高速互通改造工程-现浇桥梁支架计算书

'黔江区渝湘高速南互通改造工程现浇桥梁支架 设计计算书重庆交达工程勘察设计有限公司二O—六年八月黔江区渝湘高速南互通改造工程现浇桥梁支架 设计计算书项目负责：计算：复核：重庆交达工程勘察设计有限公司二O—六年八月 工程概况2支架方案设计设计依据支架方案碗扣支架架体基础设计2.12.22.22.334••••••••88钢管柱支架基础设计3.支架计算3.13.23.33.4设计荷载设计参数碗扣支架验算钢管柱支架验算…••…9错误！未定义书签。910184.14.24.34.45.安全措施建议5.1搭设安全措施5.2拆除安全措施建议3安全交通保证措施5.4架体构造、质量保证措施5.5成品保护措施未定义书签。未定义书签。未定义书签。未定义书签。错误！未定义书签。4.碗扣式脚手架施工施工准备和施工组织地基和基础处理…..…支架搭设与拆除•…•…施工特别注意事项.…••错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。••错误！未定义书签。错误！错误！错误！错误！ 1.工程概况黔江区渝湘高速南互通改造工程位于重庆审黔江区止阳工业园，距黔江主城区、黔江舟白机场约6公里，距黔江火车站约1公里。项目西侧为渝湘高速，东侧为园区路。是连接渝湘高速、正舟路、物流曲路的交通枢纽。本次设计的渝湘高速南互通改造主要将渝湘高速黔江南收费站由“2进2出”改为“3进5岀”，匝道拓宽至双向6车道，市现在的12米拓宽为24米；改造现有匝道与止阳工业园区区物流西路、止舟路的连接方式，以保证渝湘高速与止阳工业园区区的交通顺畅。黔江区渝湘高速南互通改造工程实施的主要内容有立交主体A、B、C、D四条匝道和物流西路部分改造。木工程共包含两座桥梁，分别为A匝道桥和C匝道桥。1、A匝道桥1）桥型布置A匝道桥上跨物流西路。桥跨布置为2X30m,桥梁位于变宽段，最小桥宽12.85m,最大桥宽13叽桥梁上部结构为预应力混凝土现浇连续箱梁，箱梁梁高1.7mo由于主梁位于较小半径曲线段，为改善主梁扭矩分布及调整支座反力，A1桥墩设置为曲线外侧偏心0.2m,并设计为墩梁固结；桥台处箱梁横梁曲线外侧部分加长Im,相应支座外移lmo车行道桥面根据道路总体要求设横坡，在梁端各设--道伸缩缝。2）主梁一般构造主梁截面为直腹式单箱双室截面箱梁。梁高采用l・7m。箱梁顶底板厚度分别采用25cm与225。箱梁顶底板平行，桥面横坡由箱梁截面整体旋转而成，腹板保持竖直，箱梁悬臂长度为2m,变宽处箱梁采用等悬臂长度，箱室宽度按照腹板轴线等分进行设计。2、C匝道桥1）桥型布置C匝道桥为在现状收费站前桥梁一侧加宽的一幅桥，现状桥梁为8X20m预应力混凝土简支空心板桥，现状桥梁上跨正舟路。加宽桥采用与现状桥相同的跨径布置， 加宽桥与现状桥梁上下行车分离。C匝道桥共分5联，桥跨布置为2X20+2X20+2X20+(2X20+21.7)+(30+32+30)m,桥梁位于变宽段,最小桥宽12m,最大桥宽约33.4m。桥梁上部结构为预应力混凝土现浇连续箱梁，20m跨梁高为1.4m,30〜32m跨梁高为1.7叽由于第五联主梁位于较小半径曲线段，为改善主梁扭矩分布及调整支座反力，C11号墩设置为曲线外侧偏心0.2n),并设计为墩梁固结；12号台处箱梁横梁曲线外侧部分加长lm,相应支座外移lmo车行道桥面根据道路总体要求设横坡,在梁端各设一道伸缩缝。2)主梁一般构造主梁截面为直腹式单箱多室等高截面箱梁，箱室个数为2〜6室。20m跨径梁高采用1.4m,30m〜32m跨径梁高采用1.7叽由于第一联与第二联箱梁较宽，为改善各腹板受力，使之受力更均衡，笫一、二联箱室顶板采用28cm,底板厚度采用25cm,并设置跨中横隔板。其余联箱梁顶底板厚度分别采用25cm与22cm。箱梁顶底板平行,桥面横坡出箱梁截面整体旋转而成，腹板保持竖直，箱梁悬臂长度为2m,变宽处箱梁采用等悬臂氏度，箱室宽度按腹板轴线等分进行设计。桥梁上部结构箱梁采用满堂支架(碗口架)施工。因C匝道第1联第二跨下方为正舟路，正舟路纵坡较大，重车较多，为防止重车对支架的影响，拟在正舟路上方搭设钢管柱支架。 