支架设计及施工方案.docx

1、支架设计及施工方案文登至莱阳高速公路上跨青荣城际公铁立交第五联支架设计及施工方案(K124+813.75)中铁十七局集团中铁十七局四公司莱阳项目部二0四年六月支架设计及施工方案1 前言山东省文登至莱阳高速公路位于山东省胶东半岛中部，路线呈东西走向，自东向西 依次经过威海市的文登、乳山和烟台市的海阳和莱阳，是山东省“五纵四横一环八连” 高速公路网中“连三”的组成部分。本工程为文莱高速公路上跨青荣城际铁路公铁立交第五联 (45+55+45M,全长145m线路与在建的青荣城际铁路呈 117.3斜交上跨。该工程于 2014年5月 24日正式开工， 计划在 2014年 9月 15日前完工。为了满足现浇箱

2、梁施工，同时保障铁路施工，中跨拟 采用609X16mM钢管、贝雷片(下弦杆加强型)及三排140b工字钢搭设跨路门架，在 贝雷片上方铺设木胶板作为跨路防护板，其上采用碗扣式钢管搭设满堂支架施工。边跨 考虑到梁下净空较小，并且无交叉施工作业面，故采用满堂支架施工。本方案主要针对上跨青荣城际铁路公铁立交第五联现浇箱梁支架施工， 明确现浇箱 梁支架施工工艺流程及施工要点，确保现场施工安全，保证施工质量，规范现场管理。2编制依据(1)K124+813.75公铁立交工程地质勘察报告(山东省交通规划设计院)；(2)跨越青荣城际铁路暨蓝烟铁路分离立交施工图设计 2014年1 月；(3)建筑施工碗扣式钢管脚手架

3、安全技术规范 JGJ1662008；(4)建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ1 30201 1 ；(5)公路桥涵钢结构及木结构设计规范 (JTJ025-86) ；(6)公路桥涵地基基础设计规范 JTJ D63-2007 ；(7)公路桥涵通用设计规范 JTG D60-2004；(8)公路桥涵施工技术规范 JTG/F50-2011；(9)贝雷梁使用手册 (人民交通出版社)；(10)公路施工手册：桥涵 (人民交通出版社)；3箱梁支架体系选用3.1 支架形式选择根据施工现场实际情况，为了避免干扰青荣城际铁路施工，公铁立交第五联采用钢管、贝雷梁门洞+满堂支架法施工。为了满足铁路施工所需的 20

4、X 5.5m净空以 及钢管柱外缘与铁路箱梁外缘 3.2m的距离，55m中跨采用609X16mn钢管、贝雷片(下弦杆加强型)及三排140b工字钢搭设门洞，设钢管立柱6排，支架设计跨径为3.4+13.5+3+22.5+3+6.2+3.4m，即跨铁路段跨径为22.5m。门洞上部搭设满堂支 架，以便箱梁底模标高调整及拆模，门洞支架底面(贝雷片)至青荣城际铁路轨面 净高5.5m。第一跨、第三跨梁下净空较小，且无交叉施工作业面，因此决定采用碗 扣件搭设满堂支架施工。墩柱及肋板高度详见表 3-1。表3-1上跨青荣城际铁路公铁立交第五联桥墩及肋板高度统计墩台桩号桥墩或肋板顶标高(m)桥墩或肋板高(m)备注12

5、K124+932.572.2931.593盖梁高1.5m72.1911.49172.2631.56372.1131.41313K124+977.573.9565.55673.8525.45273.9305.53073.7845.38414K125+032.574.67314.17374.56914.06974.64714.14774.50114.00115K125+077.573.2322.432盖梁高1.4m73.1282.32873.2062.40673.0602.260支架工程特点(1)单孔箱梁重量大。大荷载的梁体对现浇支架强度和稳定性要求较高，需对支架进行合理的设计和严格的验算，以保证

6、梁体质量与施工安全。(2)支架高度高。本工程支架高度，属于大跨度高支架系统，对抗风抗倾覆及施工 安全要求较高。3.2支架总体搭设原则(1)支架搭设严格按设计间距布置。(2)满堂架的纵向剪刀撑、横向剪刀撑及水平剪刀撑严格按照建筑施工碗扣式钢 管脚手架安全技术规范执行。(3)支架基础必须严格按照设计要求施工，以确保支架的安全稳定性。4满堂支架布置与验算4.1 满堂支架布置4.1.1 支架布置设计 立杆纵向间距：立杆纵距统一采用 60cm。立杆横向间距：横隔梁、腹板及底板加厚处立杆横向间距采用 60cm其他地方统一 采用 90cm。横杆步距：横隔梁、腹板及底板加厚处立杆横向步距采用 60cm其他地方

