貝雷架施工方案

1、鐵路槽型梁施工技術(shù)資料之三華能巢湖電廠一期工程鐵路專用線水上支架設計與施工技術(shù)中鐵二十四局集團安徽工程公司二。八年八月1 、概述2、支架設計思路3、支架設計及理論計算1.1 支架設計1.2 支架理論計算1.2.1 荷載取值1.2.2 受力檢算1.3 方案論證1.3.1 受力分析1.3.2 受力計算1.3.3 結(jié)構(gòu)檢算1.3.4 受力檢算結(jié)論支架施工4.1 材料控制4.2 支架安裝施工控制4.3 .2.1施工要點及技術(shù)要求:4.2.2安裝人員要求5、支架預壓5.1 端支撐預壓5.2 .跨中支撐預壓5.3 .3.支撐預壓效果6、支架拆除6.1中間立柱貝雷梁下降6.2兩端立柱貝雷梁下降6.3人工拆除

2、上面底板，6.4貝雷梁橫移6.6中間支墩鋼立柱拆除6.5550工字鋼拆除6.7鋼軌拆除6.8承臺上鋼管立柱拆除:結(jié)論水上支架設計與施工技術(shù)中鐵二十四局集團安徽工程有限公司1、概述柘皋河大橋中間2跨現(xiàn)澆梢型梁處于河中央7m深水區(qū)域，且地質(zhì)情況較復雜，每片梁體重達600噸.支架發(fā)生沉降是一個帶有普遍性的問題。支架沉降過大勢必使梢型梁體撓度過大|發(fā)生向其內(nèi)力發(fā)生變化,達不到設計要求。如何保證支架的剛度的穩(wěn)定性是水上支架設計的關(guān)鍵，如何防止支架沉降量過大，消除支架的非彈性變形是保證梁體質(zhì)量的重要因素.所以，梁底支閘架結(jié)構(gòu)及支撐底部軟基處理為設計關(guān)鍵口本科研叵回梢型梁支撐口架設計與施工作為一個重點課題進

3、行研究，以優(yōu)化支架設計，對支撐材料質(zhì)量進行嚴格控制，制定支架設置和拆除支架施工方案，采用設計和現(xiàn)場控制相結(jié)合的預防措施，確保支架的穩(wěn)定可靠性能。支架設計與施工的的幾個關(guān)鍵問題(1)支架底部地為軟基.為支架在梁體混凝土澆筑后受壓發(fā)生沉降的主要原因；(2)每孔支架承重能力應達到120%梁重(720噸)；.(3)因工期要求，兩孔支架同時施工，支架設計時必須考慮滿足通航凈高、凈寬要求；(4)支架施工多為水上作業(yè)，地形、地質(zhì)情況復雜，作業(yè)空間狹窄施工組織和機械配合要科學合理，施工方案要安全可靠.經(jīng)過對施工現(xiàn)場的調(diào)研，針對工程施工特點和支架設計與施工的關(guān)鍵問題，支架設計的原理是以橋墩承臺面為支架兩端鋼管立

4、柱的支撐點，與跨中振動打入水中持力層的鋼管立柱共同形成梢型梁底模板下貝雷梁托架的三個固定支點，鋼管立柱作為傳力柱與貝雷梁托架形成受力體系，共同承載梢型梁重和施工載荷.3、支架設計及理論計算3.1 支架設計每孔梢型梁支架設置三個支撐：兩個端支撐和一個跨中支撐。（如下圖1）端支撐設置：利用橋墩承臺作為兩端支撐點，每個端支撐建立兩個支撐面：（1）、墩頂；（2）、墩身預埋6根懸挑P50鋼軌和鐵板支撐，鋼軌下面采用外徑425mm壁厚8mm勺鋼管4根作為傳力柱支撐在承臺面，|為傳力柱J鋼軌頂設置組合550工字鋼。聯(lián)結(jié)點處均采用矩形鋼板作墊塊；（如圖2、圖3、圖4）跨中支撐：打入鋼管樁作為中間支點：9根，外

