托架及支架施工设计方案

济浦高速公路第十二合同段梁济运河特大桥主桥托架及支架施工设计方案中铁十六局集团第三工程有限公司济荷高速公路项目部二五年九月00梁济运河特大桥主桥托架及支架施工设计方案

一、主桥工程概况梁济运河特大桥是济南至荷泽高速公路上的一座特大型桥梁，全长位于半径527m,的平曲线内，曲线变化由主桥和引桥箱梁翼板长度变化形成主桥上部结构采用三R=9000m跨预应力混凝土半刚构连续箱形梁,全长桥面纵坡分别为和60+100+60m220m L700%-

1.785%,变坡点位于主桥上的位置；桥面横坡为单向本桥按两幅分离设计，两幅间K122+

098.002%距为主桥箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱梁顶板宽底板宽100cm,135m,

6.6m;梁高为不等（其中主墩墩顶梁高跨中及边跨支点梁高块及块

2.5~

5.0m

5.0m,25m,1#〜9#0#0部份梁高按二次抛物线变化，其余箱梁梁高为等高度）；翼板长度为之间不等；3~4nl1#~9#块底板厚按二次抛物线变化，块底板厚为分段线性变截面，块底板为等厚；箱梁顶板设0#10#置成单向横坡箱梁除墩顶设置横隔板外，边孔、中孔合拢段各设一块横隔板.2%箱梁块长度在托架或者支架上现浇施工块长度考虑挂篮长度的原0#

10.0m,1#

3.75m,因，可采用两种施工方案，第一种方案是调整其中一副挂篮中的承重主构架的横向联结间距摆布，使其在平面错开布置，实现块的挂篮施工；第二种方案是采用在托架上现浇施工，1m1#建议采用第一种方案（挂篮施工方案）梁段,每段长或者均采用挂篮悬2#~10#

3.75m

4.5m,臂浇筑施工，两个构同步施工.中孔合拢段“T”长度边孔合拢段长度；边孔支架现浇段长度3o0m,

1.5m993m梁济运河特大桥主桥除号墩的墩梁采用刚性联结外，其余均采用盆式橡胶支座

6、荷载设计值分析2考虑下面两种受力情况，分配到每根杆件中，取荷载较大值进行支架设计布置荷载考虑支架预压重量取倍梁自重，支架自重，模板自重a Gy12G

4.74Kg/mz,施工活荷载取平均分配到每根杆件中.GmO6KN/m25KN/m2,G[

1.2G+G+G+1o4G]/270=[12X12X2524+13o4X10X

0.06+20+

1.4X1=y zm h0o o

9.93X13]/270=214T=214KNo考虑腹板处荷载局部集中影响，其局部受力情况如图b2q1=26X

2.566X

0.6=4T/m,q=26X

0.65X

0.6=1o01T/m,q=006X

0.6=0o036T/m,203o q=

0.5X06=03Tm,Q=47X304-1000=

0.14T45oG2=1o2X0o3qi+

0.45q2+075q+

1.4X075q+

1.2X Q=12X

0.3X4+

0.45X3o45o

1.01+

0.75X

0.036+104*075X0o3+12X014=

2.5T=25KN取较大值作为单根立杆控制荷载G=25KN o、立杆截面性质3长细比人A=600mm2,|=240000mm4,r=l/A,r=20mm,2查表得巾考虑偏心影响取小则杆件零界承载力=l/r=900/20=45,=0929,=05,N=[o]A=21c比较厂家提供其承载力为检验杆件合格，取单根杆件承载5X600X

0.5X10-3=

64.5K N.30KN,、立杆承载力检算力430KN考虑风荷载影响，取形成对支架底部W=0o7KN/m2F=0o7X

9.93X20566=

17.8KN,f5弯矩其对最外行杆件轴力影响值为为支架布置宽度M=178X115=205KN m,N=4M/bnbf Oo of f为单排杆件数量为根，

15.6m,n15N=4X205^15^

15.6=3o5KN N=G+N=25+3of1f满足承载力要求5=

28.5KN30KN、支架底混凝土条带承载力检算5支架底座尺寸为其受压应力015m X15m,=N/A=126Mpa〈［］（满足承载力要求）=7o9M pa、地基承载力检算6由于本地区是粉沙性黏土，压缩性较大，通过加入石灰进行改良，改良深度为，8%40cm取［］混凝土条带尺寸宽度为深度为混凝土刚性角条带满足刚=180KP a,30cm,20cm,45o,性角要求，以均布荷载考虑地基承载力石灰稳定土承载力检算（满足承载力要求）.a=285+034-

