东北东部铁路通道前阳至庄河段公铁立交工程大孤山连续梁支架计算书100x150木方L3横梁改后.docx

1、东北东部铁路通道前阳至庄河段公铁立交工程大孤山连续梁支架计算书100x150木方L3横梁改后（38+60+38）m现浇混凝土连续梁模板支撑架专项施工方案 1、工程概况东北东部铁路通道前阳至庄河段DK73+203.97m处上跨公路立交桥（大盘线），平面位于K-1+970mK0+217.161m直线上、K0+217.161K0+287.161缓和曲线、K0+287.161K0+558.61圆曲线上（R=600m）、K0+558.61K0+628.61缓和曲线、K0+628.61K1+100.429直线上，桥面全宽16m，正常桥面设2.0%的双向坡。本桥为上跨新建丹大铁路线和站场线、鹤大高速公路而设

2、，全桥跨径布置共计8联：为430m预应力砼先简支后连续T梁+330m预应力砼先简支后连续T梁+330m预应力砼先简支后连续T梁（38+60+38）m预应力砼连续梁+430m预应力砼先简支后连续T梁+219m预应力砼简支T梁+330m预应力砼先简支后连续T梁+430m预应力砼先简支后连续T梁，桥梁全长1030m。（38+60+38）m现浇混凝土连续梁结构如图1所示。图1、（38+60+38）m现浇混凝土连续梁结构布置示意图上部结构：其中第1113孔设计为（38+60+38）m三跨预应力混凝土连续梁，第12孔跨越丹大铁路线，与丹大铁路线交叉里程为公路K0+502.564m，跨越4条铁路轨道，同丹大

3、线与本桥相交成80o夹角，站场线与本桥相交成81.1o夹角。箱梁位于半径R=600m的圆曲线和缓和曲线上。箱梁横截面设计为单箱三室C50钢筋混凝土2162.1m3，梁高由3.8m渐变至1.8m，中支点梁高3.8m，中跨跨中及两侧边支点处梁高1.8m。腹板厚度由65cm渐变至最小45cm，顶板厚度26cm，底板厚度由60cm渐变至最小25cm。图2、连续梁下部桥墩结构示意图下部结构：第10、13号桥墩设计采用3根单桩单柱-柱接桩结构，桩径1.6m、180cm150cm方柱，桩柱间设150cm高、260cm宽横系梁，C30钢筋混凝土桩柱，C30钢筋混凝土盖梁，墩柱高为12m及15.5m；第11、1

4、2号桥墩设计采用3根单柱、双排桩结构，桩径1.6m，180cm250cm方柱，C30钢筋混凝土桩柱，承台横桥向1260cm、顺桥向660cm、高250cm，下部结构均为C30钢筋混凝土，墩柱高为14m及13m。连续梁下部桥墩结构如图2所示。第11及12号墩结构示意图如图3所示。图3、第11及12号墩结构示意图地质条件：桥址地表原为农田，地形基本平坦。表层不超过3.5m厚淤积素质土及粘质土，基本承载能力o=100kpa，以下层均为风化板岩，基本承载能力o=300kpa及o=500kpa。60m中跨跨越庄河丹东新建铁路大孤山车站铁路路基处，路基表层30cm厚碾压级配碎石（强度约达到C20混凝土），

5、其下层路基碾压基本承载能力为250280kPa，路肩处碾压密实度稍差。施工安全管理的难点和重点是：支撑架吊装安全和高层作业、上下双层作业的施工安全管理；支撑架施工质量管理和控制的难点和重点是：支撑架杆件制作质量、安装空间位置的准确定位控制，以及整体几何不变体系稳定结构的保证措施。2、设计依据2.1东北东部铁路通道前阳至庄河段公铁立交工程（DK73+203.974大盘线）施工设计图；2.2东北东部铁路通道前阳至庄河段公铁立交工程（DK73+203.974大盘线）施工组织设计；2.3建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)2.4钢结构设计规范GB50017-20032.5混凝土结构

