托架、满堂支架施工说明及计算书.doc

安毛高速黑河沟大桥连续刚构边跨现浇段（65#墩侧箱托架、68#墩侧满堂支架）施工设计图纸安毛高速AME15合同段项目经理部二O一O年元月24序 号图 纸 名 称1设计说明2设计计算书365#墩现浇段箱梁施工支架布置图（一）465#墩现浇段箱梁施工支架布置图（二）565#墩现浇段箱梁施工支架预埋件位置图665#墩现浇段箱梁施工支架预埋件结构图765#墩现浇段箱梁施工支架预砂筒结构图865#墩合拢段施工方案（一）965#墩合拢段施工方案（二）1068#墩现浇段箱梁满堂支架布置图设 计 说 明一、设计内容本图为安毛高速AME15合同段黑河沟大桥连续刚构65#墩侧箱梁现浇段托架、68#墩侧箱梁现浇段满堂支架及合拢段施工设计图纸。二、设计依据1.黑沟特大桥（最终出版）电子图册2.安毛高速AME15合同段连续刚构支架现浇段托架设计修改建议（二公局六公司技术工程部，2009年12月30日）三、设计采用的规范标准1.公路工程结构可靠度设计统一标准(GB/T50283-1999)2.公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004)3.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)4.公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)5.公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-1986)6.公路工程抗震设计规范(JTJ004-1989)7.公路桥涵施工技术规范 (JTJ041-2000)8.钢结构设计规范（GB50017-2003）9.公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85）10.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范四、主要材料1.型钢普工钢：I40b、I25a；普槽钢：36a、32a、20a、12.6。2.钢板A3钢板，=20mm；A3钢板，=12mm；A3钢板，=10mm；A3钢板，=8mm；3.碗扣支架483.54.钢筋RHRB33525五、设计要点1.总体设计 65#墩2.61m现浇箱梁悬臂段采用三角牛腿支架施工。支架主承重结构为通过预埋件焊接固定的三角牛腿结构。通过牛腿上方各层分配梁将悬出段箱梁及施工荷载传递至牛腿预埋件。为平衡65#墩现浇段箱梁荷载，在墩的对称侧安装相同的预埋件牛腿，通过挂载或堆载使墩底弯矩平衡。68#墩顶2.43m现浇箱梁悬臂段采用搭设满堂支架施工。支架设计满足建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范相关条款之规定。合拢段合拢段采用型钢悬吊合拢方案。2.计算方法选择牛腿支架采用sap2000V9.0程序复核验算。满堂支架按照规范布设并验算。六、施工要点1.预埋件预埋件按图纸位置制作埋设，预埋件穿孔塞焊严格按照相关工艺进行，建议机械开孔，加工时注意不得烧伤锚固钢筋。预埋件标高按照盖梁顶面水平设计以便于托架牛腿施工及平联，箱梁底模标高放样可通过砂筒调节。2.分配梁设计I25a分配梁伸入盖梁顶面有支点效长度为20cm，施工安装应保证该有效支点长度。层与层分配梁之间可通过点焊临时固定。I25a悬臂端留有约1m施工空间，须按搭设木板、护栏等进行施工安全防护。3.平联及剪刀撑本设计共设有上下两层、内外各两道平联，平联之间设有剪刀撑提供牛腿的整体稳定性。施工时，平联与牛腿间须刨平顶紧四周角焊缝焊接牢固。为施工方便，可将平联分段，在地面与牛腿一体吊装于墩顶通过缀板等强连接。4.牛腿牛腿各组件须采用无伤型钢按设计尺寸加工焊接，整体安装于预埋件。5.配重为平衡墩底弯矩，需在现浇箱梁对称侧进行配载平衡。通过计算，配载需重54.8T左右，工地现场根据实际情况可考虑通过挂载钢筋或水箱等施工重物，挂点需牢固可靠。6.满堂支架68#墩现浇箱梁翼板部分按无骨架钢框架模板设计，如翼板部分采用它种模板，翼板下放支架间距可适当调节，但须保证横桥向扣件钢管间距不大于本图设计尺寸，纵向间距不变且模板下方须按本图形式增加短斜撑以提供水平稳定。