现浇箱梁贝雷支架完美设计.docx

一、工程概况我部施工的二号桥和A匝道桥是南坪-福龙立交重要构成部分，主线二号桥是南坪迅速路上一座大桥，南坪迅速路（一期）工程为深圳市东西向又一条迅速路，是深圳市路网的重要构成部分，是深圳市的重点建设项目。其中南坪主线二号桥上部构造为预应力混凝土现浇持续刚构箱梁，其跨径为左幅第二联为35.0m+41.5m+35.0m,第三联为42.5m+50m+42.5m、右幅第二联为35.0m+41.5m+35.0m,第三联为42.5m+50m÷42.5m；A匝道桥第三联为4x36m预应力混凝土持续箱梁。二号桥分左右线两幅桥，左线桥面宽17.020.75m,右线桥面宽为17.0m,桥面最小纵坡为04%,我部施工左二联、左三联、右二联和右三联箱梁。上部构造形式为：7#、8#墩顶处左右7.5m采用变高度（最大高度为2.8m）,其他均为预应力混凝土等截面持续刚构桥，箱梁高2.0m；主梁箱梁横断面为单箱三室和单箱四室，底板宽12.015.75m。梁体采用50号混凝土现浇。A匝道桥的第三联（4x36m）为预应力混凝土持续梁。梁体构造采用单箱单室直腹板箱形截面，C50号混凝土。箱梁梁高为1.9m,高跨比为1/18.9,箱梁顶板宽8.0m,两悬臂长2.0m,底板宽4.0m,顶板厚0.24m,底板厚0.20m,腹板厚0.5mo二、现浇箱梁施工方案本协议段的二号桥箱梁为T型持续刚构，A匝道桥为持续梁，梁都比较长，二号桥按设计为整联整体浇筑，但考虑到二号桥的箱梁混凝土量较大，最大的左三联有2277方，从控制裂缝方面考虑计划分层浇筑，根据混凝土方量多少分为两次浇筑，分层施工缝位置放在腹板与顶板的结合处，一次张拉；A匝道桥第三联按图纸设计分四段浇筑，分段张拉；两座桥的现浇支架都是采用贝雷桁架做为纵梁，支墩横梁采用工字钢，支撑构造为钢管支墩，整个构造简称贝雷支架，其他的工序和施工措施大至相似，详细施工方案见现浇箱梁施工组织设计。三、现浇箱梁贝雷支架设计本协议段二号桥和A匝道桥墩柱高在19-40m,如按采用钢管支架投入的施工用量较大且安全稳定性差，为加紧施工进度和增长施工安全稳定性拟采用贝雷桁架作为模板支架。贝雷支架构造重要由基础、支墩、支墩横梁、贝雷桁架构成。贝雷支架安装重要采用塔吊安装，塔吊够不到日勺地方采用吊车安装。支架布置构造传力途径为：模板-方木-U托-贝雷片纵梁-工字钢横向分派梁-钢管立柱-扩大基础-地基。模板采用厚为1.8cm的竹胶板，骨架采用88方木，间距为30cm。骨架与贝雷片之间采用U型顶托调整标高，U型顶托纵向间距50cm,横向按贝雷片对应布置。箱梁重要承重构造采用贝雷桁架，贝雷桁架纵向根据箱梁跨度分3到4跨布置；横向布置根据箱梁详细构造布置，每个腹板下采用双排单层贝雷片，间距为45cm；每个底板下采用三排单层贝雷片，间距为45m；两侧翼板下采用双排单层贝雷片，间距为150cmo每跨箱梁下布置45排临时支墩，支墩采用直径为600mm,壁厚16mm的钢管。每排钢管横向布置在腹板下和两侧翼板下，必要时在底板下增设钢管，以减少钢管轴向压力。钢管布置在承台和现浇基础上，基础采用钢筋混凝土现浇基础。钢管与贝雷梁之间采用3排40a曰勺工字钢作为分派梁。详细构造布置型式见贝雷支架设计图：支架设计采用先布置好贝雷桁架、工字钢分派横梁、钢管支墩，由于每一联箱梁的跨度、宽度、受力状况和地面高度都不一样样，因此在计算中对每一联构造采用简支梁和持续梁取最不利状况进行验算，如验算成果达不到控制规定，则增长贝雷纵梁或钢管支墩,使之到达控制规定。贝雷架桁架最大容许弯矩和剪力如下:单排单层：M=788.2KNM1Q=245.2KN考虑材料的新旧程度和施工安装的精确程度采用L3安全系数。则单排单层：M=606.3KNM,Q=188.6KNC5O钢筋混凝土密度取：26KNm3验算过程以右二联5#-6#为例,详细验算过程如下。其他各跨度验算成果见现浇箱梁贝雷支架内力计算表。(一)箱梁截面均布荷载：考虑究竟板模板和底板横向方木能起到一定的分散荷载作用，还考虑到施工浇筑为分层浇筑，因此以截面整体考虑进行纵向贝雷片的内力验算。