桥梁常规支架计算方法.doc
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1、. .桥梁常规支架计算方法中铁一局五公司施工技术部2021年9月前 言近年来,公司承建的桥梁工程不断增多,桥型也出现多样化。目前在建难度较大的桥梁均不同程度使用了落地悬空支架来进展施工,比方:沪杭客专翁梅立交连续梁采用临时支墩、贝雷梁及小钢管多层组合支架进展现浇,厦蓉高速高尧I号大桥150m主跨的0号块、1号块均采用了托架悬空浇筑,西平铁路1-80m钢-混凝土组合桁梁拟定采用落地支架原位拼装等等。由于支架施工具有普遍性,公司施工技术部根据以往桥梁施工特点编写了本手册,主要比照拟常规的几种桥梁支架形式的计算方法进展介绍。计算过程中个别数值参数或分析方法可能存在一定的理解偏差甚至错误,但其计算思路
2、是可以参考和借鉴的。本手册共分十个局部,主要内容包括:桥梁支架计算依据和荷载计算、箱梁模板设计计算、小钢管满堂支架计算、临时墩贝雷梁组合支架计算、预留孔穿销法计算、抱箍设计计算、预埋牛腿悬空支架计算、托架设计计算、简支托梁设计计算、附件。附件1、2表中介绍了支架立杆、分配梁常用材料的力学参数,对手册2.3章节进展了补充;附件3介绍了预应力X拉引伸量的计算方法,特别是针对非对称预应力X拉的伸长值计算。由于时间有限,不当之处在所难免,如发现需要修改和补充完善之处,请及时与中铁一局五公司施工技术部联系:0。目录1支架在桥梁施工的用途72支架计算依据和荷载计算72.1设计计算依据72.2施工荷载计算及
3、其传递72.2.1侧模荷载72.2.2底模荷载82.2.3横向分配梁82.2.4纵梁82.2.5立杆临时墩92.2.6地基荷载为立杆临时墩下传集中荷载。92.3材料及其力学的性能92.3.1竹(木)胶板92.3.2热冷轧钢板92.3.3焊缝92.3.4连接螺栓102.3.5模板拉杆102.3.6方木102.3.7热轧普通型钢102.3.8地基或临时墩扩大根底桩根底112.3.9相关建议112.4贝雷梁112.4.1国产贝雷梁简介112.4.2桁架片力学性质122.4.3桁架片组合成贝雷梁的力学性能122.4.4桁架容许内力123箱梁模板设计计算123.1箱梁侧模123.1.1侧模面板计算133
4、.1.2竖向次楞计算133.1.3水平主楞横向背肋计算143.1.4对拉杆计算153.2箱梁底模153.2.1底模面板计算163.3.2底模次楞横向分配梁计算163.2.3底模主楞纵梁计算174满堂支架计算174.1立杆及底托184.1.1立杆强度及稳定性通过模板下传荷载184.1.2立杆强度及稳定性依照?建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规X?184.1.3立杆压缩变形194.1.4底托检算194.2地基承载力204.3支架总体弹性沉降值215临时墩贝雷梁组合支架215.1荷载计算215.1.1箱梁断面划分区间215.1.2荷载计算顺桥方向215.2纵梁设计检算225.2.1单片贝雷桁架片荷载
5、225.2.2贝雷桁架检算225.2.3计算补充说明225.3横梁检算235.3.1横梁的荷载235.3.2横梁选材和计算235.4支墩稳定性235.4.1强度验算235.4.2稳定验算245.4.3局部稳定验算245.4.4支墩计算的补充说明245.5混凝土根底及地基255.5.1地基计算255.5.2混凝土根底256悬空支架-预留孔穿销法266.1盖梁底模支撑纵、横梁的计算266.1.1施工荷载计算266.1.2纵向分配梁计算266.1.3横梁计算276.2销轴计算276.2.1销轴抗弯计算286.2.2销轴抗剪计算286.2.3合成应力286.3墩身混凝土局部受压计算287悬空支架-抱箍
6、法287.1螺栓直径的选择297.2螺栓孔距及抱箍高度确实定297.3抱箍耳板宽度确实定297.4抱箍板厚确实定297.4.1从截面受拉方面考虑297.4.2从截面受剪方面考虑297.5抱箍耳板厚度确定307.6连接板焊缝计算308悬空支架-预设牛腿法308.1牛腿设计计算318.2焊缝连接计算318.3预埋钢筋计算318.3.1预埋筋承载力计算318.3.2预埋筋锚固长度的计算318.4预埋钢板厚度的计算319悬空支架-三角托架319.1三角托架及其使用材料319.1.1纵向分配梁329.1.2主横梁329.1.3落梁楔块329.1.4三角托架329.1.5预埋牛腿329.2施工荷载的计算3
