拱桥满堂支架专项方案

中河北段综合整治与保护开发工程02标施工专项方案-PAGE10-中河北段综合整治与保护开发工程02标（拱桥满堂支架）专项方案 编制：审核：审批：中铁二十四局集团浙江工程有限公司中河北段综合整治与保护开发工程02标项目部2010年7月目录一、工程概况 3二、施工方法简介 4三、施工工艺 41、满堂支架搭设工艺 42、满堂支架拆除工艺 4四、满堂支架搭设安全措施 41、材质及其使用安全措施 42、安全技术措施 53、施工作业安全技术措施 54、拆除的安全措施 5五、应注意的问题 6六、新宫1#桥脚手架稳定性及预压荷载计算 61、荷载计算 62、竖向钢管底部截面的截面承载力应力验算 73、脚手架竖向钢管稳定性验算 84、预压荷载 8七、新宫4#桥脚手架稳定性及预压荷载计算 91、荷载计算 92、竖向钢管底部截面的截面承载力应力验算 103、脚手架竖向钢管稳定性验算 114、预压荷载 11拱桥满堂支架施工专项方案一、工程概况中河北段综合整治与保护开发工程02标工程位于杭城南部，西起河坊街，东至中东河沟通段K0+090。主要实施内容包括河坊街地道、新宫1#、2#、3#、4#桥、水系河道沟通及两侧道路、排水管线、新宫桥拆除等内容。主要为解决中、东河河道沟通、中河路东西两侧行人过街和服务车行过河问题。本标段共有两座拱桥,分别为：1、新宫1#桥位于河坊街桩号0+040，中河中路与河坊街相交处。本桥为单跨实腹式等截面钢筋混凝土圆弧型拱，计算跨径L=8.1m，砼拱圈宽B=11.35m，设计荷载：人群4.0KN/㎡。上部结构采用钢筋混凝土无铰板拱，砼拱圈采用C30砼，厚度30cm，钢筋混凝土底砌筑15cm厚高湖石拱圈，拱上填料采用C20毛石砼（毛石含量不大于30%）。下部结构结合桥位处河坊街地道围护桩和河道围护桩一起施工，承台采用C30砼，施工前先采用结构胶在河道围护桩内植入Φ20钢筋，植入长度不小于30cm。2、新宫4#桥位于中河河道桩号K4+296.5处，为单跨实腹式等截面钢筋混凝土圆弧形拱，拱圈跨径10.0m，矢高1.5m，矢跨比1/6.7。上部结构采用C30钢筋混凝土无铰板拱，砼拱圈厚度为30cm，拱圈底、侧面采用5cm厚高湖石贴面。下部结构采用C25水下砼钻孔灌注桩基础，桩径Φ1000mm，桩底标高-12.0m，承台、台身采用C30砼。采用Φ800mm钻孔灌注桩作为基坑围护。二、施工方法简介1、新宫1#桥基础采用8道40×60cm桥底支撑作为撑梁，撑梁里顶部预埋I36c型工字钢，劲性不变，长度7米。工字钢上按照安装满堂支架脚手钢管立杆所对应的位置铺设20b型槽钢。采用扣件式满堂支架现浇施工工艺进行施工，底模采用竹胶板，支撑采用φ48×3.5mm脚手管做排架。2、新宫4#桥基础用挖机将场地平整，并回填合格的砂类土或石料进行整平压实。地基整平压实后，铺设15cm厚碎石，采用人工铺平，用蛙式夯土机进行夯压。在石子层上浇筑20cm厚C20砼。采用扣件式满堂支架现浇施工工艺进行施工，底模采用竹胶板，支撑采用φ48×3.5mm脚手管做排架。三、施工工艺1、满堂支架搭设工艺场地平整、夯实定位设置通常立杆垫板排放纵向扫地杆竖立杆将纵向扫地杆和立杆扣接安装横向扫地杆安装纵向水平杆安装横向水平杆安装剪刀撑扎安全网作业层铺脚手架板。施工时，双排架宜先立内排立杆、后玄外排立杆。每排立杆先立两头，再立中间的，应互相看齐后立中间部分立杆。立杆接长时，宜先立外排，后立内排。2、满堂支架拆除工艺拆除程序应遵守由上而下，先搭后拆的原则。拆除顺序，安全网脚手板剪刀撑横向水平杆纵向水平杆立杆。不准分立面拆架或在上、下两步同时拆架，做到一步一清，一杆一清。拆立杆时，要先抱住立杆再拆最后两个扣件。拆除纵向水平杆，斜撑水平撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再拆端头扣件。四、满堂支架搭设安全措施1、材质及其使用安全措施扣件的紧固程度不小于40N/M,且不应大于65N/M。对接扣件的抗拉承载力为3KN。扣件上螺栓应保持适当的拧紧程度。对接扣件安装时其开口应向内，以防进雨水，直角扣件安装时开口不得向下，以保证安全。钢管有严重锈蚀、压扁或裂纹的使用。禁止使用有脆裂、变形、滑丝等现象的扣件。