钢管支架贝雷梁施工方案

一、工程概况1、工程概况湾底疏港路高架工程施工四标段自桩号K3+402.345起至K4+177.345止，主线桥共7联包括：29#、30#、31#、32#、33#、34#、35#。基础形式为扩大基础和钻孔灌注桩，扩大基础采用C30钢筋砼包括：5.1×5.8米和5.8×6米两种形式；钻孔灌注桩采用C30钢筋砼包括：桩径为1.0米、1.5米和1.8米三种。承台采用C30钢筋砼，墩柱采用C35钢筋砼，桥梁上部结构采用C50预应力混凝土连续箱梁，桥面铺装采用C50抗渗钢筋混凝土。由于33#桥位于河道内，为避免雨季施工期间河道内水位上涨浸泡支架基础而造成满堂支架不稳定，我项目部决定下部采用钢管贝雷梁支架，从而可避免受河道内水位及雨水影响，保证支架的整体稳定性，确保施工安全。箱梁断面图如下图。桥梁纵断面图桥梁横断面图2、主要工程量：33#桥桥梁面积3380m2，C50混凝土用量2577m3，混凝土指标0.762m3/m2。普通钢筋用量:395.9t,普通钢筋指标117.2Kg/m2，预应力钢绞线用量115.59t,钢绞线指标34.2Kg/m2。二、现场特征及施工条件1、气象本工程位于青岛市。属于华北暖温带沿海湿润季风性大陆性气候。6-9月份为多雨季节，年平均气温为12.3oC。年平均降水量为711.2mm,夏季海雾频繁，春夏多东南风，秋冬多西北风，年均受台风影响较多。2、地质状况从上至下地质情况如下：（1）杂填土，厚度2米。（2）粉质粘土厚度为1米（3）粗砂、砾砂层，厚度1米左右（4）强风化岩。三、编制依据1、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-20082、《钢管满堂支架预压技术规程》JGJ/T194-20093、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F50—2011）4、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD063—2007）5、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）6、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）7、《湾底疏港路高架工程施工四标段设计图纸》8、《湾底疏港路高架工程施工四标段施工组织设计》9、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》10、工程地质情况及现场施工条件。四、资源配备情况1、项目部主要管理人员配备序号岗位姓名职责1项目经理候武项目组织、协调2执行项目经理张期斌项目总体实施、组织与管理3项目总工杜洪波方案编制、交底及质量控制4项目副经理王建安全文明施工及后勤保障5生产副经理孙林林现场施工组织与协调6安全工程师崔昕现场安全文明施工及后勤7结构工程师张鹏现场施工8施工员张春晖现场施工9质检工程师田栋现场质量控制10测量工程师徐学乐测量放线与高程控制11材料员李慧设材组织与供应12试验工程师郭庆智试验工作2、施工人员配备序号工种数量职责1电焊工6钢管立柱加固、焊接2气焊工4钢材切割3安装工20钢管立柱及贝雷梁安装4信号工2指挥吊装5专职安全员1现场安全文明施工6电工1现场临时用电3、材料配备材料名称数量DN529钢管桩149tH型钢141t[12型槽钢40t贝雷架（国产321，3×1.5m）492t15cm*30cm*1cm钢板2.3t4、机械设备配备名称型号数量汽车吊25T2汽车吊50T1挖掘机PC3002铲车ZL501电焊机台4气焊套25、测量仪器设备配备仪器设备名称规格型号单位数量全站仪苏州一光台1水准仪SZ1032自动安平台1塔尺把2钢尺50m、30m把2五、贝雷架支架布置考虑到33#桥位于河道内，若采用满堂支架将影响河道泄洪能力，且支架易受到河水冲击，稳定性受影响，故项目经理部决定在河道内采用钢管立柱贝雷梁代替满堂支架，贝雷梁上部与梁底之间仍采用满堂支架。采用钢管立柱贝雷梁施工的主要目的是为了避免雨季、汛期带来的不利影响，保证整体支架的稳定、安全性。