桥梁临时施工结构设计与计算培训T174

桥梁临时施工结构设计与计算1

目录1、满堂支架计算2、墩梁式支架计算3、挂篮设计与计算（包括三角形与菱形挂篮）4、悬臂施工0#块、现浇段及合拢段计算5、钢栈桥的设计与计算6、基坑防护措施及稳定性7、围堰与施工平台的设计与检算

21、满堂支架计算

模板为一次使用，支架可支架现浇法主要适用于浇注孔径较少、工期不太紧的桥梁，其施工较灵活，适合于一些桥墩高度较矮（10m以下）的桥梁。支架主要采用贝雷梁、碗扣式支架、六四式军用梁等。

施工流程简单：在支架上立模板、绑扎钢筋、浇注混凝土并张拉预应力钢筋、支架需设置砂箱等特殊落梁措施。3

支架可以拆卸反复使用，节省部分费用。就地浇注是在支架上安装模板、绑扎及安装钢筋骨架、预留孔道，并在现场浇注混凝土与施加预应力的施工方法。近年来由于临时钢构件及万能杆件的大量使用，在一些弯桥、变宽桥等异形桥梁，或是一些边远地区的中小跨径桥梁中广泛使用。1、满堂支架计算4算例1-1（海口某酒店景观桥-多跨35m连续梁支架）

本桥采用满堂支架法施工，通过钢管立柱、纵横梁、贝雷梁、满堂支架形成施工平台。施工平台的支架基础管桩采用直径630mm、壁厚8mm的钢管桩，横向每排8根，钢管桩中心距为3~3.5m；垫梁采用双I40b工字钢。P0桥台至P16桥墩支架纵梁采用贝雷梁，P16桥墩至P19桥台支架纵梁采用I56工字钢。5

满堂支架算例1-1

第一联至第四联贝雷梁采用间距45cm双拼共20组，梁横截面中心线两边12组横向净间距0.8m（中心间距1.25m），翼缘两边上8组净间距为1.1m（中心间距1.55m）；第五联I56工字钢横向中心间距腹板下为0.6m，空箱底板下为1.2m，翼缘板下为1.8m。分配梁采用I20工字钢，中心距为40cm。67

分配梁顶铺12cm×10cm方木，中心距60cm；方木顶搭设满堂支架为梁中部横向60cm×纵向90cm×竖向60cm，梁端部为横向60cm×纵向60cm×竖向60cm；支架顶纵向铺设10#槽钢，中心距60cm，槽钢上横向铺设10×10cm方木，中心距30cm。

满堂支架算例1-1

满堂支架算例1-1图1.1第一至四联主梁支架方案立面图（单位：m）8图1.2第一至四联主梁支架方案侧面图（单位：mm）

满堂支架算例-19

计算依据《海南省海口市海口湾灯塔大酒店景观桥施工图》《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）《桥涵》下册（人民交通出版社）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTDD63-2007）《装配式公路钢桥多用途使用手册》《竹胶合板模板》（JG/T156-2004）其他有关技术规范、规程及技术资料计算软件采用MidasCivil软件进行计算。

