新豐互通B/C匝道橋現澆梁施工

支架結構計算書

一、工程概況

新豐互通立交位于朱屋村南側,是新豐縣城及周邊地區車輛上下高速的主要出入口,本合同段在新豐江北側的朱屋村南側山間設置新豐互通.采用半定向T型互通立交與G105一級路順接,方便新豐縣城及周邊村鎮的車輛上下高速公路.互通共設置主線橋1座,匝道橋4座,其中B/C匝道橋上部結構采用現澆箱梁結構;BK0+627.375匝道橋橋跨布置為3*(3*28.75)預應力現澆箱梁+12*30m預應力T梁;

CK0+284.306匝道橋橋跨布置為11*20m預應力現澆箱梁+2*25現澆箱梁.

根據設計圖紙,B匝道橋第一~三聯上部結構采用3*28.75米預應力混凝土現澆箱梁,橋面寬10.5m,梁體采用單箱單室斜腹板結構.梁高1.75cm,頂寬10.3m,懸臂長2.25m,底寬4.94m,頂板厚度28cm,腹板厚度45~65cm,底板厚度22cm;每跨在跨中設置橫隔板.C匝道橋第一~三聯上部結構采用20米預應力混凝土現澆箱梁,橋面變寬,采用單箱單室斜腹板結構.梁高1.50m,懸臂長2.25m,腹板厚45~65cm,頂板厚28cm,底板厚22cm;第三聯每跨跨中設置橫隔板;第四聯上部結構采用25米預應力混凝土現澆箱梁,橋面寬10.5m,采用單箱單室斜腹板結構,梁高1.60m,箱梁懸臂長2.25m,腹板厚45cm~65cm,頂板厚28cm,底板厚22cm,在每跨跨中設置橫隔板.

二、編制依據

(1)《鐵路混凝土梁支架法現澆施工技術規程》(TB10110—2011)

(2)《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ

130-2011)

(3)《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)

(4)《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)

(5)《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTG

D63-2007)

三、上部梁體施工方案

新豐互通B匝道橋現澆箱梁共3聯,每聯3跨,其中第一聯位于新豐互通E匝道和主線路基之間填平區,地形較平坦,梁底至原地面高度在3-13m間,采用滿堂支架現澆施工;第二聯前兩跨橫跨主線路基,地形較為平坦,梁底至原地面高度在7-13m間采用滿堂支架現澆施工,第三跨橫跨C匝道橋橋,橋區位于主線路基左側邊坡,梁底至原地面高度在13-20m間,采用滿堂支架現澆法施工;第三聯由于梁底至原地面高度在20m

以上(22-29m),采用鋼管柱貝雷支架法施工

新豐互通C匝道橋共4聯,均為現澆箱梁結構,第一聯共4跨,每跨跨徑為20m,梁底距原地面高度在7-13m間,采用滿堂支架現澆施工;第二聯共4跨,每跨跨徑為20m,梁底距原地面高度在13-19m間,采用鋼管柱貝雷支架法施工;第三聯共3跨,每跨跨徑為20m,梁底距原地面高度在在7-18m間,采用鋼管柱貝雷支架法施工;第四聯共2跨,跨徑為25m,橫跨主線路基,梁底距原地面高度在在7-8m間,采用滿堂支架現澆施工.

主要工序的施工流程為:場地平整、地基支墩處理、鋼管柱貝雷架和滿堂支架搭設、安裝支座、堆載預壓、沉降觀測、逐級卸載、設置預拱度、安裝外模、制安鋼筋、現澆梁混凝土、混凝土養護、張拉壓漿、拆除側模、拆除底模板、拆除貝雷架或滿堂支架.支架具體布置如圖附圖所示.

1、地基處理

B匝道第一聯、第二聯前兩跨(0#-5#墩)及C匝道第四聯(11#-13臺),由于橫跨主線路基或填平區,路基填土均已完成94區填筑,在清除表面松散土后,碾壓平整后澆筑15cm厚C20混凝土,寬度15米.

