跨半夜浜河道箱梁支架方案.docx

1、跨半夜浜河道箱梁支架方案跨半夜浜河道箱梁支架方案1、工程概况引桥上部采用30m跨径的预应力混凝土连续箱梁，左右分幅，道路中心线处设2cm纵缝，砼桥面铺装层将其连续。跨半夜浜河道每幅箱梁顶宽18m，底板9m，梁高1.7m，腹板厚40cm，底板厚25cm，为单箱双室斜腹板截面。11、12号墩均位于半夜浜河道内， 半夜浜河道宽48米，河面常水位标高为1.82.0左右，水深1.52.5米，淤泥深1.02.0米，河坝顶标高约为4.6，承台顶标高均为1.8。2、主要施工方案及方法由于河道不能全部回填，在承台间留一跨度为12米的过水涵，过水涵道采用钢管桩基础，贝雷片纵梁，其上搭设碗扣支架。过水涵桩基采用42

2、68mm厚钢管桩，在箱底及腹板区间距90cm，翼板区间距120cm。纵梁采用贝雷片，跨度12m，间距分布同钢管桩分布，为加强钢管桩整体稳定性，在钢管桩顶设双榀28工字钢分配梁。承台与钢管桩之间利用钻孔桩围堰平台作为支架基础。围堰采用圆木桩，先抽干积水清除淤泥，分层回填粘土作为钻孔桩作业平台，现将其表层浮松土层挖除（局部弹簧土部位挖深至硬土层），再分层回填砖渣，采用振动压路机碾压，其上再浇注20cm厚C20砼垫层作为箱梁支架基础。 支架采用483.5mm碗扣支架，在箱底及腹板区横、纵桥向间距均为90cm，横杆步距为120cm；翼板区纵桥向间距为90cm，横桥向间距为120cm，横杆步距为120c

3、m，并按规范要求设置剪刀撑、扫地杆及封口杆。2.1支架支架采用483.5mm碗扣支架，在箱底及腹板区横、纵桥向间距均为90cm，横杆步距为120cm；翼板区纵桥向间距为90cm，横桥向间距为120cm，支架横杆步距为120cm，并按规范要求设置剪刀撑、扫地杆及封口杆。腹板采用斜撑通过坚杆支撑在地面坚固处。箱梁底模采用15 mm的竹编胶合模板,底模小楞采用间距0.3米的100*100mm方木,大楞采用150*150mm方木。2.2钢管桩基础由于半夜浜河道为常州市湿地保护区，河道不允许回填，箱梁施工时在跨中布置跨度12米的钢管桩贝雷片过水涵。过水涵桩基采用4268mm厚钢管桩，在箱底及腹板区间距9

4、0cm，翼板区间距120cm。纵梁采用贝雷片，跨度12m，间距分布同钢管桩分布，为加强钢管桩整体稳定性，在钢管桩顶设双榀28工字钢分配梁。钢管桩采用人工配合挖机就位，振动锤击打。振动锤采用吊车吊放就位， 钢管桩顶部应加桩帽，防止钢管桩被打压变形。在打桩过程中应随时调整钢管桩垂直度，利用三个方向钢丝绳倒链进行调整。2.3基础回填靠承台侧支架基础利用原钻孔桩作业平台，钻孔桩围堰时已考虑箱梁支架。围堰前先用挖泥船将围堰范围内淤泥清除，打完圆木桩作好围堰后先抽干积水，人工清淤后分层回填粘土，粘土采用压路机碾压，回填高出常水位100cm。为了提高回填土地基承载力，先清除平台上层浮松土层（局部弹簧土部位挖

