铁路扩能改造工程跨某高速公路中桥现浇箱梁支架施工方案

1、目 录一、编制依据- 2 -二、编制原则- 2 -三、工程概况- 2 -四、支架设计情况- 2 -五、支架预压- 5 -六、支架搭设注意事项- 8 -七、满堂支架受力验算- 9 -八、门洞支架受力验算- 16 -九、地基承载力验算- 18 -十、安全保证措施- 19 -一、编制依据1、钢结构设计规范（GB50017-2003）；2、客运专线铁路桥涵工程施工技术指南(TZ213-2005)；3、客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准铁建设2005160号；4、客运专线铁路路基工程施工技术指南(TZ212-2005)；5、路桥施工计算手册（人民交通出版社出版）； ；9、建筑地基基础设计规范（GB

2、50007-2002）；二、编制原则1、在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制；2、综合考虑结构的安全性；3、建立比较符合实际的力学模型；4、尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法；5、对部分结构的不均布、不对称性采用较大的均布荷载，取最危险截面检算。三、工程概况娄邵铁路跨娄邵高速公路中桥跨越在建娄新高速公路（福善村段），施工里程为DK13+125.48DK13+196.28，铁路与公路斜交角度约为70°。该中桥为一跨现浇的56m简支箱梁，娄底台和邵阳台均为9125cm群桩基础，承台为830×1050×250cm矩形承台。两桥台台身高度均为600cm。上部结构为5

3、6m预应力混凝土简支梁，全长57.5m，该箱梁设计为单箱单室、等高度、变截面结构, 梁体采用纵、横、竖三向预应力体系，箱梁底宽8m，顶板厚度35cm；底板厚度为40至78cm，全桥拟一次浇注完成。梁体采用C50高性能耐久性混凝土，混凝土共计方量830.1m3。本工点跨在建省重点工程娄新高速公路，为减少交叉施工过程中的影响，施工中对在建公路搭设门洞支架以方便通行，其他采用碗扣式钢管支架。四、支架设计情况1、地基处理搭设支架前应先经试验室现场检测地基承载力，不满足要求的地基，要进行换填处理。为防止雨水浸泡使基础变软，施工时采用以下方法进行处理：由于两桥台附近为已形成高速公路路堑开挖边坡，开挖边坡为

4、石质边坡，。台阶高差从下到上分别为1.8m、2.4m、2.4m，宽度均为3.0m。为避免台阶处受雨水冲刷，影响地基承载力，在台阶变阶处设置30cm厚M10浆砌片石护坡，高度同台阶高度。台阶表面设置20cm厚C25砼垫层，条形基础，条形基础宽1.2m，长16m，高1.0m2、满堂支架、支架宽度=梁宽12.7m+两边工作平台各1m=14.7m，每根立杆上下均设置可调顶托和底托，顶托上铺设15×15cm的纵向方木，纵向方木上再铺设一层10×10cm的横向方木，横向方木间距0.3m。支架杆件拼装时必须保证横平竖直，以保证竖向杆件只受压力，保证整体杆件的稳定性。3、门洞支架五、支架预

5、压预压荷载为箱梁自重的120%，采用编织砂袋及钢筋按体积比重加载的方法进行支架预压。计算时砂的比重取15KN/m3，钢筋的比重取78.5KN/ m3, 为准确模拟砼施工时荷载，采取等效预压方式。支架等效预压荷载分布图如下图所示，A区及C区重量采用编织砂袋等效预压，B区重量采用钢筋等效预压。先加载A区重量，再加载B区重量，最后加载C区重量。根据各部分等效荷载换算后的堆载高度，分级加载，严格控制预压重量。施工期间，应做好雨天砂袋覆盖的准备工作及泄水措施。 2、预压施工步骤为了掌握加载后地基和支架的变形情况，需要在预压前布置好沉降观测网。沉降观测网布设在两层面上：一层在支架基础上，一层在箱梁底模板上

