引桥箱梁支架搭设施工设计方案

'西咸新区沣东新城富裕路沣河桥工程总体施工组织设计西咸新区沣东新城富裕路沣河桥工程引桥现浇箱梁支架搭设施工方案批准：审核：编写：中国水电建设集团路桥工程有限公司富裕路跨沣河桥项目部2012年11月20日1 目录1工程概况-1-2施工条件-1-2.1用电供应-1-2.2施工道路及场地-1-3施工方案-1-3.1施工工艺流程-1-3.2现浇箱梁基础处理-1-3.3支架形式及安装-2-3.3.1支架形式-2-3.3.2支架安装-2-3.4支架验算-8-3.4.1支架基本数据-8-3.4.2荷载基本数据-9-3.4.3荷载分项系数-9-3.4.4碗扣立杆受力计算-9-3.4.5地基承载力计算-10-3.4.6支架立杆稳定性计算-10-3.4.7地基沉降量估算-11-3.4.8分配梁受力计算-12-3.4.9竹胶模板及背带（10×10cm方木）受力计算-14-3.5支架预压-16-3.5.1预压目的-16-3.5.2支架预压观测点布置-16-3.5.3支架预压加载-16-3.5.4观测记录-17-3.5.5数据处理-17-3.6模板安装-18-3.6.1竹胶模板安装-18-3.6.2侧模钢模板安装-19-3.6.3在安装模板时特别注意以下问题：-19-3.6.4材料要求-19-3.6.5注意问题-19-4施工进度计划-20-5资源配置-21-5.1主要工程量及材料-21-5.2设备-21-5.3劳动力-21-6保证措施-22-6.1进度保证措施-22-6.2质量保证措施-22-6.3专项安全保证措施-22-1 1工程概况富裕路跨沣河桥桥梁位于西安沣渭新区富裕路西延伸段B段：高桥乡西规划路-沣河东路，跨越沣河。本桥孔跨布置为（38+36+36+35）m+（80+80）m+（3×35）m+（35+35+38）m。桥梁起点桩号为K4+794.769，终点桩号为K5+319.929，桥梁全长525.16m，全幅总宽23.5×2=47.0m，单幅桥桥面行车道宽18.5m。引桥共分三联，采用连续梁桥形式，跨径布置为西引桥：38+36+36+35m；东引桥：3×35m+（35+35+38）m。引桥下部结构采用桩柱式，桩基采用摩擦桩基础，上设承台、系梁；单幅墩柱采用三根φ1.5m的柱式桥墩，在各联边墩处设混凝土盖梁。上部结构采用单箱五室等截面预应力混凝土箱梁，梁高1.8m，采用满堂支架现浇法施工。本方案即为引桥箱梁支架搭设施工方案。2施工条件2.1用电供应主要为施工用电、夜间场地照明用电等。6#墩附近500kvA变压器安装上线供电，6#～12#现浇箱梁施工用电将就近从6#墩变压器接引，距离为300m。2.2施工道路及场地仍用承台、墩柱、盖梁纵向施工道路，承台、墩柱、盖梁施工完成后，整个场地整平并硬化后，做为材料堆放及支架搭设场地。3施工方案3.1施工工艺流程施工工艺流程：基础处理→现浇支架架设→支架预压→安装底模→混凝土施工。根据结构特点，左岸引桥（第一联）独立施工，右岸引桥（第二联、第三联）先施工第三联，再施工第二联。考虑施工道路布置及场地条件，为有利于施工展开，同一联，先施工右幅再施工左幅。3.2现浇箱梁基础处理 根据地质报告及现场试验数据，场区内地质为人工填土，地基承载力在80～100KPa之间，不能满足施工需要，需进行地基处理，处理方案为：将上层松散人工填土及腐殖土清理干净后碾压密实，施工桩基过程中的泥浆池清理干净后分层回填碾压密实，分层厚度为30cm，由于桩基施工导致场地破坏的局部地方需进行换填，换填深度为1m，6#、7#、8#墩由于在高压线下施工，在施工桩基时下挖原地面，具体参见《330kv高压线下施工方案》，在现浇梁施工过程中需进行地基处理，先分30cm一层回填至原地面并碾压密实，整体整平碾压密实后铺筑一层30cm二灰土，后在其上浇筑一层20cmC20砼，浇筑横向宽度比箱梁翼缘板各宽40cm，砼需振捣密实，表面平整。同时做好场区排水设施，四周设置砖砌排水沟，排水沟深40cm，宽50cm，采用单砖砌筑，后在其上砂浆抹面，抹面厚度为5cm，场区内设置横向排水沟，防止场区内积水，保证地基承载力满足施工要求。承台基坑回填区域采用蛙夯夯实。3.3支架形式及安装3.3.1支架形式本支架采用满堂式碗扣支架，其结构形式如下：纵向立杆布置间距为60cm，箱梁两端为60cm；横向立杆在箱梁腹板所对应的位置间距60cm，腹板及底倒角处钢管间距60cm；翼缘横、纵向立杆均按90cm布置。在高度方向横杆步距90cm，使所有立杆联成整体。支架断面图直插式双自锁钢管满堂支架安装好后，对于箱梁底板部份，在可调顶托上横向铺设400×10×10cm方木，然后在其上铺设纵向400×10× 10cm的方木，腹板50cm宽度内方木满铺，底板其余间距30cm铺设。