0.6=158180以下黏土承载力检算取单根杆件影响宽度为b.40cm60cm,〈（由设计图纸中查得）（满足承载力要求）.=28o5+

0.6+

0.6=79Kpa WOKPa、补充说明7为减小承台边缘地基土不均匀沉降，满布宽条带，并加密纵向斜撑；支架周围挖87cm好排水沟，防止石灰稳定土受雨水浸泡降低承载力；墩身倒角处可先铺设塑料薄膜再浇注65cm宽度条带；现浇段底模合拢处可先向上调高墩身处调高卸载后，根据实际预压20mm,,4mm,测得数据调节具体布置情况见图所示.1

七、主桥边跨现浇段施工方案、方案概述1由于号墩位于运河中，给边跨现浇段施工带来不便，无法使用满堂法施工，因此建议8采用如下施工方案号墩端采用五个钢筒支撑，钢筒底端与承台采用地脚螺栓连接，钢筒与8钢筒之间通过槽钢或者角钢交叉连接，使其成为一个稳定整体，另端位于水中，使用震动下沉钢筒桩，中间部份架设贝雷架，结构示意图如下、打入桩数目及其布置，打入深度的确定2H

①荷载分析:钢筒所承受的荷载新浇混凝土自重；内外模及工字钢梁、贝雷架、25o42T/m筐架重；浇注振捣混凝土、施工机具堆放、人员等施工荷载（合计）5T/m7o5KN/m2o

②桩数的确定打入桩选用外径为的钢护筒，纵向设两排，桩中心距均为50cm横向设五排,桩中心距均为且关于桥中心线对称200cm,230cm,

③单桩所受作用力

④根据容许承载力确定钢筒的最小厚度dmin由（安全系数取）

1.5考虑施工及刚度、震动锤的冲击作用，取d=5mm

⑤打入桩深度的确定h主要根据桩周土的极限磨擦阻力％及桩尖土的极限承载力与桩承受的荷载的平衡确定.R由地质勘测报告可知地质分布极限磨擦阻力和容许承载力计算时桩承受的荷载Ro hmin考虑的安全系数即计算式如下

1.6P=

20.145X15=

30.22T,桩的承载力（）P KN;桩身截面周长（；U:m各土层厚度（）见下表；l m,i桩底支撑面积（）；A m2震动沉桩对各土层周磨擦阻力和桩底承压力的影响系数，砂土取黏土取a a

1.1,i50o6;桩周土的极限磨擦力（见下表）；容许承载力（见下表）Ra地质受力层特征表层号层厚m岩性状态的度极限磨擦阻力KPa容许承载力KPa1lo6填筑土204亚砂土稍密20100325黏土软塑〜可塑

2512044.40亚黏土偶见小径姜石和贝壳碎片可塑30140亚黏土，粉粒含量高偶见小径姜石和5240可塑~硬塑35150O贝壳碎片亚黏土，含姜石粒径

0.5~

2.0cm

64.30可塑~硬塑401705~10%7270亚黏土、偶见姜石，有锈染可塑~硬塑40180O亚黏土、见姜仁径

0.5~

3.0cm含量8430可塑~硬塑451905%,有锈染、结构检算:3

①支撑钢筒的检算、钢筒厚度的确定该支撑使用个外径为的钢筒，中间三个为主要承力部分，外a51m边两个主要用在支撑侧模上,计算时设全部力作用在中间三个钢筒上；单个钢筒承受轴向力为，为了安全取的安全系数，15设钢的厚度为由可得d,考虑施工及其他构件的连接，取d=6mm、长细比检算:本结构相当于两端绞支座b l0=L=9o734m类截面p=0o92bN/mm20

