鐵路橋梁門式橋墩支架施工方案.doc

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新建鐵路蘭州至烏魯木齊第二雙線（甘青段） LXS－13標河口村1號特大橋 門式橋墩蓋梁施工支架設計方案 中鐵九局集團有限公司LXS－13標蘭新項目經理部 2010年12月4日 新建鐵路蘭州至烏魯木齊第二雙線（甘青段） LXS－13標河口村1號特大橋 門式橋墩蓋梁施工支架設計方案 編 制： 審 核： 審 定： 審 批： 編制單位：中鐵九局集團有限公司 編制時間：2010年12月4日 一、 工程概況 河口村1號特大橋第187＃橋墩、里程DK720＋477.75～第193＃墩、里程DK702＋626.19，設計為門式橋墩。門式橋墩是用來跨越油氣管線。門式墩的最大高度17.5m，門式橋墩承臺平面尺寸為9.2m5.8m，門墩橫截面尺寸為4m2m，門墩蓋梁尺寸高2.6m寬4m長22m，兩個門墩最大跨度20m。為保證門式墩跨越的輸油氣管線不受壓，門墩蓋梁擬采用大跨貝雷桁架梁支架施工方案。 門式橋墩外形尺寸如圖1所示。 二、門式墩蓋梁大跨支架施工設計方案 1、方案概況 門式墩蓋梁施工支架采用直徑Φ500mm鋼管支撐柱、雙層組合加強型貝雷桁架作為主承重梁、I45b型工字鋼作為橫向分布梁（長度不短于6m）、100mmΧ100mm木方楞、竹膠模板。 門式墩蓋梁施工支架結構示意圖如圖2所示。 2、貝雷梁數(shù)量設計 2.1、計算荷載 ①、蓋梁支撐部分自重 蓋梁長度18m、高度2.6m、寬度4m。 蓋梁鋼筋混凝土重度ρ＝2.6t/m3。 蓋梁自重Q1＝18Χ2.6Χ4Χ2.6=486.72t。 ②、模板、支架平臺、支架梁等施工荷載Q2＝35％Q1＝170.35t； 根據(jù)施工經驗，施工荷載按結構自重的35％計列。 ③、結構檢算荷載Q＝K（Q1＋Q2）＝788.49t。 換算均布荷載q=Q/1800=438.05kg/cm。 荷載系數(shù)K取1.2。 2.2、鋼管支撐柱承載力檢算 鋼管支撐柱采用直徑Φ500mm、壁厚t-10mm 鋼管。兩端共計4根支撐柱全部落在承臺上，支點間距4.36m、支點跨距15m。 鋼管支撐柱的截面特性： 截面慣性矩I＝46220cm4； 橫截面積A＝153.938cm2； 延米重量p＝120.84kg/m； 鋼管回轉半徑r＝（I／A）0.5＝17.33cm。 初步擬定壓桿支撐高度H＝1063cm。 鋼管支撐柱支撐高度計算表 蓋梁支架高度組成計算表 單位 模板厚 2 cm 木楞 10 cm I20b工字鋼 20 cm 加強型貝雷梁 2170 cm 支架降落支座 30 cm I45b工字鋼帽梁 45 Cm 合計 427 cm 蓋梁總高度 1490 cm 鋼管支撐柱高度 1042 cm 鋼管長細比：λ＝H／r=61.33。 依據(jù)λ查得折減系數(shù)ψ＝0.76。 支撐鋼管下端固定在承臺上，上端直接支頂降落支座。按一端固定、一端簡支狀態(tài)驗算。 鋼材的彈性模量E＝2.1105MPa＝2.1106Kg/cm2； 單根鋼管的軸心受壓支撐能力［Pcr］==847t。 受壓自由系數(shù)β取1。 