后家河跨河贝雷支架方案(更改)(共36页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 宁波市环城南路快速路工程I标后家河跨河贝雷支架方案环南I标宁波建设项目部设计人：李万春目录一 工程概况3二 编制依据4三 后家河跨河贝雷支架平面设计4四 后家河跨河贝雷支架立面和剖面设计6五 贝雷架介绍7六 贝雷支墩和贝雷梁吊装要点10七 贝雷支架设计计算书11八 钻孔灌注桩桩基设计27九 附图30一、工程概况本工程主线高架桥的ZG36ZG39联箱梁中的3738#跨横跨后家河，本跨跨度48m。其中ZG37里程桩号（m）K1+679.498，地面高程4.667m，梁底高程12.519m。ZG38里程桩号（m）K1+727.498（设计更改，沿大桩号方向增加6m），地面

2、高程4.602m，梁底高程12.563m。标准段箱梁高度2m，中横梁高2.5m，横梁宽2.8m，箱梁净宽25.5m。后家河老桥净跨20m，为地面跨河双幅辅桥，双幅桥净距12.2m。按南环I标箱梁承重支架专项施工方案的规定，高架桥箱梁施工承重支架采用HR型重型门式支架满堂式搭设。由于此跨跨河，且后家河净跨很大有20m，加之河道两岸桥台和河堤承载力有限，为避免河道两岸软弱地基对施工支架承重结构的不利影响，因此采用贝雷梁支架承重方案，并在河两岸老桥分跨中心线与桥梁设计中线相交处各打入一枚钻孔灌注桩。即上部荷载通过门架传递给纵向贝雷梁，再有贝雷梁传递到贝横向贝雷支墩，然后由贝雷支墩把传递给后家河老桥盖

3、梁和新打入桩基上，最终由老桩和新桩把力传递至地基，以满足箱梁施工和门架承重需要。此跨平面图如图1所示：图1 ZG37-ZG38与后家河老桥地形平面图（单位：m)二、编制依据1、宁波市环城南路快速路（机场路-东苑立交）工程I标段施工图设计；2、现浇箱梁承重模板及支架专项施工方案；3、公路桥涵施工技术规范JGJ/T F50-2011；3、建筑结构荷载规范GB 50009-2011；4、建筑施工模板安全技术规范JGJ 162-2008；5、建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范JGJ 128-2010；6、钢结构设计规范GB 50017-2003；7、宁波市北环路、南环路快速路工程I-1标段，岩土工程勘

4、察报告8、公路桥涵地基与基础设计规范三、后家河跨河贝雷支架平面设计为了尽可能把贝雷支架上部荷载传递到后家河老桥桩基上，贝雷支墩布置必须与老桥盖梁对齐，如图2所示。贝雷支墩采用国产321型桁架贝雷片，总长30m，结构形式为加强型三排双层（TDR），共1034=120片。主线ZG37-ZG38中线与后家河河道中心线夹角约为82.26，由于夹角接近90，因此在计算上部门式支架和贝雷梁荷载与贝雷支墩受力时，可近似按贝雷支墩与桥梁设计中心垂直考虑。贝雷支墩两端坐标如图2所示，以作为贝雷支墩布置放线之用。图2 后家河跨河贝雷支墩平面布置图（单位：m）贝雷梁平面图布置见图3，贝雷梁采用加强型三排单层（TSR

5、），单根24m长，共17根，共1738=408片。此外，贝雷梁空隙间距较大处增加一排加强型单排单层（SSR）贝雷梁，单根24m，共8根，共88=64片。贝雷梁布置具体尺寸见后面附图。图3 后家河跨河贝雷梁平面布置图（单位：m）贝雷梁上门架平面布置如图4，门架高1.9m，宽1m，门架平面与顺桥向平行布置，共33排，门架布置横向宽度27m。箱梁标准段门架纵向间距90cm，排距在箱梁腹板下加密为60cm，两边翼板下间距120cm，其它处间距90cm。箱梁横梁2.8m范围内门架间距纵距和排拒均加密为60cm。离横梁2.5m范围内为边高度梁，此处门架纵距加密为60cm，其排拒同标注段箱梁。图4 后家河跨

