鐵路擴(kuò)能改造工程跨某高速公路中橋現(xiàn)澆箱梁支架施工方案

1、目 錄一、編制依據(jù)- 2 -二、編制原則- 2 -三、工程概況- 2 -四、支架設(shè)計(jì)情況- 2 -五、支架預(yù)壓- 5 -六、支架搭設(shè)注意事項(xiàng)- 8 -七、滿(mǎn)堂支架受力驗(yàn)算- 9 -八、門(mén)洞支架受力驗(yàn)算- 16 -九、地基承載力驗(yàn)算- 18 -十、安全保證措施- 19 -一、編制依據(jù)1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）；2、客運(yùn)專(zhuān)線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南(TZ213-2005)；3、客運(yùn)專(zhuān)線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)鐵建設(shè)2005160號(hào)；4、客運(yùn)專(zhuān)線鐵路路基工程施工技術(shù)指南(TZ212-2005)；5、路橋施工計(jì)算手冊(cè)（人民交通出版社出版）； ；9、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB

2、50007-2002）；二、編制原則1、在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力情況下考慮撓度變形控制；2、綜合考慮結(jié)構(gòu)的安全性；3、建立比較符合實(shí)際的力學(xué)模型；4、盡量采用已有的構(gòu)件和已經(jīng)使用過(guò)的支撐方法；5、對(duì)部分結(jié)構(gòu)的不均布、不對(duì)稱(chēng)性采用較大的均布荷載，取最危險(xiǎn)截面檢算。三、工程概況婁邵鐵路跨婁邵高速公路中橋跨越在建婁新高速公路（福善村段），施工里程為DK13+125.48DK13+196.28，鐵路與公路斜交角度約為70°。該中橋?yàn)橐豢绗F(xiàn)澆的56m簡(jiǎn)支箱梁，婁底臺(tái)和邵陽(yáng)臺(tái)均為9125cm群樁基礎(chǔ)，承臺(tái)為830×1050×250cm矩形承臺(tái)。兩橋臺(tái)臺(tái)身高度均為600cm。上部結(jié)構(gòu)為5

3、6m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁，全長(zhǎng)57.5m，該箱梁設(shè)計(jì)為單箱單室、等高度、變截面結(jié)構(gòu), 梁體采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系，箱梁底寬8m，頂板厚度35cm；底板厚度為40至78cm，全橋擬一次澆注完成。梁體采用C50高性能耐久性混凝土，混凝土共計(jì)方量830.1m3。本工點(diǎn)跨在建省重點(diǎn)工程婁新高速公路，為減少交叉施工過(guò)程中的影響，施工中對(duì)在建公路搭設(shè)門(mén)洞支架以方便通行，其他采用碗扣式鋼管支架。四、支架設(shè)計(jì)情況1、地基處理搭設(shè)支架前應(yīng)先經(jīng)試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)地基承載力，不滿(mǎn)足要求的地基，要進(jìn)行換填處理。為防止雨水浸泡使基礎(chǔ)變軟，施工時(shí)采用以下方法進(jìn)行處理：由于兩橋臺(tái)附近為已形成高速公路路塹開(kāi)挖邊坡，開(kāi)挖邊坡為

4、石質(zhì)邊坡，。臺(tái)階高差從下到上分別為1.8m、2.4m、2.4m，寬度均為3.0m。為避免臺(tái)階處受雨水沖刷，影響地基承載力，在臺(tái)階變階處設(shè)置30cm厚M10漿砌片石護(hù)坡，高度同臺(tái)階高度。臺(tái)階表面設(shè)置20cm厚C25砼墊層，條形基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)寬1.2m，長(zhǎng)16m，高1.0m2、滿(mǎn)堂支架、支架寬度=梁寬12.7m+兩邊工作平臺(tái)各1m=14.7m，每根立桿上下均設(shè)置可調(diào)頂托和底托，頂托上鋪設(shè)15×15cm的縱向方木，縱向方木上再鋪設(shè)一層10×10cm的橫向方木，橫向方木間距0.3m。支架桿件拼裝時(shí)必須保證橫平豎直，以保證豎向桿件只受壓力，保證整體桿件的穩(wěn)定性。3、門(mén)洞支架五、支架預(yù)