满堂支架算例1-110满堂支架算例例1-1材料参数11满堂支架算例例1-1材料参数12满堂支架算例例1-1材料参数13A—梁端截面；B—支点附近加厚厚截面；C—典型截面满堂支架算例例1-114满堂支架算例例1-1（1）B—B截面荷载计算算15满堂支架算例例1-116上层枕木计算算满堂支架算例例1-117满堂支架算例例1-1上层枕木计算算1819弯矩图剪力图202122分配梁采用I20工字钢，中心心距40cm；分配梁顶铺铺12cm×10cm方木，中心距距60cm；方木顶搭设设满堂支架（（横向60cm×纵向90cm×竖向60cm）。详见右图图。梁中部下枕木木计算23梁端部下枕木木计算分配梁采用I20工字钢，中心心距40cm；分配梁顶铺铺12cm×10cm方木，中心距距60cm；梁端部方木木顶搭设满堂堂支架（横向向60cm××纵向向60cm××竖向向60cm）。。24计算算模模型型说说明明根据现现浇箱箱梁概概图及及模板板、贝贝雷梁梁纵梁梁、I56工字钢钢纵梁梁布置置情况况，设设现浇浇箱梁梁荷载载均匀匀分布布到I20工字钢钢分配配梁上上，再再传递递到贝贝雷梁梁或I56工字钢钢上。。先进进行横横向分分析建建立荷荷载横横向分分配计计算模模型，，以获获得各各纵梁梁所受受荷载载情况况，再再对贝贝雷梁梁、I56工字钢钢纵梁梁及其其各自自下部部结构构建立立整体体计算算模型型。纵、横横梁及及钢管管桩计计算分配梁梁工字字钢分分布横横梁计计算支架方方案采采用I20工字钢钢做分分布横横梁，，工字字钢铺铺设中中心间间距0.4m，上方方为碗碗扣式式满堂堂支架架，第第一联联至第第四联联工字字钢搭搭于贝贝雷梁梁上，，第五五联搭搭于I56工字钢钢纵梁梁上。。252627贝雷梁梁应力力图：：最大大压应应力位位于腹腹杆处处，其其值为为181.5Mpa。弦杆杆最大大拉应应力为为111.3Mpa，横向向联系系斜杆杆最大大压应应力为为23.8Mpa。单片压压应力力最大大值为为181.5Mpa<f=310Mpa强度满满足要要求。。腹杆最最大应应力180.3MPa<f=310Mpa强度满满足要要求。。横向联联系斜斜杆最最大应应力为为23.9MPa<f=310Mpa强度满满足要要求。。28贝雷梁上下弦杆应力图腹杆最大应力力在处为180.3Mpa<f=310Mpa强度满足要求求。2930由图可见，跨跨中最大挠度度f=18.5mm<L/400=7500/400=18.75mm，刚度满足要要求。31主纵梁模型计计算结果，I56工字钢主纵梁梁最大应力值值为105MpaI56工字钢主纵梁梁拉应力最大大值为105Mpa<f=205Mpa强度满足要求求。分配梁工字钢钢分布横梁计计算32主纵梁稳定计计算主纵梁变形分分析跨中最大挠度度f=16.6mm<L/400=7500/400=18.75mm，刚度满足要要求。33钢管立柱在在横桥向布布置为3x3.5+3+3x3.5mI40b工字钢主横横梁应力图图34钢管桩计算算35第一至四联联钢管桩反反力图36第一至四联联钢管立柱柱应力图37钢管桩位移移图地基沉降最最小值2.3mm，最大值4.4mm。钢管立柱柱顶竖向位位移最小值值5.8mm，最大值11.1mm。位移值可可供立模抛抛高参考用用。38承台冲切破破坏计算39承台在钢管管桩作用下下正应力40结论及建议议41422、墩式梁支支架计算1.工程概况—以P4盖梁门洞为为例新建商丘至至合肥至杭杭州铁路芜芜湖长江公公铁大桥的的组成部分分，为公路路桥接线跨跨越宁芜、、宁安铁路路段桥梁工工程。桥梁梁组合45+40+35+45+35m全长长200m，桥桥梁梁结结构构采采用用先先简简支支，，后后连连续续的的施施工工工工艺艺。。其其中中上上跨跨宁宁芜芜线线、、宁宁安安线线均均采采用用45m跨径径，，桥桥梁梁宽宽度度为为36m。