40+64+40m悬浇梁1+O+1号梁段现浇模板支架与墩梁固结共用施工方案.docx

1、40+64+40m悬浇梁1+O+1号梁段现浇模板支架与墩梁固结共用施工方案新建东北东部铁路登沙河至庄河段（DZ2标段）花园口一号路特大桥（40+64+40）m预应力混凝土悬臂连续梁28号墩O号梁段模板支撑架专项施工方案中铁九局登庄项目部二分部2014年元月新建东北东部铁路登沙河至庄河段（DZ2标段）花园口一号路特大桥（40+64+40）m预应力混凝土悬臂连续梁28号墩O号梁段模板支撑架专项施工方案编 制： 审 核： 审 批： 中铁九局登庄项目部二分部2014年元月中铁九局专项施工方案审批表工程名称： 专项施工方案名称： 审批意见：审核人： 年 月 日负责人： 审核部门：审批意见：审核人： 年

2、月 日负责人： 审核部门：目 录第一章、工程概况第二章、模板支撑架结构概况第三章、结构设计荷载计算第四章、结构内力计算 第五章、结构设计，强度和刚度验算第六章、施工方法及施工工艺第七章、各项施工保证措施及注意事项第八章、工程数量表第九章、施工相关设计附件图第十章、工程实例照片第一章、工程概况1.1 工程概况新建东北东部铁路通道登沙河至庄河段改造工程（DZ2标段），改DK133+151.38m花园口一号路特大桥，第26号墩第29号墩（改DK133+079.20改DK133+224.80）梁跨设计为（40+64+40）m预应力钢筋混凝土连续梁，梁全长145.4m。箱梁设计采用时速200公里有砟轨道

3、预应力混凝土双线连续梁。本梁段位于直线-4.0%的下坡道上。花园口一号路特大桥(40+64+40)m预应力钢筋混凝土连续梁结构布置如图1所示。图1 、花园口一号路特大桥(40+64+40)m连续梁结构布置简图1.2、主梁工程概况连续梁顶板宽度11.7m，底板宽度6.4m。箱梁横截面采用单箱、单室直腹板形式，顶板厚度除梁端附近外均为35cm，腹板厚度由486080cm变化，底板由跨中的40cm按二次抛物线变化至根部的80cm。梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高5m，边支点及跨中梁高3m，中跨跨中直线段长8.4m，边跨直线段长14.4m。箱梁设计采用C55混凝土，竖向预应力钢筋采用32mm高强

4、度精轧螺纹钢筋，型号PSB830，抗拉强度标准值为830MPa。全桥共分为35个梁段，T构每侧悬浇7个节段，设计悬浇28个节段。中支点O号梁段长度9m，悬浇梁段分成3.5m及4m，合拢段长2m，边跨直线段长度8.4m。连续梁O号梁段及1号梁段结构简图如图2所示。图2、连续梁O号梁段及1号梁段结构简图1.3、桥梁主墩概况（40+64+40）m三孔连续梁处于第2629号桥墩上。其中第26号及第29号为边墩，第27、28号墩为主桥墩。两座主桥墩均为实体钢筋混凝土结构，设计为C35实体钢筋混凝土结构。墩身为园端形板式桥墩，桥墩高度9.5m（墩身7m、墩帽2.5m），宽度7.6m。钢筋混凝土钻孔灌注桩基

5、础，两层实体钢筋混凝土承台。一承台平面尺寸顺桥长10.6m、横桥宽度14、60m；二层承台平面尺寸顺桥长5.6m、横桥宽度10m、高1.5m。墩身顶帽尺寸横桥向宽9.4m、顺桥向长3.8m。主桥墩结构尺寸如图3所示。图3、主桥墩墩身结构尺寸简图1.4、施工的难点和重点本项分项工程施工的难点和重点是模板支撑架与墩身链接的锚固质量、及保证支撑杆件空间几何位置的准确性是质量控制重点，支架上高空作业是施工安全管理的重点。第二章、模板支撑架结构概况根据中华人民共和国住房和城乡建设部危险性较大的分部分项工程安全管理办法200987号文要求，针对本桥O号梁段现浇模板支撑架的分项工程编制专项施工方案。本方案编

