京沪高铁某线主线及匝道桥支架施工方案

高铁快速路工程（227省道相城段）第x标主线及匝道桥支架施工方案xxx局集团有限公司高铁快速路x标项目部二○一○年十月目录一、工程概况二、支架总体方案及相关计算三、支架的施工四、箱梁模板的施工五、支架预压一、工程概况本工程主线高架为6箱室鱼腹式箱梁，匝道桥为单箱室平底普通箱梁。我标段主线箱梁共4联，匝道箱梁共19联，合计现浇箱梁23联。主线桥从Z25-Z36墩，跨径组成为3×31m+2×33m+3×34m+3×34m=363m。主线桥顶宽为40.5-26m渐变，底板为鱼腹式结构，翼板宽4.2m。设计形式为内设6箱室，箱梁中心高2.5m，结构边缘线处厚度为20cm，横坡为2.0%，支架平均高约5m左右。匝道桥分别由SW（SW0-SW28墩）、WN（WN0-WN22墩）、WS（WS1-WS6墩）三条匝道组成。匝道桥梁面宽8.5m，翼板宽度1.8m，结构形式为单箱室混凝土箱梁，箱梁中心高1.6m，结构边缘线处厚度为20cm，横坡跟随路线超高进行变化，支架平均高约9m左右。本标段现浇箱梁均选择碗扣式满堂支架的施工方案。二、支架总体方案及相关计算1、箱梁支架验算1.1、主线桥鱼腹式箱梁梁体施工采用碗扣式满堂支架浇筑混凝土的方法施工，碗扣支架钢管采用φ48mm×3.5mm，模板采用竹胶板（内模采用胶合板）2440×1220×9mm，方木采用松什方木10×10cm(小楞)，大楞采用φ48mm×3.5mm钢管。鱼腹式箱梁满堂支架搭设分二个区域如下图所示。（1）Ⅰ区域梁底纵向小楞采用10×10cm方木，纵枋横向间距15cm，Ⅱ区域间距15cm；Ⅰ区域梁底大楞φ48mm×3.5mm钢管，纵向布置（Ⅱ区域梁底大楞φ48mm×3.5mm钢管，纵向布置）。（2）Ⅰ区域除端横梁、中横梁及腹板位置钢管支架采用60×90cm(横向×纵向)，横杆步距120cm；端横梁、中横梁位置钢管支架采用30×60cm(横向×纵向)，横杆步距120cm；腹板位置钢管支架采用30×90cm(横向×纵向)，横杆步距120cm；Ⅱ区域位置立杆采用60×90cm，横杆步距120cm。（3）根据《桥梁施工常用数据手册》，钢管支架容许荷载：横杆步距为120cm时每根立杆容许荷载30KN。（4）标准荷载模板自重：F1=0.3KN/㎡×1.2=0.36KN/㎡（梁模板及背楞）取安全系数1.2。箱梁荷载：取最不利的端横梁、中横梁及腹板位置荷载验算。Ⅰ区域位置：端横梁、中横梁及腹板位置：F2＝26×2.5×1.2=78KN/㎡Ⅱ区域位置：F2＝26×1.1×1.2=34.32KN/㎡（取安全系数1.2）施工人员和施工材料、机具或堆放荷载标准值：计算模板及支撑小楞时，按照F3=2.5KN/㎡×1.4=3.5KN/㎡；计算大楞按照均布荷载按照F3=1.5KN/㎡×1.4=2.1KN/㎡；计算支架立杆均布荷载：F3=1KN/㎡×1.4=1.4KN/㎡；（取安全系数1.4）振捣混凝土产生荷载：F4=2.0KN/m2×1.4=2.8KN/㎡（取安全系数1.4）倾倒混凝土产生荷载：F5=2.0KN/m2×1.4=2.8KN/㎡（取安全系数1.4）钢管支架按照最高14m取值，每根立杆加横杆总计按2KN。1.2、Ⅰ区域验算1.2.1取最不利位置底板位置（端横梁、中横梁位置）为例验算端横梁、中横梁位置钢管支架采用30×60cm(横向×纵向)，横杆步距120cm，竹胶板、小楞及大楞的设置如下。1.2.1.1、底模强度及挠度验算箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=9mm，竹胶板方木背肋间距为15cm，即跨度为L=15cm，大楞钢管间距为60cm，即宽b=60cm。其力学性能为：弯拉应力：σ=M/W=0.037×103/（8.1×10-6）=4.6MPa＜［σ］=11MPa，竹胶板弯拉应力满足要求。挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：f=0.677qL4/100EI=(0.677×13.07×0.154)/(100×0.1×108×3.65×10-8)=0.13mm＜L/400=0.375mm，竹胶板挠度满足要求。