P4盖梁梁墩墩柱柱位位于于赤赤铸铸山山路路非非机机动动车车道道挡挡墙墙侧侧边边，，盖盖梁梁北北侧侧1/2位于赤铸铸山路非非机动车车道与机机动车道道上空，，盖梁南南端1/2部分与P1施工相同同，盖梁梁北端部部分在机机动车道道设3个门洞，，机动车车道3.5m的门洞、、非机动动车道门门洞、人人行道门门洞。43P4盖梁立面面布置图图（单位位：m）44P4盖梁平面面布置图图（单位位：m）452.荷载计算算4647484950515253545556侧模板计计算（1）混凝土侧侧压力计计算57585960613.门洞计算算62636465666768图3.7横梁变形形图697071727374753.1、三角形形挂篮的的设计与与计算1.工程概况况—宁安铁路路青弋江江特大桥桥（72+136+72m）四线连连续梁76箱梁典型型截面示示意图（（单位：：mm）7778图1.2挂篮布置置立面图图79图1.3挂篮布置置正面图图（单位位：cm）8081挂篮结构构及构件件组成828384858687混凝土自自重88899091底模纵梁梁计算工况Ⅰ的主要计计算结果果92刚度验验算：：93同理：：得底底板下下纵梁梁的计计算结结果9495横梁计计算外侧模模滑梁梁计算算内侧模滑滑梁计计算结果从从略96三角主主桁架架计算算三角主主桁架架计算算主要要包括括桁架架主梁梁计算算、桁桁架立立柱计计算、、桁架架前后后斜拉拉带计计算以以及桁桁架支支反力力计算算。9798精轧螺螺纹钢钢吊带带计算算99工况Ⅱ计算结结果及及分析析从略略挂篮局局部受受力计计算挂篮局局部受受力验验算主主要包包括主主桁架架杆件件连接接验算算、轨轨道行行走系系统局局部受受力验验算、、上前前横梁梁及前前斜拉拉带与与主梁梁连接接局部部受力力验算算。三角主主桁架架杆件件连接接验算算节点验验算轨道行行走系系统局局部验验算上前横横梁、、主梁梁连接接局部部验算算100101宁安铁铁路某某大桥桥—（40.6+64+40.6）m三跨预预应力力混凝凝土连连续梁梁，全全长145.2m，合拢拢段为为2m，边跨跨现浇浇段长长7.6m，梁底底下缘缘按二二次抛抛物线线变化化。箱箱梁断断面为为单箱箱单室室直腹腹板断断面。。箱梁梁顶宽宽12.2m，底宽宽6m，翼缘缘板宽宽3.1m，根部部梁高高5.2m，腹板板厚90cm~45cm，底板板厚度度为73cm~44cm，悬浇浇段顶顶板厚厚度37cm。承台台及桩桩基础础采用用C40混凝土土，墩墩身采采用C35混凝土土，支支承垫垫石及及主梁梁采用用C50混凝土土。0号梁段段长8m，1～2号梁段段长3m，3～8号梁段长3.5m，合拢段梁梁段长2.0m，边跨现浇浇段长7.6m，悬臂最重重梁段为1号梁段(127t)。该桥的施工工方案为平平衡悬臂现现浇施工。。根据箱梁梁结构特点点及设计要要求，采用用菱形挂篮篮进行箱梁梁悬臂浇筑筑施工。按按照施工过过程中挂篮篮所承受的的最不利荷荷载对挂篮篮进行验算算。3.2菱形挂篮设设计与计算算工程概况102图3.1挂篮布置立立面图（单单位：mm）菱形挂篮总总重为43.9t（包括模板板系统），，由主桁承承重系统、、底篮系统统、行走及及锚固系统统、模板及及调整系统统和附属系系统（操作作平台、爬爬梯、栏杆杆等）组成成。图3.2挂篮布置A-A断面图（单单位：mm）103图3.3挂篮布置B-B断面图（单单位：mm）图3.4挂篮布置平平面图（单单位：mm）104挂篮结构说说明105106107108109图3.5工况Ⅰ空间计算模模型110图3.6工况Ⅱ空间计算模模型111工况Ⅰ计算结果及及分析底模纵梁计计算腹板下纵梁梁计算腹板下纵梁梁最大正应应力为腹板下纵梁梁跨中最大大相对位移移为，其最大实际位移为为15.3mm，小于20mm，其刚度满满足规范要要求。112底板下纵梁梁最大正应应力为,其强度满足足规范要求求。腹板下纵梁梁跨中最大大相对位移移为，其最大实实际位移为为15.6mm，小于20mm，其刚度满满足规范要要求。113前下横梁最最大正应力力为,其强度满足足规范要求求。由计算结果果可得前下下横梁跨中中最大相对对位移为:，其最大实实际位移为为15.6mm，小于20mm，其刚度满满足规范要要求。