5、壓預(yù)壓荷載為箱梁自重的120%，采用編織砂袋及鋼筋按體積比重加載的方法進(jìn)行支架預(yù)壓。計(jì)算時(shí)砂的比重取15KN/m3，鋼筋的比重取78.5KN/ m3, 為準(zhǔn)確模擬砼施工時(shí)荷載，采取等效預(yù)壓方式。支架等效預(yù)壓荷載分布圖如下圖所示，A區(qū)及C區(qū)重量采用編織砂袋等效預(yù)壓，B區(qū)重量采用鋼筋等效預(yù)壓。先加載A區(qū)重量，再加載B區(qū)重量，最后加載C區(qū)重量。根據(jù)各部分等效荷載換算后的堆載高度，分級(jí)加載，嚴(yán)格控制預(yù)壓重量。施工期間，應(yīng)做好雨天砂袋覆蓋的準(zhǔn)備工作及泄水措施。 2、預(yù)壓施工步驟為了掌握加載后地基和支架的變形情況，需要在預(yù)壓前布置好沉降觀測(cè)網(wǎng)。沉降觀測(cè)網(wǎng)布設(shè)在兩層面上：一層在支架基礎(chǔ)上，一層在箱梁底模板上

6、，上下兩層測(cè)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)在同一垂直線上。測(cè)點(diǎn)沿縱橋向分別布設(shè)，橫向則在跨中和兩個(gè)腹板處布設(shè)，從而形成一個(gè)立體觀測(cè)網(wǎng)。變形觀測(cè)點(diǎn)橫向布置如下圖所示。 加載前測(cè)量各點(diǎn)頂面標(biāo)高H1值。 按設(shè)計(jì)的堆載高度，分級(jí)加載到120%后進(jìn)行觀測(cè)，直至各點(diǎn)變形基本穩(wěn)定，取得預(yù)壓最后的穩(wěn)定值H2。支架穩(wěn)定的確定：砂袋左右對(duì)稱(chēng)加載，加載順序與混凝土加載順序一致，觀測(cè)頻率為每8小時(shí)測(cè)量一次，支架日沉降量不大于2.0毫米，表明支架已基本沉降到位，可以卸載。 卸載后測(cè)量各點(diǎn)標(biāo)高H3值。 根據(jù)測(cè)量成果進(jìn)行資料整理，即：支架彈性變形為：H3-H2支架非彈性變形為：H1-H3 對(duì)所觀測(cè)的各點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理分析，確定支架搭設(shè)的預(yù)拱

7、度，通過(guò)可調(diào)頂托調(diào)整支架的標(biāo)高。六、支架搭設(shè)注意事項(xiàng)支架在橋縱向、橫向設(shè)置剪刀撐；橫向剪刀撐4.5m設(shè)置一道，縱向剪刀撐在腹板及外側(cè)設(shè)置。七、滿(mǎn)堂支架受力驗(yàn)算1、結(jié)構(gòu)區(qū)支架受力驗(yàn)算結(jié)構(gòu)區(qū)域取最大截面進(jìn)行受力驗(yàn)算，截面形式布置圖如下圖所示：?jiǎn)挝唬篶m1 腹板+底/頂板區(qū) 荷載砼自重：g1=0.7×4.2+（8/2-0.7）×（0.6+0.35+0.085）+0.5×0.9×0.6+0.5×0.9×0.3×2×26÷8=43.36KN/m2施工機(jī)具及人員荷載：g2=2.5KN/m2傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載：g3

8、=2.0KN/m2振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載：g4=2.0KN/m2模板荷載：g5=2.0KN/m2則每平方米荷載G1=1.2 g1+1.4（g2+ g3+ g4）+1.2 g5 =1.2×43.36+1.4×（2.5+2+2）+1.2×2.0 =63.53KN/m2 底模受力驗(yàn)算底模采用2.0cm厚竹膠板，跨徑按橫梁凈空間距0.2m，取1m單位長(zhǎng)度荷載進(jìn)行驗(yàn)算:荷載：q=63.53×1=63.53KN/m。W=bh2/6=100×22/6=67cm3I=bh3/12=100×23/12=67cm4木材抗彎設(shè)計(jì)值為9.5MPa，彈性模量E=8

9、.5×103MPa跨中最大彎矩：M=ql2/8=63.53×0.22/8=0.32KN.mA、竹膠板彎拉應(yīng)力=M/W=0.32×1000×1000/（67×1000）=4.8MPa=9.5MPa（可）B、竹膠板撓度變形f=5ql4/384EI=5*63.53*2004/（384*8.5×103*67*104）=0.23mm200/400=0.5mm（可） 橫梁受力驗(yàn)算橫梁采用（10×10）cm方木，跨徑0.6m，間距0.3m/道，作用在橫梁上的均布荷載q=63.53×0.3=19.06KN/m。W=bh2/6=10

