箱梁模板脚手架专项方案220.docx
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箱梁模板脚手架专项方案220.docx
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箱梁模板脚手架专项方案220
高架桥箱梁模板支架专项方案
1.工程概况
菜九路高架桥位于九龙坡区长江边上,平均架高22m以上,主线高架桥箱梁宽度21.5m,梁高2.3m,跨中顶板厚0.25m,底板厚0.2m,腹板标准段厚0.6m。
主线高架桥0-38#共计13联,其中0-27#长40*3*9=1080m,27-36#长41.8*3*3=376.2m,36-38#长38.0*2*1=76m,具体详见附图,第一、二、三联及第九联等支架基础处于居民区附近,地表为大量生活垃圾及腐殖土,居民用水大量散排,支架基础薄弱,支架基础处理工程量大,受洪水影响明显。
为确保2008年9月底竣工通车,加之受两个洪水季节的影响支架、模板用量大。
如上图所示,主桥箱梁顶宽21.5m,底宽7.5m,梁高2.3m,底板厚0.2m,顶板厚0.25m,腹板跨中厚0.6m(从1/3L到横隔梁渐变成1m)。
主桥除36-38#外均是三跨一联。
箱梁砼浇筑分两次进行,第一次浇筑底板和腹板(1.85m高),第二次浇筑顶板和翼缘板。
箱梁支架基础绝大部分是含水量较大的沉积粉砂土,内侧居民用水及地表水源较多。
主梁3#-9#间及F连接线6#-3#地势较平缓,其它地段纵横高度差均较大。
本方案以主桥为例进行验算,E、F连接线可参照主桥进行支架搭设和支架基础处理。
2.编制依据
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85
《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
《中华人民共和国安全生产法》
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99
《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
《建设工程安全生产管理条例》
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
勘察、设计图纸、相关合同、总体施工组织设计等
3.工程特点
本工程支架具有高度大、数量多、桥宽及支架基础承载力差且不均匀和高风险等特点。
针对以上特点,项目部应从组织、技术和管理等三方面采取措施,公司应在资金上给予大力支持,以确保本工程的顺利进行。
4.支架设计
4.1.荷载
1.设计构件自重
永久荷载
2.支架自重
3.模板及棱条自重
4.施工人员及设备荷载
可变荷载
5.振捣混凝土时产生的荷载
6.倾倒混凝土时产生的冲击
7.风荷载(不考虑)
4.1.1永久荷载
(1)新浇筑钢筋混凝土自重标准值26KN/m3
(2)支架自重
支架高平均22m,最大高度28m,故支架计算按H=28m进行验算,底板la*lb*h=0.9m*0.9m*1.2m,实心段la*lb*h=0.6m*0.9m*0.6m,支架一纵一横(计算单元)支架自重。
名称
单位
0.9m*0.9m*1.2m
0.6m*0.9m*0.6m
立杆
N
28*56.9=1593.2
28*56.9=1593.2
横杆
N
25*1.8*43.67=1965.15
48*1.5*43.67=3144.24
剪刀撑
N
712
646
合计
KN
4.27
5.38
(3)模板及棱条自重0.5KN/m2
4.1.2.可变荷载
(4)施工人员及设备荷载1.0KN/m2
(5)振捣混凝土时产生的荷载2.0KN/m2
(6)倾倒混凝土产生的冲击力2KN/m2
4.2.荷载效应组合
根据规范要求,在计算脚手架强度和稳定性时,必须对所受荷载进行荷载效应组合,具体组合为:
计算纵、横水平杆强度立杆稳定性:
永久荷载+施工均布荷载
验算挠度时只使用永久荷载。
4.3.横杆计算
在第二次箱梁砼浇筑时,第一次浇筑的箱梁砼至少已经达到80%的设计强度,足够承受顶板荷载和抵抗变形,故横杆验算仅考虑第一次箱梁砼浇筑。
4.3.1.验算主棱
4.3.1.1.底板(120*120枋)
底板下立杆按900*900mm布置,次棱间距250mm。
钢筋砼传递给每根次棱的荷载F1=0.2*0.9*0.250*26=1.17KN
每根次棱传递给主棱的永久荷载组合:
GK=1.2*(1.17+0.5*0.9*0.25)=1.539KN
每根次棱传递给主棱的可变荷载组合:
QK=1.4*(1+2+2)*0.9*0.25=1.575KN
a.强度验算:
W=120*1202/6=288000mm3;
Mmax=-1107323N.mm,如下图所示:
σ=Mmax/W=1107323/288000=3.84Mpa 故主棱强度满足要求。 b.挠度验算: EI=9000*120*1203/12=1.555*1011N.mm2;按每根次棱传递给主棱的永久荷载1.539KN进行计算。 第一跨最大挠度V=0.15mm,位于跨中,如下图所示: V=0.15mm<900/500=1.8mm 故挠度满足要求。 另外按均布荷载计算强度和挠度同样满足要求。 4.3.1.2.实心段(120*120枋) 实心段下立杆按600*900mm布置,次棱间距150mm。 钢筋砼传递给每根次棱的荷载F1=1.85*0.6*0.15*26=4.329KN 每根次棱传递给主棱的永久荷载组合: GK=1.2*(4.329+0.5*0.6*0.15)=5.249KN 每根次棱传递给主棱的可变荷载组合: QK=1.4*(1+2+2)*0.6*0.15=0.630KN a.强度验算: W=120*1202/6=288000mm3; Mmax=-3366522N.mm,如下图所示: σ=Mmax/W=3366522/288000=11.69Mpa 故主楞强度满足要求。 b.挠度验算: EI=9000*120*1203/12=1.555*1011N.mm2;按每根次棱传递给主棱的永久荷载5.249KN进行计算。 最大挠度V=0.9mm,如下图所示: V=0.9mm<900/500=1.8mm 故挠度满足要求。 另外按均布荷载计算强度和挠度同样满足要求。 4.3.1.3.悬挑弧线段([8槽钢] 弧线段主楞采用[8槽钢定制成弧形,且两端与120*120mm枋搭接。 立杆按900*900mm布置,次楞按244间距布置。 钢筋砼传递给每根次棱的荷载按照砼厚度的不同分三个单元计算,每个单元砼厚度取最大值: a.第一单元高度按916mm考虑: F1=0.916*0.244*0.9*26=5.23KN; 每根次棱传递给主棱的永久荷载组合: GK1=1.2*(5.23+0.5*0.9*0.244)=6.41KN 每根次棱传递给主棱的可变荷载组合: QK1=1.4*(1+2+2)*0.9*0.244=1.537KN b.第二单元高度按705mm考虑: F2=0.705*0.244*0.9*26=4.03KN; 每根次棱传递给主棱的永久荷载组合: GK2=1.2*(4.03+0.5*0.9*0.244)=4.97KN 每根次棱传递给主棱的可变荷载组合: QK2=1.4*(1+2+2)*0.9*0.244=1.537KN c.第三单元高度按506mm考虑: F3=0.506*0.244*0.9*26=2.89KN 每根次棱传递给主棱的永久荷载组合: GK3=1.2*(2.89+0.5*0.9*0.244)=3.60KN 每根次棱传递给主棱的可变荷载组合: QK3=1.4*(1+2+2)*0.9*0.244=1.537KN 荷载布置如下图所示: a.强度验算: W=25300mm3; Mmax=-2515164N.mm,如下图所示: σ=Mmax/W=2515164/25300=99.41Mpa<205Mpa。 故主楞强度满足要求。 b.挠度验算: EI=206000*1010000=208060000000N.mm2;按永久荷载进行计算 最大挠度V=0.55mm,位于第一单元跨中,如下图所示: V=0.55mm<900/500=1.8mm 故挠度满足要求。 另外,按均布荷载计算强度和挠度满足要求。 4.3.1.4.斜腹板(120*120枋) 立杆间距900*900mm,次棱间距250mm。 钢筋砼传递给每根次棱的荷载F1=0.333*0.9*0.250*26=1.948KN 每根次棱传递给主棱的永久荷载组合: GK=1.2*(1.948+0.5*0.9*0.25)=2.473KN 每根次棱传递给主棱的可变荷载组合: QK=1.4*(1+2+2)*0.9*0.25=1.575KN 荷载布置如下图所示: a.强度验算: W=120*1202/6=288000mm3; Mmax=-1654183N.mm,如下图所示: σ=Mmax/W=1654183/288000=5.74Mpa 故主棱强度满足要求。 b.挠度验算: EI=9000*120*1203/12=1.555*1011N.mm2;按永久荷载进行计算。 最大挠度V=0.2mm,位于跨中,如下图所示: V=0.2mm<900/500=1.8mm 故挠度满足要求。 另外按均布荷载计算强度和挠度同样满足要求。 4.3.2.验算次楞(ф48*3.5钢管) 4.3.2.1.