6、河贝雷梁上门架平面布置图（单位：m）四、后家河跨河贝雷支架立面和剖面设计贝雷支墩采用加强型三排双层（TDR），支墩长30m，高3m，单排共10片。贝雷梁采用加强型三排单层（TSR）和加强型单排单层（SSR），贝雷梁长24m，高1.5m，单排共8片。立面图和剖面图分别见图5和图6。据前工程概况箱梁和地面标高可知，采用此种贝雷搭设，贝雷梁上只需搭设1步门架，贝雷支墩外侧只需搭设4步门架，标高不足处通过门架底托、顶托和在顶部搭设调节杆来调节标高，即可满足箱梁底标高要求。门式支架底托下通过搭设槽钢把上部荷载传递给贝雷梁。槽钢型号14，槽口向上布置。图5 后家河跨河贝雷支架立面图（单位：cm）图6 后家

7、河跨河贝雷支架剖面图（单位：cm）五、贝雷架介绍国产321型桁架贝雷架（Beretframe）构件有贝雷片（1.5m3m）、900支撑架、450支撑架、加强弦杆、贝雷销、支撑螺栓、桁架螺栓和弦杆螺栓等，其数据如表1所示。其中贝雷销具有连接贝雷架之用，加强弦杆具有提高贝雷架的抗弯能力，充分发挥桁架腹杆的抗剪作用。贝雷片见下图7所示。贝雷支墩采用加强型三排双层（TDR）和贝雷梁采用加强型三排单层（TSR），宽度90cm，每排按45cm等间距分布，两个450支撑架起贝雷片横向整体连接作用，贝雷片上下弦杆连接加强弦杆。图7 贝雷架平面图（1500mm3000mm）在以下的计算中贝雷架采用图8的简化模型

8、。图8 贝雷架平面简化模型（1500mm3000mm）321型贝雷桁架容许内力表和几何特征表如表2所示。采用加强型三排单层（TSR）时，容许弯距M=4809kNm，容许剪力V=699kN，J=，W=23097。采用加强型三排双层（TDR）时，容许弯距M=9619kNm，容许剪力V=699kN，J=，W=45963。贝雷钢材为16Mn钢，即低合金高强度结构钢Q345，抗拉、抗压和抗弯强度，抗剪强度，钢材弹性模量E=200GPa。（上述数据查阅钢结构规范）表1 贝雷架数据序号构件名称构件重量构件轮廓尺寸（mm）单位kg1贝雷片片2702贝雷销个3552003加强弦杆根804支撑架450片215支撑

9、架900片336支撑架1350片457桁架螺栓个3382708弦杆螺栓个2382009撑架螺栓个0.722118 表2 贝雷架容许内力和几何特征表六、贝雷支墩和贝雷梁吊装要点30m贝雷支墩共2座，采用加强型三排双层（TDR），单个贝雷支墩重量计算见下表3。表3 加强型三排双层（TDR）30m（单个）贝雷支墩重量计算表构件名称数量重量（t）贝雷片30m/3m3=30片30270kg/1000=8.1t加强弦杆302=60根6080kg/1000=4.8t支撑架450（30+1）2=62片6221kg/1000=1.302t螺栓和贝雷销累计约1t总重累计15.2t24m加强型三排单层（TSR）贝雷

10、梁共17根，24m加强型单排单层（SSR）贝雷梁共8根，单个贝雷梁重量计算见下表4和表5。表4 加强型三排单层（TSR）24m（单个）贝雷梁重量计算表构件名称数量重量（t）贝雷片24m/3m3=24片24270kg/1000=6.48t加强弦杆242=48根4880kg/1000=3.84t支撑架450（24+1）2=50片5021kg/1000=1.05t螺栓和贝雷销累计约0.8t总重累计12.2t表5 加强型单排单层（SSR）24m（单个）贝雷梁重量计算表构件名称数量重量（t）贝雷片24m/3m=8片8270kg/1000=2.16t加强弦杆82=16根1680kg/1000=1.28t螺