2支架方案设计2.1设计依据1、黔江区渝湘高速南互通改造工程施工图设计文件(电了版)(第二册第一分册)(设计单位：泛华建设集团有限公司)(二O—六年四月)；2、与业主签订的《黔江区渝湘高速南互通改造工程支架设计合同》3、屮华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)4、中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)5、中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)6、中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)7、中华人民共和国国家标准《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)8、屮华人民共和国行业标准《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)9、屮华人民共和国行业标准《建筑施工临时支撑结构技术规范》(JGJ300-2013)10、小华人民共和国行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)11、中华人民共和国行业标准《钢管满堂支架预压技术规程》(JGJ/T194-2009)12、屮华人民共和国行业标准《建筑丿施工临时支撑结构技术规范》(JGJ300-2013)13、屮华人民共和国行业标准《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)14、重庆市工程建设标准《房屋建筑与市政基础设施工程施工模板支撑体系安全技术规范规范》(DBJ50-168-2013)15、中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)16、重庆市工程建设标准《跨越式施工支架技术规程》(DBJ50-112-2010)17、屮华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》(GB50017-2003)18、中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)19、中华人民共和国国家标准《木结构设计规范》(GB50005-2003) 20、屮华人民共和国行业推荐性标准《公路交通安全设施设计细则》（JTG/TD81-2006）21、屮华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》（JTGF90-2015）2.2支架方案根据木桥的具体结构特点和地质情况，决定采用碗扣式满堂支架现浇法施工。因C匝道第1联第二跨下方为正舟路，该处纵坡较大，重车较多，为防止重车对支架的影响，拟在正舟路上方搭设钢管柱支架。1、满堂支架1）立杆立杆的间距根据其承受的重量来决定。在A匝道、C匝道第1联第2跨和C匝道第5联的箱梁腹板和底板下的范围内，立杆的横桥向间距分别为60cm,纵桥向间距为60cm；在箱梁翼缘板下立杆的横桥向间距为90cm,纵桥向间距为60cmo在C匝道第1联第1跨、第2联〜第4联的箱梁底板下的范围内，立杆的横桥向间距分别为60cm,纵桥向间距为90cm（在靠近墩、台位置处约2.5m范围内和跨中横隔板处1.2m范围内的立杆纵桥向间距为60cm）；在箱梁翼缘板下立杆的横桥向间距为90cm,纵桥向间距为90cm。搭设支架时，底层纵、横向水平杆（扫地杆）距离混凝土基础顶而的高度应不大于35cm。立杆底部应设置町调底座；立杆上端（包括町调螺杆）伸出顶层水平杆的长度不大于0.3mo2）横杆框架水平承载杆、横杆两端各有一插头，横杆步距为l・2m。水平杆和立杆间的接头见图1。3）斜杆设置支架四周从底到顶必须设置竖向剪刀撑；中间纵、横向必须由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应不大于4.5m；剪刀撑的斜杆与地面夹角应在45°〜60°之间,斜杆应每步与立杆扣接。4）水平斜杆设置 支架顶端和底部必须设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距应不人于4.8m。5）支架与桥墩的连接 在支架靠近桥墩位置处，支架与桥墩间应从扫地杆往上至梁底每2.4m设置一道钢管拉结，拉结钢管应伸入梁体不少于2跨，拉结钢管全部拉设在架体横杆上。6）横向主楞（梁）和纵向次楞（梁）满堂支架立杆上端为U形托撑，支撑应在主楞（梁）底部。