满堂支架下方可根据施工地形采用平面或阶梯型式。无论采用何种形式，地基基础经过处理后承载力应保证不小于300Kpa。施工时必须采取有效措施防止地基产生不均匀沉降，保证支架整体稳定性，同时要求地基处理好后表面用C30混凝土进行硬化处理。设计计算书一、过渡墩65#墩边跨现浇段箱梁托架设计计算书1、工程概况箱梁0#块拟采用托架方式进行施工，现浇段箱梁0#块布置见图1-1所示，箱梁断面见图1-2所示。图1-1、现浇段0#块箱梁布置图(单位：cm) 图1-2、箱梁标准断面2、设计荷载悬浇段混凝土自重计算混凝土容重为：25KN/m3，箱梁断面面积为12.085m2，故箱梁延纵桥向每延米的重量为P1=2512.0851=302.125KN/m；悬臂2.61m混凝土重量为788.5KN。箱梁模板自重：箱梁顶板、腹板每延米重量如下：箱梁空心部分的总周长为: L=12m。 P2=1(0.22+1.5072+1.532+2.052+12)1=22.6KN/m施工人员及机具荷载 350kg/m2=3.5KN/m2P3=3.5121=42KN/m振捣混凝土时产生的荷载2.0KPa=2KN/ m2P4=2121=24KN/m风荷载施工阶段的风荷载取30年一遇20m高处设计风速38.1m/s。3、托架计算托架最不利工况：混凝土浇注，待混凝土浇注完毕，但还未凝结时。荷载组合qc =P1+P2+P3+P4=302.125+22.6+42+24 =390.7KN/m分配梁受力计算箱梁截面划分如下图，据箱梁的截面划分计算分块自重：图1-3、箱梁的分块示意图a、底板下分配梁计算：取纵桥向单位长度（1m）的箱梁进行计算，单位长度荷载为：390.7KN。整个箱梁密度相同，单位长度重量与体积成正比例，根据不同的截面积，力的分配如下：S=12.085 m2 R=390.7KNS G1=1.1625 m2 R G1=37.6KN SG2=1.89 m2 R G2=61.1KN qG2=61.1/0.7=87.3KN/m SG3=3.22+2.76=5.98 m2 R G3=193.3KN qG3=193.3/4.6=42KN/m 故底模板的受力简图如下：图1-4、底板下分配梁的加载简图图1-5、底板下支点（分配梁）的反力图(KN)底模下的分配梁为工 25a，一端搭置帽梁混凝土顶面，一端置于托架主分配梁上。帽梁部分混凝土通过分配梁直接作用于混凝土顶面，无需计算。仅对有效荷载2.61m 范围内悬臂混凝土托架分配梁进行计算，分配梁计算长度：3.6m.，荷载以均布荷载的形式分布在工25a上，布置图如下：图1-5、托架侧面布置图 (单位：cm)经sap 计算，工25a 承受最大均布荷载作用下的内力结果为：图1-6、底板下分配梁的受力加载图经sap计算，工25a承受最大均布荷载的支反力结果为：图1-7、支点反力计算结果图示 (单位：KN)经sap计算，工25a的Mmax=4.86KN.m, Qmax=22.86KN，截面特性为：Wx=401.9cm3 Ix=5024cm4 SX=232.6cm3 b=8mm 容许正应力为=140MPa 容许剪应力为=85MPa,临时结构可提高30%设计强度，即容许正应力为=182MPa 容许剪应力为=110.5MPa。=3.16106/401.9103=7.8MPa=182MPa，正应力满足要求。=7.2MPa=110.5MPa，剪应力满足要求。b、翼缘下分配梁计算翼缘部分重心的计算图1-8、翼缘部分重心位置（单位：cm）翼缘部分的重力直接以集中力的形式，通过模板支架传递到下面的分配梁上。拟模板设2 片桁架片单侧通过四点支撑于I25a 上，翼板砼及钢模合重计83.6KN，以集中力的形式分布在分配梁上，单个支点反力：83.6KN/4=20.9KN。经sap 计算，I25a 通过。2I40b受力计算经对I25a 逐根受力计算，其支点反力以集中力形式作用于2I40b上，加载如下图所示：图1-9、内侧2I40b受力加载示意图图1-10、内侧2I40b弯矩结果示意图经sap计算，最大弯矩Mmax=77.31KN.m，最大剪力Qmax=135.7KN，故应力计算如下：=77.31/ 2278100=33.9MPa=182MPa，正应力满足要求。=4.68MPa=110.5MPa，剪应力满足要求。最大变形为-1.19mm。