2、安全技术措施脚手架的基础必须经过夯实处理满足承载力要求，做到不积水、不沉陷。搭设过程中应划出工作标志区，禁止行人进入，统一指挥，上下呼应，动作协调，严禁在无人指挥下作业，当解开与另一人有关的扣件时必须通知对方，并得到允许，以防坠落伤人。脚手架必须配合施工进度搭设。在搭设过程中，应由安全员、架子班班长进行检查、验收。每两步验收一次。3、施工作业安全技术措施结构施工阶段外脚手架每搭一层完毕后，经项目部安全员验收合格后方可使用，任何班组和拆架时应划分作业区，周围设绳绑围栏或竖立警戒标志，地面应设专人指挥，禁止非作业人员进入。拆除时要统一指挥，上下呼应，动作协调，需解开与另一人有关的扣件时，应下通知对方采取防范措施，以防坠落。在拆架时，不得中途换人，如必须换人时，应将拆除个人，未经同意不得拆除脚手架部件。严格控制施工荷载，脚手板不得集中堆料，施工荷载不得大于2KN/M2，确保较大安全储备。定期检查脚手架，发现问题和隐患，在施工作业前及时维修加固稳定，确保施工安全。4、拆除的安全措施拆架前，全面检查待拆脚手架，根据检查结果，拟订出作业计划，报请批准，进行技术交底后才准备工作。架体拆除前，必须查看施工现场环境，包括架空线路、外脚手架、地面的设施等各类障碍物、低锚、缆风绳、附件、电气装备情况、凡能提前拆除的尽量拆除掉。情况交代清楚后方可离开。五、应注意的问题基础采用碎石土回填并夯实，若在软土层上，应进行挖除并浇筑砼基础墩。每根立杆底部应设置垫板，相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内。扣件的拧紧力不应小于40N.M,且不大于65N.M。脚手架使用时间较长，应及时进行检查，发现基础下沉，杆件变形等问题要及时解决。剪刀撑在外例立面整个高度和长度连续设置，接长采用搭接、长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定。六、新宫1#桥脚手架稳定性及预压荷载计算1、荷载计算⑴、自重G计算①、施工满堂支架布置图②、从上图可知：脚手架搭设高度为3.57米；纵向钢管每列布置为11根；脚手架横向布置为0.55米/档；横向钢管全长12.1米；钢管单位重为4.338kg/脚手架每根纵向钢管自重：g1=3.57m*4.338kg/m*9.8N/kg*1.2=182脚手架横向钢管传递给每根纵向钢管自重：g2=(3.57m/1.2*3*4.338)/12.1*1.2*1.2*9.8=45注：公式中的两个1.2系数分别表示扣件及斜撑的附加力和纵向钢管受力的不均匀系数。脚手架钢管底部截面所承受的自重压力：G=g1+g2=182+45=227(N)⑵、荷载P计算①、结构自重：拱圈砼51.2m3（砼容重按2300kg/m3）合133120kg,钢筋用量10780②、施工荷载：施工荷载包括作业时的人群荷载、模板重量、浇注砼时的振动及冲击力。人群荷载根据实际情况取6人（每个人按70kg计算），模板采用组合木模（共1t），冲击荷载按200N/M2取值，作用到每根钢管上的力P2=154N。③、荷载组合：竖向荷载考虑模板吊装时晃动，以及砼在浇注过程中不可避免的非对称等因素，故荷载组合考虑冲击系数为1.2，作用到每根钢管上的施工总荷载为：N1=（5303+154）*1.2=6548N。2、竖向钢管底部截面的截面承载力应力验算竖向钢管底部截面承受最大压力：N1=(P1+P2)=1.2*(5303+154)=6548N单根钢管截面面积：A=（D2-d2）*3.142/4=553mm钢管截面轴向容许应力为：[δ]=140Mpa=140N/mm2本脚手架钢管截面所承受的最大承压应力验算：δ=N/A=6548N/553mm2=11.84Mpa钢管轴向应力折减系数θ计算：考虑两端铰支取长度系数μ=1；惯性距计算I={3.142（D4-d4）}/32=269825mmi=√I/A=√269825/553=22.089mmλ=μL/i=1*1500/22.089=68查表求得θ=0.772-（0.772-0.713）（68-60）/（70-60）=0.725θ[δ]=0.725*140=101.5Mpa因为A3钢管轴向容许应力θ[δ]=101.5Mpa>>δ=11.84Mpa；所以脚手架钢