支架施工与受力验算.ppt

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1、,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,满堂支架施工技术,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,一、满堂支架施工方法简介,满堂支架法是目前桥梁上部现浇连续箱梁采用最多的、最普遍的施工方法。满堂支架的施工，是整个现浇箱梁施工的一个非常重要的、基础性的工艺环节。支架地基的承载力是否满足要求，支架的强度和稳定性是否符合要求，支架压载试验的数据是否准确、真实，这些环节将直接影响到施工安全和工程质量。,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,一、满堂支架施工方法简介,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,一、满堂支架施工方法简介,满堂支架法通常适用于单跨跨径不大于 60 m 的连续箱梁及连续刚 构桥，对于超大跨径

2、在我国采取满堂支架现浇工艺的并不多见。满堂支架的优缺点:优：构件尺寸小巧、结构稳定、周转次数多、周转时间短、使用辅助设备少、工艺成熟。缺：施工工期长、费用高、需要有较大的施工场地、施工管理复杂。,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,二、满堂支架施工工艺,地基处理 支架地基处理的目的是保证地基具有足够的承载力和必要的防水设施。根据地基的实际情况，可以采用换填、做石灰土、浇筑混凝土基础等处理方法，其中最常见的是做石灰土基础。（采用石灰土处理地基时首先把施工区域内的淤泥、杂物及泥浆池中的泥浆清理干净，分层换填好土并压实，压实度按90%控制。局部处理合格，整体整平后，再分层填筑一定厚度的石灰土并压实，

3、压实度按93%控制。灰土的灰剂量和厚度，根据地基承载力情况进行设计。填筑灰土的顶面要高出地面30cm以上，并做出2%4%的横坡，以利于排水，同时要在灰土处理过的地基范围四周挖设排水沟，防止雨水浸泡地基，避免支架产生不均匀沉降。处理后的地基还要进行地基承载力验算，以确认地基承载力满足要求。）,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,二、满堂支架施工工艺,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,二、满堂支架施工工艺,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,二、满堂支架施工工艺,2.支架搭设,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,1.满堂支架布置方案,选用桩径630mm的无缝钢管桩，本项目中桥梁起终段跨径20m，

4、跨下布设2排桩，承台上固定一排桩。中间段跨径30m，箱梁下沿路线方向布设2排，并在承台上固定一排桩。每排桩布设9根，为体现结构体系的受力合理性，钢管桩布设尽量在腹板下，具体桩位尺寸如下图。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,按桩距架设贝雷纵梁，纵向平放在横向双拼56a工字钢上面，贝雷架采用双排单层桁架，净距按90cm布置。纵梁上横向铺设10号工字钢的分配横梁，工字钢间距根据其上支架立杆横向间距调整，由工字钢传来的荷载可近似按均布荷载加在贝雷梁上。如下图：,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,2、结构验算,三、满堂支架施工方法验算,2.1 荷

5、载（1）箱梁自重砼容重按=26kN/m3计算，本方案中支架横桥向间距所有断面一致为60cm，纵向间距在横梁和腹板下为30cm，在箱室和翼缘板下为60cm，取最不利断面进行计算，横梁腹板最不利断面为跨中支点截面，跨中支点（横梁）处梁高350cm（中心高度），箱室和翼缘板最大高度为40+59.6=99.6cm。q1=3.5m26kN/m391kN/m2q2=0.99626kN/m325.896 kN/m2（2）模板、支架自重取1.5kN/m2（取值偏于安全考虑）；（3）施工人员及设备荷载按规范取值：2.5kN/m2；（4）浇筑混凝土时对水平模板产生的冲击力：2kN/m2；（5）风荷载：K=0.71

6、.00.80.35=0.196kN/m2。荷载组合计算：q=1.2（1）+（2）+1.4（3）+（4）+（5）q1=117.57kN/m2 q2=39.45kN/m2,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,2.2 底模、方木验算（1）底模验算底模采用15mm厚的优质胶合板（静曲强度为15Mpa），直接搁置在100100mm横向方木上，方木中到中间距为15cm，取单位长度板宽（1m）进行计算，模板自重忽略不计，力学模型采用三跨连续梁。,1)强度Mmaxbl2/100.264kNmWbh2/61000152/637500mm3maxMmax/W7.04MPa0=12MPa2)挠度=0.677qL4/