10、×102/6=166.7cm3I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4木材抗彎設(shè)計(jì)值為9.5MPa，彈性模量E=8.5×103MPa跨中最大彎矩M= ql2/8=19.06×0.62/8=0.86KN.mA、橫梁彎拉應(yīng)力=M/W=0.86×1000×1000/（166.7×1000）=5.2MPa=9.5MPa（可）B、橫梁撓度變形f=5ql4/384EI=5*19.06*6004/（384*8.5×103*833.3*104）=0.44mm600/400=1.5mm（可） 縱梁受力驗(yàn)算縱梁采用（15

11、×15）cm方木，跨徑0.6m，間距0.6m/道，作用在縱梁上的均布荷載q=63.53×0.6=38.12KN/m。W=bh2/6=15×152/6=562.5cm3I=bh3/12=15×153/12=4218.8cm4木材抗彎設(shè)計(jì)值為9.5MPa，彈性模量E=8.5×103MPa跨中最大彎矩M= ql2/8=38.12×0.62/8=1.7KN.mA、縱梁彎拉應(yīng)力=M/W=1.7×1000×1000/（562.5×1000）=3.0MPa=9.5MPa（可）B、縱梁撓度變形f=5ql4/384EI=5

12、*38.12*6004/（384*8.5×103*4218.8*104）=0.18mm600/400=1.5mm（可） 支架受力驗(yàn)算A、立桿承重計(jì)算立桿橫向間距0.6m，縱向間距0.6m，橫桿步距1.2m，支架立桿設(shè)計(jì)承重30KN/根。每根立桿承受鋼筋砼和模板重量：N1=0.6×0.6×G1=0.6×0.6×63.53=22.8KN橫/縱梁為木材，取木材平均密度540Kg/m3，重力加速度取10N/kg，則橫梁施加在每根立桿上的重量：N2=0.1×0.1×0.6×3×540×10/1000=0.

13、097KN縱梁施加在每根立桿上的重量：N3=0.15×0.15×0.6×1×540×10/1000=0.07KN支架自重（支架按最高10m簡(jiǎn)算）：立桿單位重0.04KN/m，橫桿單位重：0.04KN/m每根立桿上的支架自重：N4=10×0.04+9×0.6×0.04+9×0.3×0.04=0.7KN每根立桿總承重：N=N1+1.2(N2+N3+N4)N=22.8+1.2×（0.097+0.07+0.7）=23.8KN<30KN（可）B、支架穩(wěn)定性驗(yàn)算立桿長(zhǎng)細(xì)比=l/i=1200/

14、15.78=76由長(zhǎng)細(xì)比可查得軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)=0.675立桿采用48×3.5mm截面積A=489mm2立桿軸向荷載N= A××=489×0.675×145÷1000=47.86KN>N=23.8KN支架穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。2 翼板處 荷載 翼板處砼自重：g1=（0.2+0.25）×1.05÷2+（0.25+0.5）×1.3÷2×26÷2.35=8.0KN/m2施工機(jī)具及人員荷載：g2=2.5KN/m2傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載：g3=2KN/m2振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載：g4

15、=2.0KN/m2模板荷載：g5=2.0KN/m2 則每平方米荷載G3=1.2 g1+1.4（g2+ g3+ g4）+1.2 g5 =1.2×8.04+1.4×（2.5+2+2）+1.2×2.0 =21.1KN/m2 縱梁受力驗(yàn)算縱梁采用（15×15）cm方木，跨徑0.6m，間距0.9m/道，作用在縱梁上的均布荷載q=21.1×0.9=19.0KN/m。W=bh2/6=15×152/6=562.5cm3I=bh3/12=15×153/12=4218.8cm4木材抗彎設(shè)計(jì)值為9.5MPa，彈性模量E=8.5×103M

16、Pa跨中最大彎矩M= ql2/8=19.0×0.62/8=0.86KN.mA、縱梁彎拉應(yīng)力=M/W=0.86×1000×1000/（562.5×1000）=1.53MPa=9.5MPa（可）B、縱梁撓度變形f=5ql4/384EI=5*19*6004/（384*8.5×103*4218.8*104）=0.09mm600/400=1.5mm（可）支架受力驗(yàn)算A、立桿承重計(jì)算立桿橫向間距0.9m，縱向間距0.6m，橫桿步距1.2m，支架立桿設(shè)計(jì)承重30KN/根。每根立桿承受鋼筋砼和模板重量：N1=0.6×0.9×G3=0.6&#