6、设计规范GB50010-20022.6木结构设计规范GB50005-20032.7建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范（JGJ128-2000）2.8建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-20022.9建筑施工手册第四版(缩印本)2.10简明施工计算手册2.11现场调研资料3、设计技术参数3.1结构设计形式本连续梁设计方案采用支架现浇施工工法。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，针对本桥现浇连续箱梁模板支撑架的结构编制专项施工方案。本方案编制的主要内容包括支撑柱、一次横向主梁、二次纵向主梁、三次横梁分配梁、四次纵向分配梁等。主梁临时基础及其桁联

7、稳定结构。本桥为跨越新建丹大铁路而改建的。为满足新建丹大铁路线施工及工程车辆通行需要，支撑架拟采用贝雷桁架梁+钢管支撑柱的大跨型钢门式支撑架结构，俗称膺架。支撑柱截面处箱梁底结构高度按：2cm竹胶板+10cm小方木+1015cm木方+150cm贝雷桁架梁=177cm高设计的，G和H截面L1主梁另加2cm盖板厚，其余截面调高木楔厚度依据预压、梁底弧度高差的实际需要设置。中孔60m跨模板支撑架，扣除墩身尺寸后支撑架水平净长度剩余57.5m。支撑架孔跨共计布置4跨支撑架，跨度分为16.36m+212m+14.04m。两边跨16.36m及14.04m跨为简支铰接结构，分别布置5节标准3m节+非标节2m

8、，以及约布置5个标准3m节；中间2跨12m各布置4节标准3m长贝雷桁架连续梁结构。边孔38m跨模板支撑架支撑长度35.65m。支撑架采用（10.5+12+10.5）m三跨贝雷桁架梁铰接简支结构，布置普通型贝雷桁架11个3m标准节+2.5m非标节。为适应梁底面模板铺设弧形需要，三跨贝雷桁架梁按三跨简支折线弧面设置，中间的G及H按铰接设置。支撑架设计结构布置示意图如图4-1所示。本桥3孔连续箱梁模板支撑架结构，支撑柱N采用直径500mm、壁厚12mm钢管柱，中跨60m支撑架横向每排布置4根、边跨38m支撑架横向每排布置3根，均按箱梁横截面积等荷载分布布置；其上横向主梁L1采用2I56b及3I56b

9、工字钢两种组合梁，按最大弯曲应力控制，横向布置长度16m；纵向跨越主梁L2采用普通型贝雷桁架梁，两侧边跨（38m）支撑架横向布置均为16排、中跨（60m）支撑架（A-B）段横向布置30排、（B-C-D）段布置16排、（D-E）段布置22排，各区段均按箱梁横截面等荷载布置。每两排贝雷桁架梁形成一个稳定桁梁，桁撑采用45cm、90cm及135cm标准间隔桁撑。图4-1、（38+60+38）m连续梁模板支撑架结构纵向布置示意图贝雷桁架梁之上横向分布梁L3是为箱梁底模板铺设需要设置的，选择1015cm木方。两侧边跨支撑柱F、G、H基础采用直径1.2mC25混凝土桩基础，K点支撑于桥墩承台上；中间跨B、

10、C、D三点支撑柱采用C25混凝土条形扩大基础、置于路基上，A、E点支撑柱支撑于桥墩承台上。两侧边跨模板支撑架， G、H支撑柱形成井字稳定桁撑，分别设置纵横向桁联，F及K支撑柱与旁边桥墩刚性连接稳固。图4-2、（38+60+38）m连续梁模板支撑架结构中跨横向布置示意图中跨支撑架的B、C、D点支撑柱纵向利用贝雷桁架梁约束纵向位移，横向增设斜拉剪刀撑；A及F点支撑柱与邻近桥墩横向刚性连接，通过墩身刚度约束位移。图4-3、（38+60+38）m连续梁模板支撑架边跨横向布置示意图3.2设计荷载3.1钢材弹性模量E=2.1105MPa；Q235钢材抗拉、抗压设计控制强度f=210Mpa，剪切强度fv=1

