现浇箱梁贝雷支架设计方案.doc
一、 工程概况我部施工的二号桥与A匝道桥是南坪-福龙立交主要组成部分，主线二号桥是南坪快速路上一座大桥，南坪快速路（一期）工程为深圳市东西向又一条快速路，是深圳市路网的重要组成部分，是深圳市的重点建设项目。其中南坪主线二号桥上部构造为预应力混凝土现浇连续刚构箱梁，其跨径为左幅第二联为35.0m41.5m35.0m，第三联为42.5m+50m42.5m、右幅第二联为35.0m41.5m35.0m，第三联为42.5m+50m42.5m；A匝道桥第三联为4×36m预应力混凝土连续箱梁。二号桥分左右线两幅桥，左线桥面宽17.020.75m，右线桥面宽为17.0m，桥面最小纵坡为0.4，我部施工左二联、左三联、右二联与右三联箱梁。上部结构形式为：7、8墩顶处左右7.5m采用变高度（最大高度为2.8m），其他均为预应力混凝土等截面连续刚构桥，箱梁高2.0m；主梁箱梁横断面为单箱三室与单箱四室，底板宽12.015.75m。梁体采用50号混凝土现浇。A匝道桥的第三联（4×36m）为预应力混凝土连续梁。梁体结构采用单箱单室直腹板箱形截面，C50号混凝土。箱梁梁高为1.9m，高跨比为1/18.9，箱梁顶板宽8.0m，两悬臂长2.0 m，底板宽4.0 m，顶板厚0.24 m，底板厚0.20 m，腹板厚0.5 m。二、 现浇箱梁施工方案本合同段的二号桥箱梁为T型连续刚构，A匝道桥为连续梁，梁都比较长，二号桥按设计为整联整体浇筑，但考虑到二号桥的箱梁混凝土量较大，最大的左三联有2277方，从控制裂缝方面考虑计划分层浇筑，根据混凝土方量多少分为两次浇筑，分层施工缝位置放在腹板及顶板的结合处，一次张拉；A匝道桥第三联按图纸设计分四段浇筑，分段张拉；两座桥的现浇支架都是采用贝雷桁架做为纵梁，支墩横梁采用工字钢，支撑结构为钢管支墩，整个结构简称贝雷支架，其它的工序与施工方法大至相同，具体施工方案见现浇箱梁施工组织设计。三、现浇箱梁贝雷支架设计本合同段二号桥与A匝道桥墩柱高在1940m，如按采用钢管支架投入的施工用量较大且安全稳定性差，为加快施工进度与增加施工安全稳定性拟采用贝雷桁架作为模板支架。贝雷支架结构主要由基础、支墩、支墩横梁、贝雷桁架组成。贝雷支架安装主要第1页采用塔吊安装，塔吊够不到的地方采用吊车安装。支架布置结构传力途径为：模板方木U托贝雷片纵梁工字钢横向分配梁钢管立柱扩大基础地基。模板采用厚为1.8cm的竹胶板，骨架采用8 8方木，间距为30cm。骨架及贝雷片之间采用U型顶托调整标高，U型顶托纵向间距50cm，横向按贝雷片相应布置。箱梁主要承重结构采用贝雷桁架，贝雷桁架纵向根据箱梁跨度分3到4跨布置；横向布置根据箱梁具体结构布置，每个腹板下采用双排单层贝雷片，间距为45cm；每个底板下采用三排单层贝雷片，间距为45m；两侧翼板下采用双排单层贝雷片，间距为150cm。每跨箱梁下布置45排临时支墩，支墩采用直径为600mm，壁厚16mm的钢管。每排钢管横向布置在腹板下与两侧翼板下，必要时在底板下增设钢管，以减少钢管轴向压力。钢管布置在承台与现浇基础上，基础采用钢筋混凝土现浇基础。钢管及贝雷梁之间采用3排40a的工字钢作为分配梁。具体结构布置型式见贝雷支架设计图：支架设计采取先布置好贝雷桁架、工字钢分配横梁、钢管支墩，由于每一联箱梁的跨度、宽度、受力情况与地面高度都不一样，因此在计算中对每一联结构采用简支梁与连续梁取最不利情况进行验算，如验算结果达不到控制要求，则增加贝雷纵梁或钢管支墩,使之达到控制要求。贝雷架桁架最大容许弯矩与剪力如下：考虑材料的新旧程度与施工安装的准确程度采用1.3安全系数。C50钢筋混凝土密度取：26 KN/m3验算过程以右二联5#-6#为例,具体验算过程如下。其余各跨度验算结果见现浇箱梁贝雷支架内力计算表。(一) 箱梁截面均布荷载：考虑到底板模板与底板横向方木能起到一定的分散荷载作用，还考虑到施工浇筑为分层浇筑，因此以截面整体考虑进行纵向贝雷片的内力验算。