（JGJ166-2008）

5、钢结构设计规X（GB500017-2003）

二、支架拼装

支架钢管采用φ600mm，壁厚8mm螺旋管，下设底脚钢板厚20mm，砂浆找平，膨胀螺栓牢固安装在承台与桩基顶面上。

钢管坡口焊接在底脚钢板上，钢管与钢板连接设置加强肋6块。

钢管柱上采用20mm厚钢板，钢板上安置520mm钢沙箱，作为落梁措施。

钢沙箱上采用2I56b组合工字钢作为横梁。

纵梁采用7组贝雷梁作为纵梁，纵梁与横梁采用U型螺栓铰接。

三、荷载计算（查设计规X）

1.现浇砼容重按26.5kN/m3计算

2.模板自重:

2.5KN/m2

3.施工人员、施工料具堆放、运输荷载:

1.5KN/㎡

4.倾倒混凝土时产生的冲击荷载：

2.5KN/m2

5.振捣混凝土产生的荷载:

2.0KN/m2

6.恒载系数取1.2，活载系数取1.4；

7.结构强度安全系数K1=1.3。

8.C50:

抗压强度fc=33.5mpa，抗剪强度fct=3.1mpa，弹性模量Ec=3.55×104mpa

9.贝雷片单重270kg/片（含连接片等配件287kg/片），横桥向14片，q2=2.87KN×14/3=13.4KN/m

10.钢管支撑柱与工字钢自重G=116.8kg/m×9m×12根（9m钢管柱，中跨12根）+4组×115.1Kg/m×14m/组（一组2根工字钢，每根7m）=12614.4kg+6445.6kg=19060kg，qg=190.6/45.2（中跨计算跨度）=4.22KN/m

（一）荷载组合

主梁混凝土q1=26.5KN/m3×758m3/112m=179.3KN/m

贝雷梁恒载q2=13.4KN/m

支撑架体系自重q3=4.22KN/m

人群机具活载q4=1.5KN/m2×7m=10.5KN/m

浇筑振捣活载q5=（2+2.5）KN/m2×7m=31.5KN/m，（7m横桥向宽度）

不考虑风载影响。

荷载组合q组=1.2×（179.3KN/m+13.4KN/m+4.22KN/m）+1.4×（10.5KN/m+31.5KN/m）=236.304KN/m+58.8KN/m=295.104KN/m

（二）钢管支撑柱参数

支撑住采用φ600mm，壁厚8mm螺旋管，D=60cm，d=58.4cm，材质为Q235，每米单重116.8kg。

（查钢结构设计规X）

截面积A=π（D2-d2）/4=3.14×（602-58.42）/4=148.71cm2

截面惯性矩I=π（D4-d4）/64=3.14×1328080.48/64=65158.95cm4；

回转半径i=sqrt（I/A）=20.93cm。

截面模量W=I/2D=542.99cm3

E=2.06×105Mpa，fy=205Mpa。

（三）钢管支撑柱承载力计算

1、中跨支撑住计算

中跨钢管支撑柱高度7m，计算高度按7m计，计算按一端铰接，另一段固定形式计算，取系数μ=0.7，欧拉公式的界限值

104

钢管径厚比=600/8=75<100×（235/fy）=188，满足要求（查钢结构设计规X）

最大长细比λ=μL/i=0.7*700/20.93=23.41<104，属于小柔度杆件,查钢结构设计规X稳定系数ψ=0.961。

单根钢管支柱容许承载力Nd=ψAfy=0.961×148.71cm2×205Mpa=2929.6KN

结构安全系数取1.3，[Nd]=2929.6/1.3=2253.5KN

中跨横梁上承受压力为F=q组（L1+L2）/2=295.1×15.275=4507.6KN（L1、L2是指中跨横梁分担的两侧跨距，分别为13.2m和17.35m）

中跨支撑柱为受力最大，单根支撑柱受力F1=F/3=1502.6KN<[Nd]=2253.5KN，满足要求！

（F就是上面的中跨横梁承受压力）

σ=

=1502.6/（0.961×148.71）=105.1MPa<205Mpa,满足要求！

钢管柱上、下口采用80×80cm与100×100cm的2cm钢板封口，下口用∠40×30×3mm的倒角钢板与2cm厚上口钢板焊接牢固，下口钢板与混凝土基础用M30锚栓联结，钢管底脚与下口钢板连接处焊接6片直角梯角形加劲肋（对称布置）。

