现浇箱梁支架验算方案

鹤岗至大连高速公路ZT12标合同段

板房子互通A匝道桥预应力

现浇箱梁计算书

编制： ____________________

复核： ____________________

审核： ____________________

中国建筑股份有限公司

鹤大高速公路ZT12标项目经理部

2014年7月

现浇箱梁支架验算方案

—、工程概况：

鹤大高速公路ZT12标板房子互通立交A匝道桥属于板房子互通立交二期工程，桥梁中心桩号AK0+971.6,总体布置：4*（4*28）+

（22+33.8+22）+4*28，全长645.46米。其中第二联第二、三孔上跨主线，第五联第二孔上跨B匝道，第六联第一孔上跨C匝道。上部结构采用等截面预应力混凝土连续箱梁。计算跨度为22+33.8+22,预应

力混凝土连续梁横断面为单箱双室断面，桥面横坡由箱梁整体倾斜形成，梁底设调平块。边腹板为直腹板，腹板再变厚段内厚度按线性变化。梁高均为1.6米。箱梁主要尺寸表：

、方案编制依据

（一）、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50—2011；

（二）、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/2 —2004；

（三）、《公路工程施工安全技术规程》JTJ076—95；

（四）、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；

（五）、《路桥施工计算手

册》周水兴，何兆益，邹毅松，2010.5 ；

（六）、《贝雷梁使用手册》；

（七）、《建筑结构荷载规范》；

（八）、鹤大高速公路ZT12标段施工图设计文件、技术交底、设计变更、补

充、文件资料

三、施工投入情况

（一）、人力资源投入情况（略）

（二八施工机具及测量设备投入情况

（三八物资材料投入情况（略）

四、支架施工方案

4.1、支架设计

根据现场情况，本桥支架搭设普通部位采用48x3.5mm碗扣架进行搭设，间距

90x90cm,墩柱实心横梁处间距30x60cm（横桥向间距30cm）;现浇梁上跨已通车段落采用①630mm*8m钢管立柱加2根140a型钢顺路形成刚桁架，垂直于通车路段方向布设140a 型钢做为现浇箱梁承重梁，跨径5m（保证通车净宽度不小于4m），通行净高不小于

5m①630x 8mm钢管端头采用1.2cm厚钢板圭寸闭，加

法兰结构，以便连接成不同高度的钢管柱，钢管柱横向采用工字钢剪刀撑连接，工字钢和钢管桩采用焊接的连接方式，增强整体稳定性。17#-18# 跨现浇箱梁下沿已通车道路横桥向布置12根钢管柱（如示意图所示），柱中距3m顺桥向布置2 排钢管桩，跨度5.0 米。

19#-20#跨箱梁纵向设置8根钢管立柱，柱中距3m。顺桥向布置2排钢管桩，跨度5.0 米。钢柱之间横纵桥向每两根相邻的钢管柱上下4m采用16#工字钢做水平连接和剪刀撑连接，钢管柱底部统一采用直径12mm

的钢筋拉接。梁模板采用1.5cm厚的竹胶板。

4.2、测量放线和条形基础施工

1）基础施工方案

钢管支墩基础采用条形C30混凝土基础，直接作用在已经通车路面上，底承

载力要达到400Kpa，基础施工完成后，在支架两侧预留60厘米设置临时排水沟，将路面积水及时排流引导至路基排水沟中。

2）测量放线

根据设计方案和平面布置图，用全站仪和钢尺放出灌注桩基础及立柱位置。

3）钢管桩基础施工

钢管桩基础采用C30钢筋混凝土（配筋形式为：上下层分别布置11根①20

钢筋，同时按25cm的间距配置①10箍筋），长度依照翼缘板投影线与道路交叉线最外侧交点范围布设并往外扩长1m,基础高0.8m，宽1m基础砼钢管立柱位置下预埋1.2cm厚80x 80cm钢板，要求钢板水平。

