河北一桥模架计算.docx

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河北一桥模架计算

唐山曹妃甸工业区河北一桥工程

现浇箱梁模板支架

施工方案

编制：

审核：

审批：

北京城建三建设集团有限公司

曹妃甸工业区河北一桥项目经理部

2010年5月8日

1.编制依据1

1.1国家、行业和地方相关规范规程1

1.2相关设计图纸1

1.3安全管理法规文件1

1.4其它1

2.工程概况1

2.1地质条件1

2.2工程设计概况1

2.3桥梁设计概况2

2.3.1下部结构2

2.3.2上部结构设计概况2

2.4危险性较大的分部分项工程概况2

2.5施工平面布置图、相关结构平面、剖面图2

2.6模架工程施工的重点、难点、特点3

3.模架（脚手架）体系选择3

3.1确定模架（脚手架）选型原则3

3.2确定模架（脚手架）选型3

4.施工准备3

4.1物资材料准备3

4.2机械设备准备6

4.3劳动力准备6

4.4技术准备6

4.5协调工作6

5.施工部署7

5.1施工组织机构7

5.2施工总体部署8

6.施工方案8

6.1施工工艺8

6.2地基处理及排水8

6.3现浇箱梁支架参数设计9

6.4支架稳定性计算10

6.4.1第二联T形刚构箱梁10

6.4.2普通箱梁.13

6.5施工参数选择18

6.6支架验收22

6.7支架预压22

6.7.1沉降观测22

6.7.2预压荷载确定22

6.8模板工程22

6.9T形刚构根部模板稳定性验算23

6.9.1荷载计算23

6.9.2面板验算24

6.9.3强度验算25

6.9.4挠度验算25

6.9.5穿墙螺栓验算26

6.10混凝土工程26

6.10.1混凝土供应26

6.10.2混凝土浇注26

6.10.3混凝土试块制作28

7.安全证体系及措施28

7.1安全保证目标28

7.2施工安全保证体系及措施28

7.2.1施工安全保证体系28

7.2.2施工安全管理措施29

7.2.3施工安全技术措施34

7.2.4季节性施工安全技术措施35

7.3突发事件应急预案35

7.3.1事件的准备措施35

7.3.2突发事件的组织措施35

7.3.3桥梁现浇支架坍塌事故预防监控措施36

7.3.4现场应急救援处理36

7.3.5应急救援组织机构的职责、分工、组成37

1.编制依据

1.1国家、行业和地方相关规范规程

（1）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007

（2）《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002

（3）《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002

（4）《组合钢模板技术规范》GB50214-2001

（5）《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008

（6）《钢管脚手架、模板支架安全选用技术规程》DB11/T583-2008

（7）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001

1.2相关设计图纸

《唐山市曹妃甸工业区河北一桥桥梁工程施工图设计》

1.3安全管理法规文件

（1）《建设工程安全生产管理条例》（国务院第393号令）

（2）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）

1.4其它

（1）唐山曹妃甸河北一桥工程施工组织设计

（2）唐山曹妃甸河北一桥工程地质勘查报告

2.工程概况

2.1地质条件

本场区特殊性岩土主要为软土、素填土、不良地质现象主要为砂土液化。

软土其物理性质表现特征为含水量高，达到30%以上；天然空隙比高，超过0.9；液性指数大于0.75；标贯击数低，一般在5击以下。

软土具有补透水性或极弱透水性，软土内地下水的径流、排泄均较缓慢，排水固结时间长。

软土层易使地基产生变形和较大沉降。

本工程沿线通过地段上部表层为人工素填土、沿线地形平坦。

沿线天然沉积的地基不会发生地震液化问题。

2.2工程设计概况

本项目曹妃甸工业区河北一桥位于工业区北区，是连接工业区综合服务区高压走廊带东西两岸生活性桥梁。

河北一桥道路等级为城市主干路。

道路全长532.02米，道路红线宽为45m。

桥梁长305.06米，桥梁横断面宽38m，桥梁面积11593平方米。

桥梁横断面为：

2m（人行步道）+3.5m（非机动车道）+0.5m（两侧分隔带）+11.5m（机动车道）+3m（中央分隔带）+11.5m（机动车道）+0.5m（两侧分隔带）+3.5m（非机动车道）+2m（人行步道）=38m