C匝道第一聯(0#-4#墩)由于位于路基邊坡,首先對邊坡進行開挖成2*3.6m的臺階并振動碾壓平整,其余原地面清除表面松土,如有泥漿坑,必須清理干凈,采用石渣回填并碾壓表層;然后分層回填30cm二灰碎石土,寬度16米,再澆筑15cm厚的C20混凝土,寬度15m.

B匝道第二聯第三跨,第三聯(5#-9#墩)及C匝道橋第二聯,第三聯(4#-11#墩);每跨在墩柱前后及跨中設立540*10mm的支撐鋼管柱,每個鋼管立柱下需預埋860*860*20mm鋼板,便于支撐柱與預埋鋼管連接,保證穩固.鋼管柱設置在支撐墩上,B匝道中支撐墩12米長、4米寬、高度1米的C25混凝土,C匝道中支撐墩12米長、2米寬,高度1米;邊支撐墩均靠近承臺,12米長,2米寬,高度1米.每個支撐墩采用埋置式,基坑開挖后進行承載力測試,當不滿足要求時采用強夯和換填2m深的碎石基礎,用作地基改善.

2、貝雷架搭設

選用12片單層上下加強貝雷梁作為支撐骨架,支撐點下為2根45b工字鋼,45b工字鋼采用焊接連接540*10㎜鋼管柱,鋼管柱與支撐墩用預埋鋼板連接,鋼管柱支間采用14號槽鋼交叉連接,鋼管高度根據墩臺身高度計算確定.貝雷梁之間除標準斜支撐外,還需采用10號槽鋼把每組貝雷梁架間連接.B匝道橋第二聯第三跨,第三聯中間長度采用9片標準長度為3M貝雷片,C匝道橋第二、三聯中間長度采用6片標準長度為3M貝雷片.在貝雷架上方橫向鋪設I20工字鋼,間距0.6米

,在橫向工字鋼上方搭設1.8~3m高的碗扣鋼管支架做縱橫坡調整,立桿頂設二層方木,立桿頂托上橫向設10*10cm方木,間距為0.6m;橫向方木上設10*10cm的縱向方木,間距0.3m,再鋪設15mm的優質竹膠合板.橫板邊角宜用4cm厚木板進行加強,防止轉角漏漿或出現波浪形,影響外觀.

3、滿堂支架施工

在路基范圍內滿堂支架,為砂質黏性土碾壓而成的路基,壓實度達到93%,地基承載力可達到200KPa,在清除表層土后,碾壓平整再澆筑15cmC20混凝土,寬度15m,作為支架基礎.對于其他位于自然邊坡上的支架,地基表層為2.0米左右的厚的砂質黏性土,地基承載力為120KPa,下部為淤泥質黏土層,

地基承載力為60KPa,清除地表整平后,用二灰碎石土回填30厘米厚,分層碾壓,寬度16米,上部再澆筑15cm厚的C20混凝土,寬度15米.

選用碗式支架作為支撐骨架,支架布置為:滿堂支架順橋向立桿排距0.6m,橫橋向立桿中間底腹板位置為10排排距0.6m,兩側靠翼緣板2排排距0.9m,翼緣板外為1排排距1.2m立桿作為操作平臺,所有橫桿步距均為1.2m.支架支撐在專用地托上,以確保受力均勻,支架上端采用專用天托,縱向采用10*15cm方木間距0.6m,橫向采用10*10cm方木,

間距0.3米,通過支架上端的天托設置預拱度.

4、堆載預壓

為消除非彈性變形,取得貝雷架彈性變形量、碗式支架彈性變形和地基沉降變形.在方木鋪設完畢且加固穩固后選用土袋進行分級堆載預壓.預壓采用分跨預壓,從一個邊跨向另一個邊跨進行,施加荷載總重:梁體自重+施工荷載(梁體自重20%).模擬砼施工過程按60%、80%、100%、120%逐級加載.在加載過程中設置沉降觀測點,沿縱向設置在跨中、1/4跨和距墩柱支點共5個斷面上,每個斷面沿橫向布3個點,分別是斷面中心和距中心左右2.5m處.堆載預壓時間不小于48小時,卸載采用分級逐步卸載.每次堆載、卸載均做好沉降觀測,并做好記錄.