钢管立柱间用[20的槽钢焊接，形成平联加固。

2、边跨支撑住计算

回转半径i=sqrt（I/A）=20.93cm。

边跨钢管柱高度17.5m，按18m计算，计算按一端自由，另一段固定形式计算，取系数μ=0.7，欧拉公式的界限值

104

最大长细比λ=μL/i=0.7*1800/20.93=60.23<104，属于小柔度杆件,查钢结构设计规X稳定系数ψ=0.875。

单根钢管支柱容许承载力Nd=ψAfy=0.875×148.71cm2×205Mpa=2667.4KN

结构安全系数取1.3，[Nd]=2667.4/1.3=2051.9KN

边跨单根支撑柱受力F1=F/3=1401.7KN<[Nd]，满足要求！

边跨横梁上集中应力F=295.1KN/m×14.25m=4205.2KN，

边跨上单根桩上集中应力Fd1=1401.7KN

σ=

=1401.7/（0.875×148.71）=107.7MPa<205Mpa,满足要求！

（四）横梁计算

横梁采用2I56b热轧普通工字钢，工字钢上下用5mm厚钢板焊接连接，组成组合梁，横梁支撑长度按7m计算。

材质为Q235，工字钢自重115.1Kg/m。

I56b工字钢物理几何特征参数：

（查钢结构规X）

横截面积：

A=146.58cm2；

E=2.06×105Mpa，fy=205Mpa

惯性矩Ix=68503cm4；

回转半径ix=sqrt（I/A）=sqrt（68503cm4/146.58cm2）=21.62cm

组合惯性矩∑I=2×68503=137006cm4。

组合截面模量W=137006/28=4893.0cm3。

（28是工字钢高度的一半）

则两钢管柱支撑柱间横梁长度2.5m，上部荷载q=147.5KN/m（计算2.5m跨度内荷载组合）

M=ql2/8=147.5*2.5*2.5/8=115.23KN·m，

σ=M/W=115.23/4893.0=23.6Mpa<205Mpa，满足要求！

ω=5qL4/384EI=5×147.5×2.54/（384×2.06×137006）

=28808/108377.2=0.27mm

（五）纵梁计算

纵梁采用标准贝雷片与连接片组成贝雷梁，非加强型单层双排贝雷梁，连接片为450mm，横桥向采用[140mm连接为整体，最大计算跨度为17.35m

贝雷片计算参数：

单片贝雷片I=250497.2cm4，组合贝雷梁ΣI=14I=250497.2×14=3506960.8cm4，E=2.06×105Mpa，W=7157.1cm3，[M]=788.2KN·m，[Q]=245.2KN,（钢结构设计规X）

跨中弯矩M中=0.078q组l2=0.078*295.104*17.35*17.35=7446.37KN·m<14[M]=11034.8KN·m,满足要求！

其中0.078是查三跨不等跨连续梁弯矩计算系数内插得0.0778，取0.078

fmax=0.644ql4/（100ΣEI）=0.644×295.1×17.354/（100×2.06×3506960.8）=17085401.55/722433924.8=23mm<17.35/400=43满足要求！

公式是三跨不等跨连续梁挠度计算公式

（六）桩基承载力计算

横梁上集中应力F=295.1KN/m×14.25m=4205.2KN，

边跨上单根桩上集中应力Fd1=F/3=4205/3=1401.7KN

横梁上集中应力F=295.1KN/m×15.275m=4507.6KN（长度是均布荷载计算跨度=（17.35+13.2）/2）

中跨单根桩上集中应力Fd2=F/3=4507.6/3=1502.6KN

中跨单桩受力最大，桩顶压力按Fd2=1502.6KN计算，钻孔桩桩径按1.25m计算

第1土层为回填土:

极限侧阻力标准值qsia=0kpa

层面深度为:

1.5m;

第2土层为泥岩：

极限侧阻力标准值qsia=90kpa

层面深度为:

6m;

