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1、新建東北東部鐵路登沙河至莊河段（DZ2標段）某（40+64+40）m預應力混凝土連續梁墩頂O號梁段現澆模板支撐架施工方案設計第一章、工程概況1.1 工程概況新建東北東部鐵路通道登沙河至莊河段改造工程（DZ2標段），某特大橋的第26號墩第29號墩梁跨設計為（40+64+40）m預應力鋼筋混凝土連續梁，梁全長145.4m。箱梁設計采用時速200公里有砟軌道預應力混凝土雙線連續梁。該特大橋(40+64+40)m預應力鋼筋混凝土連續梁結構布置如圖1所示。圖1 、 (40+64+40)m連續梁結構布置簡圖1.2、主梁工程概況連續梁頂板寬度11.7m，底板寬度6.4m。箱梁橫截面采用單箱、單室直腹板形式，2、頂板厚度除梁端附近外均為35cm，腹板厚度由486080cm變化，底板由跨中的40cm按二次拋物線變化至根部的80cm。梁高沿縱向按二次拋物線變化，中支點梁高5m，邊支點及跨中梁高3m，中跨跨中直線段長8.4m，邊跨直線段長14.4m。全橋共分為35個梁段，T構每側懸澆7個節段，設計懸澆28個節段。中支點O號梁段長度9m，懸澆梁段分成3.5m及4m，合攏段長2m，邊跨直線段長度8.4m。連續梁O號梁段及1號梁段結構簡圖如圖2所示。圖2、連續梁O號梁段及1號梁段結構簡圖1.3、橋梁主墩概況（40+64+40）m三孔連續梁處于第2629號橋墩上。其中第26號及第29號為邊墩，第27、28號墩為主橋3、墩。兩座主橋墩均為實體鋼筋混凝土結構，設計為C35實體鋼筋混凝土結構。墩身為園端形板式橋墩，橋墩高度9.5m（墩身7m、墩帽2.5m），寬度7.6m。鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎，兩層實體鋼筋混凝土承臺。一承臺平面尺寸順橋長10.6m、橫橋寬度14、60m；二層承臺平面尺寸順橋長5.6m、橫橋寬度10m、高1.5m。墩身頂帽尺寸橫橋向寬9.4m、順橋向長3.8m。主橋墩結構尺寸如圖3所示。圖3、主橋墩墩身結構尺寸簡圖第二章、模板支撐架結構概況根據中華人民共和國住房和城鄉建設部危險性較大的分部分項工程安全管理辦法200987號文要求，針對本橋O號梁段現澆模板支撐架的分項工程編制專項施工方案。本方案編4、制的主要內容包括支撐柱，以及上部一次主梁、二次橫向分配梁及其桁聯穩定結構。其上結構屬于底模模板結構，列入模板施工作業指導書中編制。本橋兩個主橋墩墩高均為9.5m。橋墩墩身不算很高，擬采用落地式支撐架。由于O號梁段長度9m，不滿足兩支掛藍獨立安裝場地（長度）需要（利舊既有掛藍），考慮將兩個1號梁段改為支架澆筑。現澆模板支撐架總長度應滿足O號梁段和兩個1號梁段澆筑需要，支撐架搭設總長度不小于為16m。考慮懸澆T構在墩身外設置鋼管支撐柱，一并與O號梁段和1號梁段的模板支撐架共用。模板支撐架采用落地式支撐架。鋼管支撐柱N1桿件采用直徑350 mm、壁厚12mm鋼管柱；一次主梁N2采用雙拼I45b工字鋼5、組合梁，橫向分配梁N3采用I25b工字鋼。墩身內錨固拉桿N7采用直徑32mm、標準強度=830MPa（型號PSB830）精軋螺紋錨固鋼筋。N2一次主梁通過N7錨固拉桿與墩身的連接。（1+0+1）號梁段現澆混凝土模板支撐架結構如圖4所示。圖4、（1+0+1）號梁段現澆混凝土模板支撐架結構簡圖第三章、計算結構設計荷載（一）、方案設計依據1、本工程客貨共用箱梁設計圖；2、本工程特大橋下部結構設計圖紙；3、客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南（TZ2032008）；4、鐵路橋涵工程施工安全技術規程（TB10303-2009）；5、鐵路預應力混凝土連續梁（剛構）懸臂澆筑施工技術指南TZ3242010；6、鋼6、結構設計規范（GB500172003）；7、【JGJ166-2008】腳手架及模板安全技術規范；8、【JGJ162-2008】建筑施工模板安全技術規范（二）、荷載計算1、計算結構恒載本橋（1+0+1）梁段全長16m采用支架現澆，分O號和1號梁段分兩次澆筑。先一次澆筑9m長 O號梁段，待O號梁段完成后，再接續澆筑兩個3.5m長1號梁段。從支架受力過程分析，支架是兩次加載，交替承擔箱梁施工荷載。因此，支架強度應分為兩次荷載設計計算。兩次加載的結構恒載計算橫斷面截取圖2中的1-1和2-2及3-3位置的橫斷面。