支架的横向主楞（梁）分别采用15cmX15cmtt木，即在箱梁底板和腹板位置每个支架顶托上设置1根15cmX15cmte木做横向主楞（梁），铺设于顶托上，间距同立杆间距；在箱梁翼缘板位置,也采用15cmX15cm木做横向主楞（梁），间距90cm。次楞（梁）采用lOXIOcm方木（马尾松），腹板下间距15cm,其余间距为20cn）o图1碗扣节点构成（（a）连接前；（b）连接后）7）满堂支架门洞设置在C匝道第2联3#和4#墩间下方，在施工中考虑道车辆通行，必须设置交通通道，故在此位置搭设门洞，为减少型钢种类，在门洞上方布置I45a工字钢，门洞宽度和高度分别为4.5m和4.8m（允许行车高度为4.5m）（为保证支架安全，必须在洞口两侧设置防撞击设施）。门洞上方布置的145aT.字钢顺桥向布置，间距0.6m（腹板和底板下）、0.9m（翼缘下）。2、钢管柱支架因C匝道第1联第二跨下方为正舟路，该处纵坡较大，重车较多，为防止重车对 支架的影响，拟在止舟路上方搭设钢管桩，再架设贝雷梁形成梁式支架，在再其上铺 设分配梁，最后架设支架并立模板施工。沿桥宽共布置17棍单层贝雷梁，其中中间15棍为单层四排贝雷梁，两侧为单层三排贝雷梁（贝雷梁间的间距均为45cm）。贝雷梁在布置时要求在下弦杆与托梁搭接处必须位于贝雷梁竖杆处，同时要求进行适当加强。如未能搭接在竖杆位置，则要求采用16Mn钢板制作竖杆焊接在上下弦杆，以保证贝雷梁传力平顺。增强竖杆布置见图2和相关图纸。图2贝雷梁加强位置立面布置图根据该要求，同时考虑尽量满足贝雷梁长度的规定（3米的倍数），在钢管桩和 桥墩的位置做了相应的处理，保证分配梁及以上满堂支架的受力要求；通过满堂支架高度來适应桥梁纵坡。钢管桩拟采用*630X12mm钢管，其与基础采用植入12根直径M20锚固螺栓，其构造见图“钢管柱支架构件细部图”。在钢管柱距桩顶4.5m处设置一道横向联系，横向联系为200X8mm钢管。为减少桩顶的集中受力，确保钢管桩顶部受力均匀，在钢管桩顶面用钢板及三角铁焊接加劲肋，钢板采用（1）830X20mm,加劲肋用16mm厚钢板，沿钢板四周布置12片。钢管柱间设剪刀撑，剪刀撑采用［25b槽钢。托梁采用的是2163a的工字钢，两片I63a间通过间距1.025m的10mm钢板连接。纵向贝雷梁直接放置于钢管桩上的工字钢（2163a）上，其形式见贝雷梁的平面布置图。为调节梁底纵坡及便于支架拆除，在贝雷梁支架上布置碗扌II支架，用T25的工字钢作为横向分配梁，分配梁纵向间距为60cm,再在横向工字钢上布置碗扣支架，碗扣支架布置同其他满堂支架，并按相关耍求设置剪刀撑。3、满堂支架门洞和钢管柱支架下的安全措施为防止施工过程中，浇筑施工现场堕物，满堂支架门洞和钢管柱支架出口位置宽为1.8m的防堕物区域。通道顶部必须采用木板或其他硬质材料全封闭，两侧应设置安全网，以确保门洞下行车和行人安全。沿门洞支架的外侧钢管用红白反光漆以20cm的间距图刷。为了给夜间行驶的车辆给以醒目的引导，在机动车通道边框上以40cm的间距布置36V的红色警示灯。在通道顶支架上布置限高4.5m的标志以及限速5km/h的标志牌。在距离门洞支架高4.5米的前方设置限高龙门架。限高龙门架用钢管搭设，高度为4.5im用红白反光漆以20cm的间距涂刷钢管。在龙门架左侧立架上布置“减速行驶”的标志牌，在两侧立架上均布置“禁止超车”的标志牌。在限高龙门架前方100m处设置“前方施工，减速慢行”的标志牌以及限速的标志牌邙艮速值根据现场情况确定）。另外，为了更右效的减速，保证车俩低速通过箱梁支架。施工期间，在支架处安排两名安全员24小时值班，每人均配对讲机，指挥车辆行驶，并禁止超车。为防止损毁龙门架，可采取在道路中心的支架周围浇筑高50cm,宽20cm的混 凝土防撞墩，防撞墩距离支架50cm距离，以免车辆撞到跨路箱梁支架。在跨路箱梁支架搭设之前，须将交通标志标牌和龙门架布置完成，并11将安全员也安排就位。防撞护栏也应涂警戒色，以确保安全。1.2碗扣支架架体基础设计根据桥址处的地质情况，木桥满堂支架的地基处理方案：先挖除地表腐植土，按50cm虚铺厚度进行找平碾压。然后做20cm厚C30混凝土硬化层。在基础硬化范围以外做好排水沟和截水沟，以便及时排除地表水，防止其对基础的侵蚀。要求地基承载力应不小于250kPa。碗扣支架支架基础应平整,坡度不能陡于1:5,陡于1:5应挖成台阶，台阶宽度应大于1米，台阶高度大于0.5米时应采用C30栓重力式挡墙。