2.3桥梁设计概况

2.3.1下部结构

基础为桩基础，按嵌岩桩设计，要求桩底嵌入弱风化或微风化层。

桩径选用Ф1.2m、Ф1.5m。

桥墩采用圆形墩，设双支点，明箱梁，墩柱尺寸为Ф1.5m。

2.3.2上部结构设计概况

本工程上部结构全部为现浇预应力箱梁，共4联。

第一联两跨，30m+30m，箱梁高度1.6m；第二联两跨，60m+60m，为T形刚构箱梁结构，梁高2.0m～3.5m；第三联及第四联两跨，30m+30m，梁高1.6m。

箱梁采用C50高性能砼，钢绞线采用高强度低松弛钢绞线（标准强度fpk=1860MPa）。

2.4危险性较大的分部分项工程概况

本工程危险性较大的分部分项工程为4#轴主墩模板工程及全部现浇预应力箱梁模板支架工程。

4#轴主墩侧模支设高度5m，采用定型钢模板，模板面板采用δ5钢板制作。

面板系统由面板、竖肋和横肋组成。

竖肋和横肋都采用[50×45×4.5槽钢制作，间距为30cm。

横肋及竖肋与面板焊接在一起，使面板双向受力。

墙体两侧模板通过M16螺栓对拉固定，螺栓水平间距为1.0m，竖向间距0.7。

现浇预应力箱梁模板支架工程搭设除第二联两跨跨度为60m外，其余跨跨度均为30m。

支架搭设高度最小为1.3m，最大搭设高度3.6m，位于4#轴位置。

普通连续箱梁有梁部位施工总荷载为19420N/m2，无梁部位施工总荷载为53320N/m，T型刚构无梁部位施工总荷载为25020N/m2，有梁部位施工总荷载为65320N/m2

2.5施工平面布置图、相关结构平面、剖面图

本工程施工平面布置图详见附图1-1所示。

各联桥梁设计外形图详见附图2-1所示。

、

2.6模架工程施工的重点、难点、特点

本工程地处软基施工区，模架搭设施工前需要对地基进行处理，地基处理时应根据上部总施工荷载的分部特点制定相应的地基处理施工方案，以减小不均匀沉降，即高梁部位应比低梁部位处理深度深，有横梁及腹板部位地基处理深度应比无横梁及腹板部位地基处理深度深。

