5、沈丹客运太子河特大桥6010060m边跨现浇段模板支架.doc

新建铁路沈阳至丹东客运专线太子河特大桥（60+100+60）m连续梁边跨现浇段模板支架施工设计方案计算：刘东跃复核：中铁九局集团有限公司2011年5月18日新建铁路沈阳至丹东客运专线太子河特大桥（60+100+60）m连续梁现浇段模板支架结构设计方案一、工程概况新建沈阳丹东铁路客运专线本溪枢纽工程太子河特大桥，位于本溪市明山区内，中心里程为DK56+899.82，桥梁全长1345.96m。其中跨越本溪市滨河南路为一联（60+100+60）m连续梁，桥墩牌号为2730，28和29墩为悬臂梁O#段主墩。连续梁桥墩为双线圆端型实体桥墩，28#和29#墩墩高分别为19m，11.5m；边墩为27#、30#墩，墩高分别为21.5m、9m。28#和29#墩墩顶截面横向长度为10m、纵向宽度为4m，其中两端为半径2m圆弧。桥墩均为钻孔灌注桩基础，双层承台。基础地质条件大多为安山岩，允许承载能力为o600800Kpa。连续梁截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式。箱梁顶宽12.2m，底宽6.7m。顶板厚度除梁端附近外均为400mm，腹板厚度6001000mm，按折线变化，底板厚度由跨中的400mm变化至根部的1200mm。中支点处梁高7.85m，跨中10m直线段及边跨9.75m直线段梁高为4.85m。27和30墩为边墩。边跨现浇段长度9.75m，桥面宽12.2m、低宽6.7m，均采用支架现浇法施工，模板支撑架采用倚墩式落地支架。二、拟定模板支撑架结构、基础为充分利用施工现场自有材料，施工方案就地取材。支架优先采用现有I56b工字钢，同时充分利用倚靠边墩的支撑能力。模板支架按倚靠式支撑设计。边跨现浇梁段模板支架结构如图1所示。支架支撑柱采用I56b工字钢组合支撑柱、垂直设置，上端支撑于现浇梁段的重心以外稳定处，下端置于临时基础上，临时基础置于原状地质层。支架支撑梁一端挂靠在墩身上，另一端支撑在型钢支柱上。在墩身上设置钢牛腿，钢牛腿采用预埋精轧螺纹锚栓固定。每座支架设置2根型钢支撑。根据支撑柱压杆长细比的折减需要，在支撑柱中部增设与墩身的水平桁撑。支架支撑柱和纵横梁均采用现有I56b和I56c工字钢。每根支撑柱用2根I56b工字钢组拼，每个柱顶纵向设置3根组合I56b工字钢支撑梁，支撑梁上布置8根I56b工字钢横向荷载分配梁。所用钢材材质均按Q235。纵向支撑梁顶面标高与墩顶相当。梁底预留底模铺设空间，预留高度由现场技术人员结合梁高做实际设计。支架平台布设长度10m、宽度13m(I56b工字钢横向分布梁错开布置)，以满足悬浇段长度9.75m、宽12.2m的施工要求。三、计算荷载（一）、计算主结构恒载1、计算支撑段横截面积支架承担梁段对应横截面面积示意图如图2所示。横截面面积：A4=8.57m2；A5=6.88m2；平均面积A=7.73m2.2、计算主结构荷载支撑梁段长度：L=750cm；支撑梁段重量：Q1=26AL=1507KN。（二）、估算临时结构恒载模板支撑架及模板荷载Q225Q1377KN（按经验取值）；（三）、计算人机活载施工（人、机）活载Q3120KN（按施工组织取值）；（四）、计算混凝土灌注冲击活载支撑段箱梁顶面积A=91.5m2；混凝土灌注冲击荷载标准值取：1KN/m2；混凝土灌注冲击活载：Q4=91.5KN。（五）、荷载组合Q=1.2（Q1+Q2）+1.4(Q3+Q4)=2557KN.(六)、计算分劈荷载如图3所示：梁段重心位置：a=334cm，b=266cm；支撑荷载：2R1=1134KN，R1=567KN（墩上承载力）； 2R2=1423KN，R2=712KN（型钢支撑柱支撑荷载）。