11、栓和贝雷销累计约0.2t总重累计3.5t 贝雷支墩和贝雷梁在地面上整体拼装完成后进行整体两点吊装。由上述计算可见采用1台20t汽车吊车在后家河旧桥两岸单机吊装的方式即可进行吊装，必要时用2台汽吊共同同步进行吊装。吊装安装位置要准确，吊装时注意安全。七、贝雷支架设计计算书（一）荷载分析1.恒载1）箱梁钢砼自重箱梁钢筋砼容重（考虑箱梁为C50重砼，见砼结构规范和模板规范）。跨河贝雷支架主要位于跨中标准段，跨中段箱梁梁高2m，顶板厚22cm，底板厚20cm，钢砼自重荷载分布见图9所示。图9 箱梁横断面自重荷载图腹板处钢砼自重，对应门架排列间距60cm，对应贝雷梁排列间距0cm。箱室处钢砼自重，对应门

12、式支架排列间距90cm，对应贝雷梁排列最大间距120cm。翼缘板最厚处钢砼自重，对应门式支架排列间距90cm，对应贝雷梁排列间距90cm。2）模板和木方自重 箱梁底模、木方，箱室侧模、顶模和木方，和箱内钢管支撑等自重合计取（见模板规范）。 两翼板处弧形钢模自重：单个标准幅钢模自重2t（厂家提供），长5m，宽2.44m，高2m，所以自重计算如下，考虑钢模下木方重量，所以仍取钢模板自重荷载为。3）门架自重单榀门架自重为24kg，一对拉杆自重5kg，合计290N（厂家提供）。由于贝雷梁上门架搭设1步，并考虑顶托、调节杆、纵横向水平钢管加固杆、剪刀撑、扣件和底托自重，单个门架平面内支架自重取为。贝雷梁

13、上门架共布置33排，13列。4）槽钢自重门架通过14a槽钢搁置在贝雷梁上，槽钢长12m，则总宽度27m的支架，需要槽钢2根，每列门架需布置6根槽钢，贝雷梁上共布置613=78根，每根槽钢自重：（钢结构规范）。5）贝雷梁和贝雷支墩自重（根据上面厂家提供数据计算而得），24m贝雷梁共17根。 贝雷支墩自重 ，30m贝雷支墩共2座。2.活载（施工荷载）（查模板规范）1）堆载、机械设备和施工人员等荷载：。2）浇筑砼时的冲击荷载取，振捣砼时产生的荷载取，合计：。3）风荷载：此处不考虑风荷载。（二）按上部荷载总重验算贝雷梁1.荷载分析箱梁横断面面积：S=14.8m2（由CAD图纸查的，已扣除箱室部分），则

14、贝雷梁上门架范围内箱梁总重G1=26kN/m314.8m224m=9235.2kN贝雷梁上门架范围内模板和木方自重G2=2kN/m227m24m= 1296kN 贝雷梁上门架总重G3=1kN33排13列1步=429kN 贝雷梁上槽钢自重G4=0.15kN/m12m78根=140.4kN贝雷梁自重G5=12.2t1017根=2074kN施工荷载总计Q=7kN/m227m24m=4536kN2.荷载组合 查阅公路桥涵施工技术规范JGJ/T F50-2011第5章（5.2.6）节不考虑风荷载荷载效应组合： =1.2（9235.2+1296+429+140.4+2074）+1.44536=22160k

15、N不考虑风荷载荷载效应标准组合： S=9235.2+1296+429+140.4+2074=13175kN按强度验算时，单根贝雷梁上等效均布荷载设计值为： s=22160kN/17/24m=54.3kN/m按挠度验算时，单根贝雷梁上等效均布荷载标准值为： gk=13175kN/17/24m=32.3kN/m3.贝雷梁弯矩、剪力和挠度验算根据上述情况由结构力学求解器求得弯矩图M和剪力图V：（荷载单位kN/m，跨度单位m）（M图，单位kNm）（V图，单位kN）可见当采用24m加强型三排单层（TSR）贝雷梁17根时：，均满足要求对于TSR型贝雷梁，J=，W=23097；其钢材为16Mn钢，即低合金高

16、强度结构钢Q345，此时钢材弹性模量E=200GPa。此时求得标准荷载下贝雷梁的挠度图如下所示：（f图，单位mm）求得挠度最大值产生在跨中处： ，满足要求。其挠度允许值查阅公路桥涵施工技术规范JGJ/T F50-2011第5章（5.2.7）节而得。（三）腹板下贝雷梁验算如图9所示，边腹板下4道门架排列间距60cm，2根贝雷梁紧挨承担2.7m宽腹板荷载，腹板高度2m，见下图。1.荷载计算经CAD测算，2.7m范围内箱梁截面面积为2.114m2，由两个贝雷梁共同承担，则每根贝雷梁所受钢砼自重g1=2.114m226kN/m3/2=27.5kN/m此边腹板范围内模板和木方自重（单根贝雷梁所受）g2=