以右二联为例；截面A-A、第2页CC:梁高2米，底板宽12米，顶板宽17米。截面均布荷载计算过程如下：1.恒载：钢筋混凝土自重为：钢筋混凝土密度采用26KN/M3。冲击系数按规范取1。截面荷载计算如下：A-A截面：S=12×2-2.82×1.1×2-2.96×1.1+(0.18+0.5)×2.5=16.24m2qA=右二联因口田口咽口田口因t¾OTICfi4JIIFTnIuTlUMhHIZlHSMftTlZtITnT:KTiMMIIMTtiTIODTIM»11.1×26×16.24=464.46KNm170012IIIII4右二联B-BB-B截面：S=12×2-3.27×1.55×2-3.26×1.55+0.6×0.2×6×0.5+0.25X0.6X6÷2÷(0.18+0.5)X2.5÷2×2=11.32m2qB=l.l×26×11.32=323.75KNm2 .内模板（加方木）：计算横向宽度大体为顶板宽度。q内=50kgm2×17m=8.5KNm3 .竹胶板、U托、方木：第3页计算横向宽度大体为顶板宽度加两倍梁高.竹胶板取0.1KNm方木取0.2KN/mU托平均每m两个，每个0.15KN,合计0.3KN/m三个合计取q底模=0.6KN/m2×（17+2×2）m=12.6KNm4 .贝雷片：300kg片（包括销子等贝雷片附属构件），则截面每延米自重为2222q贝=1x21=21KN/m5 .施工荷载包括施工人员和施工材料机具行走和堆放荷载原则值以及振捣荷载：取每平方米为4.0kPao则截面每延米荷载为：q施=4.0KNm2×17=68KNm则A、B截面均布荷载为以上各荷载总和：q'.15+8.5+12.6+68A=qA+q内+q底模+q施+18q贝=440+18=571.56KNmq'.75+8.5+12.6+68B=qB+q内+q底模+q施+18q贝=323+18=430.85KNm（二）箱梁截面横向荷载分布分析：考虑到截面横向的不均匀，不考虑底模和方木的分散荷载作用，对箱梁进行离散，以右二联为例；截面A-A、C-C:梁高2米，底板宽12米，顶板宽17米。计算过程如下：1 .恒载：钢筋混凝土自重为：钢筋混凝土密度采用26KNM3o冲击系数按规范取11。由于内模作为框架，顶板部分荷载通过箱内框架传给2#或4#贝雷片，因此3#贝雷片承受的混凝土自重部分为图示阴影部分，截面荷载计算如下：第4页4IIIln右二联B-B因口田口幽口困口因T150T1TisT136P5H5T116H5123T5B5I125I5116I5|；5136TijT100T150TS=0.55×1.8+0.6×0.2÷(0.6+1.1)×0.2=1.45m2qB=1.1×26×1.45=41.47KNm2 .内模板（加方木）：计算宽度大概为l.lmoq内=0.5KNm2Llm=O.55KN/m3 .竹胶板、U托、方木：计算宽度大概为图中阴影部分的底面长度，为L7m。竹胶板取0.1KNm方木取0.2KN/mU托平均每m两个，每个0.15KN,合计0.3KN/m三个合计取q底模=0.6KNm2×1.7m=1.02KNm4 .贝雷片：300kg片（包括销子等贝雷片附属构件），则双排每米自重为:2222q贝=1x2=2KN/m5 .施工荷载包括施工人员和施工材料机具行走和堆放荷载原则值以及振捣荷载：取每平方米为4.0kPa°计算宽度约为图中阴影部分的底面长度，则每米荷载为：q施=4.0KNm2×1.7=6.8KNm则3#双排贝雷片处最不利均布荷载为以上各荷载总和：(B=q3B+q内+q底模+q施+q贝q3=41.47+0.55+1.02÷2+6.8=51.84KNm第5页按3#贝雷片的计算措施，其他贝雷片处截面均布荷载为：'B=43.90,B=q4,B=48.61,B=39.01KN/mq2KNmqOKN/mql从以上计算成果可以得出，3#贝雷片处的）截面荷载最大。