底板(间距@250) q1=1.2*(0.2*26+0.5)*0.25=1.71KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.25=1.75KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=5080mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*3.46*9002=350325N.mm, σ=Mmax/W=350325/5080=68.96Mpa<205MPa 故次楞强度满足要求。 b.挠度验算: EI=206000*121900=25111400000N.mm2;以永久荷载组合计算 Vmax=Kw.q.l4/(100EI)=0.521*1.71*9004/(100*25111400000) =0.23mm<900/500=1.8mm, 故次楞挠度满足要求。 4.3.2.2.实心段(间距@150) q1=1.2*(1.85*26+0.5)*0.15=8.748KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.15=1.05KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=5080mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*9.7983*9002=992078N.mm, σ=Mmax/W=992078/5080=195.29Mpa<205MPa 故次楞强度满足要求。 b.挠度验算: EI=206000*121900=25111400000N.mm2;以永久荷载进行计算 Vmax=Kw.q.l4/(100EI)=0.521*8.748*9004/(100*25111400000) =1.19mm<900/500=1.8mm 故次楞挠度满足要求。 4.3.2.3.悬挑弧线段(间距@250) 以最厚处1m进行验算 q1=1.2*(1*26+0.5)*0.25=7.95KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.25=1.75KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=5080mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*9.7*9002=982125N.mm, σ=Mmax/W=982125/5080=193.33Mpa<205Mpa。 故次楞强度满足要求。 b.挠度验算: EI=206000*121900=25111400000N.mm2;以永久荷载进行验算 Vmax=Kw.q.l4/(100EI) =0.521*7.95*9004/(100*25111400000)=1.08mm <900/500=1.8mm,故次楞挠度满足要求。 4.3.2.4.斜腹板(间距@250) q1=1.2*(0.333*26+0.5)*0.25=2.747KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.25=1.75KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=5080mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*4.497*9002=455321N.mm, σ=Mmax/W=455321/5080=89.63Mpa<205Mpa。 故次楞强度满足要求。 b.挠度验算: EI=206000*121900=25111400000N.mm2;以永久荷载进行验算 Vmax=Kw.q.l4/(100EI) =0.521*2.747*9004/(100*25111400000)=0.37mm <900/500=1.8mm,故次楞挠度满足要求。 4.4.模板验算 箱梁模板选用1200mm*2400mm*12mm的I类覆膜木胶合板。 在第二次箱梁砼浇筑时,第一次浇筑的箱梁砼至少已经达到80%的强度,具有足够的强度抵抗第二次砼的荷载和变形,故模板验算仅考虑第一次箱梁砼浇筑。 4.4.1.底板 q1=1.2*(0.2*26+0.5)*0.001=0.00684KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.001=0.007KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=bh2/6=1*122/6=24mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*0.01384*2502=108.13N.mm, σ=Mmax/W=108.13/24=4.51Mpa<落叶松静曲顺纹强度26Mpa.横纹强度20MPa 故强度满足要求。 