17、2kN/m22.7m/2= 2.7kN/m 单根贝雷梁所受2排门架自重g3=1kN1步2排/1m=2kN/m 单根贝雷梁上槽钢自重g4=0.15kN/m2.7m/2/1m=0.2kN/m单根贝雷梁自重g5=5.1kN/m单根贝雷梁所受施工荷载总计q=7kN/m22.7m/2=9.45kN/m2.荷载组合不考虑风荷载荷载效应组合： =1.2（27.5+2.7+2+0.2+5.1）+1.49.45=58.2kN/m不考虑风荷载荷载效应标准组合： gk=27.5+2.7+2+0.2+5.1=37.5kN/m3.贝雷梁弯矩、剪力和挠度验算根据上述情况由结构力学求解器求得弯矩图M和剪力图V：（荷载单位k

18、N/m，跨度单位m）（M图，单位kNm）（V图，单位kN）可见当采用24m加强型三排单层（TSR）贝雷梁17根时，腹板下贝雷梁：，均满足要求对于TSR型贝雷梁，J=，W=23097；其钢材为16Mn钢，即低合金高强度结构钢Q345，此时钢材弹性模量E=200GPa。此时求得标准荷载下贝雷梁的挠度图如下所示：（f图，单位mm）求得挠度最大值产生在跨中处： ，满足要求。（四）箱室下贝雷梁验算如图9所示，箱室下2道门架排列间距90cm，1根贝雷梁承担2.1m宽腹板荷载，见下图。1.荷载计算经CAD测算，2.1m范围内箱梁截面面积为0.882m2，由1个贝雷梁承担，则g1=0.882m226kN/m3

19、=22.9kN/m此边腹板范围内模板和木方自重g2=2kN/m22.1m= 4.2kN/m 此2排门架自重g3=1kN1步2排/1m=2kN/m 贝雷梁上槽钢自重g4=0.15kN/m2.1m/1m=0.32kN/m贝雷梁自重g5=5.1kN/m施工荷载总计q=7kN/m22.1m=14.7kN/m2.荷载组合不考虑风荷载荷载效应组合： =1.2（22.9+4.2+2+0.32+5.1）+1.414.7=62kN/m不考虑风荷载荷载效应标准组合： gk=22.9+4.2+2+0.32+5.1=34.5kN/m3.贝雷梁弯矩、剪力和挠度验算根据上述情况有结构力学求解器求得弯矩图M、剪力图V和挠度

20、图f：（荷载单位kN/m，跨度单位m）（M图，单位kNm）（V图，单位kN）（f图，单位mm）可见当采用24m加强型三排单层（TSR）贝雷梁17根时，箱室下贝雷梁： ， ， ，均满足要求。（五）翼板下贝雷梁验算如图9所示，翼板下2道门架排列间距90cm，1根贝雷梁承担1.65m宽翼板荷载进行验算，见下图。1.荷载计算经CAD测算，1.65m范围内箱梁截面面积为1.136m2，由1个贝雷梁承担，则g1=1.136m226kN/m3=29.5kN/m此边腹板范围内模板和木方自重g2=2kN/m21.65m= 3.3kN/m 此2排门架自重g3=1kN1步2排/1m=2kN/m 贝雷梁上槽钢自重g4

21、=0.15kN/m1.65m/1m=0.25kN/m贝雷梁自重g5=5.1kN/m施工荷载总计q=7kN/m21.65m=11.55kN/m2.荷载组合不考虑风荷载荷载效应组合： =1.2（29.5+3.3+2+0.25+5.1）+1.411.55=64.4kN/m不考虑风荷载荷载效应标准组合： gk=29.5+3.3+2+0.25+5.1=40.2kN/m3.贝雷梁弯矩、剪力和挠度验算根据上述情况有结构力学求解器求得弯矩图M、剪力图V和挠度图f：（荷载单位kN/m，跨度单位m）（M图，单位kNm）（V图，单位kN）（f图，单位mm）可见当采用24m加强型三排单层（TSR）贝雷梁17根时，箱室