7、100EI=0.677117.311504/（10091031000153/12)=0.16mm150/400=0.375mm通过验算满足要求。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,（2）方木验算方木平卧放置于纵向双钢管上，方木规格为100mm100mm（实际按85mm85mm计算），方木跨径（立杆纵距）在横梁处（横向方木间距150mm）跨度均为600mm，力学模型采用简支梁（考虑现场实际施工时方木的尺寸差异，方木的力学性能乘0.9的折减系数取值）则：120.910.8MPaE=91030.9=8.1103MPa=1.90.9=1.71MPa强度Mmax0.15ql2

8、/80.15117.570.62/80.794kNmmaxMmax/W0.794/（0.0850.0852/6）7.753MPa=10.8MPa 木材在其顺纹方向抗剪强度较差，在横力弯曲时可能因中性层上剪应力过大而使方木沿中性层发生剪切破坏，需按顺纹方向的许用剪力对方木进行强度校核。方木顺纹方向所受最大剪力为：Qmaxql/2=0.15117.570.6/2=5.29 kN方木顺纹方向承受的最大剪应力为：max=1.5Qmax/A=1.55.29/0.007=1.133MPa=1.71MPa挠度：横梁处（横向方木间距150mm）=5qL4/384EI=50.15117.576004/(3848

9、.110385853/12)=0.8mmL/400=1.5mm满足要求。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,2.3 纵向双钢管、立杆验算（1）纵向双钢管验算在每个可调托座上放置纵向双钢管，由于横向方木间距较密，方木边间距5cm，由横向方木传递给纵向双钢管荷载近似按均布荷载计算。钢管壁厚35mm，计算壁厚按现场实测最不利取值2.7mm。受力模式采用均布荷载作用下三跨连续梁计算：,1）横梁及腹板处纵向双钢管下立杆间距为30cm。q1=117.570.3=35.27kN/mMmaxql2/1035.270.32/100.63kNmW=D3/161-(d/D)4=4.121

10、0-6m3I强度maxMmax/W0.63/（24.1210-6）77Mpa=205MpaII挠度=0.677qL4/100EI=0.67770.543004/(21002.061059.89104)=0.1mmL/400=0.75mm,2）箱室及翼缘板下纵向双钢管下立杆间距60cm。q2=39.450.6=23.67kN/mMmaxql2/1023.670.62/100.85kNmW=D3/161-(d/D)4=4.1210-6m3I强度maxMmax/W0.85/（24.1210-6）103Mpa=205MpaII挠度=0.677qL4/100EI=0.67723.676004/(2100

11、2.061059.89104)=0.5mmL/400=1.5mm通过验算，纵向双钢管满足要求。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,（2）立杆验算本工程立杆为483.5mm（计算取现场实测最小壁厚2.7mm）碗扣钢管，有关设计参数如下：205MPaE=2.06105MPaA=3.84cm2I=9.89cm4W=4.12cm3i=1.605cm每根立杆所承受横向钢管传来的荷载，支架高度按最高3m计，立杆步距为0.6m，立杆计算长度：l0=h+2a=0.6+20.3=1.2mh支架立杆的步距；a模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，a=0.3m。长细比=

12、l0/i=74.7=150经查建筑施工碗扣式钢管支模架安全技术规范附录中 Q235A钢轴心受压构件的稳定系数表得=0.483。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,控制荷载：F1=q10.60.3=117.570.60.3=21.16kNF2=q20.60.6=39.450.60.3=7.1kNF1F2得横梁及腹板下立杆受荷载最大。1)强度=F/(A)=21.16103/（0.483384）=114.09 MPa=205 MPa2)挠度=FL/EA=21.163106/（2.05105384）=0.8mmL/1000=3mm3)稳定性立杆的稳定性应符合下列公式要求：F

13、/(A)+Mw/W=fMw0.851.4klah2/10式中：k风荷载标准值为0.196kN/m2；H纵横水平拉杆的计算步距为1.2m；la立柱迎风面的间距为0.6m；Mw立杆由风荷载设计值产生的弯矩；f钢管的抗压强度值为205 MPa。F/(A)114.09 MPa=205 MPaMw0.851.40.1960.61.22/10=0.02 kNmMw/W0.02/4.1210-63.94 MPaN/(A)+Mw/W=21.16103/(0.483384)+3.94=118.02MPa=205 MPa,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,1.4 工字钢验算根据支架的布