7、统一采用 120cm。支架外缘超出翼缘板外边缘1n，外侧设置1.5m高扶手。立杆底部设可调底托，顶 部安装顶托。剪刀撑设置：主要分为水平剪刀撑、纵向剪刀撑、横向剪刀撑，具体布置及构造要 求如下所示：(1)纵向剪刀撑布设 ; 满堂支架外侧沿纵向连续布设剪刀撑，且竖向连续布置；内侧以不大于 4.5m 的距离布置纵向剪刀撑，具体布置与外侧相同。(2)横桥向剪刀撑布设每跨支架两端沿横桥向布设一道剪刀撑，内侧沿纵向以不大于 4.5m间距布设剪刀撑，横桥向与竖向连续布设，其间距不大于 4.5m。(3)水平剪刀撑布设支架高度大于4.8m,其顶部和底部必须设置水平剪刀撑，中间水平撑间距不大于 4.8m，水平剪

8、刀撑纵、横向须连续布设。(4)剪刀撑的倾角严格控制在4560之间，斜杆应每步与立杆扣接。(5)在满堂支架纵向处，相邻各跨支架利用扫地杆及剪刀撑连接在一起，使支架形 成一个牢固的整体，充分发挥支架的性能。4.1.2分配梁设计形式顶托上铺横桥向15x 12cm木方，其上铺设次分配梁，次分配梁采用10X 10cm方木, 布置间距在腹板下、横梁及底板加厚处采用 20cm，其他部位间距统一为30cm4.1.3模板形式侧模、底模及端模采用15mm厚竹胶板，箱室内模采用12mn木胶板。4.2满堂支架主要配件本工程满堂支架采用碗扣式满堂支架体系， 由支架基础、48 x 3.0mm碗扣件(包括立杆和横杆)、48

9、x 3.0mm钢管及扣件斜撑杆及扣件、立杆可调顶托、立杆可调底座、 15x 12cm木方横向分配梁、10X 10c m方木纵向分配梁等构成。4.3模板体系模板：模板系统由侧模、底模、内模和端模等组成，侧模、底模及模板端模采用2440mm x 1220X 15mn竹胶板(长边横桥向布置)，内模采用 12mn木胶板。支架顶托上横向主分配梁：横桥向主分配梁统一采用15cmx 12cm木方横向分配梁， 布置间距为60cm次分配梁：模板下纵向次分配梁采用 10X 10cm木方，顺桥向摆放，腹板下、横梁及底板加厚处沿桥纵向布置间距为 20cm,其他位置为30cm4.4满堂支架验算4.4.1验算内容本方案中

10、满堂支架验算主要分三部分组成：箱梁模板、分配梁的强度刚度验算；支架单肢立杆长细比、承载力及稳定性验算；支架整体稳定性验算(主要是支架抗 倾覆验算，支架抗倾覆系数取1.3倍)；地基承载力验算。4.4.2满堂支架计算参数(1)钢管性能施工时采用碗扣式满堂支架，规格为 48mnX 3.0mm，依据建筑施工碗扣式钢管 脚手架安全技术规范规范，其性能见下表4-1和表4-2 :表4-1 钢管截面特性规格截面积A( mm)惯性矩I (mrr)抵抗矩W( mrf)回转半径1 (mm重量(kg/m)0 48 X 3.024.24 X 1010.78 X1044.493 X1Q315.953.33表4-2 钢材的

11、强度设计值与弹性模量2抗拉、抗弯f ( N/ mm)2抗压 fc (N/ mm )2弹性模量E ( KN/ mm)20520522.06 X 10(3)钢管容许荷载钢管立杆、横杆容许荷载，查公路施工手册桥涵 (人民交通出版社)，具体见F表 4-3。表4-3 钢管立杆、横杆容许荷载立杆横杆步距(m)允许何载(kN)横杆长度(m)允许集中荷载(kN)允许均布荷载(kN)0.6400.96.7714.811.2301.25.0811.111.8251.54.068.8(2)木材、竹胶板容许应力及弹性模量1木方：弹性模量E =9 103MPa，抗拉强度：hJ-11MPa ；抗剪强度 J = 1.7MP