3钢管柱支架基础设计钢管桩基础采用桩基础的形式，桩径为1.2in米，桩长暂按6.5n）计，挖桩深度应根据施工现场情况而定，桩基长度要求屮风化岩石屮嵌岩深度不小于0.5米，月.基地承载能力不低于4MPa。桩顶设100cmX100cmC30钢筋混凝土混凝土系梁，系梁内纵筋为①25（HRB400钢筋）,箍筋为①10（HPB300钢筋，间距15cm）o 支架计算1.1设计参数各项设计参数如下：1）桁木:[a]=10MPa（顺纹抗压、抗弯）,[r]=1.6MPa,E=9X103MPa<>2）碗扣式支架：立杆型号为①48X3.5mm钢管，钢管材料为Q235,截而而积A=1957mm2,回转半径尸31.6mm,抗拉、抗压和抗弯强度^215MPa,抗剪强度二125MPa。3）工字钢:材质为Q235,I63a工字钢，力学性能:截面模量叭二2980cm",惯性矩厶二93900cm",截面面积A=154.658cm2,抗拉、抗压和抗弯强度产215MPa,抗剪强度,/=125MPa04）工字钢：材质为Q235,125b工字钢，力学性能:截面模量^=423cm3,惯性矩厶二5280cn?,截面面积A=53.541cm2,抗拉、抗压和抗弯强度产215MP"抗剪强度户125MPa°5）钢管柱:钢管①630X12mm钢管,钢管材料为Q235,截面面积A=232.98cm2,惯性矩/v=111268cin回转半径产32.04cm,抗拉、抗压和抗弯强度产215MPq。6）贝雷梁容许内力：见表1。表1贝雷梁桁架容许内力表容许内力单排单层双排单层三排单层四排单层弯矩(kN•m)78&21576.42246.42837.5剪力（kN）245.2490.5698.9882.7备注：表屮均为不加强桥梁。7）恒载参数混凝土容重：y=26kN/m木模板、钢模板、钢桁架分布取：0.5kN/m.75kN/m24kN/m2o8）恒载参数混凝土容重：y=26kN/m3模板：取0.5kN/m2 9)活载参数施工人员及施工设备、施工材料等荷载：取1.0kN/m2浇筑和振捣混凝土：取2.0kN/m2倾倒、泵送混凝土：取4.0kN/m2作用于模板支撑架的水平风荷载叫：叫=0.7“虫,％其中：叫——风荷载标准值；w0——基本风压，重庆黔江地区为0.3kN/m2；.——风压高度变化系数，该架体最大高度按201"计(实际支架高度小于20m),查表为1.25；比——风荷载体型系数。从=2410)荷载分项系数根据《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》(JGJ231-2010),承载力计算吋，恒载分项系数取1・2,活载分项系数取1.4；挠度计算吋，均取1.011)荷载组合按《建筑施工碗扣式钢管钢管脚手架安全技术规程》(JGJ166-2008)、《钢结构结构设计规范》(GB50017-2003)和《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)中的相关规定荷载组合。3.3碗扣支架验算根据木桥结构形式及地形情况，木桥现浇支架采用20cm厚硬化混凝土基础+碗扣钢管满堂支架形式，碗扣式钢管满堂支架的最大高度为20mo立杆验算(1)腹板和箱底处的立杆因腹板和箱底处立杆横向、纵向间距相同，因腹板处立杆所受荷载较大，故仅计算腹板处立杆。根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)有当无风荷载时立杆轴向承载力验算如下: ①立杆轴向验算荷载按下式计算：N=1.2(心+Ng2)+L42>0(1)式屮：g——脚手架结构自重标准值产生的轴向力；NG2——脚手板及构配件自重标准值产生的轴向力；工Nq：——施工活载产生的轴向力总和。②单肢立杆稳定性按下式计算：N<(pAf(2)式中：A——立杆横截面积，对所用立杆^=4.89cm2；(P一轴心受压杆件稳定系数，按细长比查本规范附录C；/—钢材强度设计值，查本规范附录B表B2。