4.3、钢管桩立柱及工字钢施工

立柱采用①630mm*8m钢管立柱，钢柱底部焊接在预埋钢板上与基础连接，同时在四周采用加焊200x 200x 8mn三角钢板，以加强钢柱稳定性。

立柱横桥方向主梁采用两根40a型工字钢，工字钢安装时要保证工字钢中心与钢管立柱中心重合，钢管立柱施工过程中要注意竖向垂直度的控制。横向工字钢与钢管立柱之间设置自制楔形块（对口楔子）作为临时支座，便于支架的高程调整和拆除作业。

钢管与预埋钢板连接大样图

自制对口楔子采用厚度为12mm 的钢板加工成型，一个楔形块长 42cm ,宽 25cm,高

25cm ，斜面坡长48.88cm ，楔形块侧面板中心留有圆形孔洞，斜面板 中心留有条形的孔

洞，孔洞的作用是穿直径为25mm 的精轧螺纹钢，两个楔形块 扣在一起组成一个对口楔子，通过紧固或松动螺纹钢两端的螺栓搓动楔形块来调 节顶面高程，为了方便搓动楔形块，在斜面上抹黄油。

自制楔形块（对口楔子）大样图

4.4、纵向分配梁施工

横向分配梁安装完成后，安装纵向分配梁，间距 0.5m,长度6m,支点间距5

米并与横向分配梁固定牢固（可临时焊接）。

4.5、施工控制要点

1） 、钢管柱基础施工

根据设计平面图，用全站仪及钢尺放出基础位置，在路面植筋并安装基础主 筋及构造钢筋，安装模板、预埋钢板并固定牢固，浇筑 C30基础砼，要求混凝 土顶面平整，按钢柱间距预埋底座钢板，强度达到 80%t 方能进行钢柱安装。

2） 、钢管立柱、横梁及纵梁施工

立柱采用①630*8mn 钢管，横梁、纵梁为140a 型钢，安装采用25T 汽车吊

/

条形孔

在纵梁上按照横桥向方向间距25c m布设10X 10X方木位置。

五、支架受力验算门洞支架受力验算

根据本桥箱梁的构造特点，本桥位于缓和曲线和圆曲线上，最大横坡为6%

本桥纵断面位于R=6000m的竖曲线上，坡度为1.706%,选取横向坡度对摩擦力分析。

摩擦力f=卩Gcos B ,沿斜面的下滑力f滑=Gsin 0

f=卩Gcos0 =0.15G X 1.00=0.15G ,卩取0.15

f 滑=Gsin 0 =G X 0.04=0.06G

f=卩Gcos0 >f 滑=Gsin 0

本工程计算40a#工字钢分配梁可以按照简支连系梁受力分析。

5.1、荷载组成

A匝道桥第一联第2跨梁长33m梁高1.8m，支架平均高度21m,采用四排钢管立柱，跨径均为6.5m。荷载组成：

1）、箱梁砼自重G:

腹板：1.8 X 26=46.8KN/m

跨中空心处：0.47 X 26=12.22KN/m

近支点（渐变段）空心处：0.67 X 26=18KN/r n

翼缘板处：（0.4+0.18 ）/2 X 26=7.54 KN/m2

2）、模板支架自重G:

模板体系：1.5KN/m i

方木自重取7.5KN/m3

14工字钢自重0.16KN/m

2

贝雷梁：2.5 KN/m

施工荷载G: 2.8 KN/m2

振捣荷载：水平方向取2.0KN/m2，竖向取4.0X2^

根据《建筑结构荷载规范》，均布荷载设计值=结构重要性系数X （恒载分项系数X恒载标准值+活载分项系数X活载标准值）。结构重要性系数取三级建筑：0.9，恒载分项系数为1.2，活载分项系数为1.4。

