箱梁支架施工方案.docx
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箱梁支架施工方案.docx
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箱梁支架施工方案
箱梁承重支架专项施工方案
】】】】有限公司
】】】】新建工程】】】】项目部
2008年6月30日
箱梁承重支架专项施工方案
1、工程概况
1.1工程总体概述
】】】】位于】】】】西南部,西起上中路越江隧道】】】】接地处,东至】】】】立交接】】】】国际机场北通道工程。
途径三林世博、张江两个功能区域,道路全长约15.55公里,基本沿现状华夏中路、华夏西路走向。
道路采用“高架快速路+地面辅道”的形式,高架桥为整幅桥。
主线高架规划为城市快速路,全封闭、全立交,设计规模为双向八车道,设计车速为80公里/小时,以服务客运交通为主,兼有轻型货运交通;地面辅道规划为城市主干路,设计规模为双向八快二慢车道,在机动车道内侧设置公交专用车道,地面道路设计车速为50公里/小时,客、货运交通均可通行。
】】】】(上中路越江隧道-】】】】)新建工程】】】】,西起上南路,东迄规划东明路。
工程桩号范围为K3+451.589~K4+747.335,总长1295.75m。
主要建设内容为:
高架及地面桥梁工程、道路工程、雨污水管道工程等。
1.2高架桥梁工程概况
本工程主线高架桥(标准断面)采用飞燕弧形箱梁、立柱型桥墩和钻孔灌注桩基础形式。
匝道桥同样采用飞燕弧形箱梁、立柱型桥墩和钻孔灌注桩形式。
主梁断面形式采用薄壁、少肋单箱多室断面,双向(纵、横向)预应力体系,C50混凝土。
箱梁宽度为30.2m及30.2m以上,梁高2.8m,以单跨简支梁和连续梁3~4跨为一联。
箱梁标准段底板厚度取0.2m,箱梁标准段腹板厚度为0.32m。
匝道桥箱梁高1.8m,箱梁宽度为7.95m,为单室箱体结构,1~3跨为一联,跨径28m、30m、35m、45m。
】】】】中环线】】】】高架桥箱梁情况统计表
位置
箱梁编号
孔号
跨径组合(米)
梁高(米)
梁宽(米)
主线
第1联
K142~K144
30+32.517+30
2.8
30.2
第2联
K145~K147
3*35
2.8
30.2
第3联
K148~K150
35+45+35
2.8
30.2
第4联
K151
28.353
2.8
38.822-40.2
第5联
K152~K154
32.353+30.353*2
2.8
48.822-47.083
第6联
K155~K157
35+45+35
2.8
40.995-32.308
第7联
K158~K160
2*35
2.8
32.308-30.2
第8联
K161~K164
28.409+35+35+28.409
2.8
30.2
第9联
K165~K167
3*35
2.8
30.2
第10联
K168~K170
3*35
2.8
30.2
第11联
K171~K173
3*35
2.8
30.2
第12联
K174~K176
35+40+35
2.8
30.2
第13联
K177~K179
3*30
2.8
30.2-32.208
X2匝道
第1联
KX2-1~K2-2
2*30
1.8
7.95
第2联
KX2-3~KX2-5
35+45+35
1.8
7.95
第3联
KX2-6
28.021
1.8
7.95
S2匝道
第1联
KS2-1~KS2-3
3*35
1.8
7.95
第2联
KS2-4~KS2-6
35+45+35
1.8
7.95
1.3桥梁标准横断面图及效果图
主线高架桥标准断面(单位:
mm)匝道桥标准断面(单位:
mm)
主线高架标准段上部结构效果图
主线、匝道衔接段节点处理方案效果图
2、编制说明
2.1采用的技术规范和标准
