桥梁现浇箱梁模板及满堂支架施工方案.docx
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桥梁现浇箱梁模板及满堂支架施工方案
桥梁现浇箱梁模板及满堂支架方案设计
第一部分设计说明
一、工程概况
本桥主桥采取40+65+40的变截面箱梁结构。
箱梁采用直腹板的单箱单室结构,箱梁顶板宽度为10.99米,箱体宽度为6米,外侧悬臂2.5米,道路中心线侧悬臂2.49米。
两端及中跨跨中梁高2.2米,墩顶根部梁高3.8米,主梁梁高变化采用二次抛物线.施工采用导流明渠改航道,修筑施工平台,全联采用满堂支架法现浇施工,分两次浇筑成型.
箱梁边跨跨中和中跨跨中段底板厚度均为25cm,往中墩方向截面底板厚度变化采用直线性变化,底板厚度方程为t=25+35*(X/2700)其中X为计算截面至梁高变化段起点的距离。
中墩墩顶横梁处底板厚度在距横梁2米范围内局部加厚到90cm,其间按直线变化。
边墩墩顶横梁处底板厚度在距横梁7米范围内加厚到50cm,其间按直线变化。
箱梁边跨跨中和中跨跨中段腹板厚度均为45cm,往中墩方向截面腹板厚度变化采用直线性变化,腹板厚度方程为t=25+30*(X/2700)其中X为计算截面至梁高变化段起点的距离。
中墩墩顶横梁处腹板厚度在距横梁2米范围内局部加厚到120cm,其间按直线变化。
边墩墩顶横梁处腹板厚度在距横梁7米范围内加厚到75cm,其间按直线变化。
主桥箱梁结构图附后。
本桥设计道路中心线位于半径1980的圆曲线上,箱顶及底板均设置2%的横坡,箱梁顶板与底板平行,箱梁采用C50砼,箱梁纵向按全预应力砼构件设计,桥面板横向及横梁均按钢筋混凝土构件设计。
由主桥箱梁结构图可知本桥的最不利断面为4-4断面即中墩墩顶横梁处。
二、支架体系说明
采用满堂式落地支架,选用φ48mm×3.5mm碗扣式钢管架。
支架以下基础地基承载力在200Kpa以上。
箱梁中跨跨中梁底标高为44.95,箱梁中跨中墩横梁处梁底标高为43.1。
箱梁下原航道水面部分,用土方回填至34.5米,用强夯夯实,接着用建筑垃圾(或煤矸石)填至35.35米,用重型压路机碾压完毕后,铺设15cm厚C20混凝土作为垫层,垫层顶标高为35.5米。
碗扣节点示意图
三、编制依据
1、工程施工图设计第一册第三分册:
2、《建筑施工碗扣式支架安全技术规范》、《路桥施工计算手册》、《材料力学》、《建筑结构荷载规范》
第二部分模板及满堂结构设计及计算
一、结构设计方案
箱梁底板处立杆横向间距0.6m,纵向间距0.6m,翼板下横向间距0.6m,纵向间距0.9m。
横杆步距1.2m。
上下为可调式底座和顶托。
底托直接布设在混凝土垫层上;在支架立杆可调顶托上布设10*15cm(主楞)横方木(考虑平曲线影响,把大方木设成横向,以不受曲率影响),在方木上定位10*10cm(次楞)纵方木。
支架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑,中间纵、横向每5排由底到顶连续设置一道竖向剪刀撑,斜杆每步与立杆扣接。
顶端和底部设置水平剪刀撑,中间水平剪刀撑间距4.8米(四层横杆)。
底层纵、横向设置扫地杆,离地30cm,立杆底部设置可调底座。
立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不大于70cm。
垫层两侧设置1%的双向坡,同时在两侧设置排水沟进行排水,防止雨水侵入地基。
箱梁碗扣式满堂支架剖面图
箱梁碗扣式满堂支架平面图
二、荷载计算
1、荷载分析
(1)模板(包括主、次楞)支架自重:
Q1=取2.0KN(偏于安全)
(2)混凝土自重产生的恒载Q2;混凝土容重按26kN/m3计;
(3)施工活载按Q3=1.0kN/m2计;
(4)混凝土倾倒、振捣产生的荷载Q4=2kN/m2计(偏于安全);
(5)每根立杆承受的支架自重(按最高处取):
(9.45*5.7+2.47*2*8)*10=934N=0.934KN;考虑到斜杆按Q6=1KN计.