7、49.2.1混凝土荷载349.2.2模板荷载349.2.3内外模桁架或支架349.2.4临时荷载349.3纵向分配梁计算349.3.1箱梁腹板位置纵向分配梁349.3.2箱梁底板位置纵向分配梁计算359.3.3翼板下面纵向分配梁359.4主横梁计算359.4.1中间位置主横梁检算359.4.2靠近墩身位置主横梁检算369.5砂桶计算369.6托架计算369.5.1托架水平撑379.5.2托架斜撑379.5.3水平撑牛腿379.5.4斜撑牛腿3710悬空支架-简支托梁3810.1简支托梁及其使用材料3810.1.1横向分配梁3810.1.2简支纵梁3810.1.3落梁楔块3810.2横向分配梁计
8、算3910.3纵梁计算3910.4横向托梁3910.5牛腿检算3911补充说明40附表一:支架施工常用的立杆临时支墩材料40附表二:支架施工常用的分配梁横纵梁材料41附件三:预应力筋单双向X拉非对称的伸长值计算431X拉伸长值的重要性432 后X法预应力筋理论伸长值计算公式说明432.1 预应力筋伸长值计算的分段原那么432.2 AB段截面拉力、截面平均拉力和伸长值432.4 CD段截面平均拉力和伸长值442.5预应力筋X拉施工总伸长值计算443对不同X拉方式伸长值计算实例453.1 单向X拉实例453.2 双向X拉实例454理论伸长值与设计图纸数值偏差的原因475理论伸长值与实际伸长值偏差的
9、原因476伸长值计算补充说明481支架在桥梁施工的用途支架在桥梁的施工方面有着比拟广泛的作用,可以作为现浇梁、盖梁施工的主要承力构造,墩身施工的工作平台,内模的横竖向支撑系统,施工人员下上的通行斜道,材料、机具运输的吊装设施等等。支架法施工除在设计方面有要求外,根据现场经历,在以下情况建议通过变更设计采用支架施工:山区施工没有建立预制场的条件建议支架现浇;桥梁两端地形限制无法拼装架桥机或运梁条件差;桥梁平曲线半径较小,预制箱梁翼板变化较大;桥梁跨线时两侧盖梁轴线不平行导致在同一跨板长差异较大致使预制、架设难度和施工投入改造预制台座和龙门吊大;桥梁由于设计跨度不同,大跨预制梁的架设存在难度施工期
10、间需要改造或更换架桥设备;预制、架设施工不能满足进度要求等情况。2支架计算依据和荷载计算桥梁施工中不同的支架方式均有成功的案例为后续施工提供良好的借鉴。本文主要对不同的常规支架形式的计算进展介绍,通过对支撑构造的力学分析和理解,才能选用到适合不同工程特点的支架形式,才能对支架体系的薄弱环节进展有效的现场控制,才能对混凝土性能、浇筑高度、浇筑速度等主要指标予以确定和控制,才能保证一样桥型一样支架方式产生一样的效果,防止质量和平安事故。2.1设计计算依据?公路桥涵施工技术规X?JTJ041-2000,2000年11月?木构造设计规X?,GB 50005-2003,2004年1月?混凝土构造设计规X
11、?,GB 50010-2002,2002年4月?钢构造设计规X?,GB 50017-2003,2003年4月?建筑工程大模板技术规程?,JGJ74-2003,2003年10月?建筑施工扣件式钢管脚手架平安施工规X?JGJ130-2001?建筑施工碗扣式脚手架平安技术规X?JGJ 166-2021?建筑施工门式钢管脚手架平安技术规程?JGJ128-2000?钢管脚手架扣件?GB15831-2006?建筑地基根底设计规X?GB50007-2002?建筑构造荷载规X?GB500092001?扣件式钢管脚手架计算手册?,王玉龙,2021年?建筑施工计算手册?,江正荣,2001年7月2.2施工荷载计算及