1.2.1.2、纵梁（小楞）强度计算：纵梁为10×10cm方木，跨径为0.6m，中对中间距为0.15m。纵梁弯拉应力：σ=M/W=0.59×103/1.67×10-4=3.6MPa＜［σ］=14.5MPa纵梁弯拉应力满足要求。纵梁挠度：f=5qL4/384EI=(5×13.12×0.64)/(384×11×106×8.33×10-6)=0.25mm＜L/400=1.5mm，纵梁弯拉应力满足要求。1.2.1.3、横梁（大楞）强度计算横梁为φ48mm×3.5mm钢管，跨径为0.3m，间距为0.6m。横梁弯拉应力：σ=M/W=0.24×103/(5.08×10-6)=47.3MPa＜［σ］=205MPa，横梁弯拉应力满足要求。横梁挠度：f=qL4/150EI=(25.82×103×0.34)/(150×2.06×1011×12.19×10-8)=0.06mm＜L/400=0.75mm，横梁弯拉应力满足要求。综上，横梁强度满足要求1.2.1.4碗扣支架立杆架承载力（1）、立杆承重计算每根立杆总承重：N=（F1+F2+F3+F4+F5）×0.6×0.3+2=17.37KN＜30KN立杆承重满足要求。（2）、支架稳定性验算立杆轴向荷载［N］=Am×φ×［σ］=489×0.744×145=52.8KN＞N=17.37KN，支架稳定性满足要求。1.2.1.5、立杆地基承载力计算主线桥现浇箱梁支架基础位于原227省道沥青路面，支架受力能满足要求。1.2.2、底板位置（腹板位置）验算：腹板位置钢管支架采用30×90cm(横向×纵向)，横杆步距120cm，竹胶板、小楞及大楞的设置如下1.2.2.1、底模强度及挠度验算箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=9mm，竹胶板方木背肋间距为15cm，即跨度为L=15cm，大楞钢管间距为90cm，即宽b=90cm。其力学性能为：弯拉应力：σ=M/W=0.037×103/（12.15×10-6）=3.05MPa＜［σ］=11MPa，竹胶板弯拉应力满足要求。挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：f=0.677qL4/100EI=(0.677×13.07×0.154)/(100×0.1×108×5.47×10-8)=0.09mm＜L/400=0.375mm，竹胶板挠度满足要求。1.2.2.2、纵梁（小楞）强度计算：纵梁为10×10cm方木，跨径为0.9m，中对中间距为0.15m。纵梁弯拉应力：σ=M/W=1.33×103/1.67×10-4=8MPa＜［σ］=14.5MPa，纵梁弯拉应力满足要求。纵梁挠度：f=5qL4/384EI=(5×13.12×0.94)/(384×11×106×8.33×10-6)=1.23mm＜L/400=2.25mm，纵梁弯拉应力满足要求。1.2.2.3、横梁（大楞）强度计算横梁为φ48mm×3.5mm钢管，跨径为0.3m，间距为0.9m。横梁弯拉应力：σ=M/W=0.24×103/(5.08×10-6)=47.3MPa＜［σ］=205MPa，横梁弯拉应力满足要求。横梁挠度：f=qL4/150EI=(25.82×103×0.34)/(150×2.06×1011×12.19×10-8)=0.06mm＜L/400=0.75mm，横梁弯拉应力满足要求。1.2.2.4、碗扣支架立杆架承载力（1）、立杆承重计算每根立杆总承重：N=（F1+F2+F3+F4+F5）×0.3×0.9+2=25.05KN＜30KN，立杆承重满足要求。（2）、支架稳定性验算立杆轴向荷载［N］=Am×φ×［σ］=489×0.744×145=52.8KN＞N=25.05KN，支架稳定性满足要求。1.2.2.5、立杆地基承载力计算主线桥现浇箱梁支架基础位于原227省道沥青路面，支架受力能满足要求。1.3、Ⅱ区域验算Ⅱ区域立杆采用60×90cm，横杆步距120cm，纵枋横向间距15cm（梁底大楞Φ48×3.5mm，纵向间距60cm）。