（1）、計算箱梁橫斷面面積O號梁段墩外支架支撐部分荷載橫截面積如圖5所示。圖5、O號梁段墩外7、支架支撐部分橫截面積圖1號梁段端部（33）橫截面積如圖6所示。圖6、1號梁段端部（33）橫截面積圖（2）、支架承擔梁段對應橫截面積：11截面面積：A1=16.56m2；22截面面積：A2=14.24m2；33截面面積：A3=13.09m2。2、計算設計荷載（1）、O號梁段兩側懸出墩外2.6m長，支撐架支撐2.6m長段設計荷載，采用（11）及（22）橫斷面、支撐梁段結構恒載：q1= 0.5rc（A1+A2）=400kN/m;、模板重量q2=qB=29kN/m; B為梁寬，11.70m。、支架臨時結構重量：q3=15%q1=60kN/m(暫按以往經驗估算)、施工人員和機械活載：q4=1kN/m2B8、=12kN/m。、結構平均設計線性荷載：q=1.2(q1+q2+q3)+1.4q4=604kN/m。計算荷載比較結構自重放大系數：K=1.51。（2）、1 號梁段3.5m長設計荷載，采用（22）及（33）橫斷面、支撐梁段結構恒載：q1= 0.5rc（A2+A3）=355KN/m;、模板重量q2=qB=29kN/m; B為梁寬，11.70m。、支架臨時結構重量：q3=15%q1=53kN/m(暫按以往經驗估算)、施工人員和機械活載：q4=1kN/m2B=12kN/m。、結構平均設計線性荷載：q=1.2(q1+q2+q3)+1.4q4=541kN/m。計算荷載放大系數：K=1.52。第四章、結構內9、力計算 （一）、澆筑O號梁段工況下的結構內力計算1、計算支撐點內力澆筑O號梁段時，懸出墩外2.6m作用在支架上。支撐架的荷載示意圖如圖7所示。墩身上支撐點兩個A點，每點支撐力假設為R1；墩外支撐柱兩個B點，每點豎向支撐力假設為R2。 經過力學計算得到：墩身上分擔荷載：2R1=968kN，R1=484kN；支撐柱N1豎向荷載：2R2=604 kN，R2=302kN。圖7、O號梁段荷載簡圖 圖8、N2主梁內力計算簡圖2、計算縱向工字鋼主梁N2內力N2主梁內力計算圖如圖8所示。N2最大彎矩為：Mmax=233KN-m，Mmin=-508kN-m，最大剪力Tmax=968kN。3、計算橫向分布工字鋼梁10、N3內力（1）、計算支撐梁段平均橫斷面荷載圖截取O號梁段懸出墩身外2.6m段的平均橫斷面面積。平均橫截面積荷載圖如圖9所示。圖9、O號梁段懸出墩身外2.6m段平均橫截面積荷載圖平均斷面面積A=15.4804m2。（2）、計算分布梁N3最大內力橫向分布梁N3的內力計算圖如圖10所示。圖10、橫向分布梁N3的內力計算簡圖N3分配梁最大彎矩Mmax=257.2KN-m，最大剪力Tmax=472.9KN。（二）、澆筑1號梁段工況下的結構內力計算1、計算支撐點內力澆筑1號梁段全長3.5m，在N1鋼管柱內側段55cm，比O號梁段自重差很多，只計算N1鋼管柱外側懸出段。支撐架的荷載示意圖如圖11所示。鋼管柱11、上支撐兩點，每點支撐力假設為R2，懸臂端斜支撐柱N8的兩點豎向支撐點，每點設為R3，N8斜支撐柱每點軸向支撐力設為R8。 經過力學計算可得：N1鋼管柱上豎向荷載：2R2=935kN，R2=468kKN。N8斜支撐柱豎向分擔荷載：2R3=547KN，每根軸向荷載：R8=274kN；圖11、1號梁段荷載簡圖 及N2主梁內力計算簡圖2、N2梁懸出段內力N2梁懸出段內力計算圖如圖11所示。N2最大彎矩（雙根）為：Mmax=278kN-m，Mmin=-514KN-m，最大剪力Tmax=935kN。3、計算橫向分布工字鋼梁N3內力由于O號梁段箱梁截面較高，豎向荷載大于1號梁段。計算段長1.2m，對應O號梁12、段的橫向分布梁N3所需要的強度較大。為計算簡便，1號梁段橫向支撐部分，N3分配梁按O號梁段計算結果進行，不再單獨計算。（三）、選取結構設計內力結構內力匯總比較表2 支撐架O號梁段及1號梁段兩次受載內力統計表受載工況墩上A點豎向R1N1支撐柱豎向R2N2梁內力N8斜支撐內力N9水平撐內力分布梁N3內力MmaxTmaxR8RMmaxTmaxO號梁段48430225448400257.2472.91號梁段0468257467豎向274182設計取值484468257484329182257473第五章、結構設計，強度和剛度驗算（一）、N1支撐柱N1支撐柱在支撐架內受壓長度10.55m，在中間增加一道13、鋼管橫向支撐，最大自由受壓高度為6.0m。