②、震动钢桩的检算、强度检算由于震动钢桩的截面尺寸布置及打入深度都是通过极限荷载确定的,均已a符合要求，不必检算、长细比检算b此轴心受压构件相当于一端固定一端较接的轴心受压构件，l=O.7lo类截面a p=0o90bN/mm

2.、贝雷架数目的确定及其挠度的检算4

①纵向贝雷架数目的确定及其挠度的检算、选用贝雷架几何构造为三排单层，它的几何特性为归a230974cm3,1=751491o9cm4,.妹[M]=2246N.m、贝雷架数目的确定及其挠度的检算b根据贝雷架容许弯矩确定其数目作用在贝雷架的荷载作为均布荷载处理，荷载极度为为了安全，计算时考q=40o54t/m,虑的安全系数；15取N22o3,N=5;单个贝雷架挠度的检算■

②横向贝雷架三排一层即可，由于的每一个结点的位置正好在钢筒附近，引起挠度很小，可忽略、结论5本结构主要用于跨径小、地基承载力较小及一些施工艰难的特殊地段它具有结构简单、拆卸方便的优点，充分利用了贝雷桁架抗弯能力的优点；钢筒桩也是水中施工较艰难的情况下所采用的较好的支撑结构梁济运河特大桥主桥每座共用墩（号、号墩）为厚度单薄壁墩，基础为双排小5816m0钻孔桩，桩顶设规格为的承台主墩（号、7号墩）为厚度双薄壁墩,两薄lo5m5m6lo5nl壁中心距墩高约为基础为三排6钻孔桩，桩顶设规格为6o0m,1115m,

1.8m

11.9X119X30mO的承台梁济运河特大桥主桥除号墩位于级通航河道的梁济运河内（目前水深摆布，属8n2m第四系孔隙潜水）外，其余墩（号、号、号墩）均位于平整的旱地上.该特大桥主桥钻孔567在之间，地质情况为表层摆布耕植土层（对于水中为黑色的淤泥层），褐黄70~90m0o5m色、松散、稍密，以亚砂土，含植物根系;以亚砂土为主，局部地层夹杂姜石;05〜

40.2m

40.为黏土和细砂、中砂、中粗砂及粗砂互层，平均每层厚，容许承载力最2〜

90.4m2o0~

3.0m大达420kPao

二、方案设计原则及方案的确定和选用

（一）方案设计原则、在确保安全质量的前提下，尽量经济的原则；

1、取材和安装方便的原则；

2、尽可能利用现有常备材料的原则；

3、尽可能利用既有结构物并尽量减少对既有结构强度影响的原则.4

（二）方案的确定和选用

1、0号块采用在墩身上设置托架方案（又分预埋式和装配式两种方案，但本设计只叙述装配式托架方案）和在承台顶面上架设碗扣式满堂支架方案，此二种方案可任选一种，但最好选择碗扣式满堂支架方案

2、1号块本桥现浇号块较短，长施工号块时无法正常布置挂篮，可采用以下两种施工

010.0m,1方案第一种方案是调整其中一副挂篮中的承重主构架的横向联结间距左右，使其在平1m面错开布置，实现块的挂篮施工；第二种方案是采用在托架上现浇施工这两种方案中，1#第一种方案简单、经济；第二种方案费用高，托架加工及安装复杂，对墩身整体结构强度有一定的影响为此建议采用第一种方案（挂篮施工方案），第二种方案只作参考

