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1、現澆砼箱梁鋼管支架施工方案及計算書河南省大河筑路有限公司 焦海彥一、 工程概況河南新鄭市某大橋上部構造為現澆C50預應力砼箱梁。主橋長125米，三孔連續，即35m+55m+35m，箱梁為變截面，下緣為拋物線狀，梁高最小為1.8米，最厚處為3.20米。梁寬度36m，分左右兩幅，左右幅之間簡易鉸接。其半幅斷面頂寬18m,底寬14m為三箱室構造。全橋箱梁C50砼3954.6m3。箱梁施工按照圖紙設計，采取碗扣式鋼管滿堂支架上澆施工，分左右兩幅，逐次澆筑。由于該橋跨越水庫，橋位處水深2-4米，在下部結構施工時，已筑島圍堰，填至高處水位1米以上在筑島和隨后的承臺基坑回填時，由于水位的影響，土的壓實效果不2、好，再加上回填土深3-5米，支架地基的承載力較為軟弱，在箱梁支架設計時必須重點考慮地基的問題。二、 編制依據1、設計圖紙2、公路橋涵施工技術規范（JTJ 041-2011）3、公路橋涵地基與基礎設計規范（JTJ 024-2007）4、建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范（JGJ 166-2008）5、建筑施工扣件式腳手架安全技術規范（JGJ 130-2001）6、公路水泥混凝土路面設計規范（JTG D40-2002）三、 施工方案1. 對地基的處理針對支架地基土回填較厚、承載力低并且分布不均勻等特點，在承臺基坑土回填時，必須分層壓實，先用挖掘機碾壓，待回填至一定厚度后，再用20t壓路機分層碾壓。土3、基頂控制標高為106.2。支架下部承載層的結構為30cm厚C15砼+70cm厚的磚渣墊層，磚渣要分2層填筑碾壓，砼面層標高控制在107.2。2、碗扣式鋼管滿堂支架的搭設采用48碗扣式鋼管搭設支架，按半幅施工，先施工左半幅，再施工右半幅。支架縱向立桿間距主要分0.6m和0.9m兩種布局。橋墩占前后由于梁體體積大，按縱向間距0.6m布置，而跨中梁體相比較小，按0.9m布置。立桿橫向間距主要分0.6m、0.9m和1.2m三種布局。翼板下采用1.2m。箱室下采用0.9m,而箱室側墻下采用0.6m。水平桿步距為1.2m,個別部位高度不足時，靈活調整。頂板以下翼板下段考慮到箱室外墻的水平側壓力，步距按0.4、8m。并且從頂向下向內布置2道以上斜拉桿用扣件固定于立桿上，使支架橫斷面形式成幾何不變體增強橫向穩定性。在縱向、橫向每隔4-5道立桿布置剪力撐，按W行布置，用扣件固定于相交的立桿，一道斜拉桿內固定不少4道的立桿使支架在縱、橫方向形成幾何不變體。支架布置具體見附圖鋼管支架施工完畢后，開始布設模板托架，在立桿頂部縱向布設扁鐵（10050），在扁鐵上橫向布設100100帶木，并用鐵絲固定于扁鐵上，在帶木上鋪設箱梁頂板，用鐵釘釘牢。3、 支架預壓按照設計要求，當支架及模板底板搭設完成后，逐孔進行支架預壓，用吊袋裝土，按梁重的1.2倍荷載，布載前后要安排技術人員對有代表性的立桿進行觀測，認真測量記錄布測5、點在布載前后的沉降值，預壓期為7天。卸載后，根據預壓的沉降數據，對支架及托架進行相應的調整，并設置預拱度，以抵消支架的彈性變形。4、 支架的拆除在箱梁的預應力筋管道壓漿后，并且待水泥漿強度達到28MPa以后，才允許拆除支架支架拆除必須從上到下逐層拆除，不允許交叉拆除，其它細則應按照建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范作業。四.支架計算書1.選取0#臺前2m斷面、2#墩前后斷面 、跨中斷面為驗算點。2.荷載 荷載分恒載及動載兩部分組成。恒載包括梁體砼重q1,模板及托架q2，支架自重q3 ,砼按25KN/m3計算，模板按0.5 KN/m2計算，支架按實際重量逐根計算。