5、徑500mm壁厚10mm縱向設置三排，排距1m,每排3根，間距4.5m?？v向鋼管采用3組（2根一組）200工字鋼縱向聯(lián)結(jié)，再上采用1層2組組合550工字鋼橫向設置。聯(lián)結(jié)點處均采用矩形鋼板作墊塊；（如圖5）架設貝雷梁作為現(xiàn)澆梢型梁底模托架，通過理論檢算支架設置滿足受力要求.貝雷梁上鋪設梢鋼和模板，再上即為梢型梁.3.2 支架理論計算3.2.1 荷載取值 貝雷梁頂梢鋼共計92（根）*6（項*48.3（kg/m）=26.66t; 貝雷梁自重：每片（1.5m*3.0m）重270kg,則總重量為90*270=24300kg,計24.3t;梢型梁（鋼筋硅）等重量：229.8*2.5=574.5t。方木、模

6、板及其他活載取2t/m。計算跨度l取30m則單位重量為q=（26.66+24.3+574.5）/30+2=22.85t/m,取q=23t/m3.2.2受力檢算2.2.2.1 貝雷梁受力檢算荷載取值：均布荷載為q=23t/m。貝雷梁強度驗算：貝雷架為兩跨連續(xù)梁，中間支撐處彎矩和剪力最大，查表得：Mmax=0.125ql2=0.125x23X13.52=523.97t-mVmax=0.625ql=0.625x23X13.5=194.1t每跨采用單層不加強貝雷梁共10片，查表：圖1:槽型梁支架總布置圖支墊中心線槽型梁，底寬8.2m,腹板厚0.30m,底板厚0.45m,高3m管排架鋼管排架.三根組合工

7、字鋼帽梁，內(nèi)塞墊木三根組合工字鋼,嚴1帽梁，內(nèi)塞墊木支墊中心線15mmi優(yōu)質(zhì)竹膠板截面9cm*9crmj木-200mm?軋輕型槽鋼，間距為60cm,橫向立置5組10片貝雷梁三根組合工字鋼帽梁，內(nèi)塞墊木圖21#1端笠撐4#蹭竹相吊步:mm)圖13c3#端閡t布置：ghmmm)®0O©】匕口20連頂帽P5翻軌（每卞M長2.225m)三根組合200工字闞帽梁鋼筋網(wǎng)片20鋼管樁承臺21550mm：字鋼為向間距1.0m,每根長22m,采用槽鋼和角鋼連接成一整體直徑500mm的鋼管立共兩組，每組上下采用4 端支撐設置側(cè)面圖（mm）5 跨中支撐布置圖（mm）3*M200mmE字鋼，內(nèi)塞墊

8、木，橫橋向放置在鋼立柱頂部2卞R550mmL子鋼，上 卜米用 20mmi鋼板力口以連接，橫橋向放置，長9m20mml鋼板加以連接，橫橋向放置在鋼立柱正上方31200mm：字鋼為一組。共三組，內(nèi)塞墊木，順橋向放置在鋼立柱頂部，鋼立柱頂部設置20mmi直徑60cmi板.工字鋼長2.6m 500mm 壁厚10mmB立柱，共計 9根，橫向間距 4.5m, 縱550mmE字鋼，橫橋向放置，20mM岡板力口以連接，每根長9m共3根 300mmf鋼平放，每根長6m,共6根預埋P5嘲軌，長2.225m,高15.2cm,共計6根，伸入墩身0.3m3*M200mm：字鋼，內(nèi)塞墊木，橫橋向放置在鋼立柱頂部4根壁厚8

9、mm tf420mm|立柱，2螺每根長6.957m,4#®：每根長7.948m,鋼立柱頂部設置2cmi直徑0.5mf岡板做柱帽20mml鋼板，長*寬=60cm*60cm與鋼立柱焊接做墊塊單片最大允許彎矩Mmax=78.82tm單片最大允許剪力Vmax=24.52t單片最大慣性矩I=250497.2cm4根據(jù)彎矩計算所需貝雷梁片數(shù)n=Mmax/Mmax=523.97/78.82=6.610滿足要求！根據(jù)剪力計算所需貝雷梁片數(shù)n=Vmax/Vmax=194.1/24.52=7.910滿足要求！撓度計算：W=0.521ql4/100EI=0.521X23*104X13.54+(9X100X