建设部《工程建设标准强制性条文》
】】】】《工程建设地方标准强制性条文》
】】】】《钢管扣件水平模板的支撑系统安全技术规程》
《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2000
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
《】】】】施工现场安全生产保证体系》(DBJ08-903-2003)
《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)
《高架桥梁支架基础利用方案》(同济大学设计研究院)
2.2适用范围
本方案适用于中环线】】】】高架桥梁预应力箱梁施工。
3、支架地基加固措施
3.1地形地貌
本工程施工场地大部分为房屋、农田及苗圃,局部区域分布有生活垃圾和建筑垃圾等,在路基施工时必须予以清除。
施工范围内道路主要为联明路(上南路-洪山路),其余均为村级道路,以上道路均为废除道路。
土基施工前将凿除结构层。
沿线有数条明、暗浜分布,其中主要保留河道有西中汾泾、三林北港,另局部有小的明浜及暗浜穿过。
(位置新见附图1:
支架砼施工平面图)在明浜区域,浜底主要为浜淤泥,暗浜区域为浜填土。
浜土含大量有机质等杂物,对高填土道路沉降及地基处理等构成较大影响,施工时需要予以清除并采取相应的地基处理措施。
3.2地基处理方案
为保证箱梁支架地基承载力满足要求,须对支架投影范围内原有地基进行处理,具体处理方案为:
1.一般路段
一般路段采用先清除表面耕植土及建筑、生活垃圾后,严格按道路路基设计要求进行施工,路基填筑后压实度必须满足重型标准要求。
表一:
路基压实度重型标准
路床顶以下深度(cm)
压实度(%)
路堤
上路床
0~30
95
下路床
30~80
95
上路堤
>80-150
93
下路堤
>150
90
零填及路堑
0~30
95
路基填筑采用素土分层填筑压实,路基顶面(砾石砂底面)土基回弹模量应不小于25Mpa,弯沉值为3.83mm。
当路基强度不能满足要求,采取掺灰处理确保路基回弹模量及压实度达到要求,拌制石灰土的土含水量控制在2%左右,如含水量不符合要求,采取晾晒或调整掺灰量等措施。
石灰掺量及压实度要求见下表:
表二:
路基处理掺灰量及压实度要求
路面结构下深度(cm)
路堤
零填及路堑
掺灰量(%)
掺灰量(%)
0~15
6~7(95区)
8~9(95区)
15~30
5~6(95区)
7~8(95区)
30~50
4~5(95区)
开挖面或原地面(95区)
50~70
3~4(95区)
清表后原地面20cm
6~7(93区)
2.河浜处理
对于中环线红线范围内河浜(含暗浜)采用开挖换填二灰处理(石灰掺量为5%)。
施工方法为:
筑坝抽干积水,将淤泥全部清除至原状土,在清淤底线铺设一层土工格栅、在浜底设集水井并不断抽水,按集水井由远及近铺设砾石砂,平均厚度控制在30cm左右并压实,挤密,摊铺砾石砂后进行二灰填筑,原状土横坡陡于1:
5时,应挖台阶(台阶宽度不小于1m)而后填筑,二灰填筑须分层填筑压实,每层厚度控制在20cm。
在浜基范围内的砾石砂上及掺灰粉煤灰的周边铺土工布,土工布质量不小于400kg/m3,土工布搭接长度为50cm,原地面以下20cm范围铺设石灰土(石灰掺量为7%),在原地面标高处铺设土工格栅,,土工格栅应水平铺设,伸出浜、河两侧用专用钉固定,横向搭接宽度为25cm。
搭接处用“U型”铁钉固定于下伏土层,土工格栅若与承台衔接,则应固定在承台上。
原地面以上路基施工按一般路段处理。
3.过河段处理方案
本工程范围内共有两条保留河道:
三林北港、西中汾泾。
按设计图纸,在两条河道分别建有三林北港1#桥及西中汾泾桥二座地面桥梁。
由于三林北港原河道改道,我项目部考虑先在新河道位置进行路基施工,浇筑支架砼,待该跨箱梁施工完毕落架后对老河道按河浜处理要求回填后浇筑箱梁。