12、a ；2竹胶板：抗弯应力c =35MPa,弹性模量E = 9898MPa4.4.3荷载分析根据本工程现浇箱梁的结构特点，在施工过程中涉及以下荷载形式：4.4.3.1恒荷载(1)模板及支撑架自重，依据建筑结构荷载规范 (GB50009-2001，模板、木方自重荷载：Q = 3 0kN/ m2。(2)混凝土容重新浇预应力混凝土容重为Q2 = 26kN / m3。443.2活荷载(1)施工荷载依据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范 4.3.5条和路桥计算手册，作用在模板支撑架上的竖向荷载按均布荷载计算，取值如下表所示，具体见下表 4-4 :表4-4作用在模板支撑架上的活荷载序号荷载名称荷载标准值k

13、N/m2备注1施工人贝、施工料具运输、堆放何载 Q3模板验算2.5支架验算1.02浇注和振捣混凝土时产生的荷载 q4模板验算2.0支架验算1.0(2)风荷载支架上的水平风荷载标准值根据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范，作用在模板支架上的水平风荷载标准值按下式计算: k = 0.7u Z u s ；： o式中：k 风压荷载标准值；矶一基本风压，根据建筑结构荷载规范 GB50009-2001,风压取为0. 4kN / mf ；uz 风压高度变化系数，应按现行国家标准建筑结构荷载规范 GB50009规定采用，风压高度变化系数为1.13 ；us 风荷载体型系数，根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范

14、 4.2.6条，无1 _nn遮拦多排模板支撑架的体型系数：二JST- ；1 -口式中：怙一单排架体型系数，JST =1.2 0,挡风系数咯二46孚=0. 1，A0 45 X 12A1为杆件挡风面积 A =（75 14 12 45） 0. 048 = 76. 32m2，A。为迎风全面积，0 = 1.2 0 = 1.2 0. 1 = 0. 12 ；n 支撑架相连的立杆排数，n =32；按现行国家标准建筑结构荷载规范 GB50009有关规定修正计算，当、小于1 _nn 1 _ n32或者等于0.1时，取0.97。则G - 二0. 12 1 二2. 49;综上所述，作用在支架上的水平风荷载标准值为：k

15、 =0.7 zsw0 = 0. 7 1. 13 2. 49 0. 4 = 0. 79kN / m2 ；2侧模上的水平风荷载标准值根据公路桥涵设计通用规范（JTJD60-2004）查得桥梁所在地区的设计基本风速V,。=22. 2m/ s，则高度为16.8m处的设计基本风速：vd = k2k5V10 = 1. 07 1. 38 22. 2 = 32. 78m/ s ；设计基准风压为:wd2g.012017000” 吐 782 二 0012017 *000114.2 32.782 = 0.66kN / m22 9. 81 2 9. 81式中：丫一空气重力密度（kN/卅），丫 =0.012017e10

16、（0 z ；Z距地面或水面的高度（m）；Vd 高度z处的设计基准风速（m/s）,其中Vd =k2k5W0 ；k2 风速高度修正系数；k5阵风风速系数，对 A、B类地表取1.38，对C、D类取1.70 4.5模板及分配梁计算箱梁模板及分配梁共分5个区计算，分别为翼缘区、腹板区、空箱区、横梁及底板加厚区、腹板加腋区，具体划分如下图所示，标注尺寸均以毫米计 ：图4-1验算区划分图4.5.1空箱区模板及分配梁计算250mm顶板厚度280mm立14.24m宽标准段主线桥箱梁空箱区混凝土底板厚度为杆步距h为1.2m，立杆纵距la为0.6m，横距lb为0.9m。立模板底部的次分配梁木方截面宽100X 100

17、mm布设间距0.3m。主分配梁为木方截面宽150X 120mm布设间距0.6m。如下图:眩L帥Ltkd*木、主杆图4-3空箱区模板布置立面图 4.5.1.1空箱区模板的强度和刚度验算(1)荷载计算模板上荷载按单位宽度折算为线荷载：恒荷载：预应力混凝土自重：G = G Q h b = 1.2 26 0.53 1 = 16. 54kN / m；15mn底模自重：G2 =务父Q 二匚鸟汉彳沃丨=3. 6kN / m ；活荷载：施工荷载：q Q Q3 b=1.4 2.5 1 =3.5kN /m ；浇筑及振捣混凝土产生的荷载：q2 Q4 b=1.4 2 1=2.8kN/m；式中：g 恒荷载分项系数，取1

