现浇箱梁支架搭设与受力验算

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现浇箱梁支架搭设与受力验算一、工程概况XX枢纽互通立交桥现浇部分桥梁共含有四座匝道跨线桥、三座分离式立交桥以及两座3×13m中桥，以上各桥上部结构均为整体现浇，下部支撑均采用满堂支架进行施工。二、支架搭设方案概述本标段现浇箱梁支架搭设分为两种形式：一般路段上搭设满堂碗扣式支架，跨线路段上采用加密碗扣钢管支架支墩、工字钢搭设梁柱式支架（简称门洞支架）。1、满堂支架（一般路段）由于一般路段上的匝道跨线桥及分离式立交结构形式及断面尺寸大部分均相同，故以AK0+741.1为例来进行支架施工方案的阐述。匝道桥标准断面尺寸图如下（单位：cm）A匝道跨线桥全桥共16孔分四联，上部结构为预应力混凝土等截面连续梁，桥面宽10.5ｍ，梁高1.7ｍ，跨径组合为：（4×30+4×30+4×30+4×25）ｍ。箱梁为单箱双室现浇混凝土连续箱梁，各联具体支架形式见下表：跨墩跨径(m)支架形式备注Z0~Z44×30满堂钢管脚手支架一般路段Z4~Z84×30满堂钢管脚手支架一般路段Z8~Z124×30满堂钢管脚手支架一般路段Z12~Z164×25满堂钢管脚手支架一般路段Z8~Z12跨为上跨保津高速跨，由于拟采用辅道绕行方案，故按一般路段支架搭设即可。根据上表，支架计算取荷载最大的，本支架方案取Z4~Z8跨为例。 根据箱梁的单位面积平均重量,以验算竖杆的允许荷载确定支架搭设尺寸。当横杆步距为0.6m时，竖杆允许荷载为40KN/根；步距为1.2m时，允许荷载为30KN/根；步距为1.8m时，允许荷载为25KN/根；步距为2.4m时，允许荷载为20kN/根。本跨线桥箱梁断面为标准横断面，跨中段纵向横杆选用0.9m，横向横杆翼缘板下为1.2m，底板下为0.6m和0.9m,横杆步距1.2m,此种组合每根竖杆承载力为3t；横梁处前后4m范围内纵向横杆选用0.6m,横向横杆翼缘板下为1.2m，底板下为0.6m和0.9m,横杆步距1.2m,此种组合每根竖杆可承载力为3t。支架横杆步距1.2m，纵横向横杆长度选用按上面设计的进行。竖杆要求每根竖直，采用单根钢管，立竖杆后及时加纵、横向平面钢管固定,竖杆底部设置纵、横向扫地杆。搭设支架时要切实保证横杆的水平，如有高差用底托或方木进行调整。为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳定性，支架横向剪刀撑每6m设置一道，沿桥梁总宽设置；纵向剪刀撑设置3道，设在每幅支架两侧及箱梁中心位置，每联通长设置。剪刀撑拉杆斜度控制45°左右，必须用扣件扣紧，确保空间网架结构的稳定性。支架搭设完毕后，计算每根钢管的高度（每根钢管的高度按其位置处梁底高减构造模板厚度和方木楞、木楔的厚度计算），然后用可调上托准确调节支架高度，保证整个支架的高度一致并满足设计要求。支架底部设平板底座，顶部设U形可调托座，在托座上纵向铺15cm×15cm的方木，间距同支架间距，横向按30cm间距铺设10cm×10cm的横向方木，然后在方木上安装模板（本箱梁模板拟采用高强度竹胶板）。每幅支架两侧各搭设宽度不小于1m的作业平台，平台上铺设脚手板，外侧设置安全防护栏杆，高度不小于1.5m。具体搭设见下示意图： 2、门洞支架（跨线路段）XX枢纽互通内需要搭设门洞支架施工的有跨越苏三路的CKO+522、GK0+219、FK0+582三座苏三路分离式立交以及跨越大宁口村乡村道路的K25+472.5中桥，这些桥的跨线路段均需搭设门洞式支架，其它路段按上述一般路段的要求搭设满堂碗扣式支架。门洞式支架要根据下穿道路车流量的大小、原道路设计标准以及本段现浇箱梁结构尺寸和自重力来设计、搭设跨线支架平台。为保证平台承载力，跨机动车道采用加密碗口钢管支架支墩，每个支墩4排立杆，立杆间距按0.6m×0.3m布置，即纵桥向0.3m，横桥向0.6m，横杆布距1.2m，横桥向沿桥宽方向满铺。支墩两侧采用加密型碗扣式支架搭设人行通道，支架间距同支墩支架。支墩搁置支墩基础上，支墩基础采用混凝土条形基础，平面尺寸为宽1.2m，厚0.3cm，长12m，采用C20混凝土，支墩支架底部用平托直接放置在混凝土条形基础上。支墩顶顺门洞方向放置4根I10工字钢做横枕梁，工字钢直接放置在可调顶托上。