228天桥鹰架法施工设计方案

K149+228天桥预应力砼现浇箱梁膺架法施工设计方案一、工程概况本天桥与高速公路交叉桩号为K149+228.673，斜度2°，上跨高速公路主线。起点桩号为GK0+179，终点桩号为GK0+258，全桥长79米。桥梁平面位于直线内，桥梁布跨径向布置。桥墩采用独柱墩，桩基采用钻孔灌注桩基础，桥台采用柱式台、钻孔灌注桩基础。桥梁上部结构采用（20+32+20米）现浇预应力箱梁，梁体结构采用单箱单室直腹板箱型截面，C50混凝土。箱梁高1.8米，顶板宽5.5m，两悬臂长1.0米，底板宽3.5米，顶板厚0.25米，底板厚0.2米，腹板厚0.45米，现浇混凝土329.2m3。为保证桥梁施工质量及高速公路施工安全，采用膺架单层贝雷梁法（简称膺架法）进行现浇梁施工。二、现浇箱梁施工方案本桥如按采用钢管支架投入的施工用量较大且安全稳定性差，为加快施工进度和增加施工安全稳定性采用贝雷桁架做为纵梁，支墩横梁采用工字钢，支撑结构为钢管支墩，整个结构简称贝雷支架。三、现浇箱梁贝雷支架设计贝雷支架结构主要由基础、支墩、支墩横梁、贝雷桁架组成。贝雷支架安装主要采用塔吊安装，塔吊够不到的地方采用吊车安装。本桥边跨按3孔简支梁布设，中跨按5孔简支梁布设，设置8片贝雷梁，每两排贝雷梁练成一组，每组贝雷片端头采用贝雷框架进行连接，各排纵梁间通过[20槽钢连接加固，使纵梁整体受力，槽钢按纵向间距20cm布设。支墩采用Φ530×6mm钢管立柱，搁置在土基顶面，立柱顶、底部均与60×60×6mm钢板焊接，为提高支墩的稳定性，在各排支墩钢管之间设置[10b槽钢连接，支墩顶面采用2根I28b工字钢做横梁，贝雷纵梁顶面设置槽钢做分配梁，分配梁上设置楔木，用来调整标高和落架。该桥外模和内模采用高强度防水竹胶板制作。（详见图1：支架立面图；图2：支架横断面图）530钢管28b工字钢300×150cm贝雷片图1：支座立面图(单位：厘米）基础桥墩桥墩桥台桥台图2：支座立面图(单位：厘米）(一)箱梁截面横向荷载分布分析：考虑到底板模板和底板横向方木能起到一定的分散荷载作用，还考虑到施工浇筑为分层浇筑，因此以截面整体考虑进行纵向贝雷片的内力验算。1、恒载：钢筋混凝土自重为：钢筋混凝土密度采用26KN/M3。冲击系数按规范取1.1。q1=329.2*26*1.1/（19.94*2+32）=130.99KN/m2、模板自重（包括内外模竹胶板、方木）取0.5KN/m2外模自重：0.5*3.5（底模自重）+0.5*1.8*2（侧模自重）=3.55KN/m内模自重：0.5*（2.6+1.35）*2=3.95KN/m楔木自重1.0KN/m合计模板自重q2=8.5KN/m3、分配梁（[20槽钢）采用[200mm槽钢，纵向间距30cm布置，槽钢每米重25.77kg。合计分配梁自重q3=25.77*6*10/0.3=5.15KN/m4、贝雷片自重贝雷片每片每延米取1.25KN/m（包括支撑架等附属物），贝雷片按8排布置。则截面每延米自重为：q4=1.25*8=10KN/m5、施工人员和施工材料机具等行走运输或堆放载荷，取4KPa。合计q5=4KN/m2*5.5=22KN/m6、振捣产生的载荷：q6=2*5.5=11KN/m7、钢管顶工字钢自重（采用I28b工字钢）：q7=47.86kg/m*6m*14=4.02t8、钢管立柱（长7.5米）自重：q8=77.89kg/m*7.5m*42=24.54t(二)贝雷片顶分配梁验算采用[20槽钢作为贝雷梁上分配梁，[M]=22.15KN.m，[Q]=115KN。该支架设计贝雷梁最大间距为0.95米，即分配梁跨径0.95m，间距为30cm，横向作用在分配梁上的分布载荷：q=（q1+q2+q3+q5+q6）*0.3*1.3=（130.99+8.5+5.15+10+22+11）*0.3*1.3=73.18KN/m考虑1.3的安全系数Mmax=MOA=222LG=73.18*0.752/2=20.58KN.m＜[M]=22.15KN.mQmax=QA左+QA右=44.87*0.75+44.87*0.45/2=71.35KN＜[Q]=115KN满足要求。(三)纵向贝雷梁跨度设计验算：采用8排贝雷梁做纵梁的强度、刚度验算，①E=2.1*105N/mm2,[l]=L/400,②由表得贝雷片[Q]=245.2KN，[M]=788.2KN.mI=250497*104mm③验算强度载荷时单片贝雷梁所承受的载荷：q=（q1+q2+q3+q4+q5+q6）*1.3/8=(130.99+8.5+5.15+10+22+11)*1.3/8=30.5KN/m考虑1.3的安全系数边跨纵梁的最大弯矩、最大剪力与最大挠度按《路桥施工计算手册》P763-1图验算：Mmax=0.1G3l2=0.1*30.5*62=109.8KN.m＜[M]=788.2KN.mQmax=（0.5+0.6）G3l=1.1*30.5*6=201.3KN＜[Q]=245.2KN45443max10250497101.2100600030.29677.0100677.0EIlGf=0.51mm＜15mm=l/400符合要求中跨纵梁的最大弯矩、最大剪力与最大挠度按《路桥施工计算手册》P765-1图验算：Mmax=0.105G3l2=0.105*30.5*62=115.29KN.m＜[M]=788.2KN.mQmax=(0.606+0.526)G3l=1.132*30.5*6=207.16KN＜[Q]=245.2KN45443max10250497101.210060003.29664.0100664.0EIlGf=0.50mm＜15mm=l/400符合要求(四)墩顶横梁设计验算：钢管立柱单排3根横向间距为2米，因此按二等跨连续梁验算，计算跨径L=2米，横梁承担8片贝雷梁传递来的载荷。