6、制的主要内容包括支撑柱，以及上部一次主梁、二次横向分配梁及其桁联稳定结构。其上结构属于底模模板结构，列入模板施工作业指导书中编制。本桥两个主桥墩墩高均为9.5m。桥墩墩身不算很高，拟采用落地式支撑架。由于O号梁段长度9m，不满足两支挂蓝独立安装场地（长度）需要（利旧既有挂蓝），考虑将两个1号梁段改为支架浇筑。现浇模板支撑架总长度应满足O号梁段和两个1号梁段浇筑需要，支撑架搭设总长度不小于为16m。考虑悬浇T构临时固结在墩身外设置钢管支撑柱，一并与O号梁段和1号梁段的模板支撑架共用。此现浇模板支撑架搭设总长度不小于17m，总宽度不小于12m，以满足施工作业需要。模板支撑架采用落地式支撑架。钢管支

7、撑柱N1杆件采用直径350 mm、壁厚12mm钢管柱；一次主梁N2采用双拼I45b工字钢组合梁，横向分配梁N3采用I25b工字钢。墩身内锚固拉杆N7采用直径32mm、标准强度=830MPa（型号PSB830）精轧螺纹锚固钢筋。N2一次主梁通过N7锚固拉杆与墩身的连接。（1+0+1）号梁段现浇混凝土模板支撑架结构如图4所示。图4、（1+0+1）号梁段现浇混凝土模板支撑架结构简图第三章、结构设计荷载计算（一）、方案设计依据及计算参数1、本工程客货共用箱梁设计图；2、花园口1#路特大桥下部结构设计图纸；3、客货共线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ2032008）；4、铁路桥涵工程施工技术规范(TB10

8、203-2002）/（J162-2002）)；5、铁路桥涵工程施工安全技术规程（TB10303-2009）；6、铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南TZ3242010；7、钢结构设计规范（GB500172003）；8、【JGJ166-2008】脚手架及模板安全技术规范；9、【JGJ162-2008】建筑施工模板安全技术规范10、钢材弹性模量E=2.1105MPa；Q235钢材抗拉、抗压设计控制强度f=215MPa，剪切强度fv=125MPa；11、钢筋混凝土重度rc=26kN/m3；12、结构强度安全系数K=1.3；13、二次分配梁允许挠度=L/500；14、恒载系数1.2，活载

9、系数1.4；15、施工人员及机械活载按1kN/m2，（参考【JGJ166-2008】技术规范取值）；16、模板重量q=2.5kN/m2。外钢模板、竹胶板芯模、木框架，参考【JGJ162-2008】技术规范取值。（二）、荷载计算1、计算结构恒载本桥（1+0+1）梁段全长16m采用支架现浇，分O号和1号梁段分两次浇筑。先一次浇筑9m长 O号梁段，待O号梁段完成后，再接续浇筑两个3.5m长1号梁段。从支架受力过程分析，支架是两次加载，交替承担箱梁施工荷载。因此，支架强度应分为两次荷载设计计算。两次加载的结构恒载计算横断面截取图2中的1-1和2-2及3-3位置的横断面。（1）、计算箱梁横断面面积O号梁

10、段墩外支架支撑部分荷载横截面积如图5所示。图5、O号梁段墩外支架支撑部分横截面积图1号梁段端部（33）横截面积如图6所示。图6、1号梁段端部（33）横截面积图（2）、支架承担梁段对应横截面积：11截面面积：A1=16.56m2；22截面面积：A2=14.24m2；33截面面积：A3=13.09m2。2、计算设计荷载（1）、O号梁段两侧悬出墩外2.6m长，支撑架支撑2.6m长段设计荷载，采用（11）及（22）横断面、支撑梁段结构恒载：q1= 0.5rc（A1+A2）=400kN/m;、模板重量q2=qB=29kN/m; B为梁宽，11.70m。、支架临时结构重量：q3=15%q1=60kN/m(