四、结构强度、刚度、稳定性验算1、支撑柱支撑能力I56b工字钢截面特性：A146.45cm2，Ix=68512m4，Iy=1486.95cm4。钢材材质均按Q235验算。根据型钢柱截面图图3.1截面组合计算，组合惯性矩Ix137024cm4，Iy=151255cm4。由于IxIy，故按Ix验算。27号边墩最高，墩高21.5m.。按27#墩支架计算，支撑柱支撑高度21m。支撑柱理论承载力P；铰接自由系数=1.。截面回转半径rx=21.6cm，长细比97，按短杆计算，对应降载系数0.57。支撑柱允许承载力PP3422KN；远远大于R2712KN，安全系数K=4.8，满足要求；支撑柱中间不需要与墩身增加桁联！2、工字钢支撑梁抗弯曲能力（2根3I56b）组合抗弯惯性矩Ix=6Ix=411072cm4;组合横截面积：A=6A1=878.7cm2。梁支撑长度L=7.5m。视为纵向为均布荷载，q1=341KN/m=341kg/cm;支撑梁荷载示意图如图4所示。跨中最大正弯矩M1=16577850kg-cm。柱顶最大负弯矩M2=-3836250kg-cm。最大弯曲拉压应力：max=My/（Ix）=113Mpa，小于f=205MPa，安全系数K=1.8，满足要求。挠曲变形：=6mm，小于L/500=12mm，满足要求，计算过程略。3、8I56b工字钢横向分布梁荷载强度和刚度均满足要求。按平均横截面荷载法计算。计算过程略4、墩上牛腿承载能力、每个支撑牛腿安装6根32mm精轧螺纹锚固栓。精轧螺纹标准强度=830MPa（型号PSB830）。每个支点抗剪切能力：T0.70nA1541KN大于R1567KN , 安全系数2.7，大于K=1.3，满足要求。、3拼I56b工字钢支撑梁与锚板焊缝能力每个牛腿焊缝总长度L200cm，角焊缝焊缝高度h20mm。焊缝抗剪能力：T0.75Lhfv4800KN，大于R1567KN ,满足要求。其它检算均满足要求，计算过程从略。5、支撑柱基础设计体外支撑柱落在了承台以了，需要新建临时基础。根据设计图纸的地址勘测报告资料，12承台基础地质条件大多为安山岩，允许承载能力为o600800Kpa。单根支撑柱分担荷载R2712KN。基础压应力安全系数K1.3。拟采用长宽2m×2m、高1m的C3混凝土基础。刚性角按1：1设置，不配置钢筋。基础承压面积A=4m2。基底落在原状安山岩石层上。允许承载力按o600Kpa计算。单个基础支撑能力N=AO=2400KN，安全系数K=3.37，大于1.3，满足要求。五、结构主要节点细部尺寸图I56b工字钢支撑柱截面结构图3.12、墩身预埋精轧螺纹锚栓图略。六、施工技术安全质量措施及注意事项1、墩身上预埋32mm精轧螺纹锚栓，应与锚栓位置控制板一同预埋在模板贴面上，确保位置准确。2、横梁端连接板应镶入墩身内的适当位置深度，以增强墩身混凝土对牛腿的抗剪切能力；3、32mm精轧螺纹锚栓安装时，拧紧牢固即可，无需预张拉力。4、I56b工字钢支撑梁与支撑柱应焊接牢固；5、柱顶独立承载能力满足要求，无需设置水平桁撑。6、上横向分布梁，应与支撑梁有适当连接索固，防止外悬壁倾覆。7、本方案支撑能力是按照27墩墩高计算的，满足21.5m支架高及以下支架要求。支架具体施工高度，现场技术人员应逐一对号计算确定；8、支架平台上应有防护围栏，结构由现场技术人员绘制。9、临时基础基底必须落在原状安山岩上，并对称填土掩埋稳固，以抵消不确定的横向荷载影响。10、边跨梁段尽量不越冬施工。若有越冬问题，应用回填土掩埋深度超过1.5米，以防止基础冻胀！七、工程量及材料计划型钢总量大约26.98吨，详细计算略。备注：单根I56b工字钢做支撑柱，承载能力完全满足要求；采用双拼I56b型工字钢做支撑柱，浪费一个工字钢！另外工字钢截面不对称，做支撑有浪费！八、设计图纸略。10