箱梁支架模板专项方案.docx
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箱梁支架模板专项方案.docx
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箱梁支架模板专项方案
x中心大道桥梁工程
(x大桥)
箱
梁
模
板
支
架
专
项
方
案
中铁x局
二○○九年七月十八日
箱梁支架、模板专项方案
一、总体方案
本标段连续箱梁施工,在不受交通影响的地段采用满堂支架法施工,跨越防洪堤处采用工字钢梁门式支架法施工。
箱梁外模采用竹胶板、内模(芯模)采用胶合板;满堂支架采用φ48×3.5钢管进行搭设,箱梁墩柱端横梁位置支架间距60*60cm,腹板位置支架间距为60*90cm,翼缘板支架间距为90*90cm,步距为1.2m,依据搭设高度设置剪刀撑,钢管顶部采用可调支撑上托,支架下卧层为C25砼硬化地面;门洞采用φ48×3.5加密钢管立柱,其间距为30*30cm,主梁为I45a工字钢,,立柱基础为1.2m×1.2mC25钢筋砼条形基础。
箱梁为直腹板的单箱单室结构及单箱双室结构,其参数分别为:
箱梁顶板宽度为9.5/13.5m,箱体宽度为5.5/9.5m,两侧悬臂2m,梁高1.7m。
箱梁标准段腹板厚50cm,顶板厚22cm,底板厚20cm,
箱梁采用二次浇注,张拉预应力后一次落架:
具体方法是先浇筑底板和腹板,后浇筑顶板和两侧悬臂;待第二次浇注的砼强度达到设计的90%以上张拉预应力钢绞线。
二、满堂支架施工
1、地基处理
承台、系梁基坑回填前先抽干基坑内的积水并将表面松散浮土清除干净,回填灰土并用电动冲击夯夯实;箱梁平面内局部有软弱土层处应先挖除,然后回填片石并压实;在箱梁施工平面以外开挖排水侧沟以降低地下水位并确保排水畅通;场地平整后用压路机压实基面,在基面上浇注20cm厚C25素混凝土(幅宽为桥面两侧各外延1.5m)并留足混凝土硬化面双向排水坡度。
2、搭设满堂支架
碗扣采用壁厚3.5mm,直径48mm,木方采用10×10cm东北落叶松;支架搭设布置:
墩柱、端横梁位置间距采用60cm×60cm,腹板及底板位置间距采用60cm×90cm,其余位置采用90×90cm。
在桥面两侧设90cm宽人行道,平面铺木板,外侧面设钢管护栏(高度1.2m),并设安全网及安全标志。
因为满堂支架是整个箱梁施工最重要的受力体系,所以钢管支撑的杆件有锈蚀,弯曲、压扁或有裂缝的钢管严禁使用;使用的扣件不得有脆裂、变形、滑丝的等缺陷现象。
立杆:
应注意安装要求,在竖立杆时要注意杆件的长短搭配使用。
立杆上的上碗扣应能上下串动和灵活转动,不得有卡滞现象,杆件最上端应有防止上碗扣脱落的措施,立杆与立杆连接的连接孔处应能插入连接销。
横杆:
在碗扣节点上同时安装1-4个横杆时,应使上碗扣均能锁紧。
斜杆:
纵向支撑的斜杆与地面夹角宜在45º~60º范围内。
斜杆的搭设是将一根斜杆扣在立杆上,并要落地;另一根斜杆扣在横杆的伸出部分上,这样可以避免两根斜杆相交时把钢管别弯。
斜杆用扣件与脚手架扣紧的连接头两端距脚手架节点不大于200mm,除两端扣紧外,中间尚需增加2~4个扣结点。
斜杆的最下面一个连接点距地面不宜大于500mm,以保证支架的稳定性。
斜杆的接长宜采用对接扣件的对接连接。
当采用搭接时,搭接长度不小于400mm,并用两只旋转扣件扣牢。
立杆纵横距和步距按支撑设计方案进行施工,立杆间设剪刀撑,剪刀撑应联系3~4根立杆,斜杆与地面夹角为45~60度,剪刀撑应沿步高连续布置,在相邻两排剪刀撑之间,设大斜撑,剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与脚手架的立杆或大横杆扣紧外,在其中间应增加2~4个扣结点。
碗扣式脚手架的搭设顺序是:
做好搭设的准备工作→按支撑施工图放线→按立杆间距排放可调底座→放置扫地杆→逐根拉立杆并随即与扫地杆扣牢→安装第一步横杆纵杆(与各立杆扣牢)→第二步横杆纵杆→第三、四步横杆和纵杆→安装可调托撑→加设剪刀撑。