根据式(1)得立杆的轴向验算荷载如下：箱梁高度1.4m时：N=1.2(Ngi+Ng2)+1・4工=1.2x19.32+1.4x1.08=24.7kN箱梁高度1.7m时】N=1.2(Ng+N“)+1.4工=1.2x23.79+1.4x1.62=30.8kN支架的竖向步距力=120cm,则根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)5.6.3条规定，立杆的计算长度为：/0=//4-2a=120+2X30=180cm(°为伸出顶层水平杆的长度,a为30cm)回转半径:z=777^4=1.58cm则长系比为2=如=型=113.9<230长细比满足规范要求i1.58查表得：0=0.490,则单肢钢管的竖向承载力N为：N=(pAf=0.49X489X215=51516N=51.5kN>N=30.8kN验算通过。组合风荷载时单肢立杆承载力计算：①风荷载计算 叫=0.7X1.25X2.4X0.3=0.63kN/m2；w=叫(/?+厶v)x0.048=0.054kN风荷载产生的轴向力为：w=nhw/厶.=16X1.2X0.0544/0.6=1.74kN/m2； @二叫厶厶,=1.74X0.6X0.9=0.94kN。②单肢立杆轴向力按下式计算：N」1・2(Ng+Ng2)+0・9x1.4工％(3)带入以上数值得：Nw=1.2(WG1+心)+0.9x1.4工心=31.8kN因此，根据(2)式，单肢钢管的竖向承载力N为：N=(pAf=0.49X489X215=51516N=51.5kN>N=31.8kN验算通过。(2)翼缘处的立杆根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)有当无风荷载时立杆轴向承载力验算如下:①立杆轴向验算荷载按下式计算:"=1.2%+%2)+1.4工％(4)式中:Ng、——脚手架结构自重标准值产生的轴向力;Ng2——脚手板及构配件自重标准值产生的轴向力;工N@・——施工活载产生的轴向力总和。②单肢立杆稳定性按下式计算：(5)N<(pAf式中：A——立杆横截面积，对所用立杆^=4.89cm2；(P——轴心受压杆件稳定系数，按细长比查本规范附录C；/—钢材强度设计值，查本规范附录B表B2。根据式(1)得立杆的轴向验算荷载为：N=1.2(Nc+Ng2)+1.4》N®=1.2x10.37+1.4x2.43=15.8kN支架的竖向步距力=120cm，则根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.6.3条规定,立杆的计算长度为: /0=/?+2tz=120+2X30=180cm(Q为伸出顶层水平杆的长度，a为30cm)回转半径：Z=V77Z=1.58cm则长系比为2=%=型=113.9<230长细比满足规范耍求i1.58查表得：0=0.490,则单肢钢管的竖向承载力N为：N=（pAf=0.49X489X215=51516N=51.5kN>N=15.8kN验算通过。组合风荷载时单肢立杆承载力计算：风荷载计算叫=0.7X1.25X2.4X0.3=0.63kN/m2；w=叫（h+Ly）x0.048=0.064kN风荷载产生的轴向力为：w=nhw!厶.=16X1.2X0.064/0.9=1.37kN/m2；Q5=WVLXLV=1.37X0.9X0.9=1.1lkNo单肢立杆轴向力按下式计算：g=1・2（Ng+g）+0.9x1.4工NQi（6）带入以上数值得：Nw=L2（Ng、+心）+0.9x1.4工=17.6kN因此，根据（5）式，单肢钢管的竖向承载力N为：N=（pAf=0.49X489X215=51516N=51.5kN>N=17.6kN验算通过。2）横向主楞（梁）验算根据施工单位目前具有的材料情况，在木桥碗扣式支架方案中，满堂支架箱梁底板下的横向主楞（梁）采用15cmXI5cm*方木。当箱梁高度为1.7m时，横向主楞（梁） 的间距为60cm,腹板和底板下的跨度为60cm、翼缘下的跨度为90cm；当箱梁高度为1.4m时，横向主楞（梁）的间距为90cm,腹板和底板下的跨度为60cm、翼缘下的跨度为90cm；横向主楞（梁）分以下腹板处（梁高分別为1.7m和1.4m）和翼缘处两种情况进行计算:（1）当梁高1.7m时，取腹板处取60cm宽箱梁位置进行验算，高度按梁高170cm进行计算，根据满堂支架布置图，腹板下冇1根横向主楞（梁）受力，因此有腹板下横向主楞（梁）验算荷载如下：箱梁腹板处每延米荷载g=1.2X恒载+1.4X活载=1.2X（44.2X0.6+4X0.6）+1.4X3X0.6=37.22kN/m偏安全地按三跨连续梁对横向主楞（梁）的最大弯矩和剪力进行计算。连续梁最大弯矩A/max=0.1