18、.2 ；Q 活荷载分项系数，取1.4 ；h 箱梁顶板和底板高度之和，依据具体验算位置取值；b 荷载计算宽度；注：在后面计算中，G、 Q、h、b意义同前，不再进行特别说明(2)底模计算模型选取(按四跨连续梁计算)，模型如下：强厦什冥姐舎如叫2 ；刚度計算姐超;1+1! yV 1ITVV ,r一5.M-JLi1ITfll 3jJ图4-4验算简图(3)受力计算底模截面弯矩系数：叽 M 韦 1000 152 5 104 mm ；1 1底模截面惯性矩：1 bh3r 1000 15_281 10伽；弹性模量：E = 9898MPa底模板抗拉强度： 】=35MPa；验算底模强度时，作用在模板上的荷载为:R

19、= G + G +qi +q2 = 16.54 +3. 6 +3.5 + 2 8 = 26.44kN / m；验算底模刚度时，作用在模板上的荷载为：P2 = G G2 = 16. 54 3. 6 = 20. 14kN / m；最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，依据建筑计算手册 ，底模承受的最大弯矩 Mmax 二 o. 107RI2 二 0.107 26.44 0. 32 二 0. 25kN m ；则底模承受最大的正应力为：- maxMmaxW = 0. 25 汉1叹 4 乂 104 = 4. 63MPa tj = 35MPa 强度满足要求;底模产生的最大变形:刚度满足要求结论：空箱区模板的

20、强度和刚度满足要求。4.5.1.2空箱区次分配梁木方的强度和刚度验算(1)荷载计算 恒荷载：1预应力混凝土自重：G = 汉 Q 汉 h X b = 1.2 X 26汉 0.53 汇 0. 3 = 4. 96kN / m；2模板自重：G = YG:Q:b=1.2x：3:0.3 = 1. 08kN / m0活荷载：1施工荷载：q1 = Q3 b -1.4 2.5 0.3 =1.05kN/m ；浇筑及振捣混凝土产生的荷载：q2 q Q4 b=1.4 2 0.3 =0.84kN/m(2)按四跨连续梁计算，模型如下:加舶Rfi图4-5空箱区次分配梁木方的布置示意图V V V V VV r V VX X

21、X6*J 鹽 1 11 1图4-6空箱区次分配梁木方的强度和刚度计算简图计算1 1方木(10cmK 10cm)的截面系数： W bh2 100 100 100 = 1.6 105mm3;6 6方木的惯性矩：1004 =8.33 106mm4 ;12 12方木弹性模量E =9 103MPa ;方木抗拉强度：2T1MPa ;方木抗剪强度 J = 1.7MPa ；计算方木强度时，作用在方木上的荷载为：P1 = G G q1 q2 = 4. 96 1.08 1. 05 0. 84 = 7. 93kN / m ；方木刚度验算荷载：P2 = G q = 4. 96 1. 08 = 6. 04kN / m

22、；最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，依据建筑计算手册 ，方木承受的最大弯矩 Mmax 二 0. 107RI 2 = 0. 107 7 . 93 0 . 62 二 0. 31kN m ；方木承受的最大剪力 Vmax = 0. 607RI = 0. 607 x 7. 93 x 0. 6 = 2. 89kN ；最大支座反力 Rmax=1.14Rl = 1.14 7.93 0.6 = 5. 42kN则方木承受最大的正应力为：方木承受最大的剪应力为：齢：霊黔“宀如强度-max满足要求；方木产生的最大变形:结论：空箱区次分配梁的强度和刚度满足要求4.5.1.3空箱区主分配木方梁强度验算(1)荷载取值1

23、5X 12cm木 方自重：q = 0.023N/m；木方所传集中荷载：取4.5.1.2中木方内力计算的支座最大反力值， 即P=5.42cN,间距0.3m；主分配梁的跨度为0.6m，按五跨连续梁计算，计算模型如下：图4-7空箱区木方主分配梁计算模型棗圻賈阿必N,胖報:H0珈u图4-8空箱区木方主分配梁计算简图(2)计算分析1 1木方(15cmX 12cm)的截面系数：W bh2 150 120 120 = 3.6 105mrfi；6 6木方的惯性矩：1 3 1 3 7 4I bh 150 120 =2.16 10 mm -12 12木方弹性模里：E =9 103MPa ;木方抗拉强度：bJ -