按整截面平均计算，每双排贝雷片处截面均布荷载为：q3A=qA÷l8X2=571.56/9=63.51KN/mq3B=qBH8x2=430.859=47.87KNm如贝雷片整体安全系数取1.3,不考虑底模和方木的分散荷载作用，对箱梁进行离散分析求出的折算安全系数分别为：A-A截面：=1.3×63.5168.71=1.20B-B截面:=1.3x47.87/51.84=1.20数也可到达1.2,如考虑底模和方木日勺分散荷载作用，安全系数还能提高，因此，在如下计算中贝雷片的安全系数取13不考虑截面的横向不均匀分布。（三）纵向贝雷梁跨度设计验算：二号桥右二联5#-6#箱梁变截面间距为：1.5+4.0+11.863+0.5+11.263+4.0+1.3+0.8假设5#-6#墩之间设置四排临时支墩。PqAA跨中集中力为：S=3.27×1.55×2+3.26×1.55-0.6×0.2×6×0.5-0.25×0.6×6÷2=14.38m2qBB1151cmCqC961cmD961cmP跨中=LlpS=26×1.1x14.38=411.27KNqa=(571.56+430.85)÷2=501.21KN/m第6页qb=430.85KNmqc=(571.56+430.85)÷2=501.21KN/m贝雷片纵梁最大正弯矩和剪力按简支梁计算如下：A-B,C-D支座间：q=qa,贝J：Qma=ql2=2408.31KNMma=12ql=5785.97KNm8B-C支座间q=qBP=P跨中ZMC=ORBL-ql22-Pl2=0RB=ql2+P2=2683.O2KNQma=RB=RC=2683.02KNMma=121ql+Pl=8304.89KNm84则每排贝雷片纵梁最大弯矩为：11(lMma=ql2+PlI÷21=395.47KNM<606.31KNm4)I则每排贝雷片纵梁最大剪力为：RB=(ql2+P2)÷21=127.76KNQma=RB=RC=127.76KN<188.62KN贝雷片纵梁最大负弯矩和剪力按持续梁运用力矩分派法计算如下：各截面固端弯矩为：MFAB=OKNmMFBAql2=5785.97KNm8MFBCql2plql2plF=-=-5367.67KNmMCB=÷=5367.67KNm128128ql2=-=-5785.97KNmMFDC=OKNm8第7页MFCDB、C两点不平衡力矩分别为：MB=MFBA+MFBC=5785.97-5367.67=418.3KNmMC=MFCB+MFCD=5367675785.97=418.3KNm各杆端分派系数分别为：AB=BC=SAB39.6l=0.473SAB+SBC39.61+4/11.5SBC411.5=0.527SAB+SBC39.61+4l1.5CB=CD=SCB4l1.5=0.527SCB+SCD39.61+4l1.5SCD3/9.61=O.473SCB+SCD39.61+4/11.5各杆端分派弯矩分别为：MBA=-BA×MB=-0.473X418.3=-197.86KNmMBC=-BC×MB=-0.527X418.3=-220.44KNmMCB=-CB×MC=-0.527X-418.3=220.44KNmMCD=-CD×MC=-0.473×-418.3=197.86KNm由力矩分派法可计算出最终弯矩为：MBA=MBC=MCB=MCD=-5464.27KNm则每排贝雷片最大负弯距为：Mmax=MBA21=260.2KNm<606.3KNm取B-C为隔离体第8页PqBBl151cmmC如右图ZMC=OKNmQBC×11.5-MBC+MCBQBC=2687.8KNMA=OKNm-QBA×9.4-MBC9.612-501.12×=OKNm2ql2pl-=0KNm22QBA=-2946.6KN则每排贝雷片最大剪力为：Qmax=QBA21=-140.31KN<-188.62KN，跨度设置满足弯距、剪力规定。（四）墩顶分派横梁设计验算：临时支墩顶分派横梁计划采用工字钢，要确定工字钢型号须确定荷载产生的弯矩值，为此各截面均布荷载在不一样跨度下的弯矩值。1.