现浇砼箱梁钢管支架施工方案及计算书

焦海彦

一、工程概况

河南新郑市某大桥上部构造为现浇C50预应力砼箱梁。主桥长125米，三孔连续，即35m+55m+35m，箱梁为变截面，下缘为抛物线状，梁高最小为1.8米，最厚处为3.20米。梁宽度36m，分左右两幅，左右幅之间简易铰接。其半幅断面顶宽18m,底宽14m为三箱室构造。全桥箱梁C50砼39.6m。

箱梁施工按照图纸设计，采取碗扣式钢管满堂支架上浇施工，分左右两幅，逐次浇筑。由于该桥跨越水库，桥位处水深2-4米，在下部结构施工时，已筑岛围堰，填至高处水位1米以上在筑岛和随后的承台基坑回填时，由于水位的影响，土的压实效果不好，再加上回填土深3-5米，支架地基的承载力较为软弱，在箱梁支架设计时必须重点考虑地基的问题。

3

二、编制依据

11、设计图纸

2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2011）3、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-2007）4、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）5、《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）6、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）三、施工方案1.对地基的处理

针对支架地基土回填较厚、承载力低并且分布不均匀等特点，在承台基坑土回填时，必须分层压实，先用挖掘机碾压，待回填至一定厚度后，再用20t压路机分层碾压。土基顶控制标高为106.2。支架下部承载层的结构为30cm厚C15砼+70cm厚的砖渣垫层，砖渣要分2层填筑碾压，砼面层标高控制在107.2。

2、碗扣式钢管满堂支架的搭设

采用Φ48碗扣式钢管搭设支架，按半幅施工，先施工左半幅，再施工右半幅。

支架纵向立杆间距主要分0.6m和0.9m两种布局。桥墩占前后由于梁体体积大，按纵向间距0.6m布置，而跨中梁体相比较小，按0.9m布置。

立杆横向间距主要分0.6m、0.9m和1.2m三种布局。翼板下采用1.2m。箱室下采用0.9m,而箱室侧墙下采用0.6m。

水平杆步距为1.2m,个别部位高度不足时，灵活调整。顶板以下翼板下段考虑到箱室外墙的水平侧压力，步距按0.8m。并且从顶向下向内布置2道以

2上斜拉杆用扣件固定于立杆上，使支架横断面形式成几何不变体增强横向稳定性。

在纵向、横向每隔4-5道立杆布置剪力撑，按W行布置，用扣件固定于相交的立杆，一道斜拉杆内固定不少4道的立杆使支架在纵、横方向形成几何不变体。

支架布置具体见附图

钢管支架施工完毕后，开始布设模板托架，在立杆顶部纵向布设扁铁（100×50），在扁铁上横向布设100×100带木，并用铁丝固定于扁铁上，在带木上铺设箱梁顶板，用铁钉钉牢。

3、

支架预压

按照设计要求，当支架及模板底板搭设完成后，逐孔进行支架预压，用吊袋装土，按梁重的1.2倍荷载，布载前后要安排技术人员对有代表性的立杆进行观测，认真测量记录布测点在布载前后的沉降值，预压期为7天。

卸载后，根据预压的沉降数据，对支架及托架进行相应的调整，并设置预拱度，以抵消支架的弹性变形。

4、

支架的拆除

在箱梁的预应力筋管道压浆后，并且待水泥浆强度达到28MPa以后，才允许拆除支架

支架拆除必须从上到下逐层拆除，不允许交叉拆除，其它细则应按照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》作业。四.支架计算书

1.选取①0#台前2m断面、②2#墩前后断面、③跨中断面为验算点。

32.荷载

荷载分恒载及动载两部分组成。

①恒载包括梁体砼重q1,模板及托架q2，支架自重q3,砼按25KN/m3计算，模板按0.5KN/m2计算，支架按实际重量逐根计算。

②动载包括施工人员及机械荷载q4，振捣砼时产生的荷载q5和风荷载w,q4按1.0KN/m2计算，q5按2.0KN/m2计算，

水平风荷载标准值Wk=0.7MzMsWo,其中Mz为风压高度变化系数，取1；Ms为风荷载体型系数Ms=0.8Φ，其中Φ为挡风系数，Wo为基本风压，郑州地区取0.45KN/m2