11、20Mpa；3.2钢筋混凝土重度rc=26（kN/m3）；3.3结构安全系数K=1.3，抗倾覆系数K=1.5；3.4二次分配梁允许挠度【】=L/500；3.5恒载系数1.2，活载系数1.4。3.6施工人员及机械活载按1（kN/m2）。（参考【JGJ162-2008】建筑施工模板安全技术规范取值）。3.7模板重量q=3.0（kN/m2）。按外侧钢模板、芯模竹胶板、木框架，参考【JGJ162-2008】建筑施工模板安全技术规范取值。4、支撑架设计荷载及结构内力计算根据本联连续梁的结构特征，箱梁高度随着梁底弧线向上二次抛物线形拱起变化。梁高不等，梁体重量沿桥梁纵向不均匀线性分布，因此造成支撑架结构设

12、计荷载纵向分布差异较大。为满足结构设计计算方便、快捷需要，将上述非均匀线性荷载按支撑区域条块法进行计算。促使非均匀线性荷载的计算值与实际值差异更小，以达到支架结构安全与可靠。4.1计算箱梁结构横断面面积4.1.1箱梁基准横断面面积如图5所示。图5、箱梁基准横截面简图4.2计算支撑架结构设计荷载（BB）横断面面积：A=16.5m2。4.2.1结构恒载：g1=Arc=429KN/m；4.2.2支架重量：g2=15% g1=64KN/m(先按结构恒载15%估算)；4.2.3模板重量：g3=2.5B=40KN/m；B桥面宽16m；4.2.4施工活载：g4=1.0B=16KN/m；4.2.5荷载组合：q

13、=1.2(g1+ g2+ g3)+1.4g4=662KN/m。4.3建立结构荷载计算模型4.3.1中跨60m段支撑架荷载简图，如图6所示。 图6、中跨60m梁段模板支撑架荷载计算简图4.3.2边跨38m段支撑架荷载计算简图，如图7所示。图7、边跨38m支撑架荷载计算简图4.4中跨60m支撑架结构内力计算为满足箱梁梁底弧面模板铺设需要，贝雷桁架梁顶面按折线布置。B点及D点为铰接点，BCD间连续。4.4.1计算结构内力依据图6荷载，利用力矩平衡法依次求各支撑点支反力，得到：RA=5990KN；RB=6829KN；RC=6543KN；RD=6255KN；RE=5099KN。4.4.2绘制结构内力简图

14、，如图8所示。图8、中跨60m支撑架结构内力计算简图中跨支撑架纵向分布梁：最大弯矩Mmax=22494（kN-m），最大剪力Tmax=5990（kN）。4.5两侧边跨38m支撑架结构内力计算为满足梁底曲面支撑需要，两侧边跨支撑架贝雷梁按折线布置。以G、H点为转点。因此，边跨支撑架按FG、GH、HK三跨简支结构计算。边跨38m梁段模板支撑架结构内力如图9所示。由图9计算结果可知：RF=2123（kN），RG=4478（kN），RH(max)=6775（kN），RK=3789（kN）；最大剪力：Tmax=3789（kN）；最大弯矩：Mmax=11167（kN-m）。图9、边跨38m梁段模板支撑架结

15、构内力计算简图5、支撑架结构设计5.1中孔60m支撑架结构5.1.1支撑柱N1杆件（1）选择支撑柱尺寸中孔支撑架RB处截面支撑分担的荷载最大，RB=6829（kN）。以其为设计对象，其它支撑柱参照此柱施工。每一横截面计划支撑4点，按等荷载分布设置，每一支撑柱分担支撑荷载为R=（RB）/4=1707（kN）。支撑柱拟采用直径500mm、壁厚12mm钢管柱。支撑柱允许承压能力R=fA=3551（kN），大于分担荷载R=1707（kN），安全储备系数K=2.1，结构安全满足要求。（2）支撑柱布置间距按等荷载分配法计算布置间距。各支撑点布置间距为（262+357+362+357+262）cm。其横断面