以右二联5#-6#为例计算如下：PqAA961cmBqB1151cmCqC961cmD由贝雷支架受均布荷载值可知：右二联5#-6#跨中钢管支墩上的工字钢所受最大集中力为整个箱梁截面最大支座反力分派在单层贝雷片中的集中力：第9页通过计算可知右二联5#-6#箱梁整个截面最大支座反力为Rmax=5634.37KNR2=Rmax18=313KN（R2为单层单排贝雷片所受的!集中力）Mma=R2l=313×1.4=438.2KNmMM438.2W=2087cm3即W210由W可得：考虑到施工安装的精确程度取1.5的安全系数，因此选用40a工字钢三根（40a工字钢三根W=3270cm3)Q=Qma3=313=104.3KN3SZ*b2dh214210.53672222=H-h÷=400-367+=6.26×10-4m3824824()()QSZ104.3×6.26×10-4×103=2.91×107Pa=29.1MPa85MPa-4IZd2.17×10×0.0105，选用的三根40a工字钢能满足抗弯强度、抗剪强度规定。2.计算可知整个二号桥箱梁单排单层贝雷片所受日勺最大集中力为右二联3#-4#跨中截面，即：R2=Rmax18=5640.3418=313.3KN*Mma=R21=313.3×1.4=438.67KNm第10页MM438.67W><>=2089cm3即W210由W可得:选用40a工字钢三根(40a工字钢三根W=3270cm)Q=Qma3=313.3=104.4KN33SZ*b2dh214210.53672222=H-h+=400-367+=6.26×10-4m3824824()()QSZ104.4×6.26×10-4×1037=2.91×10Pa=29.1MPa<85MPa-4IZd2.17×10×0.0105选用日勺三根40a工字钢能满足抗弯强度、抗剪强度规定。(五)地基验算：*根据施工现场分析可知地基土为中密实度中砂土，根据公路桥涵地基与基础设计规范,中密实度中砂土地基承载力为350KPa0考虑施工现场实际状况不一样，取1.4的安全系数，地基承载力为250KPa°如地基承载力局限性，则采用措施进行处理。基础设计为长1.8米，宽1.8米，高为1.3米。则设计基础承载力按810KN控制。凡在现浇箱梁贝雷支架内力计算表中每根钢管最大承受力超过810KN的临时支墩，增长钢管数量使其满足地基承载力。详细钢管布置见设计图。(六)钢管支墩的设计验算：钢管选用的是直径600mm,壁厚16mm,计算可知轴心承载力可达6000KN,完全能满足承载力规定，因此只需分析受压稳定性，立柱每12米高用16#槽钢作为横纵向联络，计算自由长度取12mo则：第11页N风力12m12ml2m钢管惯性半径：i=长细比：=D2+d2=0.2074Li=1.0×12=58.10.207换算长细比：,hx=hxy/235=55.57稳定系数查表得：巾=0.898钢管压力以基础设计承压力计算：N=810KN假设最大有IoCm的偏心，那么轴心受压弯距：M=Ne=81KNm风力荷载：以右三联横桥向为例：深圳地区基本风压值取：W0=0.9KNm2设计风速频率换算系数：Kl=LO风载体型系数:箱梁:K2=1.3钢管支墩:K2=0.8风压高度变化系数，取平均30m高度：K3=1.13地形、地理条件系数，山间谷地取：K4=0.8右三联横向总风力：W=W箱梁+W钢管=1.0×1.3×1.13×0.8×0.9×130.8×2.0+1.0×0.8×1.13×0.8×0.9×0.6×30×106=276.7+124.2=400.9KN平均每根钢管受横向风力：W=400.9106=3.78KN每根钢管受横向风力产生弯距，以30m计算：M=Ne=I13KNm考虑最不利状况，偏心弯距与横向风力弯距叠加：M=194KNm第12页钢管截面积：A=R2-r2=29.35×103mm2钢管抗弯截面系数：W=则钢管支墩强度：()(D32D4-d4=4.17×106mm3)NM810×103194×103=+=+3AW0.898×29.35×101.15×4.17×106=30.7+40.5=71.2<=215MPa立柱自身稳定性能满足规定。