11、暂按以往经验估算)、施工人员和机械活载：q4=1kN/m2B=12kN/m。、结构平均设计线性荷载：q=1.2(q1+q2+q3)+1.4q4=604kN/m。计算荷载比较结构自重放大系数：K=1.51。（2）、1 号梁段3.5m长设计荷载，采用（22）及（33）横断面、支撑梁段结构恒载：q1= 0.5rc（A2+A3）=355KN/m;、模板重量q2=qB=29kN/m; B为梁宽，11.70m。、支架临时结构重量：q3=15%q1=53kN/m(暂按以往经验估算)、施工人员和机械活载：q4=1kN/m2B=12kN/m。、结构平均设计线性荷载：q=1.2(q1+q2+q3)+1.4q4=5

12、41kN/m。计算荷载放大系数：K=1.52。第四章、结构内力计算 （一）、浇筑O号梁段工况下的结构内力计算1、计算支撑点内力浇筑O号梁段时，悬出墩外2.6m作用在支架上。支撑架的荷载示意图如图7所示。墩身上支撑点两个A点，每点支撑力假设为R1；墩外支撑柱两个B点，每点竖向支撑力假设为R2。 经过力学计算得到：墩身上分担荷载：2R1=968kN，R1=484kN；支撑柱N1竖向荷载：2R2=604 kN，R2=302kN。图7、O号梁段荷载简图 图8、N2主梁内力计算简图2、计算纵向工字钢主梁N2内力N2主梁内力计算图如图8所示。N2最大弯矩为：Mmax=233KN-m，Mmin=-508kN

13、-m，最大剪力Tmax=968kN。3、计算横向分布工字钢梁N3内力（1）、计算支撑梁段平均横断面荷载图截取O号梁段悬出墩身外2.6m段的平均横断面面积。平均横截面积荷载图如图9所示。图9、O号梁段悬出墩身外2.6m段平均横截面积荷载图平均断面面积A=15.4804m2。（2）、计算分布梁N3最大内力横向分布梁N3的内力计算图如图10所示。图10、横向分布梁N3的内力计算简图N3分配梁最大弯矩Mmax=257.2KN-m，最大剪力Tmax=472.9KN。（二）、浇筑1号梁段工况下的结构内力计算1、计算支撑点内力浇筑1号梁段全长3.5m，在N1钢管柱内侧段55cm，比O号梁段自重差很多，只计算

14、N1钢管柱外侧悬出段。支撑架的荷载示意图如图11所示。钢管柱上支撑两点，每点支撑力假设为R2，悬臂端斜支撑柱N8的两点竖向支撑点，每点设为R3，N8斜支撑柱每点轴向支撑力设为R8。 经过力学计算可得：N1钢管柱上竖向荷载：2R2=935kN，R2=468kKN。N8斜支撑柱竖向分担荷载：2R3=547KN，每根轴向荷载：R8=274kN；图11、1号梁段荷载简图 及N2主梁内力计算简图2、N2梁悬出段内力N2梁悬出段内力计算图如图11所示。N2最大弯矩（双根）为：Mmax=278kN-m，Mmin=-514KN-m，最大剪力Tmax=935kN。3、计算横向分布工字钢梁N3内力由于O号梁段箱梁

15、截面较高，竖向荷载大于1号梁段。计算段长1.2m，对应O号梁段的横向分布梁N3所需要的强度较大。为计算简便，1号梁段横向支撑部分，N3分配梁按O号梁段计算结果进行，不再单独计算。（三）、选取结构设计内力结构内力汇总比较表2 支撑架O号梁段及1号梁段两次受载内力统计表受载工况墩上A点竖向R1N1支撑柱竖向R2N2梁内力N8斜支撑内力N9水平撑内力分布梁N3内力MmaxTmaxR8RMmaxTmaxO号梁段48430225448400257.2472.91号梁段0468257467竖向274182设计取值484468257484329182257473第五章、结构设计，强度和刚度验算（一）、N1支

16、撑柱N1支撑柱在支撑架内受压长度10.55m，在中间增加一道钢管横向支撑，最大自由受压高度为6.0m。N1支撑柱拟采用直径350mm、壁厚t=12mm的螺旋钢管柱。钢管材质为Q235。分担的最大轴向受压荷载R=R2=468kN。N1钢管柱的物理几何特征：横截面积A=127.4cm2，截面惯性矩IX=IY=18220cm4 ，延米重量100.02kg/m，回转半径i=11.96cm，长细比=50.2，属于短压杆。长细比折减系数=0.855。支撑柱允许支撑能力R= =2287 kN。大于R=468kN，安全储备系数4.9，远大于K=1.3，满足要求。钢管受压后最大压缩量： =1.8（mm）。注：N