拆除顺序和搭设顺序相反。
先拆横杆,后拆纵杆,先拆翼板,后拆腹底板,纵向从跨中向两侧墩顶分期分批拆除。
先从钢管支架顶端拆起。
拆除顺序为:
剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆→……。
满堂支撑需待砼达到设计强度预应力钢绞线张拉、压浆后方可拆除。
三、工字钢门式支架施工
1、支架立杆地基处理
箱梁跨防洪堤施工设立单门洞工字钢门式支架,支架立柱基础二、三幅为1.2×1.2×14.25m;一、四幅为1.2×1.2×11.00m的钢筋砼条形基础,鉴于防洪堤既有原地面为碎石路面,承载力满足要求,基础开挖后及时立模,绑扎φ12@20cm的钢筋骨架,浇注C25砼条形基础。
2、搭设工字钢门式支架
工字钢门架,预留双向行车道,净宽7.5m。
纵梁采用Ⅰ45a工字钢,工字钢间距60cm,跨度10m;支架立柱采用φ48×3.5钢管,单侧为30cm间距加密三排,立柱顶托上放置两层枕木(16×22cm),工字钢主梁上承模板背楞采用100×100mm木方@300mm横向布置,立柱下设高1.2m的钢筋混凝土防撞基础。
在每个防撞墩迎车面1.5m处设置三根φ10的钢管(钢管中间浇注混凝土),并设置反光警示标志,在工字钢主梁中间设置限高4.5m警示牌。
同时于门洞顺路方向前后10m的位置,设置临永结合的钢管限高架,并设置相关限高、限宽、限速等标志。
四、箱梁模板施工
1、模板结构及支撑体系
1.1外模结构
模板结构是否合适将直接影响梁体的外观,外模面板均采用厚为15mm的竹胶板,面板尺寸1.2m×2.4m,以适应立杆布置间距,面板直接钉在横桥向方木上,横桥向方木采用100×100mm方木,间距30cm(端横梁20cm);横向方木置于纵向100×100mm方木上,纵向方木间距应与立杆横向间距一致。
在钉面板时,每块面板应从一端赶向另一端,以保证面板表面平整。
腹板及翼板面板分别固定在竖向和横向100×100mm方木上,方木间距30cm。
为保证箱梁底板倒角处砼线型顺畅,在竖向支撑内与腹板底部顺桥向布置一条100×160mm方木,方木钉在底模横桥向方木上,并与斜支撑顶紧。
1.2内模结构
预应力连续箱梁内模均采用方木作骨架支撑,高压竹胶板作面板。
由于箱梁内净空高度仅为126cm,内模骨架设计尽量少占净空,以利于箱梁底板混凝土的散料、振捣及内模的拆除。
内模上、下面板骨架采用70×100mm方木,间距0.3m。
上下模板间设四个100×100mm竖向方木托撑及四个斜向方木托撑,上、下方木间均用扒钉固定,通过顺桥向上、下方木形成内模空间骨架。
2、模板安装与拆除
模板安装顺序为先铺设底模,侧模,待底板与腹板钢筋绑扎好后再安装内模。
采用20t吊机配合安装。
底模安装:
竹胶板铺设,当支架安装并调整好后,横向按铺设10×10cm方木,接着在分配梁上顺桥向铺设10×10cm方木,然后将已加工好的竹胶板铺设在方木上,调整后用小钉将竹胶板固定在纵向方木上,竹胶板接缝用玻璃胶密封抹平,保证接缝严密、平整无错台,
侧模安装:
事先进行箱梁边线测量放样,并在底模上用墨斗弹出边线,按照边线进行安装侧模。
侧模的加固采用撑拉结合的方式,在侧模外部的顶和底分别采用钢丝绳拉紧,同时在侧模外部的顶和底分别采用方木进行支撑,内、外侧模间用拉杆进行联接固定,保证侧模稳定、牢固。
内模安装:
箱梁腹底板钢筋施工完毕后,进行内模安装。
箱梁内模分段安装,事先按照现浇箱梁底板混凝土的设计厚度加工内模底板钢筋支架,按梅花状布置,将内模吊装座落在该支架上,调整内模达到要求后,将其固定。
端模安装:
箱梁混凝土为分联现浇梁段,每联两端均需制作端模板,端模板用竹胶模板。
封端混凝土在预应力施作完成,管道压浆之后立模、浇注。
内模拆除:
在每跨内箱梁空心模顶处,开一个100cm×100cm进人孔,以便拆除内模。
在混凝土强度达到设计强度的60%以上时松开内模;初张拉完成后拆除内模。
端模拆除:
当梁体混凝土强度达到设计强度的60%,混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层温度与环境温度之差均不大于15℃,且能保证构件棱角完成整时方可拆除端模。
气温急剧变化时不宜进行拆模作业。
侧模及底模拆除:
初张拉完成后方可拆除侧模和底模。
五、箱梁支架验算
1、设计说明
1.1设计依据:
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-89)
《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-85)
《公路设计通用规范》
《公路桥涵施工手册》
《施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》
1.2参考资料
《公路桥涵施工技术规范》
《公路施工手册》
《简明施工计算手册》
《建筑施工脚手架实用手册》
《材料力学》
《结构力学》
1.3材料强度、弹性模量等计算参数:
碗扣架立杆钢管采用规格Ф48mm×3.5mm
[σ]=205N/mm2E=2.06×105N/mm2A=489mm2
I=12.19×104mm4W=5080mm3r=15.80mm
方木采用马尾松,
[σ]w=14.5Mpa[τ]=1.9Mpa
E木=9.0×103Mpa=9.0×106KN/m2
100×100mm方木:
W木=bh2/6=100×1002/6=1.67×105mm3
I木=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
100×70mm方木:
W木=b3/6=70×1002/6=1.17×105mm3
I木=b4/12=70×1003/12=5.833×106mm4
45a工字钢:
E=2.1×105Mpag=80.38kg/m
Ix=3.22×108mm4Wx=1.43×106mm3
竹胶板:
弹性模量E=4.5×103N/mm2
截面惯性矩:
I=bh3/12=30×1.53/12=8.44cm4
截面抵抗矩:
W=bh2/6=30×1.52/6=11.25cm3
允许弯曲应力:
[σ]=60N/mm2
2、荷载计算
2.1竖向荷载
(1)恒荷载
砼箱梁自重荷载:
q端横梁=48.45KN/㎡;q一般=22.6KN/㎡
底模及内模构造荷载:
取q2=2KN/㎡
(2)活荷载
设备及施工人员荷载:
取q=2.50kN/m2
震捣砼荷载:
取q=2kN/m2
倾倒砼荷载:
取q=2kN/m2
2.2水平荷载计算
倾倒及振捣混凝土时产生的水平荷载,取4KN/m2
水平风荷载计算:
ωk=0.7μsμzω0=0.2KN/m2
其中ω0取0.35KN/m2,μz取1,μs取0.8
3、支架力学计算
3.1最不利荷载位置计算(中横梁)
综合考虑该跨连续梁的结构形式,在中横梁的位置最重,按箱梁底宽计算,该断面面积为S=10.25㎡,该位置长度为1.8m。
对该位置进行支架检算:
1、支架布置@60×60cm,钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为:
10.25×1×26=266.5KN
则单位面积承重为:
q1=266.5KN/(5.5×1)=48.45KN/㎡
单根承载力为:
48.45KN/㎡×0.6×0.6=17.44KN/根
2、底模及内模构造荷载:
取q2=2KN/㎡
3、钢管支架自重(按9m高度计算)
a、立杆自重(采用Ф48×3.5×1200mm钢管单根重量为7.05kg/根)
q31=0.0705KN/根×7=0.4935KN/根
b、可调底座\托撑
q32=0.071KN/个+0.083KN/个=0.154KN/根
c、横杆自重(采用Ф48×3.5×600mm钢管单根重量为2.47kg/根)
q33=0.0247KN/m×4×8×0.5=0.276KN/根
d、碗扣节点自重(节点按0.6m模数设置,单重0.18kg)