16、支撑点布置如图10所示。图10、中跨支撑柱横向布置位置示意图5.1.2一次横向分布主梁L1（1）L1主梁内力中跨各支撑点处L1横梁承受的最大荷载为RB=6829（kN）。依据图10计算L1横梁结构内力图，如图11所示。图11、中跨L1横梁结构内力计算简图（2）L1主梁结构设计由图11可知L1主梁的最大弯矩为Mmax=623（kN-m），最大剪力为Tmax=1023（kN）。一次横向主梁L1采用I56b工字钢梁，材质为Q235钢材。其几何特征指标为：横截面积A=146（cm2）,竖向惯性矩Ix=68510（cm4）, Ix/Sx=47.2cm，d=14.5mm。求所需根数n由应力法求得：f=21

17、0MPa,n1.2根，取2根。剪力验算最大剪切应力： =74.7MPa,安全储备系数K=1.6，安全储备系数满足要求。检算弯曲挠度L1横梁没有正弯矩，验算外悬臂的下挠度。其外悬臂弯矩M=623（kN-m），悬臂长L=262cm。假设外悬臂段作用单位荷载，其最大挠度： =2.0810-3cm；单位荷载下的最大弯矩：弯矩=3.46KN.m；由位移相似比例关系求得： =3.7mm,小于允许扰度L/400=6.6mm，满足要求。5.1.3纵向分布主梁L2（贝雷桁架梁）中跨贝雷桁架梁结构内力值差距较大，按不同荷载计算，每孔分别计算布置。（1）贝雷桁架梁的物理几何指标表1表1：贝雷桁架物理几何指标（根据交

18、计发199823号文）型 号几何特性容许内力单排单层不加强型Ix（cm4）W（cm3）弯矩(kNm)剪力(kN)250497.23578.5788.2245.2（2）求所需贝雷桁架梁数量（A-B）跨（16.36m）区段（A-B）跨纵向分布主梁L2采用普通型贝雷梁。其最大弯矩Mmax=22494（kN-m），最大剪力Tmax=5990（kN）。a、以抗剪能力计算所需贝雷梁数量n（片）：所需片数n=TmaxT=24.4（片），取n=26排。b、以抗弯能力求所需数量：所需片数n=MmaxM=28.5（片），取n=30排。综合研判：选取30排。BCD跨（212m）区段BCD跨纵向分布主梁L2采用普通型

19、贝雷梁。其最大弯矩Mmax=8688（kN-m），最大剪力Tmax=3326（kN）。a、以抗剪能力计算所需贝雷梁数量n（片）：所需片数n=TmaxT=13.6（片），取n=14排。公式中：T为单排贝雷桁架梁抗剪能力，245.2（kN/排）。b、以抗弯能力求所需数量：所需片数n=MmaxM=11（片），取n=12排。（B-C-D）跨（212m）区段L2纵梁，选取16排普通型贝雷桁架梁，布置间距与两侧38m边跨相同，L2纵梁横向布置尺寸参考图4-3施工。（D-E）跨（14.04m）区段（D-E）跨（14.04m）区段纵向分布主梁L2采用普通型贝雷梁。其最大弯矩Mmax=16439（kN-m），最

20、大剪力Tmax=5099（kN）。a、以抗剪能力计算所需贝雷梁数量n（片）：n=TmaxT=20.8（片），取n=22排。b、以抗弯能力求所需数量n：n=MmaxM=20.9（片），取n=22排。（D-E）跨（14.04m）区段L2纵梁，选取22排普通型贝雷桁架梁，布置间距如图13所示。（3）检算抗弯能力（AB跨区段）30排普通型贝雷桁架梁的总抵抗弯矩为：M=nM1=23646（kN-m）,远大于最大弯矩Mmax=22494（kN-m），满足要求。（4）验算下弯挠度（AB跨区段）本方案支撑架弯矩最大为Mmax=22494（kN-m）。利用弯曲位移相似关系计算。假设在两边孔L=1636cm区间内

21、作用一单位荷载q=1。则：单位荷载下的最大弯矩：M1=q(L2)/8=33.5（kN.m）；单位荷载下跌最大挠度=5.9110-3cm；由位移相似比例求得： =40mm。小于允许弯曲挠度=L/400=41mm，满足要求。（5）布置间距按照等面积分配法布置贝雷桁架间距，再以贝雷桁架的标准横撑尺寸进行微调，以确保每片贝雷桁架梁均匀受载。以箱梁基准横断面为计算对象，按等荷载分批布置贝雷桁架梁。每两排采用标准横撑连接，形成稳定的桁架体系。贝雷桁架标准横撑采用45cm、90cm间距和135cm间距三种固定架。图12、中跨60m支撑架AB区段（16.36m）贝雷桁架横向布置图中跨60m支撑架AB区段（16