5、預拱度設置

預拱度計算公式為f=f1+f2,其中f1貝雷架或支架彈性變形(由預壓得出數據),f2=梁片設計預拱度值.最大預拱度值設置在梁的跨中位置,并按二次拋物線形式進行分配,算得間距2米各點處的預拱度值后,按折線通過鋼管腳手架對底模和翼緣板進行調整.

6、鋼筋制安

鋼筋在鋼筋加工場地制作,采用焊接工藝連接,根據鋼筋綁扎的先后順序采用人工配合汽車、吊車運輸到模板.鋼筋綁扎順序:從一段向另一段進行,箱梁底板、箱梁腹板、箱梁底、腹板波紋管、箱梁頂板、預留鋼筋和預埋件埋設.

按照設計圖紙和驗標要求進行鋼筋的綁扎安裝,同時注意鋼筋接頭按要求錯開,鋼筋綁扎時要按設計圖紙的鋼筋編號從下到上、從一頭到另一頭分順序綁扎,為避免在安裝時將誤差集中到某一頭,可分成幾段進行.保證所有的鋼筋規格、型號、間距、數量及保護層等滿足設計要求.鋼筋交接點綁扎均采用十字交叉綁,不允許采用梅花跳綁,且綁扎鐵絲的尾段不應伸入保護層內.鋼筋保護層采用購買的同等級砂漿墊塊,梁體側面和底面的墊塊至少應為4個/m2.

箱梁施工中主要預埋件有泄水孔、伸縮縫預埋件、接觸網支柱錨固螺栓及加強鋼筋、防撞護欄預埋筋、綜合接地措施和施工預埋件等,施工時應嚴格按照設計圖紙要求進行預埋.(詳見作業指導書).

7、砼施工

砼澆筑采用混凝土汽車泵自的低處向高處進行.混凝土澆筑水平分層、對稱、連續澆注的原則.澆注砼時,每層砼的厚度40厘米為宜,不得超過50厘米,砼振搗和下料交替進行,采用插入式振搗棒振搗.澆注橋面砼時,先用插入式振搗棒振搗砼,再用懸空式整平機振搗成型,人工二次抹面.砼澆注成型終凝后,覆蓋土工布澆水養護.(混凝土施工詳見作業指導書).

四、滿堂支架和貝雷架鋼管柱結構驗算

(一)貝雷架驗算

1.??貝雷梁相關參數

⑴、桁架單元桿件性能

桿件名

材料??斷面型式

橫斷面積(cm2)

理論容許承載力(KN)

弦桿??16Mn

][10

2*12.7

560

豎桿??16Mn

I8??9.52

210

斜桿??16Mn

I8??9.52

171.5

⑵、幾何特性

幾何特性

結構構造

Wx(cm3)

Ix(cm4)

EI(KN/m2)

單排單層

不加強

3578.5

250497.2

526044.12

加強??7699.1

577434.4

1212612.24

雙排單層

不加強

7157.1

500994.4

1052088.24

加強??15398.3

1154868.8

2425224.48

三排單層

不加強

10735.6

751491.6

1578132.36

加強??23097.4

1732303.2

3637836.72

雙排雙層

不加強

14817.9

2148588.8

4512036.48

加強??30641.7

4596255.2

9652135.92

三排雙層

不加強

22226.8

3222883.2

6768054.72

加強??45962.6

6894390

14478219

⑶、桁架容許內力表

橋型??容許內力

不加強橋梁

單排單層

雙排單層

三排單層

雙排雙層

三排雙層

彎矩(KN.m)

788.2

1576.4

2246.4

3265.4

4653.2

剪力(KN)

245.2

490.5

698.9

490.5

698.9

橋型??容許內力

加強橋梁

單排單層

雙排單層

三排單層

雙排雙層

三排雙層

彎矩(KN.m)

1687.5

3375

4809.4

6750

9618.8

剪力(KN)

245.2

490.5

698.9

490.5

698.9

荷載分析

2.1荷載分析

2.1.1、模板、支架、腳手架自重

模板自重取1.5kN/㎡,

I20a工字鋼取27.93kg/m,

I45a工字鋼取80.4kg/m,方木取0.9kg/m3,腳手架,鋼管柱按實際計算.