5.2、纵向140a分配梁（已由于砼荷载、横向木楞间距相同，在满堂支架中进行验算，此处不再对模板、木楞进行重复验算）

140a型钢截面参数如下：

工字钢截面特性

几何特性: 钢材弹性模量E =2.1 105MPa，钢材

容许应力取215MPa

选择工字钢勘面:

a

b

c _a

b

C 2 2 2 6 6 6 3 3 3 3 3 3

n

3

h: 400 mm t: 16,5 mm

b: 142 mm R: 12. 5 mm

d: 10. 5 mm

X—X 轴 ------------------------------- In：21720 cm4

Wxt 1090 饷3

ir ：15. 9 cm

Ix/￡x: 34.1 cm

Sr i631. 2cm3

￥—y 轴-------------------------------- Iy: 660 ?m 生

Wy：9生2 cm3

iy: 2.77 cm

繭面面积：06. 1 cm2

单位重重；67. 6 kg/jn

140a 纵梁跨径5m,按照5m 跨径简支梁均布荷载受力模型进行计算，由于纵 梁和现浇

箱梁斜角，取纵梁全部布置在箱梁底板范围内的纵梁为受力最不利状态 进行验算，荷载组合：

q=1.2x(q1+q2)+1.4(q3+q4+q5)

q=0.5

1.2 (20.9

2.09) 1.4 (2.5 2

3.5) I - 19.39KN /m

M max =0.125ql 2 = 0.125 19.39 52 =60.6KN *m

3 4

5 19.39 10 5

门5000 _

右 瓦=3.45mm

12.5mm

384 2.1

10 21720 10 400

5.3、横向工字钢验算

横向工字钢由间距3m 钢管立柱进行支撑，最不利受力状况下为工字钢全部 位于底板

6m 范围内，按照单跨3m 简支梁承受均布荷载进行验算，荷载作用长度 5m 。

荷载组合如下：q=1.2x(q1+q2)+1.4(q3+q4+q5)

q =5

1.2 (20.9

2.09) 1.4 (2.5 2

3.5) 1/2 = 48.48KN /m

M max =0.125ql 2 =0.125 48.48 32 =54.54KN *m

强度、刚度满足要求。

5.4、钢管支墩立柱验算

2根工40a 型钢自重1.352KN/m,

单根钢管立柱承受均布荷载： q = 5 1.2 (20.9 2.09)

1.4 (

2.5 2

3.5) 1/2 1.352 = 49.832KN /m ，

max

3

60.6 10 1090

MPa =55.6MPa ::: 215MPa 5ql 4

384 EI

M

max

54.54 103 2 1090

MPa =25.0MPa :: 215MPa

右 _ 5ql 4 _______ 48.48 疋103 汉 34

384EI 384 2.1 1011

2 21720 10*

=0.11mm ::

3000 400

=7.5mm

钢管自重（按照6m 高）5.54KN

单根钢管承受竖向荷载 N =49.832 3 ? 5.54 = 155.04KN （加上了钢管立柱

自重）

①630x 8mm 钢管考虑到锈蚀情况，计算钢管壁厚取 6mm 钢管立柱下端与 80cm X

80cm X 1.2cm 钢板连接，立柱上下4m 范围内布置一道剪力撑。

① 630 x 8m 截面特性表

规格

每米重量

截面积

惯性矩

回转半径

截面矩

弹性模量

(mm)

(kg/m) A(cnf) I(cm 4

)