12、其传递支架选型完成后,其计算的思路和原那么应从上至下进展。2.2.1侧模荷载施工人员及设备荷载标准值1.5KN/m2。倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值:采用泵送混凝土时为4KN/m2;采用溜槽、串筒为2KN/m2;采用容积0.8m3以下漏斗为4KN/m2;采用容积0.8m3以下漏斗为6KN/m2。振捣混凝土时对竖向构造模板产生的荷载标准值为4KN/m2。现浇混凝土对模板的侧压力标准值:F=0.22*r*t0*B1*B2*V1/2 F=r*H F新浇筑砼对模板的最大侧压力KN/m2;r砼的重力密度KN/m3,计算时钢筋混凝土取26 KN/m3;t0新浇筑的初凝时向h,可按实测确定,如缺乏试验资料
13、时可采用t0=200/T+15计算T为砼的温度;H砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度m;B1外加剂影响修正系数,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2,无外加剂取1;B2砼坍落度影响修正系数,当坍落度小于11cm时取1.1,坍落度大于11cm时取1.15;V砼的浇筑速度m/h。公式、计算结果取二者中的较小值。取较小值的原因分析:对于高度较低的模板来说其侧压力主要取决于浇筑高度,而对于浇注高度较大的情况下按浇注高度计算结果是不真实的,因为墩身混凝土随着时间推移浇筑部位不断上移,底部混凝土凝固对底部侧模的影响逐渐减小,对于墩身浇筑选用较小值是比拟符合实际。但是计算取较小值的条件:现场必须对混凝土的坍
14、落度和浇筑速度进展严格控制,其次对初凝时间应现场认真测定。模板荷载分项系数:活载施工人员、机具,倾倒、振捣混凝土荷载取1.4,恒载新浇混凝土对侧模的压力取1.2。模板荷载效应组合:计算模板承载能力时=荷载*1.2+活载*1.4,计算模板抗变形能力时=荷载*1.2。有效压头高度:h= F/r。2.2.2底模荷载施工人员及设备荷载标准值1.5KN/m2。倾倒混凝土时产生的竖向荷载经历值2.0-4.0KN/m2。振捣混凝土时对水平模板产生的荷载标准值为2.0KN/m2。模板自重荷载标准值木模为0.50-0.55KN/m2,钢模0.75-1.25KN/m2。钢筋混凝土密度取26 KN/m3,尚需*1.
15、05混凝土胀模系数,建议采用。根据箱梁断面荷载作如下划分:模板荷载效应组合:恒载*1.2+活载*1.4。活载主要包括:施工人员荷载、施工机具荷载、倾倒混凝土荷载、振捣混凝土荷载。恒载主要包括:混凝土荷载、模板自重荷载2.2.3横向分配梁梁底横向分配梁模板次楞荷载取值与底模荷载一样。2.2.4纵梁 纵梁模板主楞荷载为横向分配梁模板次楞传递的集中荷载。2.2.5立杆临时墩 立杆临时墩荷载为纵梁模板主楞下传集中荷载。由于在模板计算荷载时已考虑了恒载和活载的组合效应,故模板主楞下传至立杆的荷载可直接计算立杆稳定性。也可根据?建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规X?进展荷载计算。立杆稳定性荷载组合和分项系
16、数: 1.2*永久荷载+1.4*施工均布活荷载; 1.2*永久荷载+1.4*0.85*施工均布活荷载+风荷载。永久荷载包括:混凝土荷载、模板荷载、支架荷载。施工均布荷载:施工人员荷载,施工机具荷载,倾倒混凝土荷载、振捣混凝土荷载。风荷载:根据?建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规X?对水平风荷载标准值进展计算:WK=0.7uz*us*w0 。公式中uz风压高度变化系数,可查?建筑构造荷载规X?;us风荷载脚手架体型系数,可查?建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术规X?,w0根本风压,可查?建筑构造荷载规X?。2.2.6地基荷载为立杆临时墩下传集中荷载。落地支架计算顺序:模板横梁分配梁纵梁立杆临时墩地