对于西中汾泾,将采用埋设管涵后对河道回填处理,浇筑支架砼的施工方案。
箱梁施工完毕后重新开挖恢复原河道断面。
3.3支架基础方案
承重支架须建立在地基坚实,支架体系稳定,支撑体系受力合理、安全可靠的基础上。
本工程范围内支架地基加固根据设计提供的《高架桥梁支架基础利用方案》要求,箱梁投影面支架以外1m范围内基础结构采用15cm水泥砼(C25),其下设置15cm砾石砂垫层,具体方案如下:
支架基础下地面道路路基施工必须严格按设计文件要求进行,并验收合格后,在支架基础范围内按道路施工要求铺设15cm砾石砂+15cm水泥砼,以此作为箱梁施工的支架基础。
箱梁施工完成后,如水泥砼无明显变形和破坏,可直接摊铺38cm水稳基层及沥青面层;否则,需破碎水泥砼并检查路基,必要时翻挖并重新压实,确保路基满足设计要求。
水泥砼支架基础浇注时,按施工需要设置纵、横缝,并视其类型按《公路水泥混凝土路面设计规范》进行接缝处理。
图1 支架基础结构(一般路段)
图2 支架基础结构(高架加减速路段)
3.4施工期间排水措施
为避免主线箱梁施工期间地表水渗入破坏路基,在支架投影面两侧设置排水沟将地表水及时排出支架范围以外。
路基范围内按设计要求设置纵、横向盲沟,并保证与道路两侧排水沟的通畅,确保将渗入路基的水及时排出。
中央分隔带内按支架基础要求满铺水泥砼,并与分隔带以外部分形成连续的排水表面,必须避免分隔带内出现积水现象。
4、箱梁支架设计
根据高架桥梁箱梁结构形式及施工进度要求,箱梁支撑系统分别采用门式支架、碗扣式及扣件式钢管支架(具体布置为:
K161~K179标准段箱梁采用门式支架外,K153~K160主线箱梁采用碗扣式钢管支架,K142~K152主线及匝道箱梁采用扣件式钢管支架)。
本方案分别就三种支架形式进行设计及验算(验算以主线标准段3*35m箱梁为例)。
模板体系采取2440mm×1220mm×16mm九夹胶合板,纵向100mm×100mm楞木格栅。
门式及碗扣式支架采用两根直径Φ48mm厚3.5mm钢管作为箱梁定形弧形的支撑,箱梁端梁及空箱处荷载较大,采用三根直径Φ48mm厚3.5mm钢管作为横向支撑。
扣件式支架采用单根Φ48mm厚3.5mm钢管用扣件与立杆及纵向横杆固定,作为箱梁定形弧形的横向支撑。
4.1门式支架施工方案
4.1.1门式支架构件简述
本工程门式支架采用HR型重型门式脚手架。
该型脚手架是以Ф57*2.5mm焊管为两侧主立杆,Ф48*2.5mm焊管为横杆,Ф25*1.5mm焊管为内部加强杆焊接而成的门框式脚手架。
同时将连接棒焊接于门架两侧立杆底端,方便于保管和施工,减少了不必要的丢失和损坏。
一片HR100A门架高为1.9m,宽为1.0m。
立杆内侧焊有8只锁销,利用同一种规格的交叉杆(φ25*1.5镀锌钢管)通过门架上两个不同的锁销进行组合可调节两片门架之间的跨距,可以搭设出600mm、900mm、1200mm、1500mm等不同的架距,使用更为方便灵活。
为适应各种脚手架高度的需要,另有配置调节杆,由此可以满足箱梁纵坡、横坡变化的需要。
HR型可调重型门式钢管脚手架,根据江苏省产品质量监督检验中心所检验报告结果,均为合格产品,其主立杆抗压承载能力(含连接棒)最小值为170~172KN。
4.1.2门式支架搭设方案
4.1.2.1支架平面和竖向设计
以35米跨标准段箱梁为例进行构架设计,桥面宽30.2m,支架宽度30.6m,另加两侧人行操作面1.2*2=2.4m,即总宽度在33m左右。
1.横向门架布置:
门架跨距900mm,1200mm。
在墩柱端梁及肋板处荷载较大加密为600mm,以满足横梁和腹板施工需要。
详见附图4:
门架横向布置图
2.纵向门架布置:
在墩柱处门架排距0.6米,其它位置均为1.0米。