2.1.2、新澆混凝土自重按26

kN/m3.

2.1.3、施工人員、施工料具運輸堆放荷載

①計算模板及直接支承模板小棱時,均布荷載可取2.5kPa.

②計算直接支承小棱的梁或拱架時,均布荷載可取1.5

kPa.

③計算支架立柱及支承拱架的其它結構件時,均布荷載可取1.0kPa.

2.1.4、傾倒混凝土時產生的沖擊荷載按2.0kN/㎡.

2.1.5、振搗混凝土產生的荷載按2.0kN/㎡.

2.1.6、其它可能產生的荷載,如雪荷載、冬季保溫設施荷載等,基本不產生.

2.1.7、新澆混凝土對模板側面壓力,泵送時:Pm=4.6v1/4=4.6*21/4=5.5

kN/㎡.

2.1.8、傾倒混凝土時對側面模板產生的水平荷載按2.0kN/㎡.

2.1.9、振搗混凝土產生時對側面模板產生的壓力按4.0kN/㎡.

2.1.10、現澆箱梁總方量:B匝道第一聯為560.52m3,鋼絞線重22.9443t;第二聯為558.96m3,鋼絞線重22.8947t;第三聯為560.88m3,鋼絞線為22.9443t;C匝道第一聯為428.8m3,鋼絞線重16.0513t;第二聯為490.5m3,鋼絞線重16.0513t;第三聯為375.58m3,鋼絞線為11.4043t;第四聯為307.32m3,鋼絞線為10.8297t;

根據《建筑施工模板安全技術規范》第4.1.1條第4款計算

,取二者之小值.

澆筑速度v取0.5m/h,混凝土初凝時間t0=8h,k1=1.2,k2=1.15

因此混凝土側壓力取F=44.65kPa,有效壓頭高度h=1.72m

風荷載

按《建筑結構荷載規范》(GB50009)規定計算,基本風壓值取表D.4中n=10年,風振系數,計算如下:

按式7.1.1-1計算風荷載標準值:

其中:—風荷載標準值(kpa)

—高度Z處的風振系數(取1)

—風荷載體型系數,按表7.3.1中"獨立墻壁及圍墻"值+1.3

—風壓高度變化系數,按表7.2.1離地高度50m的B類地面值1.67

—基本風壓(kpa),取0.35kpa

計算得:

2.2荷載組合

根據《建筑荷載設計規范》,均布荷載設計值=結構重要性系數*(恒載分項系數*恒載標準值+活載分項系數*活載標準值).結構重要性系數取二級建筑:1.0,恒載分項系數為1.2,活載分項系數為1.4.

2.3

B匝道橋最大跨度段檢算

我部現澆箱梁結構特點,我們取Ⅲ-Ⅲ截面為代表截面進行箱梁自重計算,如圖所示:

2.3.1

底模面板檢算

底模面板采用15mm厚竹膠板,竹膠板尺寸為122*244*1.5cm.竹膠板下橋順向設置100*100mm方木小肋,中心間距300mm,取1m板寬按凈跨徑300mm簡支梁檢算.

(1)、荷載

取底腹板荷載進行計算:梁體砼順橋向均布荷載:2

底模面板寬度自重2

箱內支撐架荷載2

(2)強度驗算

Mmax=0.64kN·m

Qmax=12.83kN

底模力學參數:

S??=1/8*bh2=1/8*1.22*0.0152=3.43*10-5

m3??I=1/12*bh3=1/12*1.22*0.0153=3.43*10-7

m4??W=1/6*bh2=1/6*1.22*0.0152=4.575*10-5

m3??強度條件:

σ=Mmax/W=0.64/(4.58*10-5

)=1.4MPa0.035

h=1.53+3.8V/t=1.69m

q5=

⑹??q6——

傾倒混凝土產生的水平荷載,取2.0kPa.