8个集中力按《路桥施工计算手册》P673-5图进行验算。G4=（q1+q2+q3+q4+q5+q6）*71.88+4.02*10=13527.76KN每根工字钢上面的集中受力：p=13527.76/14/8=120.78KNMmax=0.333pL=0.333*120.78*2=80.44KN.mQmax=（1.333+1.333）p=2.666*120.78=322.0KN横梁采用2根28b工字钢，查表：Ix=7481cm4，Wx=534.4cm3,Sx=312.3cm3,δ=10.5mmIx=14962cm4，Wx=1068.8cm3,Sx=624.6cm3,δ=21mm横梁强度验算σ=Mmax/W=2104.5341044.8063=75.26MPa＜[σ]=188MPa剪应力验算τ=386310211014962106.62410322maxIxSxQ=64.01MPa＜[τ]=110MPa挠度验算4533max1014962101.2100200078.120466.1100466.1EIplf=4.5×10-4mm＜l/400=5mm综上所述，采用2根I28b工字钢满足使用要求。(五)地基验算：根据施工现场和设计图纸可是现场地基承载力为200KPa。考虑施工现场实际情况不同，取1.4的安全系数，地基承载力为140KPa。基础设计为长6米，宽1.5米，高为0.5米。则设计基础承载力按420KN控制。凡在现浇箱梁贝雷支架内力计算表中每根钢管最大承受力超过420KN的临时支墩，增加钢管数量使其满足地基承载力。具体钢管布置见设计图。(六)钢管支墩的设计验算：钢管选用的是直径530mm，壁厚6mm，上下端采用60×60×6mm钢板。计算可知轴心承载力可达2000KN,完全能满足承载力要求，因此只需分析受压稳定性，立柱每7.5米高用16＃槽钢作为横纵向联系，计算自由长度取7.5m。则：钢管惯性半径：422dDi＝18.5cm长细比：5.405.187500.1iL稳定系数查表得：808.0＝钢管压力以基础设计承压力计算：N＝420KN假设最大有10cm的偏心，那么轴心受压弯距：M=Ne=42KN.m风力荷载:龙岩地区基本风压值取：20/45.0mKNW设计风速频率换算系数：9.01K风载体型系数：箱梁：3.12K钢管支墩：8.02K风压高度变化系数，取平均10m高度：0.13K地形、地理条件系数，山间谷地取：8.04K则总风力：112.29KN57.759.54240153.00.450.81.00.89.08.1720.450.81.01.39.0＝＋＝＋＝钢管箱梁平均每根钢管受横向风力：W=112.29/42=2.67KN每根钢管受横向风力产生弯距，以10m计算：M=Ne=26.7KN.m考虑最不利情况，偏心弯距与横向风力弯距叠加：M＝68.7KN.m钢管截面面积A=0.785*（0.5302-0.5182）=9.9×103mm2钢管抗弯截面系数：36441029.132mmdDDW则钢管支墩强度：MPaMPaMPaMPaWMAN22052.10426.5326.511029.1107.68109.9808.0104106333＝＋因此，立柱本身稳定性能满足要求。采用16＃槽钢作为横向、纵向联系及斜撑，上下间距不大于7.5米，用螺栓栓接在钢管抱箍上，在柱中与柱顶部用风缆固定，加大立柱的整体稳定性。由于所有钢管立柱的轴向压力都不超过410KN，因此所有的钢管立柱都能满足稳定性要求。(七)施工预拱度以右二联中跨为例进行计算：1.卸架后箱梁构造本身的挠度：通过用公路桥梁结构计算系统GQJS7.5计算，箱梁和桥面铺装产生的自重挠度与预应力跨中挠度之和为：mm2912.活载一半产生的挠度：通过用公路桥梁结构计算系统GQJS7.5计算，活载一半产生的跨中挠度大约为：mm323.支架在荷载作用下的弹性压缩：贝雷片弹性压缩最大为11mm,计算过程见上；钢管最大压力为810KN，取平均30m计算，产生的竖向变形为4mm，则：mm1541134.支架在荷载作用下的非弹性压缩：非弹性压缩采取预压的方法事先消除。5.支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷：基础沉降按《公路施工手册-桥涵》估算，取：mm54则跨中预拱度设置值为：mm525153294321支架整体沉降量为：mm2051543则右二联中跨跨中设置52mm的预拱度,中跨其它部位以墩身两端为20mm，按二次抛物线进行分配。其它各跨的预拱度按上述过程进行精确计算、设置。