当箱梁跨距发生变化,可增减门架排数,但门架间距不宜变化,确保支撑系统安全。
详见附图2:
门架平面布置图
3.竖向设置HR100A(高1900mm、宽1m)门架5~7层,轴心承插安装,底层门架设HR601B可调底座,顶层门架设置HR201A调节杆和HR602B可调托座。
其中可调底座和可调托座分别可调节200~300mm,顶层调节杆最大可升高1200mm,因此竖向总高可调节。
调节杆伸出部分采用用钢管拉结,步距以600mm为宜。
详见附图3:
门架立面布置图
4.1.2.2支架方案考虑
1.箱梁下门架的纵向排布见《图2:
门架平面布置图》,如图所示,跨中部分荷载较小,排距选1.0m,墩柱及墩柱附近荷载较大,排距为0.6m。
(2)箱梁下门架的横向排布见《图4:
门架横向布置图(端梁位置)》和《图5:
门架横向布置图(跨中段)》,如图所示,跨中部分箱梁荷载较小,门架跨距可适当选较大一点,跨距为0.9m;腹板部分、墩柱部分荷载较大,选较小跨距,间距为0.6m;翼板部分荷载最小,选取跨径为1.2m。
4.1.2.3支架整体结构措施
1.为加强满樘脚手架的刚度和整体性,相邻门架自身配有交叉拉杆(剪刀撑),由此横向形成多排门架的整体框架结构。
2.为加强一排门架的整体性,每排门架(横桥向),从底层起每层用1根Φ48脚手钢管(每2层加设1根钢管进行加固)与门架垂直相交,用扣件紧固于底横梁上,作为横向水平加固杆。
3.为加强门架纵向整体性,在整个支架外侧每两层门架,设置一道脚手钢管作为纵向水平加固杆,钢管与门架立杆扣件连接,支架内部每隔四个跨距(2.4m-3.6m)设置1道水平加固杆,与横向水平加固杆扣件连接,由此形成一个水平加强层(即竖向每两层有一个水平加强层)。
4.为加强满樘支架的整体刚度,设置三维剪刀撑:
水平剪刀撑——在水平加强杆平面内设置剪刀撑,斜杆角度控制在45º~60º范围,即门架顶层、中部、底层各设置一道水平剪刀撑,剪刀撑宽度控制在为4~8m。
横向垂直剪刀撑——每隔6m设一道垂直剪刀撑,其斜杆与水平加强杆连接,或与门架上下横杆扣件连接。
剪刀撑宽度控制在为4~8m,支架高度超过8m设二层剪刀撑。
纵向垂直剪刀撑——整体支架外侧纵向设置封闭式垂直剪刀撑,共2道。
支架内部设4道剪刀撑,每排由5组剪刀撑组成,均匀分布,其斜杆与门架内侧加强杆或横向水平杆紧固连接。
4.1.2.4HR型可调重型门式支架稳定承载力计算
根据JGJ128-2000《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》(以下简称规范)5.2.1之规定,现计算一榀HR100A型重型门架稳定承载力设计值如下:
Nd----门架稳定承载力设计值
i-----门架立杆换算截面回转半径
I-----门架立杆换算截面惯性矩
h0----门架高度,ho=1900mm
I0、A1----分别为门架立杆的毛截面惯性矩与毛截面积
h1、I1----分别为门架加强杆的高度及毛截面惯性矩,h1=1700mm
A——门架立杆的毛截面积,A=2A1=2*428=856mm2
f——门架钢材强度设计值,Q235钢材用205N/mm2
D1、d1——分别为门架立杆的外径和内径D1=57mm,d1=52mm
D2、d2——分别为门架加强杆的外径和内径D2=27mm.d2=24mm
φ-------门架立杆稳定系数,按λ查规范表B.0.6
λ-------门架立杆在门架平面外的长细比λ=Kh0/i
K--------门架高度调整系数,查规范表5.2.15当支架高度≤30米时,K=1.13
I0=π(D14-d41)/64=15.92*104mm4
I1=π(D24-d42)/64=0.98*104mm4
I=I0+I1*h1/h0=15.92*104+0.98*104*1700/1900=16.8*104mm4
i=√I/A1=√16.8*104/428=19.8mm
