乌溪江特大桥132米提篮拱系梁模板支架项目设计方案

乌溪江特大桥132米提篮拱系梁模板支架项目设计方案1、工程概况1.1、工程概况乌溪江特大桥跨320国道132m提篮拱位于浙江省衢州市境内，杭长铁路客运专线在148#～149#墩采用1-132m提篮拱跨越320国道，跨越里程段为DK237+127.460～DK237+259.810，新建铁路与320国道斜交角度为21°，跨越处公路里程为K437+140，跨越处公路宽26.0m。

1.2、箱梁概况系梁按整体箱形梁布置，采用单箱三室预应力混凝土箱形截面，桥面箱宽17.8m，梁高2.5m。

底板厚度30cm，顶板厚度30cm，边腹板厚度35cm，中腹板厚度30cm。

在拱脚顺桥向8米范围内设成实体段，横桥向宽度由17.8m增至18.8m。

实体段内设9-7Φ5的横向预应力筋，分上下两排布置分批张拉完成。

1.3、现场条件情况提篮拱所在148、149#桥墩基础正在施工，具备同时施工墩身和提篮拱临时支架的条件。

桥位附近有320国道等可以作为交通运输主干道，进入施工现场后可以利用纵向贯通的施工便道进入到工点。

为保证提篮拱施工用电，特在跨320国道乌溪江特大桥148号墩附件安装了400KV A变压器一台，现场在149#墩附近设发电机棚，放置一台200KW发电机备用。

1.4、地质水文条件1.4.1、地质状况148#～149#桥墩区自上而下分别为粉质粘土、细砂、粗圆砾土、泥质粉砂岩W3、泥质粉砂岩W2。

1.4.2、水文特征148#、149#墩处地表水无侵蚀性，地下水侵蚀性等级为H1，碳化环境作用等级为T2。

1.5、施工技术安全质量控制的难点和重点本方案的模板支架支撑体系的桁架安装质量，是保证支架整体承载能力和整体稳定性的关键工序、施工质量控制重点。

本支架跨越320国道，车流量大，影响支架施工，是施工难点。

贝雷片之间的相互连接，保证支架整体稳定性为主要保证措施。

2、提篮拱总体施工方法概述提篮拱桥采用原位先梁后拱的施工方法。

提篮拱总体施工顺序为：系梁支架搭设—系梁现浇施工—在系梁上搭设钢管拱肋施工支架—钢管拱肋安装—泵送钢管混凝土—卸架。

为满足320国道通车净空的要求，预应力混凝土系梁采用大跨钢管支撑支架，大块竹胶板作模板、系梁混凝土按设计要求进行浇筑。

钢管拱肋由工厂分节段制作，厂内半跨立体预拼。

钢管拱肋在系梁上搭设支架进行施工，拱肋节段采用运输车到达拱肋安装的部位，由两台150t吊机在施工便道上配合吊装，拱肋混凝土采用4台混凝土输送泵从四个拱脚同时对称均匀压注无收缩混凝士进行灌注，之后安装并张拉吊杆，调整好吊杆索力后拆除支架，施工二期恒载及桥面系，复测并调整吊杆索力至设计值。

提篮拱施工示意图如图1所示。

图1 提篮拱施工示意图3、现浇梁模板支架方案概况本提篮拱横跨320国道，与320国道的斜交角度为21°，并且320国道车流量巨大，交通安全与施工相互制约，支架支撑柱落脚点受地形限制，布置十分困难。

针对本提篮拱跨越320国道的实际地形条件，为确保320国道的正常行车要求、确保上跨支架现浇梁的施工安全和工程质量需要，此处系梁模板支撑架施工设计方案拟定采用膺架法结构，即大跨钢管支撑架+贝雷桁架梁组合结构设计方案。

系梁模板支架施工设计方案充分利用148#、149#承台及320国道路面基础条件，以此条件做为上跨320国道现浇系梁模板支架支撑点基础，按其既有布置间距选择支架跨度和支撑间距。