对于翼缘部份，钢管架直接搭设到翼缘底，先在顶托上安装纵向400×10×10cm的方木，根据翼缘底板坡面将方木加工成楔型。支架下部垫在400×10×15cm枕木上。3.3.2支架安装1测量放线放样出箱梁在地基上的竖向投影线，根据投影线定出单幅箱梁的中心线，再根据中心线向两侧对称布设直插式双自锁钢管支架。2布设立杆垫块根据立杆位置布设立杆垫块，立杆下部垫块采用400×10×15cm枕木，上部垫块采用5cm木板，使立杆处于垫板中心位置，垫板放置平整、牢固，底部无悬空现象。3支架安装根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。安装时应保证立杆处于垫块中心，先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆，再逐层往上安装，同时安装所有横杆。5m间距设一剪刀撑。4顶托安装为便于在支架上高空作业，安全省时，可在地面上大致调好顶托伸出量，再运至支架顶安装。根据梁底高程变化决定横桥向控制断面间距，顺桥向设左、中、右三个控制点，精确调出顶托标高。然后用明显的标记标明顶托伸出量，以便校验。最后再用拉线内插方法，依次调出每个顶托的标高，顶托伸出量控制在30cm以内。3.3.3特殊部位支架形式考虑到左岸引桥3#～4#墩之间场地为河床岸坡，坡度较大，3#墩地面高程为393.800m，4#墩地面高程为382.200m，高差为11.6m，无法进行常规脚手架搭设，如采用回填至3#墩施工方案，土方量大，施工难度高，极不经济，且土方填筑完成后沉降量大，沉降周期长，支架基础极不安全，考虑第四跨支架施工安全性及经济性，项目部分别采用钢结构桁架支撑体系，钢管立柱和型钢组合结构，混凝土独立基础施工方案及挡墙施工方案做比较。3.3.3.1钢桁架结构第一联混凝土箱梁单幅3#～4#墩跨部分结构自重（恒载）为2309t。序号项目单位第一联箱梁单幅其中3#～4#墩跨部分备注 1长度m109.9636所占比例32.74%2C50混凝土（2750kg/m³）m³2397.35784.87按长度比例3kg6592712.502158399.87按长度比例4钢筋kg374731.74122684.09按长度比例5钢绞线kg85424.0427967.13按长度比例6合计kg2309051.093、4、5项合计考虑施工人员及工器具（电焊机等）、模板、支撑系统等活荷载为485KN。序号项目单位3#～4#墩跨备注1施工人员kg3000按40人考虑（75kg/人）2工器具（电焊机等）kg500按10台电焊机及其他考虑（50kg/台）3模板kg50004支撑系统kg400005合计kg485001、2、3、4项合计总荷载：按1.2×恒载＋1.4×活载计算：Q=1.2×23091KN＋1.4×485KN=28388KN采用φ450mm，壁厚10mm焊接钢管立柱，型钢抗压强度标准值f=200N/mm²，单根钢管设计承受压力值：F=fA=200N/mm²×（3.14×（450²-430²）/4）mm²=200×3.14×（202500-184900）/4=628×17600/4=2363200N=2363.2KN考虑材料的实际情况，按结构安全系数2考虑，单根立柱允许最大承受压力值F=1181.6KN，则共需立柱：N=Q/F=24.1≈25根。本跨箱梁（不含翼缘部分）面积611.8㎡，平均每根立柱分配约25㎡。则立柱横向5根布置，间距为5.5m，纵向共6排，间距为5m，布置30根，如附图所示。（1）支架验算1、钢管立柱稳定性σ3=P/ψA1钢管细长比λ=5.13*0.5/0.148=17.3，查《钢结构设计规范》GB50037-2003得：ψ=0.986 σ3=P/ψA1=(28388/30)×103/（0.986×137×102）=70N/mm21.6挡墙抗倾覆稳定性符合要求。抗滑稳定性：Ks=（Gn+Ean）μ/（Eat-Gt）Gn=Gcosα0=330×cos11=324KNGt=Gsinα0=330×sin11=63KNEan=Eacos（α-α0-δ）=246×cos（63-11-10）=182.8KNEat=Easin（α-α0-δ）=246×sin（63-11-10）=164.6KNKs=（324+182.8）×0.35/（164.6-63）=1.7>1.3 挡土墙抗滑符合要求。