10、2.06X1011X250497.2X10-8)=8.7mm<1/800=16mm,符合要求.2.2.2.2 下部鋼管支撐強度驗算Q235鋼材抗壓強度為(T=205N/mm2#、3#、4#t處鋼軌所受的支反力：N=0.375q1=116.44t則鋼管樁所受力P=116.44*2*1.435八2/1.215八2/(3-1.215/1.435)=151.12t則每根樁所受力為P/4=37.78t鋼管截面積：A=(2182-2102)X3.14=10751mm2,鋼管長最大l=10.9m,回轉(zhuǎn)半徑i=0.214m鋼管長細比入=1/i=10.9/0.214=50.9,取50查表得：4)b=0.8

11、49強度：(T=N/A=37.78X10八4/10751=35.14N/mm2<a=205N/mm2,滿足要求.穩(wěn)定性：(T=N/A(J)b=37.78X10八4/(10751*0.849)=41.39N/mm26=205N/mm2,滿足要求.跨中鋼管樁所受的支反力：N=2X0.625ql=388.13t則每根樁所受力為N/9=43.12t鋼管截面積：A=(2602-2502)X3.14=16014mm2,鋼管長l=14m,回轉(zhuǎn)半徑i=0.255m鋼管長細比入=1/i=14/0.255=54.9,取60查表得：4)b=0.814強度：(T=N/A=43.12X10八4/16014=26.

12、93N/mm2<6=205N/mm2,滿足要求.穩(wěn)定性：g=N/A（J）b=43.12X10八4/（16014*0.814）=33.08N/mm2打=205N/mm2,滿足要求.2.2.2.3 跨中I550工字鋼強度及穩(wěn)定性驗算工字鋼均布荷載（雙排）q=2Vmax/9/2=21.57t/m強度及穩(wěn)定性驗算計算按連續(xù)梁計算，跨度4.5m。最大彎矩M=0.07ql2=0.07*（21.57*4.52）=30.58t.m,圖6跨中工字鋼計算示意圖（單位：mm）q=21.57t/m查表得：0b=0.85,經(jīng)計算工字鋼截面抵抗矩為w=1968765.55mrn,I=492191387.5mm4S=

13、M/（|）bw=30.58*107/0.85*2*1968765.55=91.37N/mm2205N/mrm故該I550工字鋼強度及穩(wěn)定性符合要求。I550工字鋼擾度計算計算取跨度4.5m,查相關(guān)公式求得工字鋼撓度為：W=0.521q1/100EI=0.521X21.57*104V4.54+（2X100V2.06V1011V492191387.5X10-12）=2.3mm<4500/800=5.6mm,故該I550工字撓度符合要求。2.2.2.4 P50鋼軌受力檢算鋼軌受力計算（如圖7）:圖7支點處受力示意圖（單位：mm）N12#、3#、4#墩處鋼管樁所受的支反力：N=0.375ql=1

14、16.44t鋼軌共計6根，則單根鋼軌受力N1=N/6=19.4t,取N1=20t計算2.2.2.4.1 彎曲應力鋼軌彎曲應力值(r=450Mpa,已知P50鋼軌：I=2037cm4,z=81mmA=6580m2m鋼軌受力點受力N1=20t,力臂L=410mm,支點處鋼軌所承受的應力最大，則(Tmax=Mmax/Wy=20104X410/(2037X104/81)=326Mpa<450Mpa即(rmax<cr,符合要求！3.224.2彎曲剪應力鋼軌剪應力值p=315Kpa,支點處剪應力最大，支點處剪力Q計算(如圖2.7):N1=Q*1.215八2*(3-1.215/1.435)/2/

15、1.435八2,貝UQ=25.9t支點處最大剪應力rmax=Q/A=25.9X104/6580=39.36MPa<315Mpa則rmax<r,符合要求！3.2.2.4.3鋼軌壓應力鋼軌壓應力值(Tbs=855Mpa,貝U2bs=P/A=20X104/46x540=8MPac855Mpa符合要求！3.3方案論證3.3.1 受力分析3#墩受力圖示如下:圖83#墩受力圖示現(xiàn)澆梁施工荷載2_皿Pl】/預埋鋼軌、鋼筋網(wǎng)片 剛性支撐件(3#)墩受力圖示2#、4#墩受力圖示如下:圖92、4#墩受力示意圖Pl,現(xiàn)澆梁施工荷載預埋鋼軌鋼筋網(wǎng)片一 剛性支撐件_Ei,i/修Pl2TT圖示說明:工性1廠T