i(cm) 3

W(cr r ) E(MPa) ① 630 x 8 92.332

117.621

57253.897

22

3635.17

210000

立杆计算长度取（钢管虽按—道布置剪刀撑，但为了安全计算取）,

回转半径,D — d 2「°.632

0.6182 4 4

2 2 2

= 3.14 (0.315 -0.309 ) =117.621cm

长细比’二丄 6

27.27 :: 80

i 0.22

27 27+20

稳定系数、=1.02 -0.55 (

)2 =0.9 100

N 155 04

抗压强度：;二一二工50- =13.18MPa ：： 205MPa

A 11.762

稳定强度二二-

155

坐

14.64 MPa :：: 205MPa

半A 0.9 "1.762

强度满足要求。

5.7、承台基础和地基承载力验算

1) 、承台基础配筋验算 承台基础承受线荷载为： q (

118°

91 19.005 65.52) 4

1.2 =421.81KN/m 1.2"2

M =0.1ql 2 =0.1 421.81 3.52 =516.72KN *m

1 2 1

2 3

W

bh 2 1.2 0.6= 0.072m 3

6 6

截面积A =二 昭）2 、2丿

7.18MPa

W 0.072

钢筋面积为乓二 a i f c

b

(h 0 一 ho - 2M

) = 3406.33mm 2 f y \ a i f c b

其中：

-<1

=1

f c 二 9.6N / mm 2 f y =300N/mm 2 h 0 二 550mm

取钢筋直径为16mm 实取22根，实际钢筋配筋面积为4423.36mm 纵向配筋满足要求。

2) 、地基承载力计算

由于钢管间距为3.5m ，贝U 单根钢管所辖地基受力面为： A x =(1.2 0.6 2) 3.5 =8.4m 2 (扩散应力角取 45度角) 钢管最大轴力为：N=1180.91KN

该处钢管自重为：0.905KN/m X 21m=19.005KN 条形基础重：3.5 X 1.2 X 0.6 X 26=65.52KN

贝 U 地基受力为：1180.91KN+19.005KN+65.52KN=1265.44KN 地基承载力：P x 二

1265'

44

KPa 二 150.65KPa

8.4

条形基础宽度，根据现场试验确定的地基承载力选择基础类型。

5.8、支架整体稳定性验算

由于贝雷支架纵向没有受到较大动载作用，只有振捣混凝土时才产生较少的 侧向力，所以贝雷支架纵向稳定性就不必要计算， 只需对贝雷支架横向稳定性进 行计算即可。

按照图纸设计要求，支架水平荷载取上部荷载的5%则支架受水平推力为:

F=26X 227.03 X 5%=5902.78X 5%=295.14KN

单根柱子受水平推力为 F=295.14/16=18.45KN 着力点距基础顶面取21/2米

M=18.45X 21/2=193.73KNm

支架自重取1.5KN/ m 2

M 516.72 (J

每根钢管柱承受竖向压力为 N=1.5 X 2仁31.5KN 支架稳定性系数为0.9

稳定性系数 140/62.19=2.25>1.3 满足要求。

六、预压

预压目的：检验支架的强度及稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除基础 的沉降变形，测量出支架的弹性变形。

预压材料：用专业吨袋装砂对支架进行预压，预压荷载为梁体自重的 120%

预压范围：箱梁宽度范围，用吊车吊放吨袋对支架进行预压。

预压观测：预压在支架搭设完成以后进行，分三级加载，第一次加载重量为 梁体自重的

50%持荷稳定后进行第二次加载，加载重量为梁体自重的

50%持

荷稳定后进行第三次加载，加载重量为梁体自重的

20%压重的垂直运输由25

吨汽车吊完成，加载时砂袋布置顺序与混凝土浇筑顺序一致。

箱梁观测位置设在

每跨的L/2，L/4处、墩部处以及每排钢管立柱条形基础，每组分左、中、右三 个点。在点位处固定观测杆，以便于沉降观测。采用水准仪进行沉降观测，布设 好观测杆后，加载前测定出其杆顶标高。沉降观测过程中，每一次观测均找测量 监理工程师抽检，并将观测结果报监理工程师认可同意。第一次加载后，每

2

个小时观测一次，连续两次观测沉降量不超过 3mm 且沉降量为零时，进行第二 次加载，按此步骤，直至第三次加载完毕。第三次加载沉降稳定后，经监理工程 师同意，进行卸载。

卸载：人工配合吊车吊运砂袋均匀卸载， 卸载的同时继续观测，卸载完成后 记录好观测值以便计算支架及地基综合变形。 根据观测记录，整理出预压沉降结 果，调整支架标高来控制箱梁底板及悬臂的预拱高度。

预压注意问题：①采用砂袋法预压，要保证砂袋的质量，发现砂袋有裂缝漏 砂的应及时更换砂袋。②派专人观察支架变化情况，一旦发生异常，立即进行补 救。③要分级加载，加载的顺序接近浇筑混凝土的顺序，不能随意堆放，卸载也 分级并测量记录。④通过第一施工段预压并沉降后，将实测沉降量(基础沉降量、 支架变形量)作为一个参数值再后续的施工共