5、深至硬土层，人工夯填密实）再分层回填砖渣至2.8标高，每层厚度不得超过50cm,振动压路机碾压。碾压完毕后再浇注20cm厚c20砼垫层，砼采用平板振动器振捣。2.4预压(1)预压荷载考虑支架体系搭设后整体受力均匀，总荷载以预压处现浇连续箱梁整体自重荷载取一定的安全系数(1.2)与支架模板荷载、混凝土施工荷载之和。(2)加载方式待支架搭设完毕，底模铺好后，在全跨范围内进行预压。预压材料采用砂袋，每袋砂重约1 .2吨，经计算一跨箱梁需用砂袋160袋。砂袋分4次加载，第一次为总荷载的30%，持荷8h，第二次加至总荷载的70%，持荷8h；第三次加至90%，持荷8h；第四次加至100%，持荷48h。然后

6、开始卸载，为准确计算各级荷载作用下的非弹性变形量与弹性变形量，要求分级卸荷，卸载系数与加载系数相同，即按加载逆序的吨位进行卸载，卸载按每8h卸载一级进行。(3)变形观测方法支架预压试验变形观测设2处20个点。第一处在预压范围内的钢管距地面（贝雷片顶部）约1.51.7m高度处取10点（A、B预压区域各自四角及中心）；第二处在支架顶端向下1.51.7m处取10点（与前10点在同一立杆位置）。用水准仪测量变形，测量时后视点取在相对影响小的位置，如承台或原基准点上。首先观测初始值， 然后每次加载完成后观测一次，开始卸载前观测一次，然后每次卸载前观测一次，卸载完毕24h后再观测一次。对每处观测点分别取均

7、值，第一处观测点反映的是地基与基础及1.5m处钢管的变形，第二处观测点反映的是地基与基础及整个支架的变形。根据观测结果，填写支架沉降观测表，并计算非弹性变形量与弹性变形量，作为支架体系预拱度设置以参考数据。3支架检算 3.1计算依据京杭运河常州市区段改线工程施工图设计（变更）长江路大桥分册结构力学、材料力学、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）路桥施工计算手册3.2荷载分析扣件式钢管支架自重，包括立柱、纵向水平杆、横向水平杆、支承杆件、扣件等，可按表1查取。表1 扣件式钢管截面特性外径d(mm)壁厚t(mm)截面积A(mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回转半径i（mm）每米

8、长自重（KN）483.54.89*1021.219*1055.08*10315.780.384新浇砼容重按25kN/m3计算箱底:19.5KPa,翼板:8.13 KPa。模板自重(含内模、侧模及支架)以砼自重的5%计,则:箱底:0.98KPa, 翼板:0.41 KPa。施工人员、施工料具堆放、运输荷载: 2.0kPa倾倒混凝土时产生的冲击荷载：2.0kPa振捣混凝土产生的荷载: 2.5kPa荷载组合计算强度:q=1.2*(+)+1.4*(+)计算刚度:q=1.2*(+)3.3箱梁支架检算(一)底模检算底模采用15 mm的竹编胶合模板,直接搁置于间距L=0.3米的方木小楞上,按连续梁考虑,取单位

9、长度(1.0米)板宽进行计算。1、荷载组合箱底: q=1.2*(19.5+0.98)+1.4*（2.0+2.0+2.5）=33.68kN/m翼板: q=1.2*(8.13+0.41)+1.4*（2.0+2.0+2.5）=19.35kN/m2、截面参数及材料力学性能指标W=bh2/6=1000*152/6=3.75*104mm3I=bh3/12=1000*153/12=2.81*105mm4竹胶板容许应力=80MPa,E=6*103MPa。3、承载力检算(1)梁底a强度Mmaxql2/1033.68*0.3*0.3/100.30KN.mmaxMmax /W0.30*106/3.75*1048.0

10、MPa0 合格b刚度荷载: q=1.2*(19.5+0.98)= 24.58kN/mfql4/(150EI)24.58*3004/(150*6*103*2.81*105)0.75mmf0300/4000.75mm 合格(2)翼板a强度Mmaxql2/1019.35*0.3*0.3/100.17KN.mmaxMmax /W0.17*106/3.75*1044.53MPa0 合格b刚度荷载: q=1.2*(8.13+0.41)10.24kN/mfql4/(150EI)10.24*3004/(150*6*103*2.81*103)0.33mmf0300/4000.75mm 合格(二)方木小楞检算方木

