特大桥主桥托架及支架施工设计方案

'特大桥主桥托架及支架施工设计方案一、主桥工程概况梁济运河特大桥是济南至菏泽高速公路上的一座特大型桥梁，全长527m，位于半径R=9000m的平曲线内，曲线变化由主桥和引桥箱梁翼板长度变化形成。主桥上部结构采用三跨60+100+60m预应力混凝土半刚构连续箱形梁，全长220m。桥面纵坡分别为1.700％和-1.785％，变坡点位于主桥上的K122+098.00位置；桥面横坡为单向2％。本桥按两幅分离设计，两幅间距为100cm，主桥箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱梁顶板宽13.5m，底板宽6.6m；梁高为2.5～5.0m不等(其中主墩墩顶梁高5.0m，跨中及边跨支点梁高2.5m，1＃～9＃块及0＃块部分梁高按二次抛物线变化，其余箱梁梁高为等高度)；翼板长度为3～4m之间不等；1＃～9＃块底板厚按二次抛物线变化，0＃块底板厚为分段线性变截面，10＃块底板为等厚；箱梁顶板设置成单向2％横坡。箱梁除墩顶设置横隔板外，边孔、中孔合拢段各设一块横隔板。箱梁0＃块长度10.0m，在托架或支架上现浇施工。1＃块长度3.75m，考虑挂篮长度的原因，可采用两种施工方案，第一种方案是调整其中一副挂篮中的承重主构架的横向联结间距1m左右，使其在平面错开布置，实现1＃块的挂篮施工；第二种方案是采用在托架上现浇施工，建议采用第一种方案（挂篮施工方案）。2#～10#梁段，每段长3.75m或4.5m，均采用挂篮悬臂浇筑施工，两个“T”构同步施工。中孔合拢段长度3.0m，边孔合拢段长度1.5m；边孔支架现浇段长度9.93m。梁济运河特大桥主桥除6号墩的墩梁采用刚性联结外，其余均采用盆式橡胶支座。梁济运河特大桥主桥每座共用墩（5号、8号墩）为厚度1.6m单薄壁墩，基础为双排φ1.5m钻孔桩，桩顶设规格为10.6×6.5×2.5m的承台。主墩（6号、7号墩）为厚度1.5m双薄壁墩，两薄壁中心距6.0m，墩高约为11.15m，基础为三排φ1.8m钻孔桩，桩顶设规格为11.9×11.9×3.0m的承台。梁济运河特大桥主桥除8号墩位于Ⅱ25 级通航河道的梁济运河内（目前水深2m左右，属第四系孔隙潜水）外，其余墩（5号、6号、7号墩）均位于平坦的旱地上。该特大桥主桥钻孔在70～90m之间，地质情况为表层0.5m左右耕植土层（对于水中为黑色的淤泥层），褐黄色、松散、稍密，以亚砂土，含植物根系；0.5～40.2m以亚砂土为主，局部地层夹杂姜石；40.2～90.4m为粘土和细砂、中砂、中粗砂及粗砂互层，平均每层2.0～3.0m厚，容许承载力最大达420kPa。二、方案设计原则及方案的确定和选用（一）方案设计原则1、在确保安全质量的前提下，尽量经济的原则；2、取材和安装方便的原则；3、尽可能利用现有常备材料的原则；4、尽可能利用既有结构物并尽量减少对既有结构强度影响的原则。（二）方案的确定和选用1、0号块采用在墩身上设置托架方案（又分预埋式和装配式两种方案，但本设计只叙述装配式托架方案）和在承台顶面上架设碗扣式满堂支架方案，此二种方案可任选一种，但最好选择碗扣式满堂支架方案。2、1号块本桥现浇0号块较短，长10.0m，施工1号块时无法正常布置挂篮，可采用以下两种施工方案：第一种方案是调整其中一副挂篮中的承重主构架的横向联结间距1m左右，使其在平面错开布置，实现1＃块的挂篮施工；第二种方案是采用在托架上现浇施工。这两种方案中，第一种方案简单、经济；第二种方案费用高，托架加工及安装复杂，对墩身整体结构强度有一定的影响。为此建议采用第一种方案（挂篮施工方案），第二种方案只作参考。3、陆上边孔现浇段（5号～6号墩之间）采用碗扣式满堂支架方案，但地基需作加固处理。4、水中边孔现浇段（7号～8号墩之间）采用临时墩梁式支架方案。利用钢管桩、贝雷架、型钢等材料。建造两个临时墩，其中一个在8号墩承台上设置钢管排架墩，另一个利用震动钢管桩作基础的水中墩。三、0号块支架及托架方案25 1、三角桁架型托架概述根据梁济运河特大桥的特点，本桥0#块施工采用三角桁架型托架支撑。