q34=0.0018KN/个×15个=0.027KN/根
所以碗扣式钢管支架自重:
q3=q31+q32+q33+q34=0.95KN/根
4、施工活荷载:
设备及施工人员荷载:
q41=2.50kN/m2
震捣砼荷载:
q42=2kN/m2
倾倒砼荷载:
q43=2kN/m2
施工活荷载q4=q41+q42+q43=6.5kN/m2
5、单根钢管设计轴向力:
荷载组合:
施工恒载:
N恒=(q1+q2)×0.6×0.6+q3=19.2KN/根
活荷载:
N活=q4×0.6×0.6=6.5×0.6×0.6=2.36KN/根
轴向力:
N=1.2N恒+0.9×1.4N活=26.01KN/根
6、钢管支架强度检算
已知钢管φ48×3.5,I=2.05×105㎜4,A=489.303㎜2,单根钢管截面面积(由于是旧管,另外乘以0.9折减系数):
A=489.303×0.9=440mm2;回转半径:
i=1.58cm
σ=N/A=26.01×1000/440=59.12(N/mm2)≤f=205(N/㎜2)×90%=184N/㎜2,90%为旧管疲劳折减系数,强度符合要求。
7.钢管支架稳定性计算
风荷载对立杆产生弯矩:
M=1.4lal02ωk/8-5/16×1.4ωklal0×l0/4=1.4×0.6×1.22×0.2/8-5/16×1.4×0.2×0.6×1.2×1.2/4=0.011kN.m
长度附加系数值k取1.155,立杆计算长度系数μ取1.5,钢管的步距h为1.2m。
则
l。
=kμh=1.155×1.5×1.2=2.08m
λ=2.08×100/1.58=132
轴心受压构件的稳定系数ψ=0.386
N/(ψA)+0.9M/W=σ/ψ=26.01×1000/0.386×440+0.011×1000×1000/5.08×1000=158.8(N/mm2)≤f=205(N/㎜2)×90%=184(N/㎜2),稳定性满足要求
另,由压杆弹性变形公式得(按最大支架高度L=9m计算):
△L=NL/EA=26.01×103×9×103/210×489=2.28mm,压缩变形很小。
8、地基承载力计算
Nmax=26.01KN/根
支架支撑在可调底座上,底座为100mm×100mm的铸铁,若应力按照45°进行扩散,混凝土垫层与地基接触的面积应按500mm×500mm,即0.25m2,产生的最大基底应力为=26.01÷0.25=104.16Kpa
现场地基已碾压密实,地基承载力≥120Kpa,满足要求。
3.2次不利荷载位置计算(梁端)
在梁端的位置次重,按箱梁底宽计算,该断面面积为S=11.55㎡,该位置长度为1.2m。
支架布置@60×60cm,该位置支架检算同中横梁位置支架检算,支架强度及稳定满足要求。
3.3一般荷载位置计算(箱室)
按箱梁底宽计算,该断面面积为S=4.78㎡。
对该位置进行支架检算:
1、支架布置@60×90cm,钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为:
4.78×1×26=124.3KN
则单位面积承重为:
q1=124.3KN/(5.5×1)=22.6KN/㎡
单根承载力为:
22.6KN/㎡×0.6×0.9=12.2KN/根
2、底模及内模构造荷载:
取q2=2KN/㎡
3、碗扣式钢管支架自重(按9m高度计算)
a、立杆自重
同上,碗扣式钢管支架自重:
q3=q31+q32+q33+q34=0.95KN/根
4、施工活荷载:
同上,施工活荷载q4=q41+q42+q43=6.5kN/m2
5、单根钢管设计轴向力:
荷载组合:
施工恒载:
N恒=(q1+q2)×0.6×0.9+q3=14.23KN/根
活荷载:
N活=q4×0.6×0.9=6.5×0.6×0.9=3.51KN/根
轴向力:
N=1.2N恒+0.9×1.4N活=21.5KN/根
6、钢管支架强度检算
σ=N/A=21.5×1000/440=48.9(N/mm2)≤f=205(N/㎜2)×90%=184N/㎜2,90%为旧管疲劳折减系数,强度符合要求。