以右二联为例；截面A-A 、第2页C-C：梁高2米，底板宽12米，顶板宽17米。截面均布荷载计算过程如下：1. 恒载：钢筋混凝土自重为： 钢筋混凝土密度采用26KN/M3。 冲击系数按规范取1.1。 截面荷载计算如下：A-A截面：S=122-2.821.12-2.961.1+qA=170024右二联B-BB-B截面：2. 内模板（加方木）： 计算横向宽度大致为顶板宽度。3. 竹胶板、U托、方木：第3页计算横向宽度大致为顶板宽度加两倍梁高.4. 贝雷片：300kg/片（包括销子等贝雷片附属构件），则截面每延米自重为 2222q贝121=21KN/m5. 施工荷载包括施工人员与施工材料机具行走与堆放荷载标准值以及振捣荷载：取每平方米为4.0kPa。则截面每延米荷载为：q施4.0KN/m217=68KN/m则A、B截面均布荷载为以上各荷载总与：q'.15+8.5+12.6+68A=qA+q内+q底模+q施+18q贝=440q'.75+8.5+12.6+68B=qB+q内+q底模+q施+18q贝=323(二) 箱梁截面横向荷载分布分析：考虑到截面横向的不均匀，不考虑底模与方木的分散荷载作用，对箱梁进行离散，以右二联为例；截面A-A 、C-C：梁高2米，底板宽12米，顶板宽17米。计算过程如下：1. 恒载：钢筋混凝土自重为：钢筋混凝土密度采用26KN/M3。冲击系数按规范取1.1。由于内模作为框架，顶板部分荷载通过箱内框架传给2或4贝雷片，因此3贝雷片承受的混凝土自重部分为图示阴影部分，截面荷载计算如下：第4页4右二联B-B2. 内模板（加方木）：计算宽度大约为1.1m。3. 竹胶板、U托、方木：计算宽度大约为图中阴影部分的底面长度，为1.7m。4. 贝雷片：300kg/片（包括销子等贝雷片附属构件），则双排每米自重为： 2222q贝12=2KN/m5. 施工荷载包括施工人员与施工材料机具行走与堆放荷载标准值以及振捣荷载：取每平方米为4.0kPa。计算宽度约为图中阴影部分的底面长度，则每米荷载为：则3双排贝雷片处最不利均布荷载为以上各荷载总与：'B=q3B+q内+q底模+q施+q贝q3第5页按3贝雷片的计算方法，其它贝雷片处截面均布荷载为：从以上计算结果可以得出，3贝雷片处的截面荷载最大。按整截面平均计算，每双排贝雷片处截面均布荷载为：q3B=qB÷182=430.85/9=47.87KN/m 如贝雷片整体安全系数取1.3，不考虑底模与方木的分散荷载作用，对箱梁进行离散分析求出的折算安全系数分别为：数也可达到1.2，如考虑底模与方木的分散荷载作用，安全系数还能提高，因此，在以下计算中贝雷片的安全系数取1.3，不考虑截面的横向不均匀分布。(三) 纵向贝雷梁跨度设计验算：二号桥右二联56箱梁变截面间距为：假设56墩之间设置四排临时支墩。 PqAA跨中集中力为：0.250.66÷2=14.38m2qBB1151cmCqC961cmD 961cm第6页贝雷片纵梁最大正弯矩与剪力按简支梁计算如下：A-B,C-D支座间：q=qa，则：Mma= 12ql=5785.97KNm 8B-C支座间：q=qB P=P跨中 MC=0RBL-ql2/2-Pl/2=0Mma= 121ql+Pl=8304.89KNm 84则每排贝雷片纵梁最大弯矩为：11Mma= ql2+Pl÷21=395.47KNM<606.31KNm 48则每排贝雷片纵梁最大剪力为：贝雷片纵梁最大负弯矩与剪力按连续梁利用力矩分配法计算如下： 各截面固端弯矩为：MFAB=0KNm MFBAql2=5785.97KNm 8MFBCql2plql2plF=-5367.67KNm MCB=+5367.67KNm 128128ql2=-5785.97KNm MFDC=0KNm 8第7页 