22、下贝雷梁：， ，均满足要求。（六）槽钢验算在贝雷梁上每列门架两个底座下放置14，使门架上所受荷载传递给贝雷梁，取槽钢跨度最大处和所受集中力较大处为最不利位置，即箱室下贝雷梁间距60cm处槽钢进行验算，如图9所示。1.荷载分析，单个门架1个立杆底座所受荷载，受荷面积为0.3m0.95m箱梁钢砼自重G1=10.92kN/m20.3m0.95m=3.11kN模板和木方自重G2=2kN/m20.3m0.95m= 0.57kN 门架自重G3=1kN1步/2=0.5kN 贝雷梁上槽钢自重G4=0.15kN/m0.3m=0.05kN施工荷载总计Q=7kN/m20.3m0.95m=2kN2.荷载组合不考虑风荷

23、载荷载效应组合： =1.2（3.11+0.57+0.5+0.05）+1.42=7.9kN不考虑风荷载荷载效应标准组合： Gk=3.11+0.57+0.5+0.05=4.23kN3.贝雷梁弯矩、剪力和挠度验算根据上述情况由结构力学求解器求得弯矩图M、剪力图V和挠度图f：查阅钢结构规范可知14a槽钢槽口向上时各力学参数如下：截面惯性矩Iy=53.2cm4，截面抵抗矩Wy=13.0cm3，弹性模量E=210GPa，面积矩Sy=13535mm3。抗拉、抗压和抗弯强度，抗剪强度。 （荷载单位kN，跨度单位m）（M图，单位kNm）（V图，单位kN）（f图，单位mm）可见当采用14槽钢作为门架支垫时：， ，

24、均满足要求。（七）贝雷支墩验算如图5和图6所示，贝雷支墩采用加强型三排双层（TDR），长30m，其中两边各8.9m放在后家河老桥盖梁上，中间12.2m悬空，悬空部分中间下新打直径1m长38m的钻孔灌注桩（同后家河新桥变更设计桩基一样，配筋亦同），以对贝雷支墩悬空部分进行支撑，从而减小悬空部分贝雷支墩弯矩、剪力和挠度，下面对悬空部分贝雷支墩进行验算。1.荷载分析（河岸一边贝雷支墩所受荷载）中腹板：如下图所示，用CAD测得中腹板横断面面积S=2.06m2，则中腹板钢砼自重G1=26kN/m32.06m224m/2=624.7kN模板和木方自重G2=2kN/m22.925m24m/2= 70.2kN

25、 门架总重G3=1kN4排13列1步/2=26kN 贝雷梁上槽钢自重G4=0.15kN/m2.925m132/2=5.7kN贝雷梁自重G5=12.2t10=122kN施工荷载总计Q=7kN/m22.925m24m/2=245.7kN中箱室：如下图所示，用CAD测得中箱室顶板和底板横断面面积S=0.819m2，则中腹板钢砼自重G1=26kN/m30.819m224m/2=255.5kN模板和木方自重G2=2kN/m21.95m24m/2= 46.8kN 门架总重G3=1kN3排13列1步/2=19.5kN 贝雷梁上槽钢自重G4=0.15kN/m1.95m132/2=3.8kN贝雷梁自重G5=12

26、.2t10/2=61kN施工荷载总计Q=7kN/m21.95m24m/2=163.8kN2.荷载组合设计值（按承载力验算） 中腹板：1.2（624.7+70.2+26+5.7+122）+1.4245.7=1362.3kN 则中腹板下单个贝雷梁所受力为1362.3kN/2=681kN 中箱室：1.2（255.5+46.8+19.5+3.8+61）+1.4163.8=693kN 边箱室：62kN/m24m/2=744kN 贝雷支墩自重（均布荷载）：g=1.210.2kN/m=12.24kN/m 标准值（按挠度验算） 中腹板：624.7+70.2+26+5.7+122=848.6kN 则中腹板下单个

