现浇段施工支架设计
一、工程概况
马目大桥12#墩中心里程为K1+350,位于新安江南岸,墩中心距离岸边约6.0m,属于主桥边墩。桥墩设计横桥向为2个1.6m×1.4m矩形截面墩身。承台尺寸8.4m×5.6m×2.5m,基础采用4Φ1.5m钻孔灌注桩,纵向间距3.0m,横向间距5.8m,桩底标高0.15m。
支架现浇段纵向长度为8.94m,箱梁全宽12.0m,底板宽6.4m,梁高2.2m;箱梁悬臂2.8m,腹板厚40㎝~65㎝,顶板厚25㎝~60㎝,底板厚28㎝~80㎝。
为确保现浇段快捷安全施工,本桥现浇部分采用贝雷桁架和钢管桩基础搭设现浇箱梁支承系统和施工作业平台,本方案即为现浇段的专项设计。 二、设计依据
1、马目大桥施工设计图。
2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025—86)。 3、《钢结构设计规范》(GBJ17—88)
4、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)。
5、《公路桥涵施工手册》及其他有关的现行国家及地方强制性规范和标准。 三、设计说明
设计过程中,荷载按从上到下逐级传递累加的原则进行计算,贝雷桁片和分配梁按连续梁结构进行分析;脚手架考虑了压杆稳定因素;基础按单桩设计。
各部分具体结构(见图)详述如下: 3.1基础
根据大桥墩位处河床地质条件,采用8Φ53钢管桩和已经施工完成的12#墩承台作为基础,施工中如钢管桩下沉困难,入土深度较浅,则增加2根钢管桩,使三根钢管桩成梅花状而通过连接形成整体,以保证基础的稳定性满足设计要求。
3.2桩顶(承台顶)横向分配梁
桩顶及承台顶横向分配梁采用2根I45工字钢并排放置,施工中要求严格控制分配梁顶端标高在同一水平面。
3.3贝雷桁架纵梁
贝雷桁架在箱梁腹板部位采用双排,间距0.45m,在其他部位按每排桁架间距0.9m布置。施工中贝雷桁架分组拼装,浮吊起吊安装成主桁整体,并与分配梁连结。桁架安装完毕后,采用I22工字钢按照间距0.6m布置作为横向分配梁。
3.4箱梁支撑及模板体系 3.4.1箱梁支撑
箱梁支撑采用扣件式钢管脚手架,腹板下部对称按0.3间距布置4排立杆,立杆顺桥向间距按0.60m布置,纵横杆步距0.6m,立杆顶部采用可调顶托以调节模板标高,顶托外露立杆钢管应小于30cm。下部设可调底座,同排纵横杆尽可能在同一水平面上。脚手架横向、纵向均应适当布设剪刀撑,且每道剪刀撑水平投影长度应小于6.0m。
3.4.2 模板
底板底模采用15mm厚竹编胶合板作为面板,用10cm×10cm方木作模板小棱,小棱间距0.25m,顺桥向搁置于方木大楞上。模板大楞采用 15cm×15cm方木,横桥向直接搁置于立杆顶托上。
箱梁侧模亦采用15mm厚竹胶板,竹胶板外侧为10cm10cm方木横肋,用2根Φ48×3.5mm钢管做竖肋,竖肋间距为0.6m,中间设Φ12mm圆钢拉杆,拉杆通过3型卡与钢管竖肋扣牢。 四、结构检算 面板系统
1.荷载计算:①以箱梁腹板处砼自重,取0.4m作为计算依据,则 g梁=2.2×0.4×25=22kPa ②模板自重(含内模):3.6 kPa ③施工荷载:2.0 kPa ④振动荷载:2.5 kPa
⑤砼倾倒产生的冲击荷载:2.0 kPa
荷载组合:计算强度:q=1.2×(①+②)+1.4(③+④+⑤)
计算刚度:q=1.2×(①+②)
2.底横向板计算:
采用δ=15㎜,直接搁置于间距L=0.2m的方木小楞上,按连续梁考虑,取单位长度(0.6m)宽进行计算:
2.1荷载组合
q=1.2×(22+3.6)×0.6+1.4×(2+2.5+2)×0.6 =23.9kN/m
2.2截面参数及材料理学性能指标 W=bh2/6=3.75×104㎜2 I=bh3/12=2.81×105㎜4
竹胶板的有关力学性能指标按《竹编胶合板》(GB13123)规定的工类一
等品的下限值取:[]=90 MPa,E=6×103 MPa
2.3承载力计算: 力学模型如下图所示:
q=23.9kN/m1
① 强度:
Mmax=0.1ql2=0.1×23.9×0.22=0.1kN.m
0.1106Mmax == =2.67MPa≤[]=90 MPa 43.7510W② 刚度:
荷载组合:q=1.2(22+3.6)=30.7 kN/m