17、215;0.9×21.1=11.4KN縱梁施加在每根立桿上的重量：N2=0.15×0.15×0.6×540×10/1000=0.07KN支架自重（按10m高算）：立桿單位重0.04KN/m，橫桿單位重：0.04KN/m每根立桿上的支架自重：N3=10×0.04+9×0.6×0.04+9×0.9×0.04=0.94KN每根立桿總承重：N=N1+1.2(N2+N3)N=11.4+1.2×（0.07+0.94）=12.6KN<30KN（可）B、支架穩(wěn)定性驗(yàn)算立桿長(zhǎng)細(xì)比=l/i=1200

18、/15.78=76由長(zhǎng)細(xì)比可查得軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)=0.675立桿截面積A=489mm2立桿軸向荷載N= A××=489×0.675×145÷1000=47.86KN>N=12.6KN支架穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。2、結(jié)構(gòu)區(qū)地基承載力驗(yàn)算跨婁新高速公路中橋位于在建婁新高速公路的一級(jí)邊坡上，根據(jù)設(shè)計(jì)院提供地質(zhì)勘測(cè)圖，橋址處沒(méi)有軟臥層，部分地段換填碎石壓實(shí)后澆筑，300KPa；300KPa（可） 3、臺(tái)階基礎(chǔ)變階處抗沖切驗(yàn)算由建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）第條，可知基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力應(yīng)按下列公式驗(yàn)算 F0.7hpftamh0

19、 （8.2.7-1）am(at+ab)/2 （8.2.7-2）F=pjA （8.2.7-3）式中hp-受沖切承載力截面高度影響系數(shù),當(dāng)h不大于800mm時(shí),hp取1.0；當(dāng)h大于等于2000mm時(shí),取0.9,其間按線性?xún)?nèi)插法取用；ft-混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；h0-基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；am-沖切破壞錐體最不利一側(cè)計(jì)算長(zhǎng)度；at-沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長(zhǎng)當(dāng)計(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時(shí)，取柱寬；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)取上階寬；ab-沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在基礎(chǔ)底面積范圍內(nèi)的下邊長(zhǎng)，當(dāng)沖切破壞錐體的底面落在基礎(chǔ)底面以?xún)?nèi)，計(jì)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時(shí)，

20、取柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度；當(dāng)計(jì)算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時(shí)，取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度。當(dāng)沖切破壞錐體的底面在L方向落在基礎(chǔ)底面以外即a+2h0L時(shí)，ab=L；pj-扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基土單位面積凈反力，對(duì)偏心受壓基礎(chǔ)可取基礎(chǔ)邊緣處最大地基土單位面積凈反力；A-沖切驗(yàn)算時(shí)取用的部分基底面積,即圖中陰影面積；F-相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)作用在A上的地基土凈反力設(shè)計(jì)值。本工程進(jìn)行臺(tái)階基礎(chǔ)變階處抗沖切驗(yàn)算時(shí)，取底板區(qū)單根立桿作用范圍內(nèi)60cm長(zhǎng)的臺(tái)階，進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算。臺(tái)階基礎(chǔ)變階處抗沖切受力簡(jiǎn)圖如下圖所示： 單位：cmpj= 79.3KPaA=0.6×

21、;1.8=1.08 m2 F=pjA=79.3×1.08=85.64KNhp=0.9 ft=80kPah0=6.4m am=0.6m0.7hpftamh0=0.7×0.9×80×0.6×6.4= 193.54KN F=85.64滿(mǎn)足要求。八、門(mén)洞支架受力驗(yàn)算1、門(mén)洞支架受力驗(yàn)算簡(jiǎn)支梁跨越婁新高速公路，支架搭設(shè)考慮預(yù)留通車(chē)車(chē)道，采用在既有路面上搭設(shè)門(mén)洞支架，門(mén)洞上部采用滿(mǎn)堂支架形式，考慮門(mén)洞區(qū)梁體截面教小，滿(mǎn)堂支架結(jié)構(gòu)布局采用結(jié)構(gòu)區(qū)域處滿(mǎn)堂支架結(jié)構(gòu)形式，即縱、橫向間距0.6m，橫桿步距0.6m，結(jié)構(gòu)域已做檢算，此處不再進(jìn)行驗(yàn)算。門(mén)洞處在主墩梁的跨