(6)最不利荷载处(施工图4-4截面)的横断面积:
A=14.34m2(不包括翼板),每米横断面积为A/6=2.39m2
(7)风荷载计算
由《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》4.3.1得:
ωk=0.7μzμsωo
由《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》附录D查得
μz=1.0
由《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》4.3.2计μs:
μst=1.2ψo=1.2A1÷A0
=1.2*[0.048/2*(0.6*2+1.2*2)]/(0.6*1.2)=1.2*0.12=0.144
μs=μst(1-ηn)÷(1-η)=0.144*(1-0.9617)÷(1-0.96)=0.18
因此ωk=0.7μzμsωo=0.7*1.0*0.18*0.40=0.05kN/m2
2、支架计算
(1)底模板下次梁(10×10cm木枋)验算:
底模下脚手管立杆的纵向间距为0.6m,横向间距根据箱梁对应位
置分别设为底板下0.6cm和翼板下0.9cm,所用方木均选用容许应力大的优质木材,顶托方木横梁按横桥向布置,间距60cm;次梁按纵桥向布置,间距20cm(梁肋处)和30cm,计算跨径为0.6m,按简支梁受力考虑,分别验算底下梁肋对应位置和底板中间位置:
①梁肋对应的间距为20cm的木枋受力验算:
腹板处砼箱梁荷载:
P1=3.80×26=98.8kN/m2(按3.8m混凝土最
大厚度)
模板荷载:
P2=2kN/m2
设备及人工荷载:
P3=1.0kN/m2
混凝土浇注冲击及振捣荷载:
P4=2kN/m2
则有P=(1.2P1+1.2P2+1.4P3+1.4P4)=125.2kN/m2
W=bh2/6=10×102/6=167cm3
由梁正应力计算公式得:
σ=qL2/8W=(125.2×0.2)×1000×0.62/8×167×10-6
=6.75Mpa<[σ]=12Mpa(正应力强度满足要求)
由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:
τ=3Q/2A=3×(125.2×0.20)
×103×(0.6/2)/2×10×10×10-4=1.13Mpa<[τ]=1.9Mpa(剪应力强度满足要求)
由矩形简支梁挠度计算公式得:
E=0.09×105Mpa;I=bh3/12=833.3cm4
fmax=5qL4/384EI
=5×(125.2×0.2)×103×0.1296/384×833.3×10-8×0.09×105×106=0.57mm<[f]=1.5mm([f]=L/400)(刚度满足要求)
②底板下间距为30cm的木枋受力验算
中间底板位置砼厚度0.9,按0.9m进行受力验算,考虑内模支撑
和内模模板自重,木枋间距0.3m,则有:
底模处砼箱梁荷载:
P1=0.9×26=23.4kN/m2
内模支撑和模板荷载:
P2=2kN/m2
设备及人工荷载:
P3=1.0kN/m2
砼浇注冲击及振捣荷载:
P4=2kN/m2
则有P=(1.2P1+1.2P2+1.4P3+1.4P4)=34.68KN/m2
q=34.68×0.3=10.04t/m<125.2×0.2=25.04t/m
表明底板下间距为0.3m的木枋受的力比梁肋处对应的间距为
0.2m的木枋所受的力要小,所以底板下间距为0.3m的木枋受力安全。
(2)顶托横梁(10cm×15cm木枋)验算:
支架立杆的纵向间距60cm,横向间距为90cm(翼板下)、和60c
(底板下),顶托木枋横梁按横桥向布置,间距60cm,因此计算跨径为0.9m、和0.6m。
为简化计算,按简支梁受力进行验算,实际为多跨连续梁受力,计算结果偏于安全,仅验算底模下梁肋处对应位置即可:
平均荷载大小为q1=125.2×0.6=75.12kN/m
另查表可得:
W=375×103mm3;I=2812.5cm4;S=I/12
跨内最大弯矩为:
Mmax=75.12×0.6×0.6/8=3.38kN·m
由梁正应力计算公式得:
σw=Mmax/W=3.38×106/(375×103)
=9.01Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求。
挠度计算按简支梁考虑,得:
E=0.09×105Mpa;
fmax=5qL4/384EI=5×75.12×0.6×106×0.64×1012/
(384×0.09×105×106×2812.5×104)
=0.30mm<[f]=1.5mm([f]=L/400)刚度满足要求。
(3)底模板计算
箱梁底模板采用竹胶板,,考虑到模板的连续性均布荷载作用下,按下式计算:
①按弯矩计算
M=ql2/10=(1.2*2+1.2*2.39*26+1.4*1+1.4*2)*0.2*0.22/10
=0.0649KN.m
q=(1.2*2+1.2*2.39*26+1.4*1+1.4*2)*0.2=16.23KN/m
W=M/[σw]=0.0649/(6*103)=1.08*10-5m2
H=√6w/b=√6*1.08*10-5/1=0.008m=8mm
因此模板采用1220*2440*15mm规格的竹胶板
②按挠度计算
fmax=qL4/128EI=16.23×0.24/(128×5×106×2.8125×
10-7)=1.44*10-4m 故挠度满足要求。 (4)侧模板计算 ①新浇砼对侧模的压力计算 现浇砼水平分层以每层30公分的高度浇筑,在竖向上以V=1.5 米/H的浇筑速度控制,砼入模温度25度控制,因此新浇砼对侧模的最大压力: V/T=0.06>0.035,h=1.53+3.8v/t=1.758m P=krh=1.2*26*1.758=54.85KN q=(4*1.4+54.85*1.2)*0.2=14.28KN/m ②按弯矩计算侧模厚度 Mmax=ql2/10=14.28*0.22/10=0.057KN.m W=M/[σw]=0.057/(6*103)=9.52*10-6m2 H=√6w/b=√6*9.52*10-6/1=0.0076m=7.6mm 因此模板采用1220*2440*15mm规格的竹胶板 ③按挠度计算 fmax=qL4/128EI=14.28×0.24/(128×5×106×2.8125×10-7)=1.27*10-4m 故挠度满足要求。 (5)组合风荷载时满堂支架(模板支撑架)计算: ①单肢立杆轴向力计算(强度) Q5=n*wz=8*h/Lx*w=8*1.2/0.6*0.05=0.8KN/m2 N=[1.2(Q1+Q2)+0.9+1.4(Q3+Q4+Q5)]*Lx*Ly+1.2*Q6=[1.2*(2+26*2.39)+0.9*1.4*(2+1+0.8)]*0.6*0.6+1.2*1=30.63KN<[σ]=35.7KN 所以单肢立杆轴向力满足要求(强度) ②单肢立杆承载力计算(稳定性) Λ=l0/r=1.2m/1.58cm=84.21 查表得ψ=0.743 N=30.63KN≤ψAf=0.743*4.89*10-4*205*103=74.48KN 所以单肢立杆的承载力满足要求(稳定性) (6)不组合风荷载时满堂支架(模板支撑架)计算: ①单肢立杆轴向力计算(强度) N=[1.2(Q1+Q2)+1.4(Q3+Q4)]*Lx*Ly+1.2*Q6=[1.2*(2+26*2.39)+1.4*(2+1)]*0.6*0.6+1.2*1=30.4KN<[σ]=35.7KN 所以单肢立杆轴向力满足要求(强度) ②单肢立杆承载力计算(稳定性) Λ=l0/r=1.2m/1.58cm=84.21 查表得ψ=0.743 N=30.4KN≤ψAf=0.743*4.89*10-4*205*103=74.48KN 所以单肢立杆的承载力满足要求(稳定性) (7)斜杆抗滑承载力计算: ws=√
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