N M

——+ ---- A W

31.5 10’ ~4

0.9 117.621 10

193.73 10； 0.9 3635.17 10 < = 62.19KPa ：：140KPa

31.5 10” 0.9 117.621 10*

193.73 10， 0.9 3635.17 10-6

-56.24KPa ::: 140KPa

对比、复核。⑤测点要固定，用红油漆提前做好标识，不能随意更换测量人员，防止出现人为误差，专人负责对水准点位置进行保护。⑥如实填写观测数据，绘制弹性和非弹性曲线，如出现意外数据，应分析原因，不得弄虚作假。⑦观测过程如局部位置变形过大，应立即停止加载并卸载，及时查找原因，采取补救措施。⑧堆码砂袋一定要按混凝土位置及浇筑顺序认真堆码，确保模拟状态接近实际状态。支架预压和混凝土浇注过程中安排专人对支架的变形进行监控。

6.1、荷载计算

计算17#-18# 墩箱梁1.6m 梁高截面

施工荷载梁重断面图

S1区承担：对应顶板+对应底板+单侧腹板+上下倒角的混凝土重量;

S2区承担：对应顶板+对应底板+中侧腹板+上下倒角的混凝土重量;

S3区承担：对应顶板+对应底板+单侧腹板+上下倒角的混凝土重量。

单侧悬臂端砼产生的荷载

1)、砼及钢筋自重：取砼单位体积质量为25KN/m3。

则砼及钢筋自重荷载为：G i=25KN/m3X(2.035+2.03+2.035)X 24m3=3660KN。

分摊到S1 部分的重量为：(0.65+0.72+0.29+0.255+0.08+0.04)X 24 X

25=122.1T

分摊到S2 部分的重量为：(0.29+0.0255+0.08+0.511+0.04X 24X 25=121.8T

分摊到S3 部分的重量为：(0.65+0.72+0.29+0.255+0.08+0.04)X 24 X

25=122.1T

2）、恒载：模板及平台方木自重：取模板自重荷载为0.75KN/m 2。

底板：A i=10X24=240m2;

2

顶板：A1=4X 24=96m2;

则平台方木自重荷载为：G2=0.75KN/ m2X 336 =252KN。

分摊到S1 部分的重量为：8.45T

分摊到S2 部分的重量为：8.3T

分摊到S3 部分的重量为：8.45T

3）、活载：

总活载（含人员、机械设备、砼振捣力、风荷载）倾倒砼及振捣产生的垂

2

直荷载：1 .5KN/m 2。

则倾倒砼及振捣荷载为：G4= 1 .5KN/m 2X 336=504KN。

分摊到S1 部分的重量为：86.4/336 X504=129.6KN

分摊到S2 部分的重量为：163.2/336 X504=244.8KN

分摊到S3部分的重量为：86.4/336 504=129.6KN

5）、荷载组合：

51 部分荷载组合为：M1=122.1+8.45+12.96=143.51T

52 部分荷载组合为：M2=121.8+8.3+24.48=154.58T

53 部分荷载组合为：M3=122.1+8.45+12.96=143.51T

1 、铺设箱梁底模板

铺设好箱梁底模板，将底模板顶面标高调整到箱梁底设计标高，同时加强对模板下各层支架的检查，确保支架底传递荷载的方木、托架与地面不架空，支架与支架之间、支架与方木之间、支架与模板支架各相邻面接触紧密，无明显缝隙。