27、贝雷梁所Gk=848.6kN/2=424kN 中箱室：Gk=255.5+46.8+19.5+3.8+61=386.6kN 边箱室：34.5kN/m24m/2=414kN 贝雷支墩自重（均布荷载）：gk=10.2kN/m3.贝雷支墩弯矩、剪力和挠度验算当考虑贝雷支墩悬空部分为最不利情况时，即其下不设置支撑，且两端铰接情况，此时由结构力学求解器求得弯矩图M、剪力图V和挠度图f：（集中荷载单位kN，均布荷载单位kN/m，跨度单位m）（M图，Mmax=8236kNm）（V图，Vmax=2527kN）（f图，fmax=5.4mm）当贝雷支墩采用加强型三排双层（TDR）时，容许弯距M=9619kNm，容许

28、剪力V=699kN，J=，W=45963。可见，满足，不满足，满足。当考虑贝雷支墩悬空部分为最利情况时，在贝雷支墩悬空中间设置桩基支撑。由于贝雷支墩两边各8.9m放在后家河老桥盖梁上，其上布荷载的有利因素，考虑悬空部分两端为刚接，根据上述情况求得弯矩图M、剪力图V和挠度图f：（集中荷载单位kN，均布荷载单位kN/m，跨度单位m）（M图，Mmax=1373kNm）（V图，Vmax=1183kN）（f图，fmax=0.008mm） 此时，满足，满足，满足。可见采在贝雷支墩下悬空段中部下设置新打钻孔灌注桩的支撑方式，减小贝雷支墩悬空部分净跨度，可以显著提高贝雷支墩抗弯、抗剪承载力和减小下沉挠度。八、

29、钻孔灌注桩桩基设计 由上贝雷支墩验算可知，钻孔灌注桩桩基受轴向压力值N=9972=1994kN。下面分别对桩基上钢管支撑和桩基进行验算，如下图10所受。图10 钻孔灌注桩和钢管支撑1.钢管验算 在桩顶上设置直径600、壁厚14mm的、长度约2.5m的Q235钢管作为支撑，钢管上下面设置1m1m厚2cm的钢板，钢板与钢管焊接。N=1994kN，钢管横截面面积A=25774mm2，抗压强度。 回转半径 长细比 由钢结构规范查的b类截面轴心受压构件的稳定系数，所以，满足。2.钻孔灌注桩承载力验算钻孔灌注桩采用后家河新桥桩基，桩径1m，桩长38m，其配筋图见更改设计图纸，桩顶标高同后家河老桥平齐，桩位

30、点见后附图1。后家河西侧和东侧桩位分别与宁波市北环路、南环路快速路工程I-1标段，岩土工程勘察报告提供的钻孔号LYY23和LYY26接近，因为东侧LYY26上层较差土质稍厚，下层较好土质稍薄，下面以LYY26土层土质进行桩基验算，见图11，相关数据见岩土勘察报告。 图11 后家河工程地质剖面图表6 钻孔灌注桩各土层特性土层入土厚度（m）桩侧摩阻力标准值（kPa）淤泥质粘土2-17.0812淤泥质粉质粘土2-24.114粘土5-112.448粉质粘土5-22.845粘土5-32.250粘土6-13.245粘土6-114.240粘土6-32.0250 取绝对标高0m以下桩基部分验算，按公路桥涵地基

31、与基础设计规范（JTG D63-2007)规范估算单桩轴向受压承载力容许值Ra。根据岩土勘察报告建议6-3黏土层物理力学性质较好，作为此桩基的持力层，进入持力层厚度2.02m。 式中，桩身周长， 桩侧摩阻力标准值（kPa）见上表6， 各如土层厚（m）见表6， 桩底横截面面积， 土的承载力容许值， 式中，清底系数， 修正系数， 桩端处土的承载力基本容许值，见岩土勘察报告， 容许承载力岁深度的修正系数， 桩端以上各层土的加权平均重度，由以上公式和已知数据算得侧阻2178kN，端阻345kN，所以 Ra=2178+345=2523kNN=1994kN，满足。 九、附图见后专心-专注-专业附图1 后家河跨河贝雷支墩和新桩平面布置图（单位：m）附图2 后家河跨河贝雷梁平面布置图（单位：m）附图3 后家河跨河贝雷梁上门架平面布置图（单位：m）附图4 后家河跨河贝雷支架立面图(单位：cm）附图5 后家河跨河贝雷支架剖面图(单位：cm）附图6 钻孔灌注桩和钢管支撑(单位：cm）