管截面所承受的最大承压应力满足施工要求3、脚手架竖向钢管稳定性验算①、惯性距计算I={3.142（D4-d4）}/32=269825mm已知条件：截面钢管面积A=553mm2；所承受最大应力δ=11.84Mpa；纵向钢管最大间距为0.7米；考虑两端铰支取长度系数μ=1；长度②、稳定性计算：脚手架单根钢管所承受的临界力：Pcr=(3.1422EI)/(μL)2=(3.1422*2*105*269825)/(1*1265)2=236714KN通过计算脚手架单根钢管施工过程中所承受的实际荷载为3310N＜Pcr=236714N所以脚手架按此布置满足施工过程中应力及稳定性的要求。4、预压荷载⑴、预压荷载由标准砂袋（重50kg/个）和钢筋等材料来实现，根据支架荷重不同，预压荷载采取等效布置方式，布置程序为：先顺支架方向布设砂袋，然后以钢筋补足所需荷载。⑵、预压荷载计算拱片浇注过程中荷载计算：C30砼：51.2m3，G=51.2*2300=钢筋：10780组合木模：此处按1000KG人群荷载：按正常6人计算6*70=420KG荷载计算底板加载:本桥自重：P=1.2(133120+10780+1000+420)=145320KG,则砂袋数量为2900袋，共重145000kg，Ⅱ级钢筋320kg⑶、预压步骤①、预压前对检测点进行标高测量。由试验人员用经鉴定的DS3水准仪对观测点进行测量。②、按计算预压荷载进行加载，加载完成后即进行观测，以后每隔2小时观测一次，记录好观测结果，直到同一点连续3次观测值变化均在5mm范围内，即认为各种变形均已稳定，在此稳定荷载下持荷24小时，并每隔4小时观测一次。③、卸载，并再次观测各点变化值。④、预压实验完成后，需对支架的弹性压缩，非弹性变形，基底非弹性沉陷，预拱度数据进行整理分析以指导工程施工。七、新宫4#桥脚手架稳定性及预压荷载计算1、荷载计算⑴、自重G计算①、施工满堂支架布置图②、从上图可知：脚手架搭设高度为5.1米；纵向钢管每列布置为17根；脚手架横向布置为0.55米/档；横向钢管全长5.3米；钢管单位重为4.338kg脚手架每根纵向钢管自重：g1=5.1m*4.338kg/m*9.8N/kg*1.2=260脚手架横向钢管传递给每根纵向钢管自重：g2=(5.1m/1.2*5.3*4.338)/5.3*1.2*1.2*9.8=260注：公式中的两个1.2系数分别表示扣件及斜撑的附加力和纵向钢管受力的不均匀系数。脚手架钢管底部截面所承受的自重压力：G=g1+g2=260+260=520(N)⑵、荷载P计算①、结构自重：拱圈砼15.5m3（砼容重按2300kg/m3）合40300kg,钢筋用量2870kg②、施工荷载：施工荷载包括作业时的人群荷载、模板重量、浇注砼时的振动及冲击力。人群荷载根据实际情况取6人（每个人按70kg计算），模板采用组合木模（共0.5t），冲击荷载按200N/M2取值，作用到每根钢管上的力P2=270N。③、荷载组合：竖向荷载考虑模板吊装时晃动，以及砼在浇注过程中不可避免的非对称等因素，故荷载组合考虑冲击系数为1.2，作用到每根钢管上的施工总荷载为：N1=（2488+270）*1.2=3310N。2、竖向钢管底部截面的截面承载力应力验算竖向钢管底部截面承受最大压力：N1=(P1+P2)=1.2*(2488+270)=3310N单根钢管截面面积：A=（D2-d2）*3.142/4=553mm钢管截面轴向容许应力为：[δ]=140Mpa=140N/mm2本脚手架钢管截面所承受的最大承压应力验算：δ=N/A=3310N/553mm2=5.99Mpa钢管轴向应力折减系数θ计算：考虑两端铰支取长度系数μ=1；惯性距计算I={3.142（D4-d4）}/32=269825mmi=√I/A=√269825/553=22.089λ=μL/i=1*1500/22.089=68查表求得θ=0.772-（0.772-0.713）（68-60）/（70-60）=0.725θ[δ]=0.725*140=101.5Mpa因为A3钢管轴向容许应力θ[δ]=101.5Mpa>>δ=5.99Mpa；所以脚手架钢管截面所承受的最大承压应力满足施工要求3、脚手架竖向钢管稳定性验算①、惯性距计算I={3.142（D4-d4）}/32