3.3.3.1主要材料数量表钢桁架结构主要工程数量表（单幅）序号材料名称规格型号单位数量备注1基础挖方m³24482C20基础砼C20m³5403钢管φ450Kg49970.54槽钢16aKg5792.65槽钢10#Kg5155.66工字钢40bKg13859.67工字钢32bKg66690.8挡土墙结构主要工程数量表（单幅）序号材料名称规格型号单位数量备注1基础挖方m³11202土方回填m³28113砼C20砼m³1623挡墙4二灰土厚30cmm³234.15砼C20厚20cmm³156.16搭设钢管支架空间体积m³94117钢管支架立柱φ48×3.5mmKg1461668钢管支架横杆φ48×3.5mmKg1573279顶托600型Kg2856410集水坑挖方10长×6宽×2高m³12011集水坑砂浆抹面厚5cmm³6.2经分析，钢桁架结构安全，受河水影响较小，但不经济，挡墙结构经济性高，较安全，但受河水影响较大，结合本地区气候条件，桥梁所处区域雨季为7、8、9月，项目部在做好防水措施的条件下，采用挡墙结构施工第四跨现浇箱梁。3.4常规碗扣支架验算3.4.1支架基本数据（1）WJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管；（2）根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》计算公式N《ψAf可得，立杆、横杆承载性能：立杆横杆步距(m)允许载荷(KN)横杆长度(m)允许集中荷载(KN)允许均布荷载(KN)0.6400.94.5121.2301.23.571.8251.52.54.5 2.4201.82.03.0（3）根据《工程地质勘察报告》，本桥位处地基容许承载力在80Kpa左右。3.4.2荷载基本数据（1）钢筋砼荷载q1：按施工图，砼、钢筋及钢绞线总重30805.8t，引桥桥梁面积为13601平方米，故单位平米的砼、钢筋及钢绞线总重为q1=30805.8×10/13601=22.65KN。（2）模板荷载q2：a、内模（包括支撑架）：取q2－1=1.6KN/m2；b、外模（包括侧模支撑架）：取q2－2=2.2KN/m2；c、底模（包括背木）：取q2－3=1.2KN/m2；（3）施工荷载：因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，取q3=1.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。（4）碗扣脚手架及分配梁荷载：按支架搭设高度≤10米计算：q4=1.5(钢管)+0.85(分配梁)=2.35KN/m2。（5）水平模板的砼振捣荷载，取q5=2KN/m2。（6）倾倒砼时产生的冲击荷载，取q6=2KN/m2。3.4.3荷载分项系数（1）混凝土分项系数取1.2（2）施工人员及机具分项系数取1.4（3）倾倒混凝土时产生的冲击荷载分项系数取1.4（4）振捣混凝土产生的荷载分项系数取1.43.4.4碗扣立杆受力计算（1）在跨中断面腹板位置，最大分布荷载：q=q1×1.2+q2-1+q2-3+q3×1.4+q4+q5×1.4+q6×1.4=22.65×1.2+1.6+1.2+1.0×1.4+2.35+2×1.4+2×1.4=39.33KN/m2碗扣立杆分布60cm×60cm，横杆层距(即立杆步距)60cm，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.6×39.33=14.16KN<[N]=40KN（2）2m后浇带位置，最大分布荷载q=q1×1.2+q2-1+q2-3+q3×1.4+q4+q5×1.4+q6×1.4 =22.65×1.2+1.6+1.2+1.0×1.4+2.35+2×1.4+2×1.4=39.33KN/m2碗扣立杆分布60cm×60cm，横杆层距(即立杆步距)60cm，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.6×39.33=14.16KN<[N]=40KN(3)跨中翼缘板位置立杆计算：q=q1×1.2+q2-2+q3×1.4+q4+q5×1.4+q6×1.4=22.65×1.2+2.2+1.2×1.4+2.35+2×1.4+2×1.4=39.01KN/m2碗扣立杆分布为外侧60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)90cm，单根立杆最大受力为：N＝0.6×0.9×39.01=21.06KN<[N]=30KN经以上计算，立杆均满足受力要求。由于我部采用碗扣式满堂支架，经试验证明，碗扣式满堂支架是扣件式满堂支架稳定性的1.15倍。