MFCDB、C两点不平衡力矩分别为：MB=MFBA+MFBC=5785.97-5367.67=418.3KNmMC=MFCB+MFCD=5367.67-5785.97=-418.3KNm各杆端分配系数分别为：AB=CB=各杆端分配弯矩分别为：MBA=-BAMB-0.473418.3=-197.86KNmMBC=-BCMB-0.527418.3=-220.44KNmMCB=-CBMC-0.527-418.3=220.44KNmMCD=-CDMC-0.473-418.3=197.86KNm由力矩分配法可计算出最后弯矩为：MBA=MBC=MCB=MCD=-5464.27KNm则每排贝雷片最大负弯距为：Mmax=MBA/21=260.2KNm<606.3KNm取B-C为隔离体第8页PqBB1151cm·mC如右图 MC=0KNmQBC11.5-MBC+MCBMA=0KNm-QBA9.4-MBC9.612-501.12=0KNm 2ql2pl-=0KNm 22则每排贝雷片最大剪力为：跨度设置满足弯距、剪力要求。(四) 墩顶分配横梁设计验算：临时支墩顶分配横梁计划采用工字钢，要确定工字钢型号须确定荷载产生的弯矩值，为此各截面均布荷载在不同跨度下的弯矩值。1. 以右二联5#-6#为例计算如下： PqAA961cmBqB1151cmCqC961cmD由贝雷支架受均布荷载值可知：右二联5#-6#跨中钢管支墩上的工字钢所受最大集中力为整个箱梁截面最大支座反力分配在单层贝雷片中的集中力：第9页通过计算可知右二联5#-6#箱梁整个截面最大支座反力为R2=Rmax/18=313KN （R2为单层单排贝雷片所受的集中力）Mma=R2l=3131.4=438.2KNmMM438.2W=2087cm3 即 W210由 W 可得：考虑到施工安装的准确程度取1.5的安全系数，因此选用40a工字钢三根(40a工字钢三根W=3270cm3)Q=Qma3=313=104.3KN 3SZ*b2dh214210.53672222=H-h+=400-367+=6.2610-4m3824824 ()()QSZ104.36.2610-4103选用的三根40a工字钢能满足抗弯强度、抗剪强度要求。2. 计算可知整个二号桥箱梁单排单层贝雷片所受的最大集中力为右二联3#-4#跨中截面，即：R2=Rmax/18=5640.34/18313.3KN *Mma=R2l=313.31.4=438.67KNm第10页MM438.67W=2089cm3 即 W210由 W 可得：选用40a工字钢三根(40a工字钢三根W=3270cm)Q=Qma3=313.3=104.4KN 33SZ*b2dh214210.53672222=H-h+=400-367+=6.2610-4m3824824 ()()QSZ104.46.2610-4103选用的三根40a工字钢能满足抗弯强度、抗剪强度要求。(五) 地基验算： *根据施工现场分析可知地基土为中密实度中砂土，根据公路桥涵地基及基础设计规范，中密实度中砂土地基承载力为350KPa 。考虑施工现场实际情况不同，取1.4的安全系数，地基承载力为250KPa 。如地基承载力不足，则采取措施进行处理。基础设计为长1.8米，宽1.8米，高为1.3米。则设计基础承载力按810KN控制。凡在现浇箱梁贝雷支架内力计算表中每根钢管最大承受力超过810KN的临时支墩，增加钢管数量使其满足地基承载力。具体钢管布置见设计图。(六) 钢管支墩的设计验算：钢管选用的是直径600mm，壁厚16mm，计算可知轴心承载力可达6000KN, 完全能满足承载力要求，因此只需分析受压稳定性，立柱每12米高用16槽钢作为横纵向联系，计算自由长度取12m。则：第11页YN风力12m12m12m钢管惯性半径：i=长细比：=D2+d2 0.207 4L钢管压力以基础设计承压力计算：N810KN假设最大有10cm的偏心，那么轴心受压弯距：M=Ne=81KNm风力荷载：以右三联横桥向为例：右三联横向总风力：W=W箱梁+W钢管每根钢管受横向风力产生弯距，以30m计算：M=Ne=113KNm考虑最不利情况，偏心弯距及横向风力弯距叠加：M194KNm第12页钢管截面积：A=R2-r2=29.35103mm2钢管抗弯截面系数：W=则钢管支墩强度： ()(D32D4-d4=4.17106mm3 )NM810103194103=+=+3AW0.89829.35101.154.17106=30.740.5=71.2<215MPa立柱本身稳定性能满足要求。