后下横梁、、前上横梁梁的计算结结果从略。。114内外侧模滑滑梁及导梁梁计算外侧模滑梁梁最大正应应力为,其强度满足足规范要求求。由计算结果果可得外侧侧模滑梁最最大实际位位移为:，其最大实实际位移为为9.6mm，小于20mm，其刚度满满足规范要要求。115外侧模导梁梁最大正应应力为,其强度满足足规范要求求。由计算结果果可得外侧侧模导梁最最大位移为为:，其最大实实际位移为为8.4mm，小于20mm，其刚度满满足规范要要求。内模滑梁的的计算结果果从略。116主桁架变形形最大值为为，其刚度满满足规范要要求。单榀主桁架架后锚点反反力分别为为174.1kN、85.2kN，前支点反反力分别为为718.4kN、629.1kN。117118工况Ⅱ的计算结果果从略。119120挂篮行走时时的横梁、、内外滑梁梁及吊杆拉拉力计算从从略。反扣轮验算算从略。1211224、0#块、现浇段段及合拢段段计算123124临时锚固布布置125126127128129130I25b工字钢横梁计算横梁弯矩图图I25b工字钢横梁梁横梁上的弯弯曲正应力力最大值。1312I40a工字钢纵梁梁纵梁上的弯弯曲正应力力最大值，满足要求求。钢管立柱及及混凝土基基础计算从从略1321331341351361371381391401411424.2边跨直线现现浇段支架架检算分别计算腹腹板，底板板及翼缘板板的截面面面积，均取取半个箱梁梁的截面，，分成四部部分位置腹板位置(p1)底板位置(p2)翼缘板位置(p3)荷载值72.837.613.0施工人员、机具、堆料等（q1）振捣混凝土(q2)倾倒混凝土冲击荷载(q3)2.02.02.0位置腹板位置(p1)底板位置(p2)翼缘板位置(p3)荷载值96.053.724.2恒载活载荷载组合143144145146位置腹板底板翼缘板计算跨度l(m)0.30.60.9集中荷载值P(KN)11.526.424.32最大弯矩值M()0.8751.3081.523最大剪力值Q(KN)7.786.5410.8最大挠度f（mm）0.10.280.97容许挠度[f]（mm）0.751.52.25横向方木计计算1471481491501511525、钢栈桥的的设计与与计算工程概况况153154主梁联结结系结构构图全桥计算算模型155墩号自重（KN）二期衡载（KN）车道荷载（最大）（KN）车道荷载（最小）（KN）车辆荷载（最大）（KN）车辆荷载（最小）（KN）组合值（KN）0#40.50116.57897.71-92.41811.45-83.861054.781#左侧77.00222.281756.17-812.561659.61-746.832055.45右侧36.54105.091612.95-910.011486.83-804.151754.592#左侧45.90132.191612.36-831.961468.10-694.361790.45右侧51.94149.731614.94-816.671458.47-697.571816.613#左侧47.45136.751585.07-791.501451.97-661.921769.27右侧57.96167.011564.49-754.281403.82-678.031789.454#左侧71.99207.441430.87-440.921289.72-306.281710.30右侧-6.86-18.72763.59-468.40487.95-357.28738.01合计422.421218.412838.2-5918.811518.0-5030.314479.0支座内力力表（半半桥）156第一跨跨跨中处上上弦杆最最大压应应力为159.7MPa，1#支点处的的最大拉拉应力为为113.9MPa。第一跨跨跨中处下下弦杆的的最大拉拉应力为为168.2MPa，1#支点处的的最大压压应力为为-113.9MPa。157158159