λ=Kh0/i=1.13*1900/19.8=108.43
按λ查规范表B.0.6,φ=0.53
N=φ*A*f=0.53*856*205=93KN
根据规范9.1.4要求,当可调底座调节螺杆伸出长度超过200~300mm时,Nd要乘以修正系数,一般情况下取修正系数0.85,即Nd=0.85*93=79KN。
门架产品出厂允许最大承载力为75KN。
托座和底座每个允许承载力不小于50KN,一榀门架2个底座,允许承载力为100KN,不作验算。
4.1.2.5HR型可调重型门式支架承载力验算
1、永久荷载
(1)箱梁砼自重
A、箱梁端梁位置:
钢筋砼重:
26*2.8=72.8KN/m2
B、中腹板(渐变段):
钢筋砼重:
26×2.13/1.2=46.2KN/m2
C、中腹板(标准段):
钢筋砼重:
26×1.51/1.2=32.7KN/m2
D、箱梁空心处(渐变段,顶板厚度20cm,底板厚度取40cm)
钢筋砼重:
26*0.6=15.6KN/m2
E、箱梁空心处(标准段,顶板厚度20cm,底板厚度取20cm):
钢筋砼重:
26*0.4=10.4KN/m2
(2)模板、钢托架自重取0.75KN/m2
(3)支架自重计算:
A、单榀门架自重24KG,两付拉杆重5KG
合计290N/榀
支架自重按7层门架计,自重290*7*10-3=2.03KN
2、活荷载
(1)施工人员及施工设备荷载1.5KN/m2,浇筑砼时产生的对水平模板冲击力2KN/m2,合计3.5KN/m2
(2)风荷载计算
本工程门式支架最大高度14m左右,作用于支架的水平荷载按
ωK=0.7*μz*μS*ωO计算。
式中基本风压ωO----按上海地区,地面粗糙系数B时,取ωO=0.55KN/m2
风压高度变化系数μz----按建筑结构荷载规范,14m高度时取μz=1.14
风荷载体型系数μS----参照JGJ128-2000条文说明算例,取
μS=(0.093*2)*1.2=0.223
故ωK=0.7*1.14*0.223*0.55=0.098KN/m2
风荷载对脚手架计算单元产生的弯矩值:
MK=0.85*1.4*ωK*H2*b/10=0.85*1.4*0.098*142*b/10=2.29bKN*M
4.1.2.6支架稳定性验算
综上述计算结果汇总列表后进行荷载组合计算。
最终计算结果得出箱梁各部位支架设计轴向力分布情况见表。
现浇箱梁各部位支架设计轴向力计算书
序号
计算公式
端梁处
中腹板
(渐变段)
中腹板
(标准段)
空箱处
(底板厚20cm)
空箱处
(底板厚40cm)
1
砼自重KN/m2
72.8
46.2
32.7
10.4
15.6
2
模板自重KN/m2
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
3
施工活载KN/m2
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
4
门架单根立杆承载面积(m2)
0.3
0.48
0.6
0.9
0.72
5
门架单根立杆承载面积平面尺寸
0.5*0.6
0.6*0.8
0.6*1.0
0.9*1.0
0.9*0.8
6
门架自重KN
2.03
2.03
2.03
2.03
2.03
7
恒载设计轴向力(KN)1.2*{(⑴+⑵)*⑷+⑹}
28.91
29.48
26.52
14.48
16.56
8
活载设计轴向力(KN)1.4*⑶*⑷
1.47
2.35
2.94
4.41
3.53
9
不组合风荷门架单根立杆轴向力设计值KN⑺+(8)
30.38
31.83
29.46
18.89
20.09
10
风荷载弯矩值MKKN*M
2.29b
2.29b
2.29b
2.29b
2.29b
11
风荷增加轴向力MK/b
2.29
2.29