采用16槽钢作为横向、纵向联系及斜撑，上下间距不大于12米，用螺栓栓接在钢管抱箍上，在柱中及柱顶部用风缆固定，加大立柱的整体稳定性。由于所有钢管立柱的轴向压力都不超过810KN，因此所有的钢管立柱都能满足稳定性要求。(七) 挠度验算：取左二联5#-6#墩：为例，BC截面间挠度：梁体整体每延米体积为：S=(18+50)2500.52+55254+60250.56+12025551304+60200.56+12020=113200mm25283124f=0.011m=11mm11-6384EI73842.1105.0099410 5q顶l4满足规范要求的<L400=12400=30mm。支架刚度满足要求。(八) 施工预拱度以右二联中跨为例进行计算：1. 卸架后箱梁构造本身的挠度：通过用公路桥梁结构计算系统GQJS7.5计算，箱梁与桥面铺装产生的自重挠度及预应力跨中挠度之与为：1=29mm第13页2. 活载一半产生的挠度：通过用公路桥梁结构计算系统GQJS7.5计算，活载一半产生的跨中挠度大约为：2=3mm3. 支架在荷载作用下的弹性压缩：贝雷片弹性压缩最大为11mm,计算过程见上；钢管最大压力为810KN，取平均30m计算，产生的竖向变形为4mm，则：3=11+4=15mm4. 支架在荷载作用下的非弹性压缩：非弹性压缩采取预压的方法事先消除。5. 支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷：基础沉降按公路施工手册-桥涵估算，取：4=5mm则跨中预拱度设置值为：=1+2+3+4=29+3+15+5=52mm支架整体沉降量为：=3+4=15+5=20mm则右二联中跨跨中设置52mm的预拱度,中跨其它部位以墩身两端为20mm，按二次抛物线进行分配。其它各跨的预拱度按上述过程进行精确计算、设置。(九) 二号桥各跨临时支墩计算简图如下：1. 二号桥右二联34墩箱梁临时支墩跨度设置为： PqA第14页 qBB1150cmCqC950cmD A950cm2. 二号桥右二联45箱梁临时支墩跨度设置为：PqA100cmA809cmBqB1050cmCqB1050cmDqC809cmE100cm3. 二号桥右二联56箱梁临时支墩跨度设置为：PqA100cmA961cmBqB1150cmCqC961cmD4. 二号桥右三联67箱梁临时支墩跨度设置为：Pqa100cmA817cmBqb1100cmCqb1100cmDqa817cmE5. 二号桥右三联78箱梁临时支墩跨度设置为：qD100cmA1095cmBPqB1200cmCPqB1200cmqDD1095cmE100cm6. 二号桥右三联89箱梁临时支墩跨度设置为：PqD100cmA775cmqBB900cmCqB900cmDqC800cmE7. 二号桥左二联34箱梁临时支墩跨度设置为：第15页PqA100cmA950cmBqB1150cmCqC950cmD100cm8. 二号桥左二联45箱梁临时支墩跨度设置为：Pqa100cm9. 二号桥左二联56箱梁临时支墩跨度设置为：qbB1050cmCqb1000cmDqa817cmEA817cmPqD100cm10. 二号桥左三联67箱梁临时支墩跨度设置为：qEB1200cmCqF887cmD100cmA940cmPqa100cmA934cmBqb976cmCqb976cmDqd877cmE11. 二号桥左三联78箱梁临时支墩跨度设置为：qD100cmPqB1180cmCPqB1180cmqDD1073cmE100cmA1073cmB2. 二号桥左三联89箱梁临时支墩跨度设置为：第16页qDD807cmE100cmqD100cm PqBB1050cmCPqB1050cmA762cm第17页第 14 页