動載包括施工人員及機械荷載q46、，振搗砼時產生的荷載q5和風荷載w,q4按1 .0 KN/m2計算，q5按2.0 KN/m2計算，水平風荷載標準值Wk=0.7Mz Ms Wo,其中Mz為風壓高度變化系數，取1；Ms為風荷載體型系數Ms=0.8，其中為擋風系數，Wo為基本風壓，鄭州地區取0.45 KN/m2截面=0.048=0.143截面=0.048=0.136截面=0.048=0.102荷載組合計算荷載Q=1.2（q1+ q2+ q3）+1.4（q4+ q5），單立桿支撐力為N荷載計算結果 表1荷載截面1截面2截面3q1KPaKN29.8613.4459.2522.2217.5811.87q2KPaKN8.510.2291.7、340.5040.590.399q3KPaKN0.800.3670.5380.2020.5210.357q4KPaKN10.45810.37510.71q5KPaKN20.91620.7521.42合計KPaKN41.6018.7777.5529.0926.6316.64WkKPa0.0360.03430.02573.按照建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范對立桿計算水平風荷載對立桿產生的彎矩Mw, Mw=1.4al02 Wk/10 式中a為立桿縱距（m）；l0為立桿計算長度，取1.2m, Wk為風荷載標準值（KN/m2）,見表1立桿壓彎強度式中：為鋼管軸心受壓穩定系數，取0.744；為鋼管截面積8、，取4.89cm2 =4.8910-4 m2；為截面塑性發展系數，取1.15，為有效彎矩系數，取1；w為立桿截面模量w=5.08 cm3=5.0810-6 m3；Ne為歐拉臨界力Ne=2EA/2=171KN；f為鋼管抗彎拉強度設計值，取205MPa計算結果 表2計算分項截面1截面2截面3單桿壓力Nw(KN)水平風荷載值Wk(KPa)立桿縱距a(m)水平風彎矩Mw(KN.m)立桿應力（MPa）安全系數K18.770.0360.64.3510-352.343.9129.090.03430.64.1510-380.732.5216.640.02570.94.6610-346.424.42計算結論通過9、通過通過4、地基承載力計算以最危險的截面2進行地基承載力計算，從上計算得知，單根立桿壓力Nw為29.09KN。根據對現場試驗用輕型貫入試驗測得392MPa,土基回彈模量E0=30MPa,承載板試驗加載至50KN時，彈性沉降量1.95mm，其中承載板直徑為30cm，回填磚渣后測得磚渣頂回彈模量E0=123MPa，彈性沉降量（加載40KN）0.85mm。按照公路水泥砼路面設計規范計算基本資料 C15砼 彎拉強度fr=2.5 MPa,彎拉彈性模量Ec=21Gpa=21000MPa , 砼厚h=0.3m,地基頂當量模量Et=123 MPa 計算.荷載應力=0.5370.3(21000/123)1/3=10、0.894ms=0.05230.49h-2=0.55MPapr=Kr Kf Kcs=11.21.640.55=1.08 MPa式中為砼板的相對剛度半徑（m）；Kr為接縫傳折減系數，取1.0；Kf為疲勞應力系數，取1.64；Kc為綜合系數，取1.2；s為計算荷載下產生的應力（MPa）；pr為荷載引起的疲勞應力（MPa）.濕度應力tm=（10-5210000.388）/20.44=1.22 MPaKt= Kttm=0.579 1.22=0.71 MPa式中為溫度疲勞應力（MPa）；溫度翹曲應力（MPa），ac為砼的線膨脹系數，取10-5/;Tg最大溫度梯度，查表取88；Bx為綜合溫度應力系數，查表取0.44；a、b、c為回歸系數，查表取0.855,0.041,1.355；Kt溫度疲勞系數.計算砼板彎拉應力確定目標可靠度系數=1.13，則（pttr）1.13（1.08+0.71）2.02Mpafr2.5Mpa從以上計算結果可知，在土基、磚渣墊層和混凝土面層的聯合作用下，混凝土面板在滿載時，荷載引起的彎拉應力小于設計標準值，滿足荷載要求。