3、陆上边孔现浇段（5号~6号墩之间）采用碗扣式满堂支架方案，但地基需作加固处理

4、水中边孔现浇段（7号~8号墩之间）采用暂时墩梁式支架方案利用钢管桩、贝雷架、型钢等材料.建造两个暂时墩，其中

三、号一个在号墩承台上设置钢管排架墩，另一个利用震动钢管桩作基础的水中墩08块支架及托架方案、三角桁架型托架概述1根据梁济运河特大桥的特点，本桥块施工采用三角桁架型托架支撑托架的主承重架o#采用三角形桁架,桁架用热轧型钢组拼而成,结构受力明确，自重轻，刚度较大,变形稳定可以有效预防混凝土开裂托架顶面主要受力杆件采用贝雷架，连接采用焊条焊接，支撑端J506以直径高强精轧罗纹钢贯通墩柱固定，装拆方便外模采用组合钢模，以槽钢焊接支32mm架支撑；内模采用组合钢模，以槽钢焊接的内模支架及钢管支撑.该托架由三角桁架、贝雷架、拉杆锚固三个基本受力系统组成，其基本结构布置图详见图所示,节点具体布置图在后面计算检验说明书中有详细说明1托架主承重的上桁梁采用及斜撑采用槽钢焊接组成，材质为钢，2[282:22b Q235[o]=215MPa,[T]=125MPa.次要受力杆件采用槽钢组成，横向系杆为及角钢焊接而成,均2[20a2[20a L125X14mm采用钢材，[Q235E=210GPa,[]=215MPa,T]=125MPao托架锚固系统由直径高强度精轧罗纹钢、钢垫板组成（具体尺寸见32mm L125X

14.2cm附图），钢材为屈服强度容许拉（压）应力[40Si Mov,750MPa,]=

0.7X2容许剪应力[[750=525MPa,1]=05]=058X525=3045MPao o、托架结构详图（见下图）

2、托架检算3（）、荷载分析托架所受荷载包括新浇碎梁体自重内外模板及其框架重（）；145t/m lt/m;支架自重（）；浇注混凝土、振捣混凝土、施工机具、冬季措施、人员等施工荷载（合计4t/m）托架结构所受静载作用图如下7o5KN/m

2、杆件内力计算由于杆件的弯距与剪力相对轴力来说很小，可忽稍不计，各杆节2点以较节形式考虑，根据结构及荷载的对称性，取半结构进行计算，计算简图如下求出各杆轴向力；；Nl=+

19.17t;N3=+75t N2-315t N4=-

106.07t、构件选材及其截面特性3⑴、杆件选用组合结构，截面参数为32[28b A=45o62c%g=

35.81Kg/m,IX=5118o4cmi,W=365o6cm3,i=1059cm,Iy=2415cnn,i=

2.3cm,Z=

2.02cm,o xx y0斜杆⑵、⑷杆选用组合结构，截面特征为2[22b A=

36.24cm2,g=

28.45kg/m,I=

2571.3cmi,W=

233.8cm3,i=842cm,Iy=1765cnn,iX xxy=221cm,Z—2o03cm

0、强度检算4

①二力杆强度检算由于在所有杆件中号杆件受力最大，且截面积最小，所以只需对4⑷号杆件检算即可.

②对拉杆中」高强精轧罗纹钢的检算32单根拉杆承受的最大拉力等于N3=

18.75t,单根拉杆承受的最大剪力为Q=

18.75t,max

③对连接角钢的检算:连接角钢采用单块角钢承受的最大拉力为单根拉杆所受L125X14,的最大剪力Q,max、受压杆件长细比检算只需对杆检算即可54绕定轴的长细比x绕虚轴的长细比:按绕虚轴稳定确定分肢轴线间距和杆截面高按等稳定原则y Ch入=入，可求入和入分肢长细比入入i=252W

0.5=

0.5X

25.2=12oy xy yx oymax取6,12采用实际h=c+2Z=18232+20o3X2=223mm,h=230mm,c=h-2Z=230—200；由于人叱力X

20.3=189o4100mm=

22.6,=

0.961,N/=10607X

10./

0.961Xy A72o48X102=

152.28N/mm2215N/nw受压杆件缀尺寸确定A、构件的剪力每一个缀板面剪力为；v=V/2=

18.33/2=

9.17KN、初选缀板尺寸纵向高度三叫厚度B h2/3•C=2/3X

189.4=

126.27m t Nc/40b b相邻缀板中心距=入=

4.375mm,h t=70X6,1=1+h,1X=12X211=253bXb101b01oyil；2,1—253o2+70=4232mmi缀板刚度和等分肢线刚度比值满足.、检算缀板强度C弯距M=V L/2=