2.8273.63

×0.048=0.143

2.823.62.194.82

截面②Φ=×0.048=0.136

2.14.83.941094

截面③Φ=×0.048=0.102

3.949截面①Φ=

⑶荷载组合

计算荷载Q=1.2（q1+q2+q3）+1.4（q4+q5），单立杆支撑力为N⑷荷载计算结果

荷载q1q2q3q4q5合计

KPa

KNKPaKNKPaKNKPaKNKPaKNKPaKN

表1

截面1

29.8613.448.510.2290.800.36710.45820.911.6018.77

截面2

59.2522.221.340.5040.5380.20210.37520.7577.5529.09

截面3

17.5811.870.590.3990.5210.35710.7121.4226.6316.

4Wk

KPa0.0360.03430.0257

3.按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》对立杆计算①水平风荷载对立杆产生的弯矩Mw,

Mw=1.4al0Wk/10

式中a为立杆纵距（m）；l0为立杆计算长度，取1.2m,Wk为风荷载标准值（KN/m2）,见表1②立杆压弯强度

NWA

0.9MWf

0.8NWW(1—）

Ne2

2

式中：Φ为钢管轴心受压稳定系数，取0.744；А为钢管截面积，取4.cm

-4

2

=4.×10m；γ为截面塑性发展系数，取1.15，β为有效弯矩系数，取1；w为立杆截面模量w=5.08cm=5.08×10

2

3

-6

m；Ne为欧拉临界力Ne=πEA/λ

32

=171KN；f为钢管抗弯拉强度设计值，取205MPa

③计算结果

计算分项

截面1

截面2

表2

截面3

5单杆压力Nw(KN)水平风荷载值Wk(KPa)

立杆纵距a(m)水平风弯矩Mw(KN.m)立杆应力б（MPa）

安全系数K计算结论

4、地基承载力计算

18.770.0360..35×1052.343.91通过

-3

29.090.03430..15×1080.732.52通过

-3

16.0.02570.94.66×1046.424.42通过

-3

以最危险的截面2进行地基承载力计算，从上计算得知，单根立杆压力Nw为29.09KN。

根据对现场试验用轻型贯入试验测得392MPa,土基回弹模量E0=30MPa,承载板试验加载至50KN时，弹性沉降量1.95mm，其中承载板直径为30cm，回填砖渣后测得砖渣顶回弹模量E0=123MPa，弹性沉降量（加载40KN）0.85mm。

按照《公路水泥砼路面设计规范》计算①基本资料

C15砼

弯拉强度fr=2.5MPa,弯拉弹性模量

Ec=21Gpa=21000MPa,砼厚h=0.3m,地基顶当量模量Et=123MPa

2计算

а.荷载应力

E

γ=0.537h（C)

ES13=0.537×0.3×(21000/123)=0.4m

1/3

-2

брs=0.0523γh=0.55MPa

бpr=KrKfKcбрs=1×1.2×1.×0.55=1.08MPa

0.49

6式中γ为砼板的相对刚度半径（m）；Kr为接缝传折减系数，取1.0；Kf为疲劳应力系数，取1.；Kc为综合系数，取1.2；брs为计算荷载下产生的应力（MPa）；бpr为荷载引起的疲劳应力（MPa）ь.湿度应力σtm=

acEchTg2

Bx（10×21000×0.3×88）/2×0.44=1.22MPa

c0.855(1.22/2.5)2.5/1.22=—b

1.355-5

frtmaKt=

tmf

r0.0410.579



tr=Ktбtm=0.579×1.22=0.71MPa

tr式中为温度疲劳应力（MPa）；-5

tm温度翘曲应力（MPa），ac为砼的

线膨胀系数，取10/℃;Tg最大温度梯度，查表取88℃；Bx为综合温度应力系数，查表取0.44；a、b、c为回归系数，查表取0.855,0.041,1.355；Kt温度疲劳系数с.计算砼板弯拉应力

确定目标可靠度系数γ=1.13，则

γ（σpt＋σtr）＝1.13×（1.08+0.71）＝2.02Mpa＜fr＝2.5Mpa从以上计算结果可知，在土基、砖渣垫层和混凝土面层的联合作用下，混凝土面板在满载时，荷载引起的弯拉应力小于设计标准值，满足荷载要求。

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