14、设方式计算得立柱所受最大轴力在横梁和腹板下，大小为21.16kN，该处支架纵横间距为30cm，横向间距60cm，贝雷桁架上横向布置间距30cm的10号工字钢，贝雷架间距90cm，最不利情况考虑两根立柱同时落在工字钢上，计算力学模型如下：,（1）强度根据支架立柱布置，最不利情况为每跨承受两根立杆传来的荷载，其跨中最大弯矩为：M=21.160.3=6.37 kNmmax=6.37/4910-6=129.39MPa0=205MPa（2）挠度=2Fb（3l2-4b2）/（48EI）=221.16103300（39002-43002）/（482.061052.45106）=0.07mm900/400=2

15、.25mm满足要求。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,2.5 贝雷纵梁验算工字钢横向搁在贝雷桁架上，工字钢中到中间距30cm或60cm，由工字钢传来的荷载可近似按均布荷载加在贝雷桁架上弦杆上。本支撑平台方案30跨下布设2排钢管桩，跨距为9m+10.4m+9m，总28.4m，起终跨20m按9m+8.2m=17.2m布设2排钢管桩。其力学计算模型为简支梁：,考虑满堂支架和30mm10号工字钢的分配作用，作用在贝雷纵梁荷载转化为均布荷载计算：30m跨箱梁自重：26384.75=9.07103kN(保守截面计算)q=9.07103/13.530=22kN/m2q=1.2（

16、1）+（2）+1.4（3）+（4）+（5）=1.222+1.44.696=36.98 kN/m贝雷纵梁荷载由上部荷载加贝雷自重：q1=q0.9+0.45=33.7 kN/m,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,Mmax=ql2/8=421.6 kNmMQ=168.65kNQ=5qL4/384EI=533700104/（3842.060.25108）=8.52mmL/400=10000/400=25mm 满足要求。并求得支反力R=Q=168.65kN,2.6 桩顶横梁验算桩顶横梁由双拼56a工字钢构成，上部荷载由贝雷纵梁传递，下部由单排5跟630mm钢管桩支撑，根据贝雷

17、纵梁和钢管桩布设方案，其力学计算模型简化如下图：,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,贝雷纵梁间距90cm，桩顶横梁荷载为贝雷纵梁支反力：F=2R=337.3kN钢管桩间距0.315+2.5+3.935+3.935+2.5+0.315=13.5m双拼56a工字钢力学截面特性：Ix=93920cm4Wx=2981cm3A=155cm2Mmax=526.62 kNmQ=760.19kN=0.01mm3935/400=9.84mm双拼I56a应力验算：max=M/2W=112MPa140 MPamax=Qmax/2A=0.28MPa85 MPa满足要求。并求得钢管桩支反力，

18、最大支反力在跨中位置R4=1521.2kN。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,2.7 钢管桩验算由以上计算可知：单桩最大竖向荷载值为1521.1kN。由垂直承载力计算出桩长，按摩擦桩计算。按公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）确定各岩土层桩基础设计参数。Qu=Qsk=uqsikliQsk=0.63（00.9+503.9+551.4+703.6+755.2）=1771.705kN桩的竖向荷载 Nmax 1521.1kN Qsk1771.705kN可知钢管桩入土15m，桩基承载力满足要求。在钢管桩施工过程中，以标高和贯入度双控，以贯入度控制为主。若钢

19、管桩入土15m，贯入度值仍然偏大，就需要继续下沉钢管桩，直到贯入度值满足要求为止。,三、满堂支架施工方法验算,珠山湖北路西延段道排、桥梁工程项目,钢管桩桩身强度验算根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范第的规定，对钢管桩进行强度验算。max=N/A=1521.1kN/156.326cm2=99.68MPa=140MPa桩的整体稳定验算单桩承载力RN=1521.1kN其截面积：A=（63-0.8）3.140.8=156.326 cm2回转半径:最大受压计算长度:ln=l=1700cm其长细比:=ln/r=1700/22=77.3查表得轴心受压构件的稳定系数P=0.902强度和稳定性均满足要求。结论：在最不利荷载作用下，入土15m的630mm钢管桩可满足施工要求。,三、满堂支架施工方法验算,