最大反力如下：图1-11、内侧2I40b反力示意图外侧2I40b经验算，刚度及强度均满足规范要求，其支点反力计算如下:图1-12、外侧2I40b反力示意图牛腿受力计算牛腿取最大荷载作用下的中间两根牛腿验算，集中荷载加载如下：图1-13、牛腿加载示意图牛腿横杆取236a ， 斜杆取232a ， 经sap 计算， 横杆最大弯矩N=172.4KN,Mmax=116.3KN.m，最大剪力Qmax=212KN，故应力计算如下：=N/A+=172.4/2*6089+116.3106/(2*659672)=14.1+87.9=102MPa=182MPa，正应力满足要求。=35.5MPa=110.5MPa，剪应力满足要求。斜杆：232a 轴应力：=55MPa=182MPa，满足要求。内力图及支反力如如下：4、平衡配重计算为简化计算过程，架设牛腿刚度足够大与墩身一体，主桥侧不平衡荷载由伸出墩外的2.61m混凝土自重产生，则引桥侧配重为：G=101.8*208.5/387.2=54.8T。由于台帽以上现浇混凝土考虑墩子自身可承受的偏心荷载，因此计算忽略，以减小配重。5、牛腿与预埋件之间焊缝的计算主牛腿最大受力关键部位为牛腿的上弦杆与塔柱预埋件间连接，此焊缝的验算如下：牛腿的上弦杆 236a 与帽梁预埋件的连接采用直角焊缝，采用E43 型焊条手工焊接，角焊缝焊角hf 尺寸不得最小12mm,查钢结构设计规范GB 500172003，角焊缝抗拉、抗压、和抗剪强度设计值fwf= 160MPa，据以下公式计算：正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）焊缝长度lw1=（360+92*2）2-2*14*4=1008mm=22.8Mpa侧面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）焊缝长度lw=3602-2*12*2=672mm=在各种力综合作用下，和共同作用处：焊缝强度满足要求。式中:由弯矩M引起的垂直于角焊缝长度方向并按焊缝有效借截面计算的应力。由剪力V引起的平行于焊缝长度方向并按焊缝有效截面计算的应力。N轴心拉力或轴心压力；he角焊缝的计算厚度，对直角焊缝等于0.7hf,hf=10mm, hf为焊脚尺寸;lw角焊缝的计算长度，取焊缝实际长度减去10mm；f角焊缝的强度设计值；正面角焊缝的强度设计值增大系数，=1.22。6、预埋件的计算根据牛腿计算结果，上弦杆约束为最大受力点，根据此计算结果进行统一布置。预埋件由锚板和直锚筋组成，按照混凝土结构设计规范验算锚筋总截面As 及埋长。牛腿上弦杆台帽预埋件及斜杆墩身预埋件验算表： 计算名参数上弦杆斜杆墩身埋件备注帽梁C40墩身C30一般参数fc=19.1 14.3 N/mm2fy=300.0 300.0 N/mm2d=25.0 25.0 mmA=180000.0 135000.0 mm2t=20.0 20.0 mmz= 450.0 300.0 mm顶层预埋件底层预埋件外力M=124727000.0 4625000.0 NmmN=192770.0 192770.0 NV=238300.0 167880.0 N影响系数ar=0.9 0.9 (规范取值：1.0，0.09，0.85)av=0.5 0.4 受剪承载力系数ab=0.8 0.8 锚板变形系数剪拉弯组合As3901.0 锚筋总面积，取大值（mm2）As4400.7 剪压弯组合As713.7 As0.0 if M0.4Nz,M=0.4Nz钢筋锚固长度ft=1.7 1.4 锚固区混凝土抗拉强度fy=300.0 300.0 N/mm2a=0.1 0.1 外形系数，表9.31d=25.0 25.0 锚筋直径（mm）La=614.0 734.3 长度（mm）由上表可知，顶层预埋件锚筋布置面积应不小于4400mm2，单根预埋件锚筋长度不小于614mm，底层受压埋件锚筋群布置面积不应小于713mm2，最小长度不小于734mm。根据此验算结果并结合实际进行埋件设计，详见“安毛15 标黑河沟大桥65#墩预埋件构造图”。二、过渡墩68#墩边跨现浇段满堂钢管支架设计计算书1、现浇支架结构支架采用碗扣式钢管支架，钢管规格为483.5。设计执行建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130-2001相关条款之规定。