支架搭设时，有腹板及横梁部位支架应比一般部位密集，步距缩小。

为充分消除地基沉降，施工前应进行超载预压支架，预压重量为施工总荷载总量的1.2倍。

预压完成后，根据沉降观测值计算弹性变形量，据此预留箱梁底模预留拱度。

3.模架（脚手架）体系选择

3.1确定模架（脚手架）选型原则

模架选型时应在充分考虑安全因素的前提下，本着安装及拆除方便、减少施工成本的原则进行选型。

模架在保证强度的条件下，节点位置连接越牢靠约好。

3.2确定模架（脚手架）选型

本工程拟选用我项目部自由的碗口式管架搭设模架支撑系统，及能充分减少工程造价，因为安装及拆卸速度快，能缩短施工工期。

同时该体系为成熟的施工体系，桥梁现浇结构中得到广泛应用，积累了成熟的施工经验，安全上能达到很好的保证。

4.施工准备

4.1物资材料准备

施工前，做好材料使用计划，提前做好钢筋、钢绞线、锚具等的见证取样试验工作，试验结果合格且报监理工程师审批后方可进场，同时做好商品混凝土供货厂家的协调工作。

施工用的架子管、方木、模板根据施工进度提前进场。

重要施工辅料进场计划见下表

名称

型号

数量

单位

进场日期

方木

100×150mm

9720

2010.4.20

方木

100×100mm

9600

2010.4.20

竹胶板

1.2m×2.44m

6400

2010.4.20

碗口管架

Φ48

350

2010.4.21

本工程拟用主材计划表见表3.1及表3.2所示。

表3.1河北一桥上部结构钢筋计划表

序号

直径（mm）

总量（kg）

进场日期

4月23日

5月15日

6月5日

Φ10

57156

19624

Φ12

564864

193936

Φ14

91514

31420

Φ16

761455

261433

Φ22

12042

4131

Φ25

81660

27894

Φ28

164658

56250

4.2机械设备准备

本工程上部结构主要使用的机械设备为：

Q25T汽车吊，砼运输车，砼输送泵，备用发电机，钢筋切割机，钢筋弯曲机，电焊机等应提前进行全面检修和试运行，并进行保养，确保施工过程中正常使用。

主要施工机械具配置见表3-3。

表3-3机械设备计划表

类型（种类、型号）

额定功率

吨位或容量

规格型号

数量

砼泵车

230kW

80m3/h

CJJ5250

混凝土罐车

12m3

汽车吊

1.5kW

25t

千斤顶

1kW

400t

YQC-400

高压电动油压泵

6kW

63MPa

YBZ2×1.5/63

钢筋弯曲机

2kW

钢筋切断机

2kW

灰浆泵

5.5kW

1.5MPa

2HB6

真空泵

2.2kW

80m3/h

YBV80

手持式砂轮切割锯

30式振捣棒

1kW

50式振捣棒

1.2kW

混凝土振捣梁

自制

4.3劳动力准备

做好劳动力用工计划，确保各工种之间的合理搭配，确保施工高峰期的劳动力。

箱梁施工需要劳动力235人，人员配置情况如下：

钢筋工60人，模板工30人，架子工40人，混凝土工32人，预应力张拉组7人，普工60人，机械工6人。

4.4技术准备

由项目主任工程师组织技术人员熟悉设计图纸，编制施工技术方案。

技术人员向工长、班组长进行技术交底。

4.5协调工作

项目经理部与当地政府部门之间进行协调，总工与设计单位、监理单位进行技术问题的协调，材料部门与供应厂商作好进货协调工作。

同时项目部内部各个部门之间作好工作关系的交圈，防止施工过程中管理脱节问题发生。

5.施工部署

5.1施工组织机构

箱梁结构施工由我项目部组织实施承建。

整个工程由项目经理总负责，对工程的工期、质量、进度、资金利用及生产过程中的组织协调进行总体管理。

由主任工程师，负责整个施工过程阶段的技术管理工作。

设生产副经理一名，负责整个施工过程中的生产组织、协调工作。

另设其他工作人员，协助项目经理、总工及生产副经理进行施工过程中的管理工作。

项目组织机构图见图4-1。

5.2施工总体部署

考虑到本工期紧，任务量大，同时施工期正处于雨季，因此为按期完成施工任务，本工程总体上按照大平行小流水的思路组织施工，本工程模板、支架将按照全桥同时施工进行配置。

项目部将实行24小时轮班施工，每个工作班将配备足够的劳动力、机械设备，确保施工顺利进行。

在每一工序具备施工条件的前提下，尽量提前安排施工。

本工程将先行进行支架基础地基处理，结合现场箱梁、墩柱的施工实际进展情况再依次进行第四联连续箱梁施工、第二联T形刚构箱梁施工、第一联连续箱梁施工，最后进行第三联连续箱梁施工。