7.钢管支架稳定性计算
N/(ψA)+0.9M/W=σ/ψ=21.5×1000/0.386×440+0.011×1000×1000/5.08×1000=154.3(N/mm2)≤f=205(N/㎜2)×90%=184(N/㎜2),稳定性满足要求
另,由压杆弹性变形公式得(按最大支架高度L=9m计算):
△L=NL/EA=21.5×103×9×103/210×489=1.88mm,压缩变形很小。
8、地基承载力计算
Nmax=21.5KN/根
支架支撑在可调底座上,底座为100mm×100mm的铸铁,若应力按照45°进行扩散,混凝土垫层与地基接触的面积应按500mm×500mm,即0.25m2,产生的最大基底应力为=21.5÷0.25=86Kpa
现场地基已碾压密实,地基承载力≥120Kpa,满足要求。
4、最不利荷载模板、纵横梁强度计算
中横梁、梁端处,支架@600×600mm,1220×2440×15mm竹胶板,100×100mm方木纵横梁支承
4.1底模强度计算
箱梁底模采用高强度竹胶板,板厚h=15mm,竹胶板方木背肋间距@200mm,所以验算模板强度采用宽b=300mm平面竹胶板。
(1)模板受力计算
底模板均布荷载,荷载组合:
施工恒载:
N恒=(q1+q2)=50.45KN/m2
活荷载:
N活=q4=6.5KN/m2
N=1.2N恒+1.4N活=69.64KN/根
q=q强度×0.2=69.64×0.2=13.93KN/m2
跨距l=0.15m,取宽度p=0.3m
(2)跨中最大弯矩:
M=qL2/8=13.93×0.32/8=0.157KN•m
(3)弯拉应力:
σ=M/W=0.157×103/11.25×10-6=14N/mm2<[σ]=60N/mm2竹胶板板弯拉应力满足要求。
(4)挠度:
从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算:
ω=0.677qL4/100EI
=(0.677×13.93×0.24)/(100×4.5×108×8.44×10-8)
=0.40mm<L/400=0.75mm
竹胶板挠度满足要求。
综上,竹胶板受力满足要求。
4.2模板下10×10cm方木纵向分配梁检算(100×100mm方木)
小横杆木方间距@200mm桥梁法线方向布置,跨度l=0.6m,宽度p=0.2m,根据计算荷载则强度验算荷载:
q=q强度×0.2=69.64×0.2=13.93KN/m,按单跨简支梁计算:
M=1/8×qL2=1/8×(13.93×6002)=0.627×106N.mm
又:
W木=bh2/6=100×1002/6=1.67×105mm3
I木=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
故弯曲强度:
σ=M/W=0.627×106/1.67×105=3.75N/mm2<[σ]=14.5N/mm2(东北落叶松)
剪力强度:
Vmax=0.5qL=0.5×13.93×600=4179N
τ=3V/2bh=3×4179/2×100×100=0.63N/mm2<[τ]=2.3N/mm2(东北落叶松)
强度均满足要求。
根据计算荷载则刚度验算荷载:
q=q刚度×0.2=1.2×N恒×0.2=1.2×(q1+q2)×0.2=12.59N/mm
挠度按简支梁计算,计算跨度600mm。
已知:
E=9×103N/mm2I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
ωmax=5qL4/384EI=5×12.59×6004/384×9×106×8.33×106
=0.28mm<[ω]=L/400=600/400=1.5mm(结构表面外露)
刚度满足要求。
4.3顶托纵向支承梁检算(100×100mm方木)
大横杆木方间距@600mm桥梁法线方向布置,跨度l=0.6m,宽度p=0.6m,根据计算荷载则强度验算荷载:
q=q强度×0.6=69.64×0.6=41.78KN/m,按三等跨连续梁计算:
M=1/10qL2=1/10×41.78×6002=1.5×106N.mm
又:
W木=bh2/6=100×1002/6=1.67×105mm3
I木=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
弯曲强度:
σ=M/W=1.5×106/1.67×105=8.98N/mm2<[σ]=14.5N/mm2(东北落叶松)
剪力强度:
Vmax=0.5qL=0.5×41.78×600=12534N
τ=3V/2bh=3×12534/2×100×100=1.88N/mm2<[τ]=2.3N/mm2(东北落叶松)
强度均满足要求。
根据计算荷载则刚度验算荷载:
q=q刚度×0.6=1.2×N恒×0.6=1.2×(q1+q2)×0.6=36.32kN/m
挠度按简支梁计算,计算跨度600mm。
已知:
E=9×103N/mm2I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
ωmax=qL4/150EI=36.32×6004/150×9×103×8.33×106
=0.42mm<[ω]=L/400=600/400=1.5mm(结构表面外露)
刚度满足要求。
5、一般荷载模板、纵横梁强度计算
5.1箱室底板处:
支架@600×900mm,1220×2440×15mm竹胶板,100×100mm方木纵横梁支承
5.1.1底模强度计算
箱梁底模采用高强度竹胶板,板厚h=15mm,竹胶板方木背肋间距@300mm,所以验算模板强度采用宽b=300mm平面竹胶板。
模板受力计算
底模板均布荷载,荷载组合:
施工恒载:
N恒=(q1+q2)=22.6+2=24.6KN/m2
活荷载:
N活=q4=6.5KN/m2
N=1.2N恒+1.4N活=38.62KN/m2
q=q强度×0.3=38.62×0.3=11.59KN/m
跨距l=0.3m,取宽度p=0.3m
(2)跨中最大弯矩:
M=qL2/8=11.59×0.32/8=0.130KN•m
(3)弯拉应力:
σ=M/W=0.130×103/11.25×10-6=12N/mm2<[σ]=60N/mm2
竹胶板板弯拉应力满足要求。
(4)挠度:
从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算:
ω=0.677qL4/100EI
=(0.677×11.59×0.24)/(100×4.5×108×8.44×10-8)
=0.33mm<L/400=0.75mm
竹胶板挠度满足要求。
综上,竹胶板受力满足要求。
5.1.2模板下10×10cm方木纵向分配梁检算(100×100mm方木)
小横杆木方间距@300mm桥梁法线方向布置,跨度l=0.6m,宽度p=0.3m,根据计算荷载则强度验算荷载:
q=q强度×0.3=38.62×0.3=11.59KN/m,按单跨简支梁计算:
M=1/8×qL2=1/8×(11.59×6002)=0.522×106N.mm
又:
W木=bh2/6=100×1002/6=1.67×105mm3
I木=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
A=100×100=10000mm2
故弯曲强度:
σ=M/W=0.522×106/1.67×105=3.13N/mm2<[σ]=14.5N/mm2(东北落叶松)
剪力强度:
Vmax=0.5qL=0.5×11.59×600=3477N
τ=3V/2bh=3×3477/2×100×100=0.52N/mm2<[τ]=2.3N/mm2(东北落叶松)
强度均满足要求。
根据计算荷载则刚度验算荷载:
q=q刚度×0.3=1.2×N恒×0.3=1.2×(q1+
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