托架的主承重架采用三角形桁架，桁架用热轧型钢组拼而成，结构受力明确，自重轻，刚度较大，变形稳定可以有效预防混凝土开裂。托架顶面主要受力杆件采用贝雷架，连接采用J506焊条焊接，支撑端以直径32mm高强精轧螺纹钢贯通墩柱固定，装拆方便。外模采用组合钢模，以槽钢焊接支架支撑；内模采用组合钢模，以槽钢焊接的内模支架及钢管支撑。该托架由三角桁架、贝雷架、拉杆锚固三个基本受力系统组成，其基本结构布置图详见图1所示，节点具体布置图在后面计算检验说明书中有详细说明。托架主承重的上桁梁采用2[28及斜撑采用2［22b槽钢焊接组成，材质为Q235钢，[σ]=215MPa，[τ]=125MPa。次要受力杆件采用2［20a槽钢组成，横向系杆为2［20a及L125×14mm角钢焊接而成，均采用Q235钢材，E=210GPa，[σ]=215MPa，[τ]=125MPa。托架锚固系统由直径32mm高强度精轧螺纹钢、L125×14、2cm钢垫板组成（具体尺寸见附图），钢材为40Si2Mov，屈服强度750MPa，容许拉（压）应力[σ]=0.7×750=525MPa,容许剪应力[τ]=0.5[σ]=0.58×525=304.5MPa。2、托架结构详图(见下图)25 3、托架检算（1）、荷载分析：托架所受荷载包括新浇砼梁体自重45t/m;内外模板及其框架重（1t/m）;支架自重（4t/m）；浇注混凝土、振捣混凝土、施工机具、冬季措施、人员等施工荷载（合计7.5KN/m2）托架结构所受静载作用图如下：25 （2）、杆件内力计算：由于杆件的弯距与剪力相对轴力来说很小，可忽略不计，各杆节点以铰节形式考虑，根据结构及荷载的对称性，取半结构进行计算，计算简图如下：求出各杆轴向力：N1=+19.17t；N3＝+75t；N2=-31.5t；N4＝-106.07t（3）、构件选材及其截面特性：（1）、（3）杆件选用2[28b组合结构，截面参数为：A＝45.62cm2，g＝35.81Kg/m，Ix＝5118.4cm4，Wx=365.6cm3，ix＝10.59cm，Iy＝241.5cm4，iy＝2.3cm，Z0＝2.02cm，斜杆（2）、（4）杆选用2[22b组合结构，截面特征为：A=36.24cm2,g=28.45kg/m，IX=2571.3cm4，Wx=233.8cm3，ix＝8.42cm，Iy＝176.5cm4，iy＝2.21cm，Z0＝2.03cm。（4）、强度检算：①二力杆强度检算：由于在所有杆件中（4）号杆件受力最大，且截面积最小，所以只需对（4）号杆件检算即可。25 ②对拉杆Ф32j高强精轧螺纹钢的检算：单根拉杆承受的最大拉力等于N3＝18.75t，单根拉杆承受的最大剪力为：Qmax＝18.75t，③对连接角钢的检算：连接角钢采用L125×14，单块角钢承受的最大拉力为单根拉杆所受的最大剪力Qmax，（5）、受压杆件长细比检算：只需对（4）杆检算即可。绕定轴x的长细比：绕虚轴y的长细比：按绕虚轴稳定确定分肢轴线间距C和杆截面高h按等稳定原则λoy＝λx，可求λy和iy。λx＝25.2分肢长细比λoy≤0.5λmax＝0.5×25 25.2＝12.6，取12h＝c+2Z0＝182.32+20.3×2＝223mm，采用h＝230mm，实际c＝h-2Z0＝230-2×20.3＝189.4>100mm；由于λy＝22.6，ψ＝0.961，N/ψA＝106.07×104/0.961×72.48×102＝152.28N/mm2<215N/mm2受压杆件缀尺寸确定：A、构件的剪力每个缀板面剪力为V1＝V/2＝18.33/2＝9.17KN;B、初选缀板尺寸：纵向高度hb≥2/3·C＝2/3×189.4＝126.27mm，厚度tb≥c/40＝4.375mm，取hb×tb＝70×6,相邻缀板中心距l1＝l01+hb，l01＝λoyXi1＝12×21.1＝253.2,l1＝253.2+70＝423.2mm;缀板刚度和等分肢线刚度比值：满足。C、检算缀板强度：弯距Mb1＝V1L1/2＝9.17×403.2/2＝1848.67KN剪力Vb1＝V1L1/L＝9.17×403.2/189.4＝19.52KNσ＝6Mb1/tbhb2＝6×1848.67×103/6×1702＝63.97