为保证现浇满堂支架的整体稳定性，在满足设计要求的地基承载力基础上，将地基进行硬化处理（根据现场情况可采取台阶或全部整平方式），采取措施防止地基不均匀沉降对支架的安全性产生不利影响。碗扣式支架钢管布设间距：纵桥向基本间距0.8m（部分加密至0.6m）；横桥向箱梁底板下立杆间距为0.6m，腹板下0.5m；翼板下0.9m（详见下图）。箱室内立杆横向间距为0.6m。为增加支架的整体稳定性，纵桥向共设置三道横向剪刀撑，分别设于立面图的第排位置上。橫桥向每4m设置一道剪刀撑，共设五道。剪刀撑应采用扣件与立杆扣紧。剪刀撑的搭接长度不小于600mm，搭接处应采用两个扣件紧扣。箱梁断面沿纵向为变截面构造，典型支架断面如下图：图2-1、现浇箱梁支架断面图图2、支架验算碗扣支架采用483.5小钢管，纵桥向间距0.8、0.8、0.6、0.6、0.8m。横桥向腹板下间距0.5m，箱室中间间距0.6m，其它位置基本间距0.9m。对于483.5mm钢管，截面积A4.89102mm2，抗弯模量W5.078103mm3，回转半径r15.78mm，每延米重量3.84kg。支架顶部横梁采用工12轻型工钢，A14.71cm2，W58.4cm3，I351cm4，每延米重量11.55kg。底模板腹板次梁（1010cm木枋）验算 底模下立杆的纵向间距为0.8、0.8、0.6、0.6、0.8m，顶托工字钢横梁按横桥向布置。底板木枋按纵桥向间距30cm，腹板木枋间距20cm。因此计算跨径为0.8m，按简支梁受力考虑，分别验算底模下腹板对应位置和箱室中间位置： 腹板下方20cm木枋受力验算 腹板荷载作用于下方木枋荷载：qG2=87.3KN*0.2=17.45KN/m ；（已考虑施工荷载等，见图1-3及计算）木枋截面抗弯模量：W=bh2/6=10102/6 =166.7cm3 按简支梁简化计算，正应力计算公式得： = qL2/8W =（17.4510000.64 ）/（8166.7）= 8.37= 9MPa 强度满足要求； 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得： = 3Q/2A=317.45103（0.8/2/2101010-4）= 1.078 Mpa=1.5MPa 强度满足要求；由矩形简支梁挠度计算公式得： E = 1104 MPa； I = bh3/12 = 833cm4 fmax=5qL4/384EI=（517.450.4096103）/(3848331041)= 0.00107m=1.07mm f = 2.25mm（ f = L/400 ） 刚度满足要求。 底板下间距为30cm的木枋受力验算 箱室中间位置木枋间距0.4m，根据3、托架计算分配量计算时得出的计算荷载则有： qG3=193.3/4.6*0.3=12.6KN/m（已考虑施工荷载等，见图1-3及计算）表明：底板下间距为0.3m的木枋受的力比腹板对应的间距为0.2m的木枋所受的力要小，所以底板下间距为0.3m的木枋受力更为安全。 以上各数据均未考虑模板强度影响，若考虑模板刚度作用和3跨连续梁，则以上各个实际值应小于此计算值。 顶托横梁（I12工字钢）验算 脚手管立杆的纵向间距为0.8m，顶托工字钢横梁按横桥向布置，间距0.5m ,0.6m和0.5m。因此计算跨径为0.5m ,0.6m和0.5m。最不利杆件为号杆件。为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，计算结果偏于安全，仅验算底模下腹板对应位置0.5m和箱室中间的0.6m即可： 根据图1-3荷载计算模式，腹板0.5m横梁承担平均荷载大小为q1= 87.3（0.3+0.4）=61.1kN/m 箱室中间0.6m横梁承担底板平均荷载大小为q2= 420.7=29.4kN/m则M1=61.10.50.5/8=1.9094kNm M2=29.4.6.6/8=1.323kNm最大弯矩为： Mmax = M1 = 1.9094kNm另查表可得： 支架顶部横梁采用工12轻型工钢，A14.71cm2，W58.4cm3，I351cm4， 由梁正应力计算公式得： w= Mmax/W=1.9094/(58.410-6)= 32.7 MPaw=145MPa 满