由于在两联连接处有2m宽后浇带，此处部分支架作为体系转换的临时支点，校对后浇带前5m部位支架进行加密，支架步距为0.6m，间距0.3m。3.4.5地基承载力计算（1）跨中断面腹板位置σ=14.16/（0.6×0.6）=39.33Kpa（2）跨中断面底板位置σ=14.16/（0.6×0.6）=39.33Kpa（3）跨中翼缘板位置σ=21.06/（0.6×0.9）=39.01Kpa场地基础为20cmC20砼，抗压强度较大，可不进行验算，只需验算土基础的抗压承载力。由工程地质勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，地表土质为人工填土、砂性土，地基的承载力最小为80kpa，无软弱下卧层，根据以上计算数据，各位置地基承载力均满足施工要求。3.4.6支架立杆稳定性计算碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：公式：N≤[N]=ΦA[ó]碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝489mm2,A3钢，I＝10.78×104mm4 ，则回转半径λ=（I/A）1/2=1.58cm，跨中底板位置：h=60cm，跨中翼缘板位置步距h=90cm。跨中底板处长细比λ＝L/λ=60/1.58=37.97<[λ]=150取λ＝38；跨中翼缘板处长细比λ＝L/λ=90/1.58=56.96<[λ]=150取λ＝57；此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表Φ＝0.893（跨中底板处），Φ＝0.829（跨中翼缘板处）[ó]=205MPa跨中底板处：[N]=0.893×489×205=89518.79N=89.5KN跨中翼缘板处：[N]=0.829×489×205=83103.1N=83.1KN支架立杆步距60cm中受最大荷载的立杆位于跨中底板处，其N＝14.16KN；立杆步距90cm中受最大荷载的立杆位于跨中翼缘板处，其N＝21.06KN（见前碗扣件受力验算）由上可知：跨中底板处：14.16KN＝N≤[N]=89.5KN跨中翼缘板处：21.06KN＝N≤[N]=83.1KN跨中底板处：n=[N]/N＝89.5/14.6＝6.1＞2跨中翼缘板处：n=[N]/N＝83.1/21.06＝3.9＞2结论：支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。3.4.7地基沉降量估算1土基沉降量估算（1）假设条件：E0在整个地层中变化不大，计算地层按一层进行考虑。（2）按照弹性理论方法计算沉降量：S=S——地基土最终沉降量；p——基础顶面的平均压力；按最大取值P＝42Kpab——按单根立杆作用宽度计算；0.6mμ、E0——分布为土的泊松比和变形模量；μ=0.2ω——沉降影响系数，取1.12E0=[1-2μ2/(1-μ)]EsEs=10.05Mpa E0=9.045最终沉降量S＝42×10-3×0.6×1.12×(1-0.22)/9.045=3mm2砂砾垫层沉降量估算scu=pmhz/Ecupm取40Kpa，Ecu取20Mpa故scu=pmhz/Ecu=40×10-3×0.2/20=0.4mm3基础沉降量估算总值S=3+0.4=3.4mm。3.4.8分配梁受力计算1规格10cm×15cm方木10×15cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力，弹性模量按A－3类计，即：[σw]＝11Mpa，E＝9×103，10cm×15cm方木的截面特性：W＝10×152/6＝375cm3I=10×153/12=2812.54cm4（1）在跨中底板部位：10cm×15cm横向分配梁验算：底板部位的荷载q=39.33KN/m2,立杆纵向间距为60cm，横向间距为60cm。a、P计算：10×10cm横向分配梁间距为30cm,其分配情况如下图：p=q×l纵×0.3＝39.33×0.6×0.3=7.08KNb、强度计算：因为p在跨中，数量n为2，n为偶数，l=600mm所以Mmax=npl/8=2×7.08×0.6/8=1.06KN·m=1.06×106N·mmσw=Mmax/w=1.06×106/375×103＝2.82MPa<[σw]=11MPa满足要求c、挠度计算：根据n=2,n为偶数，l=600mm Wmax=(5n2+2)pl3/384nEI=(5×22+2)×7.08×103×6003/（384×2×9×103×2812.5×104）=0.17mm