采用16#槽钢作为横向、纵向联络及斜撑，上下间距不不小于12米，用螺栓栓接在钢管抱箍上，在柱中与柱顶部用风缆固定，加大立柱的整体稳定性。由于所有钢管立柱的轴向压力都不超过810KN,因此所有日勺钢管立柱都能满足稳定性规定。(七)挠度验算：取左二联5#-6#墩：为例，BC截面间挠度：梁体整体每延米体积为：S=(l8+50)×250×0.5×2+55×25×4+60×25×0.5×6+12()×25+55×130×4+60×20×0.5×6+120×20=ll3200mm2m3q顶=11.32×25=283KNV=I1.32×1=11.325×283×124f=0.011m=11mm11-6384EI×7384×2.1X10×5.00994×105q顶14满足规范规定B<L/400=12/400=30mmo，支架刚度满足规定。(八)施工预拱度以右二联中跨为例进行计算：1 .卸架后箱梁构造自身的挠度：通过用公路桥梁构造计算系统GQJS7.5计算，箱梁和桥面铺装产生的自重挠度与预应力跨中挠度之和为：l=29mm第13页2 .活载二分之一产生的挠度：通过用公路桥梁构造计算系统GQJS7.5计算，活载二分之一产生的跨中挠度大概为：2=3mm3 .支架在荷载作用下的弹性压缩：贝雷片弹性压缩最大为IImm,计算过程见上；钢管最大压力为810KN,取平均30m计算，产生的竖向变形为4mm,则：3=l1+4=15mm4 .支架在荷载作用下的非弹性压缩：非弹性压缩采用预压的措施事先消除。5 .支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷：基础沉降按公路施工手册-桥涵估算，取：4=5mm则跨中预拱度设置值为：=1÷2÷3+4=29+3+15+5=52mm支架整体沉降量为：8=3+4=15+5=20mm则右二联中跨跨中设置52mm的预拱度,中跨其他部位以墩身两端为20mm,按二次抛物线进行分派。其他各跨的预拱度按上述过程进行精确计算、设置。（九）二号桥各跨临时支墩计算简图如下：1 .二号桥右二联3#-4#墩箱梁临时支墩跨度设置为：PqA第14页qBB1150cmCqC950cmDA950cm2 .二号桥右二联4#-5#箱梁临时支墩跨度设置为PqA100cmA809cmBqB1050cmCqB1050cmDqC809cmElOOcm3 .二号桥右二联5#-6#箱梁临时支墩跨度设置为：PqA100cmA961cmBqB1150cmCqC961cmD4 .二号桥右三联6#-7#箱梁临时支墩跨度设置为：Pqa100cmA817cmBqbl100crnCqbl100crnDqa817cmE5 .二号桥右三联7#-8#箱梁临时支墩跨度设置为：qD100cmA1095cmBPqB1200cmCPqB1200cmqDD1095cmElOOcm6 .二号桥右三联8#-9#箱梁临时支墩跨度设置为：PqD100cmA775cmqBB900cmCqB900cmDqC800cmE第15页PqA100cmA950cmBqB1150cmCqC950cmDlOOcm8 .二号桥左二联4#-5#箱梁临时支墩跨度设置为Pqa100cm9 .二号桥左二联5#-6#箱梁临时支墩跨度设置为qbB1050cmCqb100OcmDqa817cmEA817cmPqD100crn10二号桥左三联6#-7#箱梁临时支墩跨度设置为：qEB1200cmCqF887cmDlOOcmA940cmPqa100crnA934cmBqb976cmCqb976cmDqd877cmEU.二号桥左三联7#-8#箱梁临时支墩跨度设置为：qD100cmPqBl180cmCPqB1180cmqDD1073cmElOOcmA1073cmB2.二号桥左三联8#-9#箱梁临时支墩跨度设置为：第16页qDD807cmE100cmqD100cmPqBB1050cmCPqB1050cmA762cm第17页