支架顺桥向总长度123m、横桥向宽度18m。

支架高度为6.1m～8.7m。

现浇系梁模板支撑架支撑柱拟采用直径φ500mm、壁厚10mm钢管支撑柱，柱顶横桥向主梁采用四根I40b工字钢组合梁（承台处柱顶横桥向采用两根I40b工字钢组合梁），考虑贝雷梁直接的横向连接，支架平台采用71榀加强型贝雷桁架（加一根桁片）分配梁，顺桥向布置。

再上按正常结构铺设系梁底竹胶模板及木方。

钢管柱之间设置φ200mm、壁厚6mm钢管横连及斜支撑。

现浇系梁模板支撑架结构如图2、图3及图4所示，其余支撑架结构见附图。

图2 支撑架2-2断面详图图3 支撑架3-3断面详图图4 贝雷片布置图共计布置7排钢管支撑柱，支撑柱受压高度为3.5～5.9m；横桥向四根I40b工字钢组合主梁最大支撑跨度6.55m；贝雷桁架梁最大跨度31m、最小跨度21m，按箱梁横截面荷载等分法布置，最大间距0.33m，以满足支撑强度要求。

4、系梁支架计算4.1、设计依据①、乌溪江特大桥1-132米提篮拱设计图纸；②、《钢结构设计规范》（GB50017—2003）；③、《建筑施工模板安全技术规范》【JGJ162-2008】。

4.2、荷载取值①混凝土自重Q1=391KN/m;②模板系统荷载Q2=1.5KN/㎡×17.8=27KN/m（梁宽17.8m）③支撑系统荷载Q3=15%×Q1=59KN/m④人员及小型机具荷载Q4=1.0KN/㎡×17.8=18KN/m⑤恒载系数取1.2，活载系数取1.4；横桥向线荷载Q=1.2（Q1+ Q2+ Q4）+1.4 Q3=600 KN/m4.3、贝雷梁计算采用上下加强型贝雷梁，最大跨度按31m计算，贝雷梁顺桥向按四跨连续梁计算。

顺桥向总荷载∑Q=600 KN/m×31×1.15×1.3=27810KN；（1.15为梁体上部拱肋及支架支架荷载系数，1.3为计算荷载取箱梁截面荷载系数）加强型贝雷梁的最大承载能力为495KN；横桥向贝雷梁根数=27810KN/495KN=57根；每片贝雷梁的线荷载q=600/57=10.5KN/m;跨中最大弯矩M=0.107×ql2=1082.8KN·m＜1687.5KN·m;（0.107为四跨连续梁最大弯矩系数）强度满足要求。

跨中最大挠度f=0.632×ql4/100EI=0.051m＜31/400=0.0775 m;（0.632为四跨连续梁最大挠度系数）挠度满足要求。

4.4、贝雷梁下下工字钢分配梁四根I40b组合梁计算贝雷梁最大支点反力V=（0.607+0.536）×ql=373.11 KN;（0.607、0.536为四跨连续梁剪力系数）贝雷梁下工字钢分配梁线荷载q=373.11 KN×57(根)/49.67m=428.17 KN/m；贝雷梁下工字钢按照9跨连续梁计算，建立如下模型：弯矩图如下图所示：组合梁惯性矩I=22780×4+202×94.1×4=241680cm 4;由弯矩图可知，组合梁最大弯矩M=1673KN ·m;截面抗弯系数W=I/h/2=12084cm 3;组合梁最大应力σ=M/W=138.4MPa ＜210MPa ，满足要求。