11、搁置于间距0.9米的方木大楞上,小楞方木规格为100*100mm,小楞亦按连续梁考虑.1、荷载组合箱底: q1=33.68*0.3+6*0.1*0.1=10.16kN/m翼板: q2=19.35*0.3+6*0.1*0.1=5.86kN/m2、截面参数及材料力学性能指标W=a3/6=1000/6=1.67*105mm3I=a4/12=1004/12=8.33*106mm4方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）中的A-3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，则： 12*0.910.8MPa,E=9*103*0.9=8.1*103MPa。3、承载力计算(1)梁底a

12、强度Mmaxq1l2/1010.16*0.92/100.82KN.mmaxMmax /W0.82*106/1.67*1054.91MPa0 合格b刚度荷载: q=10.16-1.4*（2.0+2.0+2.5）*0.3= 7.43kN/mfql4/(150EI)7.43*9004/(150*8.1*103*8.33*106)0.48mmf0900/4002.25mm 合格(2)翼板a强度Mmaxq2l2/105.86*0.92/100.47KN.mmaxMmax /W0.47*106/1.67*1052.81MPa0 合格b刚度荷载: q=5.86-1.4*（2.0+2.0+2.5）*0.33.

13、13kN/mfql4/(150EI)3.13*9004/(150*8.1*103*8.33*106)0.2mmf0900/4002.25mm 合格(三)方木大楞检算大楞规格为150*150mm的方木，考虑箱梁腹板部位的重量较集中，而为了方便计算，箱梁自重是按整体均布考虑，这必将导致腹板处的实际荷载要大于计算荷载，而其它部位的计算荷载比实际荷载偏大，故腹板及底板部位支架横向间距取0.9米，翼板处立柱间距取1.2米，大楞按简支梁考虑。1、荷载组合小楞所传递给大楞的集中力为：箱底: P1=10.16*0.9=9.14kN翼板: P2=5.86*1.2=7.03kN大楞方木自重：g6*0.15*0.1

14、50.14kN/m2、截面参数及材料力学性能指标W=a3/6=1500/6=5.63*105mm3I=a4/12=1504/12=4.22*107mm4方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）中的A-3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值，则： 12*0.910.8MPa,E=9*103*0.9=8.1*103MPa。3、承载力计算(1)梁底力学模式：a强度按最大正应力布载模式计算：支座反力 R13.77KN最大跨中弯距 Mmax13.77*0.45-0.14*0.452/2-9.14*0.33.44KN.mmaxMmax /W3.44*106/5.63*105

15、6.11MPa0 合格 b刚度按最大支座反力布载模式计算：集中荷载: P=9.14*4-1.4*（2.0+2.0+2.5）*0.9= 28.38kN/mfPl3/(48EI)+5ql4/(384EI)28.38*1000*9003/(48*8.1*103*4.22*107)+5*0.14*9004/(384*8.1*103*4.22*107)1.26mmf0900/4002.25mm 合格(1)翼板力学模式：a强度支座反力 R17.66KN最大跨中弯距 Mmax17.66*0.6-0.14*0.62/2-7.03*0.94.24KN.mmaxMmax /W4.24*106/5.63*1057.

16、53MPa0 合格 b刚度集中荷载: P=7.03*5-1.4*（2.0+2.0+2.5）*1.2= 24.24kN/mfPl3/(48EI)+5ql4/(384EI)24.24*1000*12003/(48*8.1*103*4.22*107)+5*0.14*12004/(384*8.1*103*4.22*107)2.56mmf01200/4003mm 合格(四)满堂支架计算每根立柱所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算，忽略方木小楞自重不计，则大楞传递的集中力：箱底（均以跨度0.9米计算）: P1=33.68*0.9*0.9 +0.14*0.9=27.41kN翼板:P2=19.35*0.9