16、IIPL2:梢型梁混凝土施工傳于預埋鋼軌均布荷載的合力；PL3:梢型梁混凝土施工傳于墩頂均布荷載的合力；Pg1:鋼立柱支撐合力；Pg2:鋼支撐件附加支撐合力；Pzh1、Pzh2:鉆孔灌注樁排樁合力；PHi混凝土對預埋鋼軌的約束力；W3#t身、托盤頂帽、承臺混凝土傳于基底合重；W12#4#墩身、托盤頂帽、承臺混凝土傳于基底合重；W22#4#墩頂凸出部分混凝土合重。3.3.2 受力計算W=590+374=964t(鋼筋混凝土重量)W1=505-64+374=815t(鋼筋混凝土重量，因為4#t比2#t重，所以按照4#墩計算)W2=1.55X1.65X10X2.5=64t(鋼筋混凝土重量)PL1=2

17、7X(6.63X2.5X1+1.0+0.35)/4+2=121+2=123tPL2=(575-121X4)/2X0.45+1.37X0.35=21tPL3=(575-121X4/2)X0.55+0.5=25.5t3#、4#墩Pg1、Pg2、PH計算受力圖示如下：圖103、4#墩鋼軌處受力示意圖檢算PH忽略Pg2(偏于安全)PL1X0.53=PL2X0.35+PHX1.29PH=(PL1X0.53-PL2X0.35)/1.29=44.8tPg1=PL1+PL2+PH=188.8t計算Pg2時PH按照承擔80%T(檢算基底樁基偏心受壓用)PL1X0.53=PL2X0.35+PHX1.29X0.8+

18、Pg2x0.62Pg2=(PLlX0.53-PL2X0.35-PHX1.29X0.8)/0.62=18.7t4#墩檢算PH忽略Pg2(偏于安全)PL1X0.53=PL2X0.4+PHX1.3PH=(PL1X0.53-PL2X0.4)/1.3=43.7tPg1=PL1+PL2+PH=187.7t計算Pg2時PH按照承擔80%T(檢算基底樁基偏心受壓用)PL1X0.53=PL2x0.4+PHX1.3x0.8+Pg2X0.73Pg2=(PL1X0.53-PL2X0.4-PHX1.3乂0.8)/0.73=15.5t計算基底樁基偏心受壓圖示圖113、4#墩基底受力示意圖PzhlX3.4=WX1.7+PL

19、3x2.4+(-PH0.8)x2.753+(-Pg2)x2.9+(-Pg1)x4.04Pzh1=769t4#墩：Pzh1X3.4=W1X1.7+(W2+PL3)X2.325+(-PH0.8)X2.74+(-Pg2)X2.9+(-Pg1)X4.04Pzh1=733t匯總：W=964；tW1=815t；W2=64；tPL1=123t；PL2=21t；PL3=25.5t；3#墩：PH=44.8t；Pg1=188.8t；Pg2=18.7t；Pzh1=769t4#墩：PH=43.7t；Pg1=187.7t；Pg2=15.5t；Pzh1=733t3.3.3 結(jié)構(gòu)檢算3.3.3.1 偏心受壓樁基檢算設計單樁

20、承載力3#墩4162KN即設計排樁允許承載力416.2X3=1248.6t設計單樁承載力4#墩3643KN即設計排樁允許承載力364.3X3=1092.9t3#墩鉆孔灌注樁最大受力排樁合力為Pzh1=769t<允許承載力1248.6t;4#墩鉆孔灌注樁最大受力排樁合力為Pzh1=733t<允許承載力1092.9t。3.3.3.2 鋼管立柱受壓檢算(1)壓桿穩(wěn)定檢算按照橋梁動荷載主桁桿件穩(wěn)定要求入<100,最高墩采用042.5鋼管的高度10.4m,中間部位采用斜拉撐，即最大自由高度(長度)不超過4.0m,則：入=4.0/0.2125=18.82<100(2)壓桿應力檢算采