N1支撐柱擬采用直徑350mm、壁厚t=12mm的螺旋鋼管柱。鋼管材質為Q235。分擔的最大軸向受壓荷載R=R2=468kN。N1鋼管柱的物理幾何特征：橫截面積A=127.4cm2，截面慣性矩IX=IY=18220cm4 ，延米重量100.02kg/m，回轉半徑i=11.96cm，長細比=50.2，屬于短壓桿。長細比折減系數=0.855。支撐柱允許支撐能力R=2287 kN。大于R=468kN，安全儲備系數4.9，遠大于K=1.3，滿足要求。鋼管受壓后最大壓縮量：=1.8（mm）。注：N1桿件最大壓縮量1.8mm。（二）、N2一次主梁（水平拉桿）結構設14、計N2主梁擬采用兩根I45b工字鋼組合梁，Q235鋼材。I45b工字鋼的物理特征為：橫截面積A=111cm2，截面慣性矩IX =33760cm4，Ix/Sx=38cm，d=13.5mm。N2桿件的設計控制最大內力為：最大彎矩為：Mmax=257kN-m，最大剪力Tmax=484kN。外懸臂段有水平拉力F=182KN。1、驗算彎曲拉應力=93.8MPa，小于f=210MPa，安全儲備系數K=2.23，強度安全系數滿足要求。2、抗剪核算最大剪應力： =47.2MPa，安全系數K=2.54，滿足要求。3、驗算彎曲撓度外懸臂段跨中向下彎矩M=139KN-m（單根）。利用位移相似比例法計算，驗算其撓度變15、形值。設N2主梁上作用單位力q=1，則單位力彎矩圖如圖12所示。圖12、N2主梁單位荷載作用分析簡圖單位荷載作用下的最大彎矩：=9591；單位荷載作用下的最大撓度：=5.410-4；設所求跨中最大撓度為max，由相似比例公式：求得：=0.8mm；小于允許撓度=L/500=5.5mm，滿足要求。4、端錨板焊縫抗剪強度檢算如圖N2主梁設計大樣圖18所示。2I45b工字鋼與端錨板丁字焊接。接觸面外露焊縫有效的總長度不小于L=150cm。焊縫高度h=25mm，按有效20mm高度檢算。焊縫總抗剪切能力：=2625kN，遠大于Tmax=484kN，安全儲備系數K=5.4，安全滿足要求。公式中：fV為鋼材抗16、剪強度。（三）、橫向分布梁-N3橫向分布梁N2，擬采用I25b工字鋼梁。Q235鋼材。其物理特征為：橫截面積A1=53.5cm2，截面慣性矩IX =5280cm4 ，Ix/Sx=21.3cm,d=10mm。N3分布梁的設計控制內力：最大彎矩Mmax=257kN-m，最大剪力Tmax=473kN。1、計算所需根數O號梁段底部支撐2.6m長，設所需I25b工字鋼n根，按允許應力法計算。則：。令。得到：3.8。選取6根（I25b工字鋼布置間距應滿足梁底模板支撐的100mm100mm方木支撐跨度需要，平均間距不大于60cm）。2、驗算彎曲拉應力=101.4Pa，小于f=215MPa，安全儲備系數K=217、.1，滿足要求。3、驗算彎曲撓度利用位移相似比例法計算。驗算最大彎矩處的撓度變形值。設N3主梁上作用單位力q=1，則單位力彎矩圖如圖14所示。圖14、橫向分布梁N3單位荷載分析簡圖單位荷載作用下的最大彎矩：=39200；單位荷載作用下的最大撓度：=0.019；設所求跨中最大撓度為max，由相似比例公式：求得：=12.9；略大于允許撓度=11.2相當。按JGJ1662008規范要求，應去掉荷載系數K=1.2，撓度檢算是滿足要求的。4、驗算抗剪強度最大剪切應力： =37MPa，安全系數：K=3.4滿足要求。（四）、其它驗算均滿足要求，計算過程略。第六章、各項施工保證措施及注意事項1、本方案是按O號18、梁段和1號梁段交替施工受力計算的，不能承受全部荷載。在O號梁段完成后，必須將O號梁段的底模板拆除，卸掉O號梁段的荷載。避免支架承受全部荷載造成支架壓潰破壞。2、N1支撐柱的接長要求順直、上下同心、搭接或者拼接板厚度焊縫高度均要滿足鋼管截面強度要求；上下端蓋板焊接要保證焊縫厚度和質量。3、墩身內預埋的N7拉桿，必須先將預埋套管穿過鋼模板，使用鋼模板定位控制，確保預埋桿件空間位置準確。N2主梁端錨板的位置預埋木模盒，在圓弧處吃入墩帽大約不少于5cm深度。4、N1、N2桿件的制作焊接質量，必須滿足設計要求，接觸面周邊滿焊縫，焊縫應飽滿，并應探傷、夾渣檢查。5、支架平臺上應設安全圍欄。圍欄規格不得低于1.5m高。施工標準由現場制定施工結構。6、本方案的N1、N2桿件加工制作，必須由具備鋼結構專業資質人員完成，嚴禁現場使用乙炔、電焊粗制濫造。制造后須經相關資質人員檢查驗收，避免加工重量不合格。