第一跨第二跨第三跨第四跨静活载竖向位移27.818.418.116.6挠跨比1/6471/9781/9951/1084主梁竖向向位移表表1601611621631646、基坑的的防护与与稳定6.1深基坑的的基本概概念包括稳定定性验算算、结构构内力计计算和变变形计算算稳定性验验算是指分析析土体或或土体与与围护结结构一起起保持稳稳定性的的能力，，包括整整体稳定定性、重重力式挡挡墙的抗抗倾覆稳稳定及抗抗滑移稳稳定、坑坑底抗隆隆起稳定定和抗渗渗流稳定定等，基基坑工程程设计必必须同时时满足这这几个方方面的稳稳定性。。结构内力力计算为结构设设计提供供内力值值，包括括弯矩、、剪力等等，不同同体系的的围护结结构，其其内力计计算的方方法是不不同的；；由于围围护结构构常常是是多次超超静定的的，计算算内力时时需要对对具体围围护结构构进行简简化，不不同的简简化方法法得到的的内力不不会相同同，需要要根据工工程经验验加以判判断；变形计算算的目的则则是为了了减少对对环境的的影响，，控制环环境质量量，变形形计算内内容包括括围护结结构的侧侧向位移移、坑外外地面的的沉降和和坑底隆隆起等项项目。165整体稳定性边坡稳定性计计算重力式围围护结构构的整体稳稳定性计计算抗倾覆、、抗水平平滑动稳定性抗渗透破破坏稳定性边坡稳定定性验算算：假定定滑动面面为圆弧弧，用条条分法进进行计算算。不考考虑土条条间的作作用力，，最小安安全系数数为最危危险滑动动面。重力式围围护结构构的整体体稳定性性：应考考虑两种种破坏模模式，一一种是滑滑动面通通过挡墙墙的底部部；另一一种考虑虑圆弧切切墙的整整体稳定定性，验验算时需需计算切切墙阻力力所产生生的抗滑滑作用，，即墙的的抗剪强强度所产产生的抗抗滑力矩矩。锚杆支护护体系的整体稳稳定性土钉墙的稳定性性分析基本原理理可分为为极限平平衡法和和有限元元法，但但实用的的大多为为极限平平衡法。。极限平平衡法的的关键是是如何确确定破裂裂面的形形状，有有些方法法建立在在圆弧滑滑动的假假定基础础上考虑虑土钉的的抗力，，其安全全系数的的计算公公式和边边坡稳定定的计算算公式类类似，只只是加上上土钉力力的作用用。166验算围护结构抗倾倾覆稳定性的前提是需要要确知围护结结构的转点位位置，在工程程设计时为了了简化的目的的通常假定围围护结构绕其其前趾转动，，得到相应的的计算公式。。土钉墙的浅层层破坏抗隆起稳定性性：如果坑底发发生过大的隆隆起，将会导导致墙后地面面下沉，影响响环境安全。。但抗隆起稳稳定性验算的的方法很多，，基本假定和和思路不完全全一样，计算算的结果也就就相差比较大大。一般常用用的方法，如如地基承载力力验算、踢脚脚稳定性验算算、剪力平衡衡验算等。地基承载力验算踢脚稳定性验算：（即土土压力平衡验验算）剪力平衡验算算抗渗透破坏稳定性：主要要表现为管涌涌、流土（俗俗称流砂）和和突涌。这三三种渗透破坏坏的机理是不不同的，但在在一些书籍中中，将流土的的验算叫作管管涌验算，混混淆了概念。。管涌是指在渗透水水流作用下，，土中细粒在在粗粒所形成成的孔隙通道道中被移动，，流失，土的的孔隙不断扩扩大，渗流量量也随之加大大，最终导致致土体内形成成贯通的渗流流通道，土体体发生破坏的的现象。而流土则是指在向上上的渗流水流流作用下，表表层局部范围围的土体和土土颗粒同时发发生悬浮、移移动的现象。。167围护结构内力力计算：主要是为了了确定结构截截面尺寸和配配筋。重力式围护结构：其其截面尺寸通通过稳定性验验算确定后，，尚需对结构构体的强度进进行校验。板式围护结构：又又称为板墙式式或板桩式围围护结构，包包括分离式排排桩、密排式式排桩、板桩桩和地下连续续墙等围护结结构的型式。。内容包括悬悬臂式、撑锚锚式两大类，，从计算方法法分可分为极极限平衡法、、有限元法两两种，在有限限元法中又可可分为杆件系系统有限元法法和连续介质质有限元法。。基坑变形估算算对环境的影响响主要是基坑坑的变形，围围护结构的水水平位移和坑坑底的隆起变变形过大，会会引发墙后地地面的下陷、、相邻建筑物物和地下管线线的变形或开开裂。因此必必须估算基坑坑的变形，将将变形控制在在允许的范围围内。但围护护结构的变形形计算比承载载能力计算更更为复杂，通通常需要作许许多简化假定定才能求得变变形值。重力式式围护护结构构水平平位位移移计算算：：悬臂臂支支护护桩桩桩顶顶位位移移计算算地表表沉沉陷陷量量计算算坑底底隆隆起起变形形计计算算1687、围围堰堰的的设设计计与与施施工工双壁壁钢钢围围堰堰刚度度大大，，能能承承受受向向内内向向外外的的压压力力，，结结构构相相对对稳稳定定，，也也能能为为顶顶部部施施工工平平台台提提供供支支撑撑条条件件，，但但相相对对费费用用比比较较昂昂贵贵，，回回收收率率不不高高。。如某大桥桥桥址处处10m范围内全全部为淤淤泥质粘粘土，标标高变更更后降低低，这就就增加了了围堰高高度，一一次投入入资金比比较大，，且其主主墩位于于主航道道，航运运比较繁繁忙，钢钢围堰的的就位、、安装非非常困难难。钢管桩锁锁口围堰堰钢管桩围围堰纵向向刚度比比较大，，而且施施工中也也容易使使钢管下下打到地地层中，，但锁口口封水比比较难，，安全系系数不大大。如本本工程承承台底标标高在淤淤泥下3.5m左右，锁口口在淤泥层层中，不易易封水。工程概况—长江口某大大桥的围堰堰设计方案案169钢板桩围堰堰钢板桩围堰堰是深水基基础、基坑坑支护的很很有效的，，施工比较较简