2.29
2.29
2.29
12
组合风荷时门架单根立杆轴向力设计值KN⑺+1.4*0.85*(⑶*⑷+⑽)
32.88
34.2
31.74
20.95
22.28
结论:
本方案中单榀门架轴向力设计值最大为34.2×2=68.4KN,而单榀门架产品出厂允许承载力为75KN.(最大极限承载力150KN).因此,满足使用要求。
由于本范围内搭设高度均在45m以下,故按规范不再进行支架稳定和搭设高度的验算。
4.1.2.7横向钢管承载力计算:
本工程采用Φ48钢管组成横梁,用以支撑模板。
端梁处及箱梁空室处采用3根Φ48钢管,其余位置均采用2根钢管。
1)荷载计算:
端梁处:
q=〔1.2×(72.8+0.75)+1.4×3.5〕=93.16KN/m2
渐变段中腹板处:
q=〔1.2×(46.2+0.75)+1.4×3.5〕=61.24KN/m2
标准段中腹板处:
q=〔1.2×(32.7+0.75)+1.4×3.5〕=45.04KN/m2
箱梁空心处(底板厚度为40cm):
q=〔1.2×(15.6+0.75)+1.4×3.5〕=24.52KN/m2
箱梁空心处(底板厚度为20cm):
q=〔1.2×(10.4+0.75)+1.4×3.5〕=18.28KN/m2
a.箱梁墩顶处:
箱梁墩顶处荷载较大,采用3根Φ48钢管作为横向支撑。
钢管截面特性:
Ix=12.19cm4,Wx=5.08cm3
钢材的弹性模量:
2.06×105N/mm2
截面积S=4.89cm2,每米重量:
3.84kg/m
墩柱处支架布设:
纵向间距@500×横向跨距@600
q线=q面×L=93.16×0.5=46.58(KN/m)
Mmax=(1/8)×46.58×0.62=2.1KN*m
σ=Mmax/Wx=2.1×106/5080/3=138<205N/mm2
抗弯强度满足要求
v=5ql4/384EI=5×46.58×6004/(384×2.06×105×12.19×104)/3=1.04mm
[v]=600/400=1.5mm
v≤[v]挠度满足要求。
b.中腹板(渐变段):
腹板渐变段处门架布设:
纵向间距@600×横向跨距@600
钢管截面特性:
Ix=12.19cm4,Wx=5.08cm3
钢材的弹性模量:
2.06×105N/mm2
截面积S=4.89cm2,每米重量:
3.84kg/m
采用2根Φ48钢管作为横向支撑,纵向水平钢管承载力计算:
Mmax=(1/8)×61.24×0.7×0.62=1.93(KN.m)
σ=Mmax/Wy=1.93×106/5080/2=190<205N/mm2
V=5ql4/384EI
=5×61.24*0.7×6004/(384×2.06×105×12.19×104)/2=1.44mm<1.5mm
边腹板支架布设与中腹板支架布设相同,受力小于中腹板,因此不用再另外计算。
c.中腹板(跨中标准段):
标准段腹板处门架布设:
纵向间距@1000×横向跨距@600
采用2根Φ48钢管作为横向支撑。
纵向水平钢管承载力计算:
Mmax=(1/8)×45.04×0.9×0.62=1.82(KN.m)
σ=Mmax/Wy=1.82×106/5080/2=179<205N/mm2
V=5ql4/384EI
=5×45.04*0.9×6004/(384×2.06×105×12.19×104)/2=1.36mm<1.5mm
边腹板支架布设与中腹板支架布设相同,受力小于中腹板,因此不用再另外计算。
d.箱梁空心处(取顶板20cm,底板40cm):
纵向间距@600×横向跨距@900
横向设置3根Φ48mm厚3.5mm钢管作为支撑横梁,钢管承载力计算:
Mmax=(1/8)×24.52×0.7×0.92=
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