24、11MPa ；木方抗剪强度：J-1.7MPa ；最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，由于主分配梁自重较小，在此不考虑主 分配梁自重对内力的影响，依据建筑计算手册：最大弯矩 Mmax =0. 281PI = 0.281 5.42 0. 9 二 1. 37kN m；最大剪力 Vmax =1.281P = 1.281 5. 42 =6. 94kN ；主分配梁承受最大的正应力为：主分配梁承受最大的剪应力为:主分配梁产生的最大变形:主分配梁刚度满足要求结论：空箱区主分配梁强度和刚度满足要求。经以上验算，空箱区下模板及分配梁强度、刚度均满足要求，因此，对其他截面空箱区下模板和分配梁不需重新做验算。4.5

25、.2腹板区模板及分配梁计算14.24m标准宽主线桥腹板区混凝土高 2.8mm，立杆步距h为0.6m，立杆纵距la为0.6m，横距lb为0.6m。立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度为 0.3m。模板底部的次分配梁木方截面宽 100mm高100mm布设间距0.2m。主分配梁为 木方截面宽150mm高120mm间距0.6m，跨度0.6m。如下图：图4-9腹板区模板布置横断面图图4-10腹板区模板布置立面图4.521腹板区模板的强度和刚度计算(1)荷载计算模板上荷载按单位宽度折算为线荷载恒荷载：1预应力混凝土自重：G 汉hxb=1.2x 26 x 2.8x1 = 87. 36kN /

26、m；215mn底 模自重：G = % 汇 Q 汇 b = 1.2 汉 3 汉 1 = 3. 6kN / m ；活荷载：1施工荷载：q ；vQ Q3 b -1.4 2.5 1 = 3.5kN / m ；2浇筑及振捣混凝土产生的荷载：q2 “Q Q4 b=1.4 2 1=2.8kN/m(2)按四跨连续梁计算，模型如下：图4-11腹板区模板的计算模型發度财组飢册讥;肚度廿削跆G减r V 1i 1I 11 1 1! i jL Jrr- jT. 0.2m j( ；E0.2u if-F- rrl-图4-12腹板区模板的强度和刚度验算简图计算底模截面弯矩系数：Wrbh2-1 1000 152 = 3.75

27、104mni ；6 6底模截面惯性矩：11 1bh3 1000 153 二 2. 81 105mrn ；12 12弹性模量：E = 9898MPa底模抗拉强度： &】=35MPa；计算底模强度时，作用在模板上的荷载为：P1 = G 十 G + qi + q2 = 87. 36 + 3. 6 + 3 5 十 2. 8 = 97. 26kN / m；计算底模刚度时，作用在模板上的荷载为：P2 - G 0- 87. 36 3. 6 二 90. 96kN / m ；最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值，依据建筑计算手册 ，底模承受的最大弯矩 Mmax = 0107PI 2 = 0.107 97. 26

28、 0. 2 0.4永N m；则底模承受最大的正应力为：=叫监=. 42 % 75 如04 = 11. 2MPa 35MPa 强度满足要求;底模产生的最大变形:刚度满足要求结论：腹板区模板的强度和刚度满足要求。4.5.2.2腹板区次分配梁木方的强度和刚度验算(1)荷载计算恒荷载:1预应力混凝土自重： G =花汉Qxhxb= 1.2x 26 x 2.8x 0.2 = 17. 47kN / m；2模板自重：Q =怙 Q b=1.2 3 0. 2= 0. 72kN / m ；活荷载：1施工荷载：5 = Q Q b= 1.4 2. 5 0. 15 = 0.53kN / m；2浇筑及振捣混凝土产生的荷载：

29、q2工;q Q b = 1. 4 2 0.15 = 0. 42kN / m (2)按四跨连续梁计算，模型如下:图4-13腹板区次分配梁木方计算模型图4-14腹板区次分配梁木方的强度和刚度计算简图 计算木方(10cmx 10cm)的截面系数：W Hbh2 =丄 100 100 100 =1.6 105mm3 ;6 6木方的惯性矩：I 二丄bh3 1 100 4 = 8.33 1 06mm4;12 12木方弹性模量E =9 103MPa ;木方抗拉强度：t J-11MPa ;木方抗剪强度 鳥丄1.7MPa ；计算木方强度时，作用在木方上的荷载为：R = G +Q +4! + q2 = 17. 47 + 0. 72 + 0. 53 + 0. 42 = 19. 14k