6、，上下两层测点一一对应在同一垂直线上。测点沿纵桥向分别布设，横向则在跨中和两个腹板处布设，从而形成一个立体观测网。变形观测点横向布置如下图所示。 加载前测量各点顶面标高H1值。 按设计的堆载高度，分级加载到120%后进行观测，直至各点变形基本稳定，取得预压最后的稳定值H2。支架稳定的确定：砂袋左右对称加载，加载顺序与混凝土加载顺序一致，观测频率为每8小时测量一次，支架日沉降量不大于2.0毫米，表明支架已基本沉降到位，可以卸载。 卸载后测量各点标高H3值。 根据测量成果进行资料整理，即：支架弹性变形为：H3-H2支架非弹性变形为：H1-H3 对所观测的各点数据进行收集整理分析，确定支架搭设的预拱

7、度，通过可调顶托调整支架的标高。六、支架搭设注意事项支架在桥纵向、横向设置剪刀撑；横向剪刀撑4.5m设置一道，纵向剪刀撑在腹板及外侧设置。七、满堂支架受力验算1、结构区支架受力验算结构区域取最大截面进行受力验算，截面形式布置图如下图所示：单位：cm1 腹板+底/顶板区 荷载砼自重：g1=0.7×4.2+（8/2-0.7）×（0.6+0.35+0.085）+0.5×0.9×0.6+0.5×0.9×0.3×2×26÷8=43.36KN/m2施工机具及人员荷载：g2=2.5KN/m2倾倒砼时产生的冲击荷载：g3

8、=2.0KN/m2振捣砼时产生的荷载：g4=2.0KN/m2模板荷载：g5=2.0KN/m2则每平方米荷载G1=1.2 g1+1.4（g2+ g3+ g4）+1.2 g5 =1.2×43.36+1.4×（2.5+2+2）+1.2×2.0 =63.53KN/m2 底模受力验算底模采用2.0cm厚竹胶板，跨径按横梁净空间距0.2m，取1m单位长度荷载进行验算:荷载：q=63.53×1=63.53KN/m。W=bh2/6=100×22/6=67cm3I=bh3/12=100×23/12=67cm4木材抗弯设计值为9.5MPa，弹性模量E=8

9、.5×103MPa跨中最大弯矩：M=ql2/8=63.53×0.22/8=0.32KN.mA、竹胶板弯拉应力=M/W=0.32×1000×1000/（67×1000）=4.8MPa=9.5MPa（可）B、竹胶板挠度变形f=5ql4/384EI=5*63.53*2004/（384*8.5×103*67*104）=0.23mm200/400=0.5mm（可） 横梁受力验算横梁采用（10×10）cm方木，跨径0.6m，间距0.3m/道，作用在横梁上的均布荷载q=63.53×0.3=19.06KN/m。W=bh2/6=10

10、×102/6=166.7cm3I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4木材抗弯设计值为9.5MPa，弹性模量E=8.5×103MPa跨中最大弯矩M= ql2/8=19.06×0.62/8=0.86KN.mA、横梁弯拉应力=M/W=0.86×1000×1000/（166.7×1000）=5.2MPa=9.5MPa（可）B、横梁挠度变形f=5ql4/384EI=5*19.06*6004/（384*8.5×103*833.3*104）=0.44mm600/400=1.5mm（可） 纵梁受力验算纵梁采用（15

11、×15）cm方木，跨径0.6m，间距0.6m/道，作用在纵梁上的均布荷载q=63.53×0.6=38.12KN/m。W=bh2/6=15×152/6=562.5cm3I=bh3/12=15×153/12=4218.8cm4木材抗弯设计值为9.5MPa，弹性模量E=8.5×103MPa跨中最大弯矩M= ql2/8=38.12×0.62/8=1.7KN.mA、纵梁弯拉应力=M/W=1.7×1000×1000/（562.5×1000）=3.0MPa=9.5MPa（可）B、纵梁挠度变形f=5ql4/384EI=5

12、*38.12*6004/（384*8.5×103*4218.8*104）=0.18mm600/400=1.5mm（可） 支架受力验算A、立杆承重计算立杆横向间距0.6m，纵向间距0.6m，横杆步距1.2m，支架立杆设计承重30KN/根。每根立杆承受钢筋砼和模板重量：N1=0.6×0.6×G1=0.6×0.6×63.53=22.8KN横/纵梁为木材，取木材平均密度540Kg/m3，重力加速度取10N/kg，则横梁施加在每根立杆上的重量：N2=0.1×0.1×0.6×3×540×10/1000=0.