贝雷梁上方采用碗扣满堂支架主要目的是为了便于箱梁浇筑后支架尤其是钢管立柱贝雷梁的拆卸方便，同时具有强度高，拼装省力，施工速度快，功能多，安全可靠，外观整齐的优点。1、钢管立柱及贝雷梁施工图如下：114#115#116#贝雷架基础平面布置图1010490101024524512604901260245单位cm245C30钢筋混凝土条基外径529mm，壁厚8mm钢管柱[12型槽钢588mm*300mmH型工字钢贝雷架方木碗扣支架280010090058.815015350350350350350350350贝雷架横断面布置图单位cm说明：33#桥箱梁共4跨，跨径为30+35+35+30m，宽为25.5m。支架宽度为28m（每侧加宽1.25米作为施工平台），长度为134.9m。2、施工步骤：（1）测量放线根据设计方案和平面布置图，采用全站仪和钢尺放出条形基础及立柱位置。（2）条形基础施工基础采用C30钢筋砼（配筋按照10kg/m3)，基础长度为28m，高度1m，宽度1.2m，共18道。条基砼钢管立柱位置预埋1cm厚钢板，钢板平面要求处于同一水平面上。条形基础持力层为强风化岩层,与设计扩基持力层一致。（3）钢管立柱及H型钢施工立柱采用Φ529mm，壁厚8mm钢管立柱，钢柱底部焊接在预埋钢板上与基础连接，同时在四角采用加焊10×20cm三角钢板以加强钢柱稳定性。钢柱间距3.5m，每道基础设置8根钢柱，共计144根，高度为9米。钢柱横向与纵向之间都采用［12型槽钢连接。立柱横桥方向主梁采用H型钢，H型钢尺寸为588mm*300mm，与钢柱顶连接成整体，并保证H型钢中心与钢管立柱中心重合。钢管立柱施工过程中注意竖向垂直度的控制。（4）贝雷梁施工贝雷梁采用国产“321”公路钢桥桁架（3×1.5m),纵向根据箱梁跨度分3跨布置，30m跨度按10.1m+4.9m+10.1m布置，35m按12.6m+4.9m+12.6m布置，墩柱两侧及横梁处按照跨度4.9m布置。横向截面布置根据箱梁具体结构布置，采用间距为90cm单层贝雷片,贝雷片纵向3m上下都用配套支撑架作为横向联系，把贝雷片联成整体，使每排贝雷片受力较为均衡。六、荷载计算根据设计方案及设计平面图，33#桥箱梁跨河道部分钢柱横向间距为3.5m,纵向分别在横梁处、跨中处设置两排钢柱，跨度分别为4.9m,10.1m,12.6m。最大跨度为12.6m，因此以12.6m跨度为例进行验算。支架宽度为28m,该段砼方量为250m3，面积为12.6×28=353m2。1、荷载计算（1）新浇筑砼自重a、砼密度：26KN/m3(包括砼、钢筋和钢绞线等)。【参照《路桥施工计算手册》P172】b、箱梁砼：V=250m3，G=250×26=6500KN。c、箱梁支架面积：A=12.6*28=353m2砼自重产生荷载：Q1=G/A=6500/353=18.5KN/m2（2）支架自重荷载Q2=（16.48kg+13.34kg+3.63kg×2×5+8.31kg×2）/0.81m2=102.148kg/m2，即1.02KN/m2。考虑到纵横向剪刀撑、水平剪刀撑及防护栏杆等，支架容重荷载乘以1.2的系数，即Q2=1.02KN/m2×1.2=1.224KN/m2。【贝雷梁上满堂支架总高度为5.5m-6m，立杆高度按3m+2.4m组合考虑，根据JTJ166-2008《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》，每个0.9*0.9单元格包含1根LG-300（16.48kg/根）、1根LG-240（13.34kg/根）、2根0.9m横杆共5层（3.63kg/根）、2个KTC-60（8.31kg/个）。】（3）模板自重（含竹胶板、方木）荷载纵向方木10*15@0.9m，横向方木10*10@0.25m，竹胶板厚1.2cm，则每平米模板（含竹胶板、方木）容重：Q3=[（0.1m*0.15m*2*0.9m）/0.81m2+（0.1m*0.1m*4*1m）]×8KN/m3+0.112KN/m2=0.587KN/m2+0.112KN/m2=0.7KN/m2【方木容重根据《路桥施工计算手册》取值按较高值8KN/m3计，竹胶板荷载取0.112KN/m2。】