2、加载按砼浇筑顺序，分级进行第一次加载从跨中向两侧、左右对称间隔跳跃加载至

梁重量的30%。

第二次加载完成后约为梁重的60%。

第三次加载完成后约为受力范围内梁重的100%。

加载过程中配重块的堆载形式如下图（图一）：

一级加载 二级加载 三级加载

第一组二个人，一人负责指挥加载编织袋，一人记录编织袋的重 量；第二组二个人，负责挠度测量和数据记录；第三组三人负责测试 中对施工支架进行直接检查和作必要的调整。

测量人员分别在加载前、一级加载后、二级加载后、满载后及卸载后，对施 工支架顶部的箱梁底模面进行监测。满载持荷后做好测量监测工作并记录数据， 当每天的平均沉降小于

3mm 方可卸载。卸载后的测点再测一次，计算出支架的 弹性、非弹性变形，为以后施工做

好准备。预压过程中对支架的 27个观察点共

进行了 9次测量。

变形观测采用国家三等水准仪精度等级要求和变形观测尺进行了详细的沉 降观测。 6.2、对加载后各测量点标高值 H 2进行测量

根据分级加载程序，每次布载结束后立即进行观测各测量点的标高值 H 2,

并做好相应的记录；当连续2次读数不变后，间隔2小时才能继续加载。 6.3、 测量卸载前各测量点标高值 H 3

维持布载直至沉降稳定48小时后、分级卸载前测量各测量点标高值 H 3。 6.4、 卸载

卸载过程的操作基本与加载过程相反，卸载后把模内残留的砂清理干净。 6.5、 观测卸载后各测量点标高H 4

卸载后测量出各测量点标高值 H 4,此时就可以计算出各观测点的变形如下: 非弹性变形

8=H I -H 40通过试压后，可认为支架、模板、方木等的非弹性变 形已经消除。

6.6、预拱度设置

配重块?

刁

S m2

比力少土

"%%

横桥向

弹性变形a=H4-H3o根据该弹性变形值，在底模上设置预拱度架变形后梁体线型满足设计要求。

预拱度值按设计要求留设，并按二次抛物线分配：

&=4 f x (L-x ) / L2

&—距左支点x处的预拱度值

f—跨中最大预拱值

L—跨长

x—预设点距台座端点距离

预压-――卸载”流程图

现浇箱梁支架预压沉降观测记录_________ 桥第—联第—跨）

施工员：测量员：初次测量日期：第一次测量日期: 监理员：第二次日期：第三次日期：第四次日期: 质检员：第五次日期：第六次日期：

七、施工预拱度设置

确定预拱度时考虑下列因素：支架在荷载作用下的总变形量，支架在荷载作 用下的弹性压缩，支架在荷载作用下的非弹性压缩； 箱梁设计反拱度，根据设计 图纸提供。

根据梁的拱度值线形变化，其它各点的预拱度值，应以中间点为最高值，以 梁的两端为零，按二次抛物线进行分配。

支架预拱度计算：

支架变形量（预拱度）S 的计算：1+ S 2+S 3+ S 4

① S i 为支架卸载后由上部构造自重及活载一半产生的竖向变形 根据设计要求S i 取10mm

② S 2为支架在荷载作用下的弹性变形量（每一跨立柱高度不同，造成支架在 荷载作用下弹性变形不同，现以第四联第 2跨为例计算，取平均高度丨=21m ）

③ S 3为支架在荷载作用下的非弹性变形:

S 3=2K+3K 2+2K 3+2.5K 4

其中顺纹木料接头数目；&—横纹木料接头数目；K 3—顺纹木料与金属 数目；K 4—顺纹与横纹木料接头数目；

根据本支架搭设方案，取 K=0,K2=0,K3=1,K4=0。

S 3=0+0+2+0=2mm

④ S 4为支架基底在荷载作用下的非弹性变形: 取 S 4=0mm

故支架变形量（预拱度）为：

、=、4 、2 、3 、4 = 10 8.84 2

0 二 20.84mm 。

八、支架拆除

（一）、传统支架拆除工艺

1、拆除顺序：拆除翼板、腹板模板—松掉楔形块—脱底模、方木—抽拉横 向分配梁一

拖拉贝雷架一拆除贝雷支架下部结构。

2、拆除工艺

底板处底模直接支承在贝雷架与分配梁上， 在拆除箱梁底板模板前，须首先 调节楔形块，通过调松楔形块螺栓， 降低楔形块顶标高， 消除箱梁对支架的荷载， 并留出拆除箱梁

；一

1 88.36 21

E - 2.1 105 =8.84mm