13、097KN纵梁施加在每根立杆上的重量：N3=0.15×0.15×0.6×1×540×10/1000=0.07KN支架自重（支架按最高10m简算）：立杆单位重0.04KN/m，横杆单位重：0.04KN/m每根立杆上的支架自重：N4=10×0.04+9×0.6×0.04+9×0.3×0.04=0.7KN每根立杆总承重：N=N1+1.2(N2+N3+N4)N=22.8+1.2×（0.097+0.07+0.7）=23.8KN<30KN（可）B、支架稳定性验算立杆长细比=l/i=1200/

14、15.78=76由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数=0.675立杆采用48×3.5mm截面积A=489mm2立杆轴向荷载N= A××=489×0.675×145÷1000=47.86KN>N=23.8KN支架稳定性满足要求。2 翼板处 荷载 翼板处砼自重：g1=（0.2+0.25）×1.05÷2+（0.25+0.5）×1.3÷2×26÷2.35=8.0KN/m2施工机具及人员荷载：g2=2.5KN/m2倾倒砼时产生的冲击荷载：g3=2KN/m2振捣砼时产生的荷载：g4

15、=2.0KN/m2模板荷载：g5=2.0KN/m2 则每平方米荷载G3=1.2 g1+1.4（g2+ g3+ g4）+1.2 g5 =1.2×8.04+1.4×（2.5+2+2）+1.2×2.0 =21.1KN/m2 纵梁受力验算纵梁采用（15×15）cm方木，跨径0.6m，间距0.9m/道，作用在纵梁上的均布荷载q=21.1×0.9=19.0KN/m。W=bh2/6=15×152/6=562.5cm3I=bh3/12=15×153/12=4218.8cm4木材抗弯设计值为9.5MPa，弹性模量E=8.5×103M

16、Pa跨中最大弯矩M= ql2/8=19.0×0.62/8=0.86KN.mA、纵梁弯拉应力=M/W=0.86×1000×1000/（562.5×1000）=1.53MPa=9.5MPa（可）B、纵梁挠度变形f=5ql4/384EI=5*19*6004/（384*8.5×103*4218.8*104）=0.09mm600/400=1.5mm（可）支架受力验算A、立杆承重计算立杆横向间距0.9m，纵向间距0.6m，横杆步距1.2m，支架立杆设计承重30KN/根。每根立杆承受钢筋砼和模板重量：N1=0.6×0.9×G3=0.6&#

17、215;0.9×21.1=11.4KN纵梁施加在每根立杆上的重量：N2=0.15×0.15×0.6×540×10/1000=0.07KN支架自重（按10m高算）：立杆单位重0.04KN/m，横杆单位重：0.04KN/m每根立杆上的支架自重：N3=10×0.04+9×0.6×0.04+9×0.9×0.04=0.94KN每根立杆总承重：N=N1+1.2(N2+N3)N=11.4+1.2×（0.07+0.94）=12.6KN<30KN（可）B、支架稳定性验算立杆长细比=l/i=1200

18、/15.78=76由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数=0.675立杆截面积A=489mm2立杆轴向荷载N= A××=489×0.675×145÷1000=47.86KN>N=12.6KN支架稳定性满足要求。2、结构区地基承载力验算跨娄新高速公路中桥位于在建娄新高速公路的一级边坡上，根据设计院提供地质勘测图，桥址处没有软卧层，部分地段换填碎石压实后浇筑，300KPa；300KPa（可） 3、台阶基础变阶处抗冲切验算由建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）第条，可知基础变阶处的受冲切承载力应按下列公式验算 F0.7hpftamh0

19、 （8.2.7-1）am(at+ab)/2 （8.2.7-2）F=pjA （8.2.7-3）式中hp-受冲切承载力截面高度影响系数,当h不大于800mm时,hp取1.0；当h大于等于2000mm时,取0.9,其间按线性内插法取用；ft-混凝土轴心抗拉强度设计值；h0-基础冲切破坏锥体的有效高度；am-冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；at-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时取上阶宽；ab-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，

20、取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。当冲切破坏锥体的底面在L方向落在基础底面以外即a+2h0L时，ab=L；pj-扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；A-冲切验算时取用的部分基底面积,即图中阴影面积；F-相应于荷载效应基本组合时作用在A上的地基土净反力设计值。本工程进行台阶基础变阶处抗冲切验算时，取底板区单根立杆作用范围内60cm长的台阶，进行抗冲切验算。台阶基础变阶处抗冲切受力简图如下图所示： 单位：cmpj= 79.3KPaA=0.6×