22、中部位，驗(yàn)算荷載采用第一區(qū)域荷載。由以上計(jì)算可知每根立桿承受荷載：腹板、底/頂板區(qū)：F1=23.8KN翼板區(qū):F2=12.6 KN查路橋施工計(jì)算手冊(cè)可知工字鋼計(jì)算參數(shù)：I36b工字鋼：I=16574 cm4 W=920.8 cm3 w=210Mpa E=2.1×105 Mpa A=83.64 cm2 CT=65.66 kg/mI40b工字鋼：I=22781 cm4 W=1139 cm3 w=210Mpa E=2.1×105 Mpa A=94.07 cm2 CT=73.84 kg/m(1)I號(hào)分配梁受力驗(yàn)算I號(hào)分配梁采用每束2根I40b工字鋼，自重0.74KN/m，排列間距見(jiàn)

23、門(mén)洞支架橫截面圖所示，工字鋼承受立桿傳遞的集中力，不同區(qū)域工字鋼承受荷載不同，檢算取荷載最大部位，即梁中心線處縱梁受力最大，又因腹板、底/頂板區(qū)每根立桿承受的荷載：F1=23.8KN，每根立桿傳遞的集中力可以由2根工字鋼承擔(dān)，每根工字鋼分擔(dān)力為：F=23.8/2=11.9KN。又由行車(chē)道縱截面圖得知，縱梁上立桿排列，其中一集中荷載布于跨中時(shí)為最不利受力狀態(tài)，其計(jì)算排列間距為60*60cm，計(jì)算跨度520cm。1）荷載：為簡(jiǎn)化計(jì)算，將工字鋼梁上部等距集中荷載轉(zhuǎn)化為均布荷載 q1=9F/5.2=20.6KN/m 則 q= q1+0.74=20.6+0.74=21.34 KN/m2）彎矩：M= ql

24、2/8=21.34×5.22/8=72.13KN.m3) 彎曲應(yīng)力:=M/W=72.13×104/1139=633.28kg/cm2=63.33Mpaw=210Mpa（強(qiáng)度滿(mǎn)足）4)撓度:f=l/400=13mm（剛度滿(mǎn)足）（2）II號(hào)分配梁驗(yàn)算II號(hào)分配梁采用每束2根I36b工字鋼，自重q=0.66KN/m，承受I號(hào)分配梁的自重及傳遞的集中荷載，由門(mén)洞支架橫截面圖可知中跨橫梁受力最大，橫梁計(jì)算跨度240cm ，2.4m跨徑內(nèi)鋪設(shè)3束I號(hào)分配梁工字鋼，共計(jì)6根。1） 荷載：腹板+底/頂板區(qū)荷載：N1=63.53KN×2.4m×5.2m=792.9KNI號(hào)

25、分配梁重量：N2= 6×6×0.66=23.76 KN則II號(hào)分配梁每根承受荷載 N=(N1+N2)/4=204.2 KN為簡(jiǎn)化計(jì)算，將工字鋼梁上部等距集中荷載轉(zhuǎn)化為均布荷載 q1=N/2.4=85.1KN/m 則 q= q1+0.66=85.1+0.66=85.76 KN/m2）彎矩：M= ql2/8=85.1×2.42/8=61.3KN.m3) 彎曲應(yīng)力:=M/W=61.3×104/920.8=665.7kg/cm2=66.57Mpaw=210Mpa（強(qiáng)度滿(mǎn)足）4)撓度:f=l/400=13mm（剛度滿(mǎn)足）（3） 因翼板區(qū)荷載較小，底板區(qū)檢算已滿(mǎn)足要求，在此不再對(duì)翼板區(qū)進(jìn)行檢算。（4）鋼管立柱驗(yàn)算鋼管立柱采用530鋼管，壁厚10mm，II號(hào)分配梁工字鋼支反力為R=ql/2=85.76×2.4/2=102.91KN，則每根鋼管立柱承受最大軸向力N=R=102.91KN，鋼管立柱截面面積A=（R2-r2）=16336.3mm2，A3鋼抗壓設(shè)計(jì)值140MPa，鋼管立柱承受的軸向應(yīng)力=N/A=6.3MPa=140MPa（可）鋼管回轉(zhuǎn)半徑i= =184鋼管按每根總長(zhǎng)5.5m，用10槽鋼設(shè)置橫撐及剪刀撐，長(zhǎng)細(xì)比=l/i=5500/184=30由長(zhǎng)細(xì)比可查得軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)=0.936鋼管截面積A=16336.3m