17、基桩基。托架牛腿、抱箍计算顺序:模板横梁分配梁纵梁斜撑牛腿、箍身墩柱混凝土。2.3材料及其力学的性能2.3.1竹(木)胶板木胶板作模板面板时根据?木构造设计规X?4.2规定抗弯强度设计值13N/mm2,弹性模量为9.0*103N/mm2,挠度极限值L/400。由于桥梁施工处于露天环境,根据规X的要求进展调整,fm=13*0.9=11.70N/mm2,E=9.0*103*0.85=7.65*103 N/mm2。自重计算时采用密度550Kg/m35.5KN/m3。竹胶板作模板面板时抗弯强度设计值30-35N/mm2(暂无相关依据,参考其产品介绍),弹性模量为5.5*103N/mm2,挠度极限值L/
18、400。由于桥梁施工处于露天环境,根据规X的要求进展调整,fm=30*0.9=27N/mm2,E=5.5*103*0.85=4.68*103 N/mm2。自重计算时采用密度950Kg/m39.5KN/m3。两种板外表几何尺寸2440*1220mm,板厚9、10、12、15、18、20mm等规格,周转次数控制在15次以内。2.3.2热冷轧钢板热轧板硬度低,加工容易,延展性能好。冷轧板硬度和强度高,做钢模面板时加工相对困难,但使用过程不易变形。一般选用4-8mm厚热轧钢板作为模板面板,根据?钢构造设计规X?3.4规定抗弯强度设计值215N/mm2,抗剪强度125N/mm2,弹性模量为206*103
19、N/mm2,挠度极限值L/400。深水钢护筒、钢围堰套箱多项选择用厚度10mm以上热轧钢板。客专50m以上跨度的公路预制箱梁大模板多项选择用厚度12mm以上冷轧钢板。2.3.3焊缝抱箍、牛腿、挂蓝以及吊架等临时承重构造焊缝一般需要进展无损探伤检测,对接焊缝必须做无损探伤。焊缝验收等级共三个级别三级为最低,对接焊缝的焊接等级不能低于二级。焊缝等级检测比拟简单对现场施工影响不大,一般使用超声波探伤仪检查。对于临时构造焊缝较多时,现场对焊缝抽查时原那么上优先选取受拉部位焊缝。钢模板角焊缝一般情况下无须进展探伤检测。焊缝等级见钢规7.1.1条,阅读时注意条文解释。根据?钢构造设计规X?3.4规定:抗弯
20、强度设计值160N/mm2,抗剪强度160N/mm2。焊缝计算高度按实际焊缝高度的0.7为计算依据。2.3.4连接螺栓普通螺栓:钢材材质Q235。共分A、B、C三级,前两种是精制螺栓,现场使用较少。C级为粗制螺栓,钢模板连接根本上为C级螺栓,普通螺栓在施工中可重复使用。普通螺栓一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。根据?钢构造设计规X?3.4规定:4.6级和4.8级抗拉强度设计值170N/mm2,抗剪强度140N/mm2;5.6级抗拉强度设计值210N/mm2,抗剪强度190N/mm2;8.8级抗拉强度设计值400N/mm2,抗剪强度320N/mm2。高强螺栓:钢材材质45号钢(8.8
21、级)和20MmTiB(10.9级),为预应力螺栓,必须按要求使用扭矩扳手施加一定的预拉力方可有效。高强螺栓不可重复使用,常用的有M16-M30,超大规格的高强螺栓性能不稳定,应慎重使用。在普通桥梁中抱箍大多采用高强螺栓,大跨桥梁的临时设备使用比拟多见。高强螺栓在使用时分为摩擦型高强螺栓与承压型高强螺栓,设计计算方法上需区别对待。摩擦型以连接板之间出现滑动作为承载能力极限状态,承压型以板层间出现滑动作为正常使用极限状态,而以连接破坏作为承载能力极限状态。高强螺栓分为8.8级和10.9级。根据?钢构造设计规X?3.4规定:承压型高强螺栓8.8级抗拉强度设计值400N/mm2,抗剪强度250N/mm
22、2;10.9级抗拉强度设计值500N/mm2,抗剪强度310N/mm2。2.3.5模板拉杆根据?混凝土构造设计规X?4.2规定:HPB235(Q235或圆钢) 抗拉强度设计值210N/mm2,弹性模量为210*103N/mm2;HRB335(20MnSi或螺纹钢) 抗拉强度设计值300N/mm2,弹性模量为200*103N/mm2。2.3.6方木作为支架横纵分配梁或模板背楞,根据?木构造设计规X?4.2规定:普通松木的抗弯强度设计值13N/mm2,抗剪强度1.5 N/mm2,弹性模量为9.5*103N/mm2,挠度极限值L/400。由于桥梁施工处于露天环境,根据规X的要求进展调整,fm=13*
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