22、.36m）贝雷桁架横向布置30排，布置间距如图12所示。对应腹板处，荷载峰值大且集中，采用两片贝雷桁架并置，并与相邻桁架靠拢锁定牢固。中跨60m支撑架AB区段（16.36m）贝雷桁架横向布置如图12所示。中跨60m支撑架DE区段（14.04m）贝雷桁架横向布置如图13所示。图13、中跨60m支撑架DE区段（14.04m）贝雷桁架横向布置图5.1.4临时基础两边A及E截面支撑柱落桥墩承台之上，中间B、C、D三点落在新建铁路路基上。落在铁路路基上的临时基础采用混凝土扩大条形基础。其中B截面支撑荷载最大，以其作为设计对象，其余参照此设计施工。B截面支撑柱RB的分担荷载为：RB=6829（kN）。依据

23、铁路路基碾压承载能力指标为250（kpa）。支撑柱RB所需的临时基础支撑面积A27.3m2。B及D点处理路肩处，临时基础采用横桥向16m长、顺桥向3m宽、高度1m的C30混凝土条形基础，下卧到路基内，顶面与路肩平齐，支撑面积A=48m2，支撑能力满足要求。中间C点支撑柱，处在铁路路基中间，路基承载能力较好。临时基础采用横桥向16m长、顺桥向2m宽、高度1m的C30混凝土条形基础，下卧到路基内，顶面与路基面平齐，支撑面积A=32m2，支撑能力满足要求。临时基础平面布置位置如图4.1所示。5.2两侧边孔38m支撑架结构5.2.1支撑柱（N2）杆件边跨38m支撑架中的H截面处分担的荷载最大，RH（m

24、ax）=6775KN。以其为设计对象，其它支撑柱参照此柱施工。每一横截面计划支撑3点，按等荷载分布设置支撑点，以箱梁中心为基准，布置间距486cm+486cm（见图4所示。每一支撑柱分担支撑荷载为R=（RH）/3=2258KN。选择与中间桥跨相同的支撑柱。支撑柱直径500mm、壁厚12mm钢管柱。支撑柱安装高度安装以第13孔的H截面支撑柱为对象。支撑柱最大受压高度约h=14m，中间增设一道约束，最大自由受压长度h0=7m，受压长细比=40.6，属于短压杆，稳定系数=0.897。支撑柱允许承压能力R=fA=3466KN，大于分担荷载R=2258KN，安全储备系数K=1.53，结构安全满足要求。5

25、.2.2边跨横向一次主梁L1（1）计算边跨L1主梁内力边孔支撑架F、G、H及K各支撑点，对应H点的L1横梁受载最大，承受的最大荷载为RH(max)=6775kN 。依据图6横向荷载简图，计算L1横梁结构内力如图14所示。图14、L1横梁结构内力简图（2）L1主梁结构设计（HH梁）由图14可知L1主梁的最大弯矩为Mmax=1586（kN-m），最大剪力为Tmax=1300（kN）。一次横向主梁L1采用I56b工字钢梁，材质为Q235钢材。其几何特征指标为：横截面积A=146cm2,竖向惯性矩Ix=68510cm4, Ix/Sx=47.2cm，d=14.5mm。求所需根数n由应力法求得：f=210

26、MPa,n3.08根，取3根。在支撑柱顶抗弯能力不足范围，采用补强措施。边跨L1主梁补强结构如图15所示。图15、边跨L1主梁补强结构设计图依图15，L1主梁补强后：抗弯惯性矩Ix=272141（cm4），抗剪切面积A=520(cm2)。核算弯曲拉压应力（3I56b）由应力法求得： =168（Mpa），小于f=210（Mpa），强度满足要求。验算抗剪能力（3I56b）最大剪切应力： =63.3MPa,安全储备系数K=1.9，安全储备满足要求。检算弯曲挠度（3I56b）L1主梁正弯矩很小，外侧向下挠曲变形大，故验算外悬臂的下挠度。其外悬臂弯矩Mmax=1443（kN-m），悬臂长L=332cm。