17、1杆件最大压缩量1.8mm。（二）、N2一次主梁（水平拉杆）结构设计N2主梁拟采用两根I45b工字钢组合梁，Q235钢材。I45b工字钢的物理特征为：横截面积A=111cm2，截面惯性矩IX =33760cm4，Ix/Sx=38cm，d=13.5mm。N2杆件的设计控制最大内力为：最大弯矩为：Mmax=257kN-m，最大剪力Tmax=484kN。外悬臂段有水平拉力F=182KN。1、验算弯曲拉应力=93.8MPa，小于f=210MPa，安全储备系数K=2.23，强度安全系数满足要求。2、抗剪核算最大剪应力： =47.2MPa，安全系数K=2.54，满足要求。3、验算弯曲挠度外悬臂段跨中向下弯

18、矩M=139KN-m（单根）。利用位移相似比例法计算，验算其挠度变形值。设N2主梁上作用单位力q=1，则单位力弯矩图如图12所示。图12、N2主梁单位荷载作用分析简图单位荷载作用下的最大弯矩： =9591；单位荷载作用下的最大挠度： =5.410-4；设所求跨中最大挠度为max，由相似比例公式：求得：=0.8mm；小于允许挠度=L/500=5.5mm，满足要求。4、端锚板焊缝抗剪强度检算如图N2主梁设计大样图18所示。2I45b工字钢与端锚板丁字焊接。接触面外露焊缝有效的总长度不小于L=150cm。焊缝高度h=25mm，按有效20mm高度检算。焊缝总抗剪切能力： =2625kN，远大于Tmax

19、=484kN，安全储备系数K=5.4，安全满足要求。公式中：fV为钢材抗剪强度。（三）、横向分布梁-N3横向分布梁N2，拟采用I25b工字钢梁。Q235钢材。其物理特征为：横截面积A1=53.5cm2，截面惯性矩IX =5280cm4 ，Ix/Sx=21.3cm,d=10mm。N3分布梁的设计控制内力：最大弯矩Mmax=257kN-m，最大剪力Tmax=473kN。1、计算所需根数O号梁段底部支撑2.6m长，设所需I25b工字钢n根，按允许应力法计算。则：。令。得到： 3.8。选取6根（I25b工字钢布置间距应满足梁底模板支撑的100mm100mm方木支撑跨度需要，平均间距不大于60cm）。2

20、、验算弯曲拉应力=101.4Pa，小于f=215MPa，安全储备系数K=2.1，满足要求。3、验算弯曲挠度利用位移相似比例法计算。验算最大弯矩处的挠度变形值。设N3主梁上作用单位力q=1，则单位力弯矩图如图14所示。图14、横向分布梁N3单位荷载分析简图单位荷载作用下的最大弯矩： =39200；单位荷载作用下的最大挠度： =0.019；设所求跨中最大挠度为max，由相似比例公式：求得：=12.9；略大于允许挠度=11.2相当。按JGJ1662008规范要求，应去掉荷载系数K=1.2，挠度检算是满足要求的。4、验算抗剪强度最大剪切应力： =37MPa，安全系数：K=3.4满足要求。（四）、墩身上

21、预埋件精轧螺纹设计与检算墩身预埋锚固螺栓N7（采用32精轧螺纹PSB830）承担的荷载：最大水平拉力F=182kN，最大竖向力R1=484kN。1、锚固钢筋抗拉强度验算每一根N2主梁锚固6根32精轧螺纹，即每一处N7布置6根锚固钢筋。每一根N2主梁锚固钢筋的水平抗拉能力： =2802kN，远大于水平荷载F=182kN，安全储备系数K=15，满足要求。公式中：K1为多根精轧螺纹钢筋受力不均衡系数，取0.7；D为锚固钢筋直径，D=32mm；n锚固钢筋根数，n=6；f锚固钢筋抗拉控制强度f=8300MPa。2、锚固钢筋抗剪切能力验算每一根N2主梁锚固钢筋的允许抗剪能力： =1401kN，大于其竖向分