21、用4根042.5鋼管，壁厚8mm截面面積A=(42.52-40.92)兀/4=105cm23#>:Pg1/4A=187.7/(4X105)=0.450(t/cm2)<b4#>:Pg1/4A=188.8/(4X105)=0.447(t/cm2)<b3.3.3.3 受彎鋼軌應力檢算每處采用6根鋼軌，懸臂段3掰口4#1均為0.53m,檢算鋼軌彎曲應力時忽略Pg2(偏于安全)P50鋼軌I=2037cm4,z=81mmA=6580mm舊鋼軌取450MpaP=PL1/6=123/6=20.5t(rmax=Mmax/Wy=20；5104x530/(2037X104/81)=432Mp

22、a<a3.3.3.4 混凝土對預埋鋼軌約束力檢算主要是分析鋼軌向上的力對混凝土截面產(chǎn)生拉應力的影響。受力模式如下圖 2.12 :圖123、4#墩鋼軌下截面受力示意圖圖13偏心受力示意圖向下偏心受力正圖示向下偏心受力彎矩圖示向下偏心受力組合圖示混凝土正應力圖示及向下應力組合圖示:圖14混凝土向下應力示意圖B w向下混凝土正應力圖示鋼軌對混凝土截面向上應力組合圖示:B w+B 二B*向下應力組合圖示圖15鋼軌對混凝土向上應力示意圖B-IB一.鋼軌向上應力組合圖示根據(jù)上圖示計算結(jié)果如下：3#墩：正壓應力：B(r1=10.6t/m;B(r2=18.6t/m;(rw=39.6t/m。合計最大壓應力

23、：B(r1+B(r2+B(Tw=10.6+18.6+39.6=68.8t/m。負壓應力：B(t1=-18.7t/m;B(t2=-49.1t/m。最大負壓應力：(T1+B(r2=-18.7t/m-49.1=-67.8t/m。負應力小于正應力。4#墩：正壓應力：B(t1=37.3t/m;B(t2=58.3t/m;B(rw=16.5t/m。合計最大壓應力：B(t1+B(t2+B(Tw=37.3+58.3+16.5=112.1t/m。負壓應力：B(t1=-18.2t/m;B(t2=-47.3t/m。最大負壓應力：B(t1+B(T2=-18.2t/m-47.3=-65.5t/m。負應力小于正應力。為安全

24、起見，在墩身預埋鋼軌處設置鋼筋網(wǎng)片，如圖4所示3.3.3.5 素混凝土剪切檢算假象剪切模式如下圖：圖16承臺頂素混凝土受剪示意圖受剪截面口a1a2b2b1和兩個a1b1c,即A=55X71.06+60x45=6608cm2=6608乂102單根Pg1=188.8/4X1.5X104t=70.8乂104N(7=70.8X104/6608X102=1.07MPa<aC30混凝土的(r=1.1MPa,為永久結(jié)構(gòu)，安全系數(shù)2,本工程施工方案設計為臨時用，所以還可以提高2倍。3.3.4結(jié)論1、現(xiàn)場澆注梢型梁對基底造成比較大的偏心受壓，經(jīng)過樁基檢算滿足要求；2、采用042.5鋼管，壁厚8mm勺鋼管立

25、柱經(jīng)過穩(wěn)定和受壓檢算，滿足要求;3、鋼軌懸臂梁經(jīng)過受彎應力檢算，雖然滿足要求，但是仍然需要在腹板部位進行加固處理，可以加焊鋼板或型鋼；4、預埋鋼軌對混凝土的影響經(jīng)過約束力檢算，結(jié)論是不產(chǎn)生負應力，滿足要求；5、貝雷梁經(jīng)過彎曲檢算，滿足要求。6、根據(jù)經(jīng)驗，采用6t錘打入鋼管樁，預計每根50t,9根合計450t,我們準備采用實際預壓的方法來檢驗中間墩的承載力，所以不需要理論檢算。4支架施工現(xiàn)場控制4.1 材料控制支撐材料的質(zhì)量直接影響支架的整體穩(wěn)固性，是梢型梁混凝土得以順利澆筑的前提條件。梢型梁支架設計所用到的主要材料歸納如下：端支撐：鋼板墊塊、內(nèi)徑420m耀厚8m喈岡管樁、組合I200工字鋼、P