（4）施工荷载：Q4=1KN/m2（5）振捣时产生的荷载：Q5=2KN/m2（6）倾倒砼时产生的冲击荷载：Q6=2.0KN/m2（7）风荷载：ωk=0.7μsμzω0计算时荷载分项系数按永久荷载1.2、可变荷载1.4进行选用。2、钢结构自重荷载（1）贝雷梁重量贝雷架梁长12.6m，高1.5m，贝雷架理论重量：288Kg/片/3m=96kg/m。贝雷架顺桥向搭设，横桥向间距为0.9m，共设32排。G1贝雷=32排*12.6m/排*96Kg/m=38707.2kg=39t（2）立柱上H型钢重量H型钢采用单排，理论重量：151kg/mG2=28×151×2=8456kg=8.456t（3）Φ529mm钢管重量Φ529mm钢管壁厚8mm，高9m,间距3.5m,每跨数量共16根，理论重量：102.08Kg/m。G3钢柱=9m×102.08Kg/m×16根=14699.52kg=14.7t钢结构总重：G=G1+G2+G3=39+8.456+14.7=62.2t，即622KN。由此，可求得每平方米钢结构自重荷载：Q7=622/（12.6×28）=1.76KN/m2箱梁荷载控制值qK＝（Q1+Q2+Q3+Q7）×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4＝（18.5+1.224+0.7+1.76）×1.2＋（1+2+2）×1.4＝33.6KN/m23、钢结构梁、柱强度计算（1）贝雷梁内力计算（按简支梁模型）①单片贝雷梁的技术指标和力学性能弹性模量E=2.1×105MPa；截面惯性矩Ix=2.50497×109mm4；截面抵抗矩（截面模量）W=3.5785×106mm3；容许弯矩[M］=788.2KN.m（单排单层）；容许剪力［Q］=245.2KN（单排单层）；容许弯曲应力[σw］=210MPa；容许剪应力［τ］=120MPa。【贝雷片为16Mn钢，上述参数见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）》及《装配式公路钢桥多用途使用手册》】②1组（双排单层）贝雷梁总荷载q={[Q1+Q2+Q3+G1×10/（12.6×28）]×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4}×0.9={[18.5+1.224+0.7+39×10/（12.6×28）]×1.2＋（1+2+2）×1.4}×0.9=32.8KN/m2×0.9m=29.52KN/m③贝雷梁最大弯矩计算Mmax=qL2/8=29.52×12.62/8=585.8KN.m＜2[M］=2×788.2KN.m=1576.4KN.m，故最大弯矩满足要求。④贝雷梁最大挠度计算fmax=5qL4/[384E（2IX）]=5×29.52×103×12.64/[384×2.1×105×106×（2×2.50497×109×10-12）]=9.21×10-3m=9.2mm＜L/400=12600/400=31.5mm，故最大挠度满足要求。（2）H型钢次梁内力计算（按等跨连续梁建模）①H型钢的技术指标和力学性能H*B=588mm*300mm；截面面积A=192.5cm2；弹性模量E=2.1×105MPa；截面惯性矩IX=118000cm4；截面模量WX=4020cm3；容许弯曲应力[σw］=145MPa；容许剪应力［τ］=85MPa。【H型钢为A3钢，上述参数见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）】②H型钢线性荷载q={[Q1+Q2+Q3+（G1+G2）×10/（12.6×28）]×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4}×（12.6×28）÷（2×28）={[（18.5+1.224+0.7+1.35）×1.2＋（1+2+2）×1.4]}×（12.6×28）÷（2×28）=208.7KN/m按照实际施工中H型钢及钢管柱的安装，利用MIDAS/CIVIL建模如下图：迈达斯建模立面图迈达斯建模立体图由MIDAS建模后计算出弯矩内力图如下：迈达斯弯矩分析图③H型钢最大弯矩计算弯矩在MIDAS中已分析出，弯矩绝对值最大处在位于钢管桩处，弯矩大小由上图可知