b.挠度验算: EI=5500*1*123/12=792000N.mm2;以永久荷载进行验算 Vmax=Kw.q.l4/(100EI)=0.521*0.00684*2504/(100*792000)=0.18mm <250/500=0.5mm,故挠度满足要求。 4.4.2.腹板(间距@150) q1=1.2*(1.85*26+0.5)*0.001=0.05832KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.001=0.007KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=bh2/6=1*122/6=24mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*0.06532*1502=183.71N.mm, σ=Mmax/W=183.71/24=7.65Mpa<落叶松静曲顺纹强度26Mpa.横纹强度20MPa 故强度满足要求。 b.挠度验算: EI=5500*1*123/12=792000N.mm2;以永久荷载进行验算 Vmax=w.q.l4/(100EI)=0.521*0.05832*1504/(100*792000) =0.19mm<150/500=0.3mm 故次楞挠度满足要求。 4.4.3.悬挑弧线段(间距@250) q1=1.2*(1*26+0.5)*0.001=0.0318KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.001=0.007KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=bh2/6=1*122/6=24mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*0.0388*2502=303.13N.mm, σ=Mmax/W=303.13/24=12.63Mpa<落叶松静曲顺纹强度26Mpa.横纹强度20MPa 故强度满足要求。 b.挠度验算: EI=5500*1*123/12=792000N.mm2;以永久荷载进行验算 Vmax=Kw.q.l4/(100EI)=0.521*0.0318*2504/(100*792000)=0.82mm >250/500=0.5mm,故须将砼厚度超过400mm悬挑段的次楞轴线间距调为200mm。 经验算,间距调为200mm后挠度满足要求。 4.4.4.斜腹板(间距@250) q1=1.2*(0.333*26+0.5)*0.001=0.011KN/m q2=1.4*(2+2+1)*0.001=0.007KN/m a.强度验算(按二等跨连续梁进行验算): W=bh2/6=1*122/6=24mm3; Mmax=Km.q.l2=0.125*0.018*2502=140.63N.mm, σ=Mmax/W=140.63/24=5.86Mpa<落叶松静曲顺纹强度26Mpa.横纹强度20MPa 故强度满足要求。 b.挠度验算: EI=5500*1*123/12=792000N.mm2;以永久荷载进行验算 Vmax=Kw.q.l4/(100EI)=0.521*0.011*2504/(100*792000)=0.28mm <250/500=0.5mm 故挠度满足要求。 4.5.立杆计算 4.5.1.底板 在第二次箱梁砼浇筑时,底板每根立根承受的荷载是0.45*0.9*0.9*26=9.477KN。 N=1.2*(4.27+0.5*0.9*0.9+9.477)+1.4*5*0.9*0.9=22.65KN<30KN(横杆步距1.2m的允许承载力) A=4.89cm2 L0=h+2a=1.2+2*0.3=1.8m,u0=1.8/1.2=1.5(按扣件式钢管架) u=0.9325.u0=0.9325*1.5=1.39875,L=u.h=1.39875*1.2=1.6785 i=1.58cm(回转半径) λ=L/i=167.85/1.58=106故稳定系数φ=0.544 N/φ/A=22.65/0.544/4.89=8.515KN/cm2 即85.15MPa≤f=180Mpa 故立杆承载力和稳定性满足要求 4.5.2.实心段 A.在第一次箱梁砼浇筑时,每根立根承受的荷载是1.85*0.9*0.6*26=25.97KN N=1.2*(5.38+0.5*.6*0.9+25.97)+1.4*3*0.6*0.9=40.212KN≈40KN(横杆步距0.6m的允许承载力,混凝土厚度大于1m不计顷倒冲击力) B.在第二次箱梁砼浇筑时,第一次砼已具有足够的强度,故在第二次箱梁砼浇筑时,所有荷载均匀分布在每根立杆上。 (1)墩顶横隔梁: (30.395*3*26/27/6+0.5*0.6*0.9)*1.2+1.4*3*0.6*0.9=20.15KN<40KN (2)腹板(按最大断面0.9m长计算): (3.08*0.9*26/3+0.5*0.6*0.9)*1.2+1.4*3*0.6*0.9=31.42KN<40KN 故立杆承载力和稳定性满足要求 4.5.3.斜腹板 N=1.2*(4.27+(26*0.583+0.5)*0.9*0.9)+1.4*5*0.9*0.9=26.02KN<30KN(横杆步距1.2m的允许承载力) A=4.89cm2 L0=h+2a=1.2+2*0.3=1.8m,u0=1.8/1.2=1.5(按扣件式钢管架) u=0.9325.u0=0.9325*1.5=1.39875,L=u.h=1.39875*1.2=1.6785 i=1.58cm(回转半径) λ=L/i=167.85/1.58=106故稳定系数φ=0.544 N/φ/A=26.02/0.544/4.89=9.781KN/cm2 即97.81MPa≤f=180Mpa 故立杆承载力和稳定性满足要求 4.5.4.弧线段 以最厚单元砼的平均厚度0.76m进行计算 N=1.2*(4.27+(26*0.76+0.5)*0.9*0.9)+1.4*5*0.9*0.9=30.4KN≈30KN(横杆步距1.2m的允许承载力) A=4.89cm2 L0=h+2a=1.2+2*0.3=1.8m,u0=1.8/1.2=1.5(按扣件式钢管架) u=0.9325.u0=0.9325*1.5=1.39875,L=u.h=1.39875*1.2=1.6785 i=1.58cm(回转半径) λ=L/i=167.85/1.58=106故稳定系数φ=0.544 N/φ/A=30.4/0.544/4.89=11.46KN/cm2 即114.6MPa≤f=180Mpa 故立杆承载力和稳定性满足要求 4.5.4整体验算 一联桥2033m3砼,即2033*26=52858KN,承重立杆3996根,平均每根立杆承受的荷载: ((52858+0.5*21.5*120)*1.2+1.4*5*21.5*120)/3996=20.43KN<30KN(横杆步距1.2m的允许承载力) 故立杆承载力和稳定性满足要求 4.6.支架基础 4.6.1.地基承载力要求 4.6.1.1.底板 底板下每根立根传递给地基的集中荷载是22.65KN(见4.5.1) A=(0.1+2*0.2*tag45°)^2=0.25m2(20cm厚C20砼基础,底座直接置于砼面上) P=N/A=22.65/0.25=90.6Kpa≤f=K·fk(K是砂土的承载力降低系数) 故,要求粉砂土地基承载力标准值fk≥90.6/K=90.6/0.4=226.5KPa 4.6.1.2.实心段 实心段每根立根传递给地基的集中荷载是40.212KN(见4.5.2) A=(0.27+2*0.2*tag45°)^2=0.4489m2(20cm厚C20砼基础,底座直接置于面积不小于0.27*0.27m2,厚度不小于0.25m的块石上) P=N/A=40.212/0.4489=89.579Kpa≤f=K·fk(fk是砂土的承载力降低系数) 故,要求粉砂土地基承载力标准值fk≥89.579/K=89.579/0.4=223.9Kpa 4.6.1.3.斜腹板 斜腹板每根立根传递给地基的集中荷载是26.02KN(见4.5.3) A=(0.1+2*0.2*tag45°)^2=0.25m2(20cm厚C20砼基础,底座直接砼面上) P=N/A=26.02/0.25=104.08Kpa≤f=K·fk(fk是砂土的承载力降低系数) 故,要求粉砂土地基承载力标准值fk≥104.08/K=104.08/0.4=260.2Kpa 4.6.1.4.弧线段 弧线段砼最厚单元每根立根传递给地基的集中荷载是30.4KN(见4.5.4) A=(0.2+2*0.2*tag45°)^2=0.36m2(20cm厚C20砼基础,底座置于面积不小于0.20*0.20m2,厚度不小于0.25m的块石上) P=N/A=30.4/0.36=84.44Kpa≤f=K·fk(fk是砂土的承载力降低系数) 故,要求粉砂土地基承载力标准值fk≥84.44/K=84.44/0.4=211.1Kpa 4.6.2.地基处理 本项目桥位地形地质情况较为复杂,支架的基础处理对上部结构施工至关重要。 根据现场沿线各桥跨具体的情况,碗扣式满堂落地支架基础按下列原则处理: (一)地基稳定、地势纵横高差不大,有条件用压路机碾压的地段,采用挖掘机平整场地,并用不小于18T的振动压路机振动碾压6-8遍,直至无明显轮迹为止,及时测定地基承载力标准值: (1)fk≥260kN/m2时直接按4.6.1计算浇筑20cm厚C20混凝土; (2)fk≥23
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