17、*1.2+0.14*1.2=21.07kN满堂式碗扣支架按7米高计，其自重为：g=7*0.235=1.65kN单根立杆所承受的最大竖向力为：N1=27.41+1.65=29.06kNN2=21.07+1.65=22.72kN (1).立杆稳定性：横杆步距为1.2m，故立杆计算长度为1.2m。长细比=L/i=1200/15.78=7680,故=1.02-0.55（(+20)/100）2=0.513，则：N= A=0.513*489*215=53.93kNNN 合格(2).强度验算：aN/Aji=29.06*1000/489=59.43MPa =215MPa 合格 (五)贝雷片计算跨半夜浜河道中跨

18、支架搭设在贝雷片上，贝雷片通过半夜浜两侧的钢管桩支撑。1、荷载组合支架所传递给贝雷片的集中力为：箱底: P1=29.06kN翼板：P2=22.72kN贝雷片自重：g1kN/m2、截面参数及材料力学性能指标弦杆：Wx1=3.97*106mm3 Ix1=7.932*104mm4 S1=2.548*103mm2坚杆：Wx2=1.98*106mm3 Ix2=3.966*104mm4 S2=1.274*103mm2腹杆：Wx3=1.01*106mm3 Ix3=2.533*104mm4 S3=1.024*103mm2273MPa,E=2.1*108MPa, 208MPa。3、计算模型用PSAP计算：弦杆:

19、最大弯曲应力max=196Mpa=273Mpa 合格竖杆:最大弯曲应力max=223Mpa=273Mpa 合格腹杆:最大弯曲应力max=127Mpa=273Mpa 合格最大扰度f=20.4mm12000/400=30mm 合格支点反力R1=R2=209.64kN(六)型钢分配梁计算钢管桩顶采用双榀28a工字钢作纵梁，工字钢放置于钢管桩槽口内。1、荷载组合贝雷片传递给型钢的集中力为：箱底: P1209.64kN型钢自重：g0.87kN/m2、截面参数及材料力学性能指标Wx1016.4cm3 Ix14230cm4 Sx585.4cm3145MPa,E=2.1*105MPa,85MPa。3、承载力计

20、算(1)梁底力学模式：用好易懂计算：Mmax30 KN.m Qmax139 KN fmax0mm Rmax210 KNa强度（按模式一考虑）maxMmax / Wx30*106/1016.4*10329.5MPa0 合格maxQmaxSx/dIx139*103*585.4*103/8.5*14230*10467.3MPa (七)钢管桩计算根据桥址区工程地质报告，半夜浜河道河床为第四系上更新统(Q3)，从上住下地质依次为淤泥质土，层厚1.02.0米，不承受力；2-1粘土，埋深0.72.0米，层厚3.44.9米，极限摩阻力5560 Kpa；2-2亚粘土，埋深4.39.7米，层厚1.34.9米，极限

21、摩阻力3540 Kpa；2-3粉砂，埋深6.413.6米，层厚9.816.8米，极限摩阻力4050 Kpa。由(五)、(六)计算，钢管桩上最大集中力:RMax=210kN敞口钢管桩允许承载力的计算公式： 式中：为钢管桩侧阻挤土效应系数；为钢管桩底端闭塞效应系数对于敞口钢管桩应按下式对，取值 当 当表1 的取值钢管桩内径(mm)60070080090010001.000.930.870.820.77钢管桩性能指标：4268mm，桩入土深8m。单桩允许承载力:钢管桩自重4268m钢管桩单位重82.46kg/mG=82.46*11=9.1KN桩的垂直荷载设计值：P=R+G=210+9.1=219.1KNP 满足设计要求根据旁边深挖取土坑及跨半夜浜河道栈桥钢管桩打入情况来看，河床下土质为压缩性粘土，承载力较好，故钢管桩长取11米。顶标高2.8，桩底标高为-8.2。钢管桩施工时，根据振动锤试打情况测算钢管桩实际承载力，如达不到承载力要求再接长钢管桩直至满足承载力需要。