上部结构施工时遵循“预压一跨，绑筋一跨，一联穿束，整联浇注”的思想进行施工。

施工时先进行第四联⑦～⑧轴预压，预压完成后，转至⑥～⑦轴预压，同时进行⑦～⑧轴钢筋绑扎。

待⑥～⑦轴预压完成后，进行⑥～⑦钢筋绑扎，并进行第四联钢绞线穿束，然后进行整联混凝土浇注。

T形刚构施工时先进行③～④轴预压，预压完成后，转至②～③轴预压，同时进行③～④轴钢筋绑扎。

待②～③轴预压完成后，进行②～③钢筋绑扎，并进行第二联钢绞线穿束，然后进行整联混凝土浇注。

第一联与第三联施工方法同第二联与第四联，采用分跨预压，分跨棒扎钢筋，最后整体穿束，整体浇注混凝土的施工方法。

6.施工方案

6.1施工工艺

支架搭设施工工艺为：

地基处理及排水沟施工→管件检查验收→底托方木铺设→支架立杆及横杆分层搭设→插顶托→剪刀撑→脚手架→纵向方木→横向方木→堆载预压→支架沉降观测→卸载。

6.2地基处理及排水

本工程支架地基处理分A、B两个区域区别对待进行处理。

A区为承台基坑换填以外区域。

本区地基处理采用下部换填80cm，上部浇注20cm厚C20混凝土。

B区位桥墩及桥台下部处理区域，处理区域为：

从承台底向四周外扩1.5米换填山皮石至承台顶以上50cm位置处，上铺再浇注20cm厚C20素混凝土。

A、B两个区域进行地基处理时，应每侧宽出桥梁1.5m，即总处理宽度为38m+2×1.5m=41m。

地基处理前，清理基坑底部的杂物及积水，取保基坑底部干净。

对于基坑填筑宽度不满足要求的部位应进行刷坡。

为避免填筑过程中因施工机械的震动造成基坑边坡失稳坍塌，地基处理强应将基坑两边2m范围内的堆土清理倒运。

山皮石应分层填筑碾压，每层填筑厚度不得超过50cm，碾压采用16t以上振动压路机先进行振动碾压，振动碾压不少于三遍，最好进行三遍静压。

山皮石填筑时应注意成品保护。

每层填筑前用竹胶板将结构与填筑山皮石隔离，待下一层填筑前，取出竹胶板用于下一层填筑的结构保护。

对于机械压不到的部位可采用级配砂砾分层换填，采用蛤蟆夯夯实。

分层回填厚度每层不大于30cm。

为防止雨水浸泡支架下部的地基，山皮石顶部应按照2～3%找横坡，然后再浇注上部混凝土，混凝土顶面也应保证2～3%的横坡。

同时在支架地基处理范围外修筑排水沟，确保排水沟畅通地排出施工现场外。

6.3现浇箱梁支架参数设计

支架采用满堂红碗口架搭设，支架场地必须平整、坚密，标高基本一致。

搭设前，在地面用白灰线弹出立杆的行距、列距控制线。

在地基上每列脚手架底部沿纵向铺设50mm*300mm的通长木板，木板下部通过垫干砂进行找平。

支架施工前，应检查支架杆件的完好性，弯曲、压扁的管件严禁施工。

同时应按照钢管架验收规范抽样进行抗压失稳试验，试验合格后方可使用。

支架搭设时，应保证立杆的垂直度偏差小于0.5%，顶部绝对偏差小于10mm/m。

可调底座、可调顶托及碗口一定要旋紧，底部模板要垫实，底座要完全支在方木上，底座和顶托可调距不大于30厘米。

箱梁支架设计原则为：

（1）T形刚构连续箱梁（第二联）：

横隔梁及腹板下部立杆横距采用60cm，立杆纵距采用60cm，横杆步距60cm。

无横隔梁、无腹板下部杆横距采用60cm，立杆纵距采用60cm，横杆步距120cm。

翼缘板下立杆横距（90）60cm，纵距60cm，横杆步距120cm。

（2）普通连续箱梁（第一、三、四联）

横隔梁及腹板下部立杆横距采用60cm，立杆纵距采用（60）90cm，横杆步距60cm。

无横隔梁、无腹板下部立横距采用90cm，立杆纵距采用90cm，横杆步距120cm。

翼缘板下立杆横距90cm，纵距90cm，横杆步距120cm。

剪刀撑设置：

支架四边与中间每隔4排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置；高于4米时，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。

每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角宜在45°~60°之间。

横向剪刀撑按照每隔2排立杆设置一排横向剪刀撑。

6.4支架稳定性计算

6.4.1第二联T形刚构箱梁

第二联T形刚构箱梁梁高2m，一联两跨（60m+60m）,顶板厚25cm，底板厚25～50cm。

腹板宽50cm，中隔梁宽50cm。

（1）T型刚构箱梁有横梁部位验算

T型刚构箱梁有横梁部位的模板支撑：

次梁采用100mm×100mm的方木，次梁中心间距30cm；主梁采用100mm×150mm的方木，主梁中心间距60cm；碗扣脚手架立杆间距60×60cm，步距60cm。

大、小楞采用东北落叶松，其力学参数如下：

顺纹弯应力fm=11N/mm2

弹性模量

A.荷载：

模板及支架自重区：

1100N/m2

钢筋砼自重：

有横梁部位：

2m×25×103N/m3=50000N/m2

施工人员及设备自重：

1000N/m2

振捣时砼产生的荷载：

2000N/m2

荷载组合系数:

静载取1.2，动载取1.4

用于强度计算的总垂直荷载为：

q1=（1100+50000+1000）×1.2+2000×1.4=65320N/m2

用于变形计算的总垂直荷载为：

q2=（1100+50000+1000）×1.2=62520N/m2

B.次梁计算：

次梁上部荷载可简化为受均布荷载的简支梁。

①强度验算：

q=65320×300/106=19.6N/mm

M=1/8ql2=1/8×19.6×6002=882000Nmm

根据Wx=IX/（h/2）及IX=1/12bh3计算得，

Wx=1/6bh2=16.67×104mm3，IX=5.73×106mm4

σ=M/Wx=186188/16.67×10-4=1.12MPa＜[σ]=11Mpa

②挠度验算：

q=65320×300×10-6=19.6N/mm

v=5ql4/（384EIX）=5×19.6×6004/（384×0.1×105×5.73×106）=0.57mm＜[v]=300/500=0.6mm

C.主梁计算：

主梁采用100mm×150mm的方木，中心间距30cm，其上荷载可简化为受集中荷载的简支梁。

①强度验算：

P=65320×600×600×10-6=23515N

M=PL/4=23515×600/4=3.53×106Nmm

Wx=1/6bh2=1/6×100×1502=375000mm3

IX=1/12bh3=25.625×106mm4

σ=M/Wx=3.53×106/3.75×105=9.4MPa＜[σ]=11Mpa

②挠度验算：

v=PL3/（48EIX）=23515×6003/（48×0.1×105×25.625×106）

=0.41mm＜[v]=300/500=0.6mm

D.碗扣支架计算：

碗扣支架立杆截面（φ48×3.5），考虑到钢管锈蚀，非标等因素，钢管壁厚按照3mm计算，钢管内径为40mm，外径为46mm。

碗扣支架步距60cm，则有：

A=405mm2

回转半径：

r=1/4（462+402）0.5=15.24

长细比：

λ=L/r=1200/15.24=78.7

查钢结构设计规范：

φ=0.695

结构重要系数取1.4

σ=rN/（φA）=（65320×0.6×0.6）×1.4/（0.695×405×10-6）=116（Mpa）

＜[σ]=215Mpa

支架满足要求.

（2）T型刚构箱梁无横梁部位验算

T型刚构箱梁无横梁部位的模板支撑：

次梁采用100mm×100mm的方木，中心间距30cm；主梁采用100mm×150mm的方木，中心间距60cm；碗扣脚手架立杆间距60×60cm，步距120cm。

A.荷载

模板及支架自重区：

1100N/m2

钢筋砼自重：

无横梁部位：

0.75m×25×1000N/m3=18750N/m2

施工人员及设备自重：

1000N/m2

振捣时砼产生的荷载：

2000N/m2

荷载组合系数:

静载取1.2，动载取1.4

无横梁部分用于强度计算的总垂直荷载为

q3=（1100+18750+1000）×1.2+2000×1.4=27820N/m2

无横梁部分用于变形计算的总垂直荷载为

q4=（1100+18750+1000）×1.2=25020N/m2

B.次梁计算：

次梁上部荷载可简化为受均布荷载的简支梁。

①强度验算：

q=27820×300/106=8.35N/mm

M=1/8ql2=1/8×8.35×6002=375750Nmm

根据Wx=IX/（h/2）及IX=1/12bh3计算得，

Wx=1/6bh2=16.67×104mm3，IX=5.73×106mm4

σ=M/Wx=375750/16.67×10-4=2.25MPa＜[σ]=11Mpa

②挠度验算：

q=25020×300×10-6=7.51N/mm

v=5ql4/（384EIX）=5×7.51×6004/（384×0.1×105×5.73×106）=0.22mm＜[v]600/500=1.2mm

C.主梁计算：

主梁采用100mm×150mm的方木，中心间距60cm，其上荷载可简化为受集中荷载的简支梁。

①强度验算：

P=27820×600×600×10-6=10015.2N

M=PL/4=10015.2×600/4=1.50×106Nmm

Wx=1/6bh2=1/6×100×1502=375000mm3

IX=1/12bh3=25.625×106mm4

σ=M/Wx=1.50×106/3.75×10-5=4MPa＜[σ]=11Mpa

②挠度验算：

v=PL3/48EIX=10015.2×6003/48×0.1×105×25.625×106

=0.18mm＜[v]=600/500=1.2mm

D.碗扣支架计算：

碗扣支架立杆间距60×60cm，步距1.2m，则有

A=405mm2

回转半径：

r=1/4（462+402）0.5=15.24

长细比：

λ=L/r=1200/15.24=78.74

查钢结构设计规范：

φ=0.691

结构重要系数取1.4

σ=rN/（φA）=（27820×0.6×0.6）×1.4/（0.691×405×10-6）=50.10（Mpa）

＜[σ]=215Mpa

支架满足要求.

6.4.2普通箱梁.

第一、三、四联连续箱梁梁高1.6米，底板厚22cm，顶板厚25cm，腹板宽55cm，中隔梁宽50cm。

（1）普通箱梁有横梁及腹板部位验算

箱梁有横梁部位的模板支撑：

次梁采用100mm×100mm的方木，次梁中心间距20cm；主梁采用150mm×150mm的方木，主梁中心间距60cm；碗扣架立杆间距60×90cm,步距120cm。

有横梁及腹板部位下部设双排间距60×90cm。

如下图所示。

大、小楞采用东北落叶松，其力学参数如下：

抗弯fm=11MPa

弹性模量

A.荷载

模板及支架自重区：

1100N/m2

钢筋砼自重：

有横梁部位：

1.6m×25×103N/m3=40000N/m2

施工人员及设备自重：

1000N/m2

振捣时砼产生的荷载：

2000N/m2

荷载组合系数:

静载取1.2，动载取1.4

用于强度计算的总垂直荷载为：

q1=（1100+40000+1000）×1.2+2000×1.4=533

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