22、担荷载R1=484kN，安全系数K=2.89，满足要求。公式中：K1为多根精轧螺纹钢筋受力不均衡系数，取0.7；D为锚固钢筋直径，D=32mm；n锚固钢筋根数，n=6；fV锚固钢筋的抗剪强度，一般按其抗拉强度的50%60%取值。（五）N4、N5桁撑结构设计1、N4桁撑结构N4桁撑为顶层水平桁撑结构，为约束支撑架顶层水平稳定作用。N4水平横撑结构示意图如图15所示。图15、N4水平横撑结构水平布置示意图此桁撑没有明确的内力，按【JGJ162-2008】规范规定设置。受压杆件长细比不得大于200，受拉杆件长细比不得大于350。N4桁撑的横撑长度大约520cm，按压杆设置，应满足i2.26cm。采用

23、1根I25b工字钢，竖向放置，最弱面iy=2.4，满足要求。N4桁撑的斜拉杆长度大约610cm，按拉杆设置，应满足i2.2cm。采用单根756mm等边角钢，其ix=2.31，满足要求。 N4桁撑的横撑两端焊在N1支撑柱的上盖板上。N4桁撑的斜拉杆一端焊在N1支撑柱的上盖板上，另一端焊在N2主梁根部增加的连接板上。2、N5桁撑结构N5桁撑是为约束N1支撑柱的稳定而设置的。此桁撑没有明确的内力，按【JGJ162-2008】规范规定设置。受压杆件长细比不得大于200，受拉杆件长细比不得大于350。N5水平横撑结构示意图如图16所示。图16、N5水平横撑结构水平布置示意图N5桁撑的横撑长度大约520c

24、m，按压杆设置，应满足i2.26cm。采用1根直径200mm、壁厚8mm钢管，其回转半径i=6.8，满足要求。N5桁撑的竖撑长度大约320cm，按压杆设置，应满足i2.39cm。采用1根直径200mm、壁厚8mm钢管，其回转半径i=6.8，满足要求。N5桁撑的斜拉杆长度大约630cm，按拉杆设置，应满足i2.11cm。采用单根756mm等边角钢，其ix=2.31，满足要求。 N5桁撑的横撑两端焊在N1支撑柱的上盖板上。N5桁撑的竖撑一端焊在N1支撑柱上，另一端焊在墩身N9预埋件上。N5桁撑的斜拉杆一端焊在N1支撑柱的P1连接板上，另一端焊在与墩上N9预埋件连接的连接板上。P1连接板结构：采用1

25、501508mm三角钢板。（六）、N6立面剪刀撑结构设计N6立面剪刀斜拉杆，是为约束两根N1支撑柱横向稳定设置的。N6立面剪刀撑布置位置如图4所示。单根长度最长不超过710cm，按拉杆设置，应满足i2.03cm。采用单根756mm等边角钢，其ix=2.31，满足要求。N6立面剪刀斜拉杆两端焊在与N1支撑柱连接的1501508mm三角形连接钢板上。第六章、施工方法及施工工艺1、施工工艺流程（见图17）图17、施工工艺流程图2、主要工序施工方法（1）、杆件、预埋件加工制作钢管柱及型钢下料前，在要切口上使用卡尺画线，然后对准画线切割，确保切口角度与斜撑角度吻合。钢管柱接长，确保上下处在同一轴心线上。

26、接长焊接前，应垫平、垫牢固、摆直，稳定后方可施焊。先周边电焊定位，检查无误后再连续满焊。所以轴销孔均应台钻成孔，严禁乙炔、电焊切割成孔，避免孔壁局部应力过大损坏。（2）、N7-锚固钢筋的安装为确保支撑架安装准确顺利，N2主梁的锚固钢筋N7精轧螺纹钢筋，采用预埋套管。预埋套管采用直径5060mm、壁厚2.5mm的小钢管。预埋套管预先加工完成后，在墩身混凝土浇筑到接近高度时，及时准确穿插-安装到位，利用墩身锚板及墩身钢筋固定牢固，确保混凝土灌注过程中不跑位。预埋套管两端口塞入海棉球，以防灌进混凝土堵塞；预埋套管弱接长，应采用对接螺栓连接严密；为保证预埋套管的位置准确，两端应特制5cm厚木模板固定架