工字钢横梁调平后搭设纵向Ⅰ36a工字钢主梁,支架支墩横向利用斜向剪刀撑连成整体，纵向利用工字钢纵梁和工字钢横梁焊成整体。加密碗扣支架顶连接U形可调托座，托座上横向放置15cm×15cm方木碗扣支架利用钢管及扣件设置斜向剪刀撑，从而形成框架稳定结构。纵向工字钢顶横向铺设10×10cm方木，间距为30cm一道，然后在方木上铺设模板。（本跨线桥梁底距地面净空最小为5.2m，在保证通行净空的条件下，直接利用支架顶可调托调节支墩顶工字钢高度直至控制标高。）门洞具体搭设方法见下图： 三、支架受力验算（一）、一般路段支架搭设好的WDJ碗扣式支架是空间整体网架结构，稳定性可不需验算，仅做承载力验算。承载力验算以AK0+741.1匝道跨线桥第二联（Z4~Z8跨）为算例。Z4～Z8号墩跨径组合为30m+30m+30m+30m，箱梁顶宽10.5m，梁高为1.7m，梁体砼方量849.4m3，梁体钢筋重约185.138t(包括预应力钢筋和普通钢筋)，本联为该跨线工程量最大的一联，故以此作为支架受力验算的荷载组合，因而一般路段支架以30m跨径为例进行验算。1、30ｍ一跨荷载计算支架横向按（1×1.2+2×0.9）+（1×0.6+2×0.9+2×0.6+2×0.9+1×0.6）+（2×0.9+1×1.2）搭设（两边留有工作平台），纵向按7×0.6+24×0.9+7×0.6搭设，横杆步距按1.2m布置，单杆允许承载力为3t。由于荷载主要集中在箱梁底、腹板宽度范围，故支架有效受力竖杆根数仅考虑底、腹板宽度范围数量。1.1、荷载计算：W钢筋混凝土自重=（849.4×2.5+185.138）/120×30=577.159t;W支架自重=W立杆+W横杆=14.02×（9/2.4）×15×38+（2×5.12+8×3.97+4×2.82+3.97×15）×7×38=59.98t（支架高度按9m高算，查《路桥施工计算手册》得2.4m立杆重量14.02kg，1.2m横杆重量5.12kg，0.9m横杆重量3.97kg，0.6m横杆重量2.82kg）W施工人员及其它堆放荷载：1×10.5×30=315KN=31.5t；W振捣混凝土产生的荷载：2×10.5×30=630KN=63t； （查《路桥施工计算手册》表8-1）1.2、总荷载总荷载=W砼+W支架+W施工+W振捣=577.159+59.98+31.5+63=731.64t每米线荷载=731.64/30（t/m）=24.39t/m2、30ｍ一跨承载力验算2.1、跨中支架受力验算（按平均线荷载）跨中支架纵向间距为0.9ｍ，则支架横向单排承受压力为：24.39×0.9=21.95t，箱梁底腹板宽度范围内横向单排竖杆数量为9根；则单杆竖向承受力为N=21.95t/9=2.43t﹤3t（横杆步距1.2m时单杆承载力）（跨中支架承载力满足要求）2.2横梁周围支架受力验算横梁周围支架纵向间距为0.6ｍ，端横梁处每米荷载为31.967+（1×10.5+2×10.5）/10=35.117t则支架横向单排承受压力为：35.117×0.6=21.07t，箱梁底腹板宽度范围内横向单排竖杆数量为9根；则单杆竖向承受力为N=21.07t/9=2.34t﹤3t（横杆步距1.2m时单杆承载力）（横梁周围支架承载力满足要求）2.3立杆强度及稳定性验算2.3.1强度计算强度计算即立杆轴心受压压力计算(考虑1.2的安全系数):σ=1.2N/A=1.2×24.3×1000/(4.78×10-4)=61Mpa＜【σ】=170Mpa式中：σ—立杆所受压应力；N—立杆所受压力；A—碗扣钢管截面面积；【σ】—碗扣钢管设计抗压强度（立杆强度符合要求）2.3.2稳定性计算立杆两端约束按铰结考虑，计算长度取1.2m柔度λ=h/i=120/1.54=77.92（i为碗扣钢管的回转半径）查《路桥施工计算手册》由线性内差得稳定性系数φ=0.686σ=1.2N/φA=1.2×24.3×103/0.686/（4.78×10-4）=88.9Mpa＜【σ】=170Mpa（立杆稳定性符合要求）2.4、地基承载力验算（按单杆最大荷载计算）地基承载力应满足：N/Ad≤K.fk N-立杆传至基础顶面的轴心力（此处取最大单杆承载力）；Ad-底座面积0.22×0.9=0.198m2K-调整系数，取1.0；fk-地基承载力标准值（fk=200Kpa）；即ｆ＝24.3KN/0.198m2＝122.8Kpa