⑺??q7——

支架自重,經計算支架在不同布置形式時其自重如下表所示:

滿堂鋼管支架自重

立桿橫橋向間距*立桿縱橋向間距*橫桿步距

支架自重q7的計算值(kPa)

60cm*60cm*120cm

3.38

荷載組合

模板、支架設計計算荷載組合

模板結構名稱

荷載組合

強度計算

剛度檢算

底模及支架系統計算

⑴+⑵+⑺

側模計算

⑸+⑹

⑸??3、支架結構驗算

3.1

底模面板檢算

底模面板采用18mm厚竹膠板,竹膠板尺寸為122*244*1.8cm.竹膠板下橋順向設置100*100mm方木小肋,中心間距300mm,取1m板寬按凈跨徑300mm簡支梁檢算.

(1)、荷載

取底腹板荷載進行計算:梁體砼順橋向均布荷載:2

底模面板寬度自重2

上部拱肋自重及支撐架荷載2

(2)強度驗算

Mmax=0.65kN·m

Qmax=13.04kN

底模力學參數:

S??=1/8*bh2=1/8*1.0*0.0182=4.05*10-5

m3??I=1/12*bh3=1/12*1.0*0.0183=4.86*10-7

m4??W=1/6*bh2=1/6*1.22*0.0182=5.4*10-5

m3??強度條件:

σ=Mmax/W=0.65/(6.59*10-5

)=9.87MPa1.3

計算結果說明本方案滿堂支架滿足抗傾覆要求

3.6

跨中門洞支架體系驗算

本橋施工方案中B匝道第二聯第二跨和C匝道橋第四聯第一跨中的門式通道采取間距30cm碗扣支架和工字鋼平臺支架體系,工字鋼平臺支架體系由碗扣支架上鋪設10*10的縱向方木,方木上鋪設間距為60cm的I45a工字鋼作為橫向分配梁,工字鋼上縱向向滿鋪10*10cm方木及搭設滿堂扣件式鋼管支架.

(1)門洞橫梁工字鋼驗算

門洞處荷載為

取底腹板荷載進行計算:梁體砼順橋向均布荷載:2

底模面板寬度自重2

方木自重:2

上部拱肋自重及支撐架寬度荷載2

取立桿間距為0.6*0.6m;則門洞橫梁處每根立桿受力為:73.3*0.6*0.6=26.39KN;

門洞橫梁受力圖如下:

Mmax=139.74kN·m

Qmax=121.29kN

橫梁所需要的截面抵抗矩為:

W=??查《橋涵計算手冊》"熱軋普通工字鋼截面特性表"可知,需使用I40a型號的工字鋼,該型號工字鋼截面特性如下:

S=86.07mm2

Ix=21714cm4

Wx=1085.7cm3

M=67.56kg/m

tw=16.5mm

Ix/

Sx=34.1cm

I40b自重為0.6756KN/m(查橋涵手冊)

I45b自重產生彎距為:M=

總彎距Mx=139.7+2.11=141.81KN·m

彎距正應力為(臨時結構,取1.3的容許應力增加值),滿足要求

支點處剪力為:Qx=121.29+0.6756*2.5=122.98KN

為腹板板厚度=16.5mm

max=Mpa<1.3*85

Mpa(1.3為容許應力增大值),滿足要求.

工字鋼跨中撓度驗算:

I40a單位長度上的荷載標準值為:q=43.98+0.6756=44.66KN/m

I45b剛度滿足要求,所以采用I45b.

(2)門洞支撐墩立桿上枕梁計算

若枕梁按圖中布置,縱梁將只起到傳力作用,不需要特別的驗算,

但在實際施工中考慮最不利情況,支撐立桿頂枕梁承受由門洞橫梁傳遞的上部荷載和自重,橫梁傳遞的力以端頭支墩處剪力最大,取此處計算.支撐立桿頂枕梁按跨中受集中荷載這一最不利的情況進行驗算.驗算時按連續梁進行,L=0.6m

縱梁傳遞的剪力:Qx=122.98KN

I12工字鋼自重:W=0.6*0.1421=0.0853KN

每邊支撐墩立桿共7排,故支撐墩立桿頂單根枕梁跨中集中荷載

P=1/7

Qx+Wx=1/7*122.98+0.0853=17.654KN

Mmax=1/4*0.6*17.654=2.65KN.m

最大應力計算

強度符合要求

撓度驗算

滿足要求

(3)門洞兩邊支撐墩立桿驗算:

立桿強度驗算

按接受由支撐墩立桿頂枕梁傳遞的荷載P及自重這一最不利的情況進行驗算.