挠度变形图如下图所示：最大挠度为5.5mm ＜13mm ，满足要求。

4.5、Φ530、壁厚10mm 钢管支撑柱计算工字钢组合梁剪力图如下图所示：则最大反力为1485+1457=2942KN ；以最高的钢管柱6.6米作为检算对象，由上面计算知，Φ530，壁厚10mm 钢管柱的截面特性：cm i cm l cm A cm I x x 4.18,660,4.163,5523724====；最大轴力：KN N 2942=； 长细比：9.35==x i H λ ,查表得：φ＝0.95； 最大压应力：[]MPa MPa A N 2055.1894.16395.02942=<=⨯=⋅=σϕσ，满足要求。

4.6、钢管支撑柱下条形基础计算条形基础宽度2.0m，高度1.0m，沿公路连续布置，按45°扩散角扩散后承力面积为2.0×2.53=5.06㎡，由以上计算知，最大支反力为2942KN，则路面的竖向应力：σ=F/A=2942/5.06=581KPa;考虑1.1的安全系数，条形基础地基承载力应达到640KPa以上。

4.7、考虑实体段混凝土荷载贝雷片计算S总=42.89m21）混凝土自重Q1=1118KN/m;2)模板系统荷载Q2=1.5KN/㎡×18.8=28.2KN/m3)支撑系统荷载Q3=15%×Q1=167.7KN/m4)人员及小型机具荷载Q4=1.0KN/㎡×18.8=18.8KN/mQ=1.2（Q1+ Q2+ Q4）+1.4 Q3=1632.78KN/m顺桥向贝雷梁根数63根；每片贝雷梁的线荷载q=1632.78/63=25.92KN/m;建立如下模型：弯矩图如下图所示：x6343.50最大弯矩858KN·m＜＜1687.5KN·m，满足要求。

剪力图如下图所示：x6最大剪力166KN＜245.2KN，满足要求。

4.8、承台边钢管柱上双I40b工字钢计算工字钢上均布荷载q=129.5KN×63/18.8=433.96KN/m;按9跨连续梁，两端悬臂进行计算，建立如下模型：43396243396243396243396243396243396243396243396243396243396211弯矩图如下图所示：最大弯矩为282KN·m，则：σ=282000/2×1140=123.7MPa＜210MPa，强度满足要求。

挠度变形图如下图所示：x11最大挠度为悬臂端处，f max =2mm ＜1140/500=2.28mm ，满足要求。

4.9、钻孔桩桩长计算先对钢管柱上双I40b 工字钢进行分析，其线性荷载：q=311.25KN ×32/8.9=1119KN/m ，建立如下模型：剪力图如下图所示：x6最大反力为2763.1KN ，即单桩的最大荷载为2763.1KN 。

根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》(TB 10002.5—2005)，挖孔灌注摩擦桩桩的容许承载力按下式计算：[][]012i i P U f l m A σ=+∑ 式中 [P]——桩的容许承载力（kN ）；U ——桩身截面周长（m ）；li ——各土层厚度（m ）；A ——桩底支承面积（m2）；m0——桩底支承力折减系数；[σ]——桩底地基土的容许承载力；桩基周长： 3.14 1.2 3.768U m =⨯=；桩底支撑面积：223.140.6 1.13A m =⨯=桩底支撑力折减系数：7.00=mf —各土层的极限摩阻力，按照铁路桥涵地基和基础设计规范，及图纸中的地质资料，按照持力层为泥质粉砂岩地层计算，桩底地基土承载力标准值为300Kpa ，桩侧极限摩擦力取90Kpa 。

承台底以下粗圆砾土，中密～密实，厚度4.0m ，承载力350Kpa ，侧摩阻力取100Kpa.地基容许承载力：[])4()34(2'2220d h k d k -+-+=γγσσ，其中：地基的基本承载力：kpa 3000=σ（泥质粉砂岩W3）；深度修正系数：52=k ，5.222'2==k k ； 基底以上土的天然容重平均值： 32/19m KN =γ；桩径： 1.2d m =桩长为15.0m 时：[]Kpa 5.955)2.1415(195.2)32.14(195300=⨯-⨯⨯+-⨯⨯⨯+=σ；[]。