ql430.72004200= f==0.2mm≤[f]==0.5mm合格 150EI15061032.811054003.底模方木小楞计算(100mm×100mm方木)
小楞方木规格为100×100mm,亦按连续梁考虑: 3.1荷载组合:
q=1.2×(22+3.6)×0.2+1.4×(2+2.5+2)×0.2=8.0 kN/m 3.2截面参数及材料理学性能指标
a31003a4100453
W==1.67×10mm,I==8.33×106mm4
661212方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)中的A-3类材料并按湿材乘0.9的折减系数取值,则: []=12×0.9=10.8 MPa,E=9×103×0.9=8.1×103 MPa
3.3承载力计算: 力学模型如下图:
q=8.0kN/m
ql28.00.32① 强度:Mmax==0.07 kN.m 1010Mmax0.07106 ==0.42 MPa≤[]=10.8 MPa合格 5W1.6710② 刚度:
荷载组合:q=1.2(22+3.6)×0.2=6.14 kN/m
ql46.143004300= f==0.04mm≤[f]==0.75mm合格 36150EI1508.1108.33104004. 150mm×150mm方木计算:
4.1荷载组合:p=8.0×0.6=4.8 kN
g=6×0.152=0.14 kN/m(150×150mm方木自重) 4.2 截面几何特性及材料力学性能指标:
a31503a4150453
W==5.63×10mm, I= =4.22×107mm4
661212 方木的力学性能同上,则:
[W]=0.9×12=10.8MPa E=9×103×0.9=8.1×103 MPa 4.3 承载力验算: 力学模型如下:
=0.14kN/m单位:
① 强度:
采用结构分析计算得出个支点反力分别为: R1=R4=8.4 kN R2=R3=15.7 kN
近似最大弯矩:Mmax=0.77 kN.m
Mmax0.77106=1.3 MPa≤[W]=10.8 MPa 5W5.6310② 刚度:
采用结构分析中分析计算得出:
f=0.1mm≤f=
5.支架立柱验算:
每根钢管立柱取方木大楞最大支点反力作为控制压力(自重忽略),故: N=R2=R3=15.7 kN
48×3.5mm钢管的面积A=4.1mm2,钢管回转半径为: 482412 i==15.78mm
4600=1.5mm 400支架横杆、纵杆的步距均为0.6m 长细比==
Li600=38<[]=50 15.78查《钢结构设计手册》(上册),得φ=0.9514
强度验算: =
N15.71000=32 MPa≤[]=215 MPa 合格 A4.1稳定性计算:
[N]=φA[]=0.9514×4.1×215/1000=100kN>15.7 kN 合格
6.“321”型贝雷片计算:
对腹板处2片贝雷片进行计算,单层双排不加强。 6.1截面参数及材料力学性能指标: I=0.5×106cm4 W=0.72×104cm3 6.2主要荷载:
Q=2.2×0.4×3×25×1.2=79.2 kN,则q=79.2/3=26.4 kN
6.3贝雷片计算:
以单跨进行计算,力学模型如下图:
26.4kN/m
① 强度:
考虑荷载冲击系数1.2,不均匀系数1.2。
贝雷片允许压力:/1.2×1.2=273/1.44=1 MPa 合格
ql226.432Mmax==29.7 kN.m 88Mmax29.7104==41.25 MPa≤[W]=1 MPa 合格 4W0.7210② 刚度:
5ql4526.4341083000f==0.22mm<=3mm 合格 56384EI3842.1100.61010007.钢管桩计算:
采用液压震动锤,钢管桩底口按固结,轴心受压构件进行计算,考虑腹板处钢管桩承载力最大,同时考虑现浇段支架的自重。
P1=393 kN
考虑1.3的受力不均匀系数及1.2冲击系数,取 P1=393×1.3×1.2=613.1kN 受力模型如下图:
φ53钢管桩δ=10
按一端固定,一端自由u=1.0,L=2×5.0=10m
=L=
10i0.1=100 查表得:φ=0.521 按中心受压力
=
NAm≤φ[] =613.11030.1102=61.3MPa≤φ[]=0.521×170=88.57MPa 合格