則支墩立桿所受壓力N=P+W自重=17.654+2.2=19.854KN;

立桿軸心受壓應力計算

強度符合要求1

立桿穩定性驗算:

立桿步距為1.2m,碗扣腳手架立桿Φ=48mm,壁厚為3.5mm

參照《扣件式規范》,按下式計算

l0=

h+2a

h——步距,h=1200mm;

a——立桿上端頂托伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度;a

=??0.650

m;??則立桿計算長度

l0??=??h+2a

=1200+650*2

=2500mm

則立桿受壓長細比:

l0/i=2500/15.8

=158.23

參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》表A.0.6得φ=0.2801

則鋼管立桿的最大應力計算值:

σ=N/φA

=19.854/(0.2801*4.89*102)

=144.953N/mm2∴立桿滿足設計要求.

3.7立桿底座和地基承載力計算

⑴??立桿承受荷載計算

在底腹板兩側立桿的間距為60*60cm,每根立桿上荷載為:

N=a*b*q=

a*b*(43.01+q2+q3+q4+q7)

=??0.6*0.6*(43.01+1.2+2.0+2.0+3.38)=18.57kN

⑵??立桿底托驗算

立桿底托驗算:

N≤Rd

通過前面立桿承受荷載計算,每根立桿上荷載最大值為:

N=a*b*q=

a*b*(43.01+q2+q3+q4+q7)

=??0.6*0.6*(43.01+1.2+2.0+2.0+3.38)=18.57kN

底托承載力(抗壓)設計值,一般取Rd

=40KN;

得:18.57KN<40KN

立桿底托符合要求.

(3)

立桿地基承載力驗算

地基承載力計算公式如下所示

P=N/A;

式中:N---支架傳遞基礎頂面的軸心力;

A---硬化地基受力面面積.

立桿底座為150cm*150cm,直接支承在混凝土墊層上,則混凝土局部受壓面積為Ad=15cm*15cm=225cm2;有前面計算得知道立桿最大軸心力N=22.26KN.

則混凝土墊層局部承壓應力計算如下:

,C20混凝土軸心抗壓強度設計值9.6MPa.則混凝土局部受壓滿足受力要求.

C20混凝土容重為24KN/m3,軸心抗壓強度設計值9.6MPa,其剛性角取45°;應力按45°角擴散,則15cmC20混凝土墊層下的承載力:

(22.26+0.45*0.45*0.15*24)/0.45*0.45=113.53KPa

由于B匝道第一聯、第二聯第1、2跨及C匝道橋第四聯位于94區壓實路基上,路基頂承載力可達200KPa,滿足要求.

針對自然邊坡原狀土體,在清除表層后進行碾壓夯實,回填30cm厚二灰土,使壓實度達到93%以上后,再在回填層上硬化C15混凝土15cm.

按45°角擴散,天然地基整體承受上部荷載:

N=22.26+1.05*1.05*0.15*24+1.05*1.05*0.3*16=31.521KN

N/S=31.521/(1.05*1.05)=28.59KPa<120KPa,壓實天然地基承載力滿足要求.

結點,1,0,0

結點,2,5,0

結點,3,6,0

結點,4,7,0

結點,5,12,0

單元,1,2,1,1,1,1,1,1

單元,2,3,1,1,1,1,1,1

單元,3,4,1,1,1,1,1,1

單元,4,5,1,1,1,1,1,1

結點支承,2,3,0,0,0

結點支承,3,1,0,0

結點支承,4,1,0,0

單元荷載,1,3,59.5,0,1,90

單元荷載,2,3,59.5,0,1,90

單元荷載,3,3,59.5,0,1,90

單元荷載,4,3,59.5,0,1,90

單元材料性質,1,4,9226350,1578132.36,0,0,-1

總結

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