9.17X

403.2/2=

1848.67KNbl11剪力V=V L/L=

9.17X403o2/1894=1952KNo bl11=6M/t h2=6X

1848.67X103/6X1702=6397f=215KNblbbT=

1.5V/t h=

1.5X19o52X103/6X170=287N/mni2f=125N/nwblbb

2、缀板焊缝计算D采用三面周围角钢焊缝，计算时偏于安全地只取端部纵向焊缝，焊脚尺L200mm,W寸hf焊条为E43用h=29,4mm.f、结点焊缝强度检算

6、对于结点即与⑵号杆焊接为对接，焊厚为焊长A A1t9mm,Lw=

277.2—10=2672mm、对于结点，号杆与角钢之间采用角焊形式，焊缝高度B B2h=10mmf取=lOOmm、、点竖向位移计算7A D点的竖向位移计算采用单位力法点竖向位移的计算A D=1,=

四、州节段满堂支架施工方案扣式脚手架概述根据梁济运河特大桥的特点，本桥节段大部分位于承台的正上方，只有极少部分翼板处在0#承台正上方以外，这样为使用脚手架提供了良好的支撑基础，因此采用满堂腕扣式脚手架支撑是一种交好的方案腕扣式满堂支架受力明确，刚度较大，沉降量较小，拆装方便支架顶部采用方木满布承力，局部变形小，线形易于控制底模采用厚平板钢模平装而成内、外模采用组合钢模，用角钢或者槽钢焊接成支架支5cm撑该支撑系统大部分直接架设在承台上，小部分支撑需地基硬化后架设在硬化层上，具体布置见附图支架材料采用Q235钢，［］=215Mpa,［T］=Q58［］=125Mpa,E=2o1X10O5Mpa

0、荷载分析2支架所受荷载包括新浇混凝土梁体自重（）内外模板及其筐架重（）支4517m,

0.517m,架自重（）计算荷载按区段内的倍，所以支架所承受的总荷载为5T/m,15（）N=

1.5450X6o2+5OX

6.2+5X45+62X

13.5X

7.5=

1785.98KN.z、立杆截面性质3长细比人查表得A=600m m2,l=240000m m4,r=I/A,r=20mm,=l/r=900/20=45,2巾考虑偏心影响取力则杆件零界承载力［］力义=0929,=

0.5,N=A=215X60005X1-=64c、立杆承比较厂家提供其承载力为检验杆件合格，取单根杆件承载力45KN30KN,30KN.载力检算检算时，为了偏于安全，将总荷载全部分配腹板处的杆件中，即单根杆件所受的力为符合承载力要求N=

1785.98/174=10o26KN30KN,d、补充说明5由于支撑面小，支撑高度较高，必须加强稳定性，因此加密斜撑的间距以及使用钢管使其与墩柱连为一体；支撑承台以外的部分，先压实后浇注混凝土具体布置情况20cme15见附图

五、主桥、节段拖架施工方案0#1#、三角桁架型托架概述1根据梁济运河特大桥的特点，本桥块施工采用三角桁架型托架支撑,又由于块总长0#0#度惟独米,少于安放挂篮的有效长度，因此采取块、块托架施工方案主承重架采用100#1#三角形桁架，桁架用热轧型钢组拼而成，结构受力明确，自重轻，刚度较大，变形稳定可以有效预防混凝土开裂托架顶面主要受力杆件采用贝雷架，连接采用焊条焊接，支撑端J506以直径高强精轧罗纹钢贯通墩柱固定，装拆方便外模采用组合钢模,以槽钢焊接支架32mm支撑；内模采用组合钢模，以槽钢焊接的内模支架及钢管支撑.该托架由三角桁架、贝雷架、拉杆锚固三个基本受力系统组成，其基本结构布置图详见附图所示托架主承重的上桁梁及斜撑采用槽钢焊接组成，材质为钢，[[]2:36a0235o]=215MPa,T=125MPa.次要受力杆件采用槽钢组成，横向系杆为及角钢焊接而成，均2[20a2[20a L125X14mm采用钢材，Q235E=210GPa,[o]=215MPa,[T]=125MPao托架锚固系统由直径高强度精轧罗纹钢、钢垫板、锚具组成，钢材32mm L200X

20.2cm为屈服强度容许拉压应力[容许40Si Mov,750MPa,]=

0.7X750=525MPa,2剪应力[]5[]=058X525=304托架构造见附图.T=

0.O OO5MPao、结构检算

2、结构各构件材料种类及其截面特性A材料种类⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、、号杆件采用截面参数如下:10H2[36a,A=60o89cm2,g=47o80kg/m,Ix=118741cmi,Wx=6597cm3,ix=