21、;1.8=1.08 m2 F=pjA=79.3×1.08=85.64KNhp=0.9 ft=80kPah0=6.4m am=0.6m0.7hpftamh0=0.7×0.9×80×0.6×6.4= 193.54KN F=85.64满足要求。八、门洞支架受力验算1、门洞支架受力验算简支梁跨越娄新高速公路，支架搭设考虑预留通车车道，采用在既有路面上搭设门洞支架，门洞上部采用满堂支架形式，考虑门洞区梁体截面教小，满堂支架结构布局采用结构区域处满堂支架结构形式，即纵、横向间距0.6m，横杆步距0.6m，结构域已做检算，此处不再进行验算。门洞处在主墩梁的跨

22、中部位，验算荷载采用第一区域荷载。由以上计算可知每根立杆承受荷载：腹板、底/顶板区：F1=23.8KN翼板区:F2=12.6 KN查路桥施工计算手册可知工字钢计算参数：I36b工字钢：I=16574 cm4 W=920.8 cm3 w=210Mpa E=2.1×105 Mpa A=83.64 cm2 CT=65.66 kg/mI40b工字钢：I=22781 cm4 W=1139 cm3 w=210Mpa E=2.1×105 Mpa A=94.07 cm2 CT=73.84 kg/m(1)I号分配梁受力验算I号分配梁采用每束2根I40b工字钢，自重0.74KN/m，排列间距见

23、门洞支架横截面图所示，工字钢承受立杆传递的集中力，不同区域工字钢承受荷载不同，检算取荷载最大部位，即梁中心线处纵梁受力最大，又因腹板、底/顶板区每根立杆承受的荷载：F1=23.8KN，每根立杆传递的集中力可以由2根工字钢承担，每根工字钢分担力为：F=23.8/2=11.9KN。又由行车道纵截面图得知，纵梁上立杆排列，其中一集中荷载布于跨中时为最不利受力状态，其计算排列间距为60*60cm，计算跨度520cm。1）荷载：为简化计算，将工字钢梁上部等距集中荷载转化为均布荷载 q1=9F/5.2=20.6KN/m 则 q= q1+0.74=20.6+0.74=21.34 KN/m2）弯矩：M= ql

24、2/8=21.34×5.22/8=72.13KN.m3) 弯曲应力:=M/W=72.13×104/1139=633.28kg/cm2=63.33Mpaw=210Mpa（强度满足）4)挠度:f=l/400=13mm（刚度满足）（2）II号分配梁验算II号分配梁采用每束2根I36b工字钢，自重q=0.66KN/m，承受I号分配梁的自重及传递的集中荷载，由门洞支架横截面图可知中跨横梁受力最大，横梁计算跨度240cm ，2.4m跨径内铺设3束I号分配梁工字钢，共计6根。1） 荷载：腹板+底/顶板区荷载：N1=63.53KN×2.4m×5.2m=792.9KNI号

25、分配梁重量：N2= 6×6×0.66=23.76 KN则II号分配梁每根承受荷载 N=(N1+N2)/4=204.2 KN为简化计算，将工字钢梁上部等距集中荷载转化为均布荷载 q1=N/2.4=85.1KN/m 则 q= q1+0.66=85.1+0.66=85.76 KN/m2）弯矩：M= ql2/8=85.1×2.42/8=61.3KN.m3) 弯曲应力:=M/W=61.3×104/920.8=665.7kg/cm2=66.57Mpaw=210Mpa（强度满足）4)挠度:f=l/400=13mm（刚度满足）（3） 因翼板区荷载较小，底板区检算已满足要求，在此不再对翼板区进行检算。（4）钢管立柱验算钢管立柱采用530钢管，壁厚10mm，II号分配梁工字钢支反力为R=ql/2=85.76×2.4/2=102.91KN，则每根钢管立柱承受最大轴向力N=R=102.91KN，钢管立柱截面面积A=（R2-r2）=16336.3mm2，A3钢抗压设计值140MPa，钢管立柱承受的轴向应力=N/A=6.3MPa=140MPa（可）钢管回转半径i= =184钢管按每根总长5.5m，用10槽钢设置横撑及剪刀撑，长细比=l/i=5500/184=30由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数=0.936钢管截面积A=16336.3m