1.3.1、底模强度及挠度验算：箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=9mm，竹胶板方木背肋间距为15cm，即跨度为L=15cm，大楞钢管间距为90cm，即宽b=90cm。其力学性能为：弯拉应力：σ=M/W=0.019×103/（12.15×10-6）=1.6MPa＜［σ］=11MPa，竹胶板弯拉应力满足要求。挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：f=0.677qL4/100EI=(0.677×6.52×0.154)/(100×0.1×108×5.47×10-8)=0.05mm＜L/400=0.375mm，竹胶板挠度满足要求。1.3.2、纵梁（小楞）强度计算：纵梁为10×10cm方木，跨径为0.9m，中对中间距为0.15m。纵梁弯拉应力：σ=M/W=0.67×103/1.67×10-4=4.1MPa＜［σ］=14.5MPa，纵梁弯拉应力满足要求。纵梁挠度：f=5qL4/384EI=(5×5.31×0.94)/(384×11×106×8.33×10-6)=0.5mm＜L/400=2.25mm，纵梁弯拉应力满足要求。1.3.3、横梁（大楞）强度计算横梁为φ48mm×3.5mm钢管，跨径为0.6m，间距为0.9m。横梁弯拉应力：σ=M/W=0.92×103/(5.08×10-6)=182MPa＜［σ］=205MPa，横梁弯拉应力满足要求。横梁挠度：f=qL4/150EI=(25.43×103×0.64)/(150×2.06×1011×12.19×10-8)=0.88mm＜L/400=1.5mm，横梁弯拉应力满足要求。综上，横梁强度满足要求1.3.4、碗扣支架立杆架承载力（1）、立杆承重计算每根立杆总承重：N=（F1+F2+F3+F4+F5）×0.6×0.9+2=24.6KN＜30KN立杆承重满足要求。（2）、支架稳定性验算立杆轴向荷载［N］=Am×φ×［σ］=489×0.744×145=52.8KN＞N=24.6KN，支架稳定性满足要求。1.3.5、立杆地基承载力计算主线桥现浇箱梁支架基础位于原227省道沥青路面，支架受力能满足要求。1.4、立杆底托验算立杆底托验算：N≤Rd通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为N=25.05kN底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd=40KN；得：25.05＜40KN，立杆底托符合要求。1.5、满堂支架整体抗倾覆依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。K0=稳定力矩/倾覆力矩=y*Ni/ΣMw采用主桥中跨34m验算支架抗倾覆能力：主桥宽度按28m，长34m按60×90×120cm支架来验算全桥支架横向48排；支架纵向39排；高度按10m；顶托TC60共需要48*39=1872个；立杆需要48*39*4.4=8236.8m;纵向横杆需要48*10/1.2*34=13600m；横向横杆需要39*10/1.2*28=9100m；故：钢管总重（8236.8+13600+9100）*3.84=118.8t;顶托TC60总重为：1872*7.2=13.5t；故Ni=118.8*9.8+13.5*9.8=1296.54KN；稳定力矩=y*Ni=14*818.2=18151.56KN.m风荷载计算WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2跨中34m共受力为：q=0.927*10*34=315.2KN；倾覆力矩=q*5=315.2*5=1576KN.mK0=稳定力矩/倾覆力矩=18151.56/1576=11.51.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求1.6、侧模验算振捣混凝土产生的荷载，对侧板取F1=4.0kPa