13.96cm,Iy=455o o、⑺、⑻、⑼号杆件采用截面参数如下cirn iy=

2.73cm,E=244cm;62[20a,A=28O083cm2,g=2263kg/m,Ix=17804cni4,Wx=1780cm3,ix=

128.Ocnu,iy=

2.11cm,o ooE=

2.01cmo

0、结构计算图见图B

1、各杆件内力C将托架承受的荷载包括静载、动载全作用在结点上，按桁架进行计算，并考虑的安全系数为各结点作用荷载如图所示，各杆件内力计算如下

2.0,；；；；N=N=+72T N=-108T N=-

101.8T N=+7636T N=N+N-cos45°=—1018—76o12346543二；；；二一36T7816T N=N=N=0N=+75T N1065T

8791011、强度检算D

①二力杆检算同种截面只需验算轴力最大者，困此只需检算⑸、⑹号杆件

②拉杆检算上端单根的拉杆的检算a拉杆的削剪力检算:上部单根拉杆承受的剪力bo下部单根拉杆承受的剪力为、角钢检算E选用的角钢型号为；L200X20,A=

76.505cm

2、受压杆件长细比检算F根据结构受力只需对⑸号杆进行检算对实轴的检算a.x对虚轴的检算b.y首先按虚轴（即轴）的等稳定性确定分肢间距和柱截面高度按等稳定原则，可求y ch:和，；分肢长细比取12精确验算虚轴稳定缀板间净距采用330mm,缀板尺寸确定及强度检算

①杆的剪力每缀板面剪力V=V/2=

15.4/2=77KNo1

②初选缀板尺寸纵向高度三厚度h2/3XC=2/3X

291.2=

194.13mm,tNc/40=2912/40=b b取

7.28mm,h t=200X8;bXb相邻缀板中心距具体布置如下图1=1+h=330+200=530mm,101b缀板刚度和等分肢线刚度比值满足

③检算缀板强度弯距M=V L/2=7o7X530/2=

2040.5KNbl11剪力V=V L/L=7o7X530/291o2=1401KNObl11=6M/t h2=6X

204.5X103/8X2002=3826f=215KNblbb（）〈T=

1.5V/t h=

1.5X14o01X103/8X200=13o13N/nw f=125N/nwblbb2

④缀板焊缝计算采用三面周围角钢焊缝，计算时偏于安全地只取端部纵向焊缝，焊脚尺L200mm,W寸hf用h

22.3,6mmof、焊缝长度计算结点各构件焊接使用周围角焊，为了便于安全，只考虑恻角焊G缝；计算如下取=Lw10mm（）杆与点角焊长度a1A单个焊缝的长度取；L124784/4=119o6mm,Ll=15cm（）号杆与（）、（）杆之间采用对接焊，焊长为槽钢高度，在竖向起支撑作用不b312必检算；（）、（）号杆角焊的单条焊缝长度，取c16L=15cni;6（）、（）、（）不受力，焊接坚固即可；d789（）号杆的单条焊缝长度，取叫（）号杆与（）之间采用对接焊，e10L=15c111010焊缝厚度为焊缝长度t10mm,W、挠度计算计算结点和结点的挠度即可，方法采用单位荷载法计算简图如下H BC、点的竖向位移计算在a B、点的竖向位移计算在b C

六、墩现浇段满堂支架施工方案5#、碗扣式脚手架概述:1根据梁济运河特大桥的特点，本桥现浇段施工采用腕扣式脚手架支撑.腕扣式满堂支架受力明确，刚度较大，沉降量较小，拆装方便支架顶部采用方木满布承力，局部变形小，线形易于控制底模采用厚平板钢模平装而成.内、外模采用组合钢模，用角钢或者槽钢5cm焊接成支架支撑.该支撑系统由石灰稳定土硬化地基，混凝土条带，腕扣式脚手架几个主要受力部分组成其布置简图见图1所示支架材料采用Q235钢，［］=215Mpa,［T］=0O58［］=125Mpa,E=

2.1X1OsMpa。