27、，木模板固定架固定在两端桥墩帽钢模上，预埋套管传入木模板固定架上，两端长出钢模板-外露10cm，中间通过钢筋骨架定位，确保预埋套管不弯沉、不跑位。墩身混凝土灌注后，由专人及时使用粗钢筋穿插套管检查贯通质量，若发现套管堵塞，及时疏通。带墩身模板拆除后，将N7精轧螺纹锚固螺栓安插到位。以备与N2主梁的端锚板连接。（3）、N8地锚螺栓的安装N8为承台上的地锚螺栓，锚固N1支撑柱地脚。每一N8地脚采用4根直径32mm精轧螺纹钢筋锚固。为确保N1支撑柱的地脚位置准确，N8锚固钢筋采用后预埋施工方法。即承台完成后，在承台上放线，将每一N1支撑柱地脚螺栓孔位置弹出墨线。再在锚栓位置钻直径50mm孔洞、深度5

28、50mm，灌入专用灌浆料-插入锚固钢筋，振捣密实，插入深度不短于500mm、外露长度120mm。（4）、N1支撑柱及N2主梁的安装使用吊车配合人工安装就位。先吊装N1支撑柱。将N1钢管支撑柱与N8地锚螺栓连接牢固。N支撑柱地脚板下有空虚的，应灌浆密实。测量N1支撑柱位置后，在吊车和临时支撑的配合下，焊接N5水平桁撑稳定结构。使得N1支撑柱安全稳定。接下来，吊装N2主梁。在吊车的配合下，先将N2主梁根端与墩身的N7锚固拉杆螺栓连接上。待墩身前后对应的两个N2主梁都连接后，对称拧紧N7锚固螺栓。再将N2主梁与N1支撑柱的牛腿坐板焊接牢固。N2主梁工字钢与牛腿的焊接要求，只要求N2主梁底面与牛腿接触

29、面满焊，N2主梁端面与N1钢管接触面严禁焊接。 N2工字钢每个边连续焊接250mm、焊缝高度15mm。全部满焊。（5）、安装顶层N4桁撑及N6剪刀撑结构在N1支撑柱及N2主梁安装就位后，及时检查N1支撑柱的位置。正确后及时组装N4桁撑、及N6剪刀斜拉杆。N4水平桁撑结构均为焊接。焊缝高度1015mm，每一杆件端点连续焊缝不少于50mm。（6）、吊装N3横向分布梁待支架下部整体稳固后，接续吊装N3分布梁。N3分布梁采用标准长度12mI25b工字钢，布置间距不超过60cm，满足上部100100mm方木支撑间距的需要。N3安装数量按O号梁段与1号梁段两次浇筑需要设置。作业平台12m宽不足时，可两端交

30、错50cm布置，以实现支架顶部较宽作业宽度。N3分布梁在N2主梁上的接触位置，设置挡板和斜撑，防止N3侧翻倾覆。使用U形螺栓或焊接压板，防止两端悬臂延伸段倾覆。（7）、安装支架上作业安全围栏N3分布梁安装后，搭设作业平台和安全围栏。安全围栏采用50mm角钢和16mm钢筋制作，维护高度不低于1.5m。安全围栏结构由现场施工技术自行设计确定。支架的底模平台搭设后，应进行预压试载检验。预压荷载不低于支撑架设计计算荷载的1.1倍。并应按箱梁横断面荷载形式堆载，严防与设计截面荷载偏差较大的应力集中问题。（8）、支撑架的拆除待（1+0+1）号梁段全部完成后依次拆除支架的N3分布梁。其余结构留作墩梁临时固结之用。并保持完好。拆除作业采用人工配合吊车作业。上下专人统一指挥，严防误操作。第七章、各项施工保证措施及注意事项1、本方案是按O号梁段和1号梁段交替施工受力计算的，不能承受全部荷载。在O号梁段完成后，必须将O号梁段的底模板拆除，卸掉O号梁段的荷载。避免支架承受全部荷载造成支架压溃破坏。2、N1支撑柱的接长要求顺直、上下同心、搭接或者拼接板厚度焊缝高度均要满足