26、50鋼軌、組合I550工字鋼、其他連接桿件；跨中支撐：內(nèi)徑500mms厚10mms管樁、鋼板墊塊、組合I200工字鋼、組合I550工字鋼、其他連接桿件；上部支撐：5組10片貝雷梁、200梢鋼、90mm*90mm木、優(yōu)質(zhì)竹膠板。通過調(diào)研比選，確定提供支撐材料的生產(chǎn)（租賃）廠家。材料裝卸和運輸有專業(yè)物資人員全過程監(jiān)督，并注意成品保護，進場必須經(jīng)過驗收。4.2 支架安裝施工控制水上支架安裝采用機械設備：水上浮吊及4t振動錘（如圖18、19）。底部浮船由數(shù)個長*寬*高=6m*3m*1.5mW水箱拼裝而成。浮吊起重能力10t,旋轉(zhuǎn)半徑15m,起吊高度最大為20nl采用浮吊起吊振動錘振動打入鋼管，振動錘提

27、供最大激振力為35t（即振設完成后鋼管端承載力）。如圖17水上浮吊圖如圖18振動錘圖421施工要點及技術(shù)要求：(1)、鋼管樁振設時保持豎直，且定位準確；(2)鋼管樁頂部標高應嚴格控制，根據(jù)設計標高進行鋼管的消減或接長；(3) 鋼管水平工字鋼及角鋼剪刀撐應焊接牢固；(4) 鋼管頂部采用厚2cm直徑60cm的鋼板做帽；(5) 鋼管位置偏差不大于5cm)4 .2.2安裝人員要求支架安裝人員持證上崗，熟悉支架安裝流程，技術(shù)人員做好安全、技術(shù)交底,對施工安裝過程中的每個環(huán)節(jié)進行把關(guān)，對每個支架組成部分的安裝尺寸、標高及位置進行全過程監(jiān)控。支架安裝實景圖(如圖19、20所示)圖1 9端部支架安裝圖2 0

28、中部支架安裝5、支架預壓通過對支架各受力部件的理論力學檢算，均能滿足要求。根據(jù)設計提供的相關(guān)資料，靜活載作用下最大撓度值為0.614cm<L/700=4.51cm;恒載作用下最大撓度值為1.231cm;恒載加靜活載產(chǎn)生的撓度值為1.231+0.614=1.845cm<L/1600=1.975cm;故不需要設置預拱度。又由于梁底采用5組10片貝雷梁做托架，貝雷梁托架的非彈性變形可以忽略不計，故支架僅需要在梁底各支撐頂部采用預壓來消除各支撐點的非彈性變形，克服支架變形產(chǎn)生的不利影響。為消除梁底各支撐在受壓后產(chǎn)生的非彈性變形及支架沉降，該橋支墩采用砂袋預壓。預壓方法：在各個支墩頂部均勻布

29、載，并在加載過程回和加載穩(wěn)定期間分階段對支架進行觀測，做好各支撐頂部標柵觀測記錄。利用支架穩(wěn)定后的標高值采用鋼板墊塊將貝雷梁支架調(diào)整至計算叵標高，以達到滿足設計要求的目的。各支撐加載流程如圖21所示。支架預壓砂袋吊裝實景如22圖所示.5 .1端支撐預壓由于現(xiàn)澆梢型梁底模端支撐設置在承臺頂面上，且葉剛性恒基礎，此處不會發(fā)生沉降，但考慮到端支撐內(nèi)局部不平整或已經(jīng)存在的墊塊變形，仍須對端支撐進行加載預壓，以消除因支撐不平整或變形帶來的不利影響。端支墩預壓重量來叵為50t,足以消除支架內(nèi)部的非彈性變形。6 .2.跨中支撐預壓經(jīng)受力計算，跨中支撐受力約388t。為增強支架的穩(wěn)固性，消除支架因澆筑混凝土后受壓沉降，該橋跨中支撐預壓重量為120燒撐受力。圖21支架預壓工藝流程圖圖22支架預壓砂袋吊裝實景圖以跨中支撐頂部觀測點5為列，根據(jù)沉降記錄作出其沉降曲線如下圖23所不：高標 11.0211.01511.0111.005圖23支架加載曲線圖柘皋河大橋341墩預壓沉降觀測記錄表觀測點511時間2007-11-202007-11-21am2007-11-21pm2007-11-21pm2007-11-22am2007-11-22pm2007-11-23pm噸位310t388t465t465t465t465t465t從上圖可以看出，當加載至120%夸中支墩受力時，該點沉降達到穩(wěn)定狀