27、假设外悬臂段作用单位荷载，其最大挠度： =2.6610-3cm；单位荷载下跌最大弯矩：弯矩=5.51（kN.m）；由位移相似比例关系求得： =7mm,小于允许扰度L/400=8.3mm，满足要求。经过验算后，G-G及H-H横梁采用3I56b组合工字钢梁，F-F及K-K采用2I56b工字钢组合梁。5.2.3边跨纵向分布主梁L2纵向分布梁L2采用普通型贝雷桁架梁。其最大正弯矩Mmax=11167（kN-m），最大剪力Tmax=3434（kN）。贝雷桁架梁的物理几何指标-表3表3：贝雷桁架物理几何指标（根据交计发199823号文）型 号几何特性容许内力单排单层不加强型Ix（cm4）W（cm3）弯矩(

28、kNm)剪力(kN)250497.23578.5788.2245.2以抗剪能力计算所需贝雷梁数量n（片）所需贝雷桁架片数n=TmaxT=14（片），取n=16排。检算抗弯能力16排普通型贝雷桁架梁的总抵抗弯矩为：M=nM1=12611kN-m,大于最大弯矩Mmax=11167kN-m，满足要求。验算下弯挠度本方案支撑架在两边孔梁段下弯矩最大为Mmax=11167（kN-m）。利用弯曲位移相似理论计算。假设在两边孔L=12m区间内作用一单位荷载q=1。则：单位荷载下的最大弯矩：M1=q(L2)/8=18（kN.m）；单位荷载下跌最大挠度=3.2110-3cm；由位移相似比例求得： =20mm。小

29、于允许弯曲挠度=L/500=24mm，满足要求。L2主梁布置间距按照等荷载分配法布置贝雷桁架间距，再以贝雷桁架的标准横撑尺寸进行微调，以确保每片贝雷桁架梁均匀受载。以支撑架最大荷载处的箱梁横断面为计算对象。每两排采用标准横撑连接，形成稳定的桁架体系。贝雷桁架标准横撑采用90cm间距和135cm间距两种固定间隔桁架。边跨支撑架贝雷桁架梁的横向布置间距如图4-3所示。两侧边跨38m支撑架统一布置16排贝雷桁架梁。5.2.4 38m边跨支撑架临时基础两侧38m边孔支撑架，除中墩旁K截面支撑柱落在桥墩承台之上，其余3排（F、G、H）支撑柱均采用C30混凝土桩基础。支撑桩按最大荷载H点荷载计算。其余参照

30、此标准施工。K点的单根桩最大荷载：Rmax=2258（kN）。依据图1给出的地质勘测资料，桩基础置于基本承载能力o=300（kPa）板岩中，其抗剪切强度o=100（kPa），采用直径1.2m素砼桩，桩身置于基本承载能力o=300（kPa）板岩中不少于6.5m深度。单桩桩基承载能力:R= =2788（kPa），大于Rmax=2258（kN），满足要求。5.3底模板、四次纵梁L4、三次横向分布梁 5.3.1竖向荷载计算我们取连续梁高为1.8m和3.8m两个极限断面分别计算竖向荷载，腹板宽度我们取最不利情况0.65m考虑，1.8m及3.8m对应的空心段混凝土高度为0.51m和0.86m。故：1.8m腹板混凝土自重：F1a=ha=261.8=46.8KN/m2；3.8m腹板混凝土自重：F1b=hb=263.8=98.8 KN/m2；1.8m空心混凝土自重：F1c=hc=260.51=13.26 KN/m2；3.8m空心混凝土自重：F1d=hd=260.86=22.36 KN/m2；模板自重，一块1.22m2.44m竹胶板的质量为32kg：F2=32kg9.8N/kg(1.22m2.44m)=0.105 KN/m2纵横梁方木荷载：L4纵梁10cm10cm方木：g1=0.1m0.1m=0.06 KN/m2式中：松木，取6K