第3土层为泥岩：

极限侧阻力标准值qsia=140kpa

层面深度为:

6m;

侧阻力与端阻力效应系数ψsi=1，ψp=1

桩基长度采用12m长1.25m直径钻孔桩，极限端阻力标准值qpk=300kpa，（查设计图）极限端阻力Qpk=qpk×As=300×3.14×1.252/4=367KN

极限侧阻力Qsik=upψsiqsiaL=3.14×1.25×（90×6+140×6）=5416KN（查土力学相关书籍）

总极限侧阻力Qsk=∑Qsik=5416KN

基桩竖向承载力设计值R=Qsk+Qpk=367+5416=5783KN

K1=R/Fd1=5783/1483=3.89，边跨满足要求！

K2=R/Fd2=5783/1502.6=3.8，中跨满足要求！

（七）方木与模板计算

1、方木

方木为10cm×10cm，放在贝雷梁上，横桥向间距400mm。

Wx=bh2/6=167cm3，（bh为方木截面尺寸）Ix=bh3/12=833cm4

腹板下贝雷梁间距30cm，横桥向中心距0.4m，则方木经跨度为0.3m。

腹板下梁体自重荷载为q=0.3×3.4×26.5+（2.5+1.5）=31.1KN/m.

方木所受的弯矩为：

Mmax=qL2/8=31.1×（0.3）2/8=0.35KN·m

木材（落叶松）顺纹受弯容许应力为：

[σ]=14.5Mpa（查木结构设计规X）

则容许弯矩为：

M=W[σ]=14.5×167=2.42KN.m，弯矩满足

剪应力：

F=qL/2=31.1×0.4/2=6.22KN

根据材料力学，矩形截面的剪应力为

τ=3F/2A=3×7.2/（2×0.10x0.10）=1080kpa=1.08Mpa

木材（落叶松）顺纹容许弯曲剪应力为：

[τ]=2.3Mpa，剪力满足

挠度：

fmax=5qL4/384EI=5×31.1×103×0.34/（384×10000×106×833×10-8）=0.39mm查设计规X中材质表

[f]=0.3/400＝0.75mm，挠度满足要求。

2、模板

模板采用14mm光面竹胶板，方木中心距0.4m，计算跨度按0.3m计，靠近梁端处最大腹板厚度0.8m，安二跨等跨连续梁计算，腹板下梁体自重荷载为q=0.8×3.4×26.5+（2.5+1.5）=76，08KN/m

模板承受最大弯矩：

Mmax=0.096ql2=0.096×76.08×（0.3）2=0.657KN·m

弯曲应力：

σ=M/w=0.657×106/（800×142/6）=25.14Mpa，满足要求！

挠度：

f=0.192qL4/100EI=12×0.192×76.08×3004/（100×8000×800×143）=0.81mm,满足要求！

查木结构设计规X

腹板方木0.45×0.45m布置

腹板模板侧压力：

F=0.22γct0β1β2v1/2=0.22×26.5×4×1.2×1.15×√60

=62.32KN/m2

F=γcH=26.5×2.8=74.2KN/m2

所以侧压力取62.32KN/m2，按400中心距布置方木，则模板承受弯曲应力为24.94KN/m，满足要求！

查混凝土设计规X

（八）腹板下单孔贝雷梁承载能力计算

1.腹板下荷载组合

纵梁计算（腹板下）

部位

宽度（m）

面积（m2）

混凝土自重（KN/m）

模板系统（KN/m2）

砼施工倾倒（KN/m2）

支架系统（KN/m）

砼施工振捣（KN/m2）

施工机具人员（KN/m2）

分项组合

组合值（KN/m）

纵梁根数

单根荷载值（KN/m）

恒载1.2（KN/m）

活载1.4（KN/m）

1

0.36

1.224

32.436

3

2.5

19.48

2

1.5

63.60

3.02

66.62

2.00

33.31

q=66.62KN/m

贝雷片计算参数：

单片贝雷片I=250497.2cm4，E=2.06×105Mpa，W=7157.1cm3，[M]=788.2KN·m，[Q]=245.2KN,组合贝雷梁ΣI=2I=500994.4cm4。

跨中弯矩M中=0.078q组l2=0.078×66.62×17.354KN·m=15