鋼管允許支撐力P＝ψ［Pcr］＝644t。 檢算：一組支架共計布置4根鋼管，合計支撐力4P＝2576t＞＞計算荷載Q＝788.49t。 安全系數(shù)n=4P/Q=3.3倍，滿足結構要求。 2.3、主桁架梁（雙排雙層加強型）貝雷桁架梁承載了檢算 2.3.1、貝雷桁架截面特性、物理力學參數(shù) ①、通用單片長3m、高1.5m貝雷桁架參數(shù) 截面慣性矩I1＝250500cm4； 橫截面積A1＝50.96cm2； ②、雙加強型貝雷片 采用雙排雙層加強型貝雷桁架組合梁。共計布置三組（其中兩邊各兩片，中間加一組3片長、15m）。上下加強型桁架組拼總高度340cm，組拼寬度36＋54＋36cm。 雙排雙層加強型截面特性 幾何特性 結構構造 W（cm3） I（cm4） A（cm2） 雙排雙層 加強 30641.7 4596255.2 457．6 ③、貝雷桁片力學性能 現(xiàn)行國產貝雷桁片弦桿材料16錳鋼，允許拉應力、壓應力及彎應力為1.3210＝273 MPa；允許剪應力為1.3160＝208 MPa。 節(jié)點穿銷采用30鉻錳鈦鋼，允許拉應力、壓應力及彎應力為0.851300＝1105 MPa；允許剪應力為0.451300＝585 MPa。 ④、單片貝雷桁片幾何尺寸如圖6.1所示 ⑤、貝雷桁架不均勻受力的安全考慮 按照相關貝雷桁架計算規(guī)范的要求，“三排單層貝雷的容許彎矩可按單排單層的乘以3再乘以不均勻系數(shù)0.9；雙排雙層的可按單排單層的乘以4再乘0.9；三排雙層的可按單排單層的乘以8再乘0.8。 2.3.2、確定主桁梁貝雷桁架梁所需片數(shù) 貝雷桁架梁的受力簡圖如圖3所示。 ①、貝雷梁的撓度控制，按照“鋼結構施工支架相關技術規(guī)范”要求，控制撓度按照1／500，貝雷梁支撐跨度15m，最大撓度取fmax=3cm。 ②、鋼材的彈性模量E＝2.1105MPa＝2.1106Kg/cm2； ③、根據(jù)均布荷載－簡支梁跨中撓度計算公式： ④、所需慣性矩，由撓度計算公式，求得： ∑I＝＝＝4583391cm4。 ⑤、所需貝雷梁片數(shù)n=∑I／I＝1，考慮不均勻受力系數(shù)β＝0.8，取n=2組（組合貝雷桁梁）。 ⑥、組合貝雷桁架主梁的布置 布置在門式墩柱兩側各一組 2．3．3、貝雷桁架梁彎曲抗拉強度核算 ①、依據(jù)貝雷梁受力如圖3所示，求得跨中最大彎矩： Mmax=118273500kg-cm； ②、貝雷梁最大彎曲拉應力 σmax＝Mmax/∑W=1930kg/cm2≈193Mpa；小于16錳鋼允許拉應力、壓應力及彎應力273 MPa； ③、核算跨中最大撓度＝1.5cm=15mm，計算結構不超標。 以上檢算結果滿足施工支架鋼結構設計要求。 ④、貝雷桁架的腹桿抗壓屈服強度較低，經驗算加強型貝雷片每個支撐端承載能力為P＝494.3KN，按此能力所需貝雷桁架數(shù)量n＝（15Q182）49.43＝6.65，取7片。 2.4、I45b工字鋼帽梁 ①支撐跨度L＝4.36m＝436cm。 ②承擔荷載q=357.1kg／cm。 施工荷載按梁重Q1的15％，荷載系數(shù)K取1.2。 ③跨中撓度f＝400／500＝0.8cm，按1／500控制。 ③、所需慣性矩，由撓度計算公式，求得： ∑I＝＝＝70853cm4。 ④、所需貝雷梁片數(shù)n=∑I／I1＝70853cm4／33760cm4＝2.1，取n=3根。 I45b工字鋼截面慣性矩I1＝33760cm4。 2.5、I20b工字鋼橫向分布梁 I20b工字的強度和撓度檢算滿足要求，檢算略。分布布置在18m跨度內，布置20根I20b工字鋼，布置間距95cm。 2.6、100mmΧ100mm木方楞 100mmΧ100mm木方楞，以滿足模板安裝為基準。布置間距不大于50cm。 2．7、蓋梁的模盒－模板結構 依據(jù)現(xiàn)場資源條件，另行補充完善方案設計。 模板可采用竹膠模板，或者采用組合鋼模板。 3、支架結構設計簡圖 3.1、蓋梁施工支架結構布置簡圖如圖2所示。 3.2、鋼管支撐柱布置位置如圖4所示。 3．3、支架落架支座結構示意圖－圖5。 3．4、支架落架照片—參考照片－圖6。 3．5、組合橫梁橫向支撐加固支架結構示意圖－圖7。 3．5、鋼管支撐柱橫向加固結構示意圖－圖8。 兩端局部需焊接10mm厚肋鈑，以增加局部承載力承受能力。 3．6、蓋梁支撐架橫斷面結構示意圖－圖9。 縱向貝雷桁架梁共計采用3組5片雙層加強型桁架。其中兩邊各放置2組27m長雙層貝雷桁架梁、中間放置3組15m長雙層貝雷桁架梁。 3．7、鋼管支撐柱底座頂帽結構示意圖－圖10。 三、支架施工注意事項及保證措施 1、加強組合貝雷桁架梁的橫向穩(wěn)定性，防止側向屈穩(wěn)。 加固措施：兩組桁架間架設3道橫向連接間隔支撐桁架，分別安放在跨中和兩個鋼管支撐柱附近處。間隔加固支架桁架參考圖7制作，高340cm、凈寬400cm。間隔加固支架與桁架間的空隙使用墊鈑填塞嚴密。 貝雷梁要與墩柱貼住放置，使用I20工字鋼或者槽鋼做夾板、配備φ32精軋螺紋拉桿拉緊，抱住、夾緊墩身。 2、貝雷桁架梁桿件組裝，對有彎曲、銹蝕嚴重、電焊燒傷嚴重、桿件接頭開焊的應不得使用；兩層桁架間弦桿應連接牢固，使其成為一體。 3、在兩組貝雷桁架梁安裝和拆卸過程，要注意另一榀翻倒事故。應在墩身上進行單獨榀片的拉結栓牢措施。 4、I45b工字鋼平臺兩端有懸臂，在端部安放兩根小槽鋼，將所有I45b工字鋼橫梁連成一體，并與貝雷梁捆扎牢固，防止傾覆事故。 5、貝雷梁落架使用支架降落支座，要求每個支座支撐能力達到300噸。制作后，應先在壓力機上試驗檢驗，達不到要求，增加肋鈑加固。 6、鋼管支撐柱橫向穩(wěn)定按圖8設置剪刀撐； 縱向穩(wěn)定：在柱頂與貝雷梁間，利用φ32精軋螺紋鋼所固、拉緊。約束鋼管柱產生縱向位移。 7、支架沉落量，根據(jù)結構計算結果，可以按20～30mm預留。 8、大跨蓋梁混凝土澆注過程，以及預應力張拉后，蓋梁的收縮和壓縮，都會使得墩柱向內彎曲位移，從而造成墩柱的彎曲次應力。要及時和設計溝通，了解設計意圖。弄清楚是否在施工方案中采取相應的防治方案。 9、支架預壓荷載，在18米范圍內按結構檢算荷載Q＝788.49t進行預壓。 10、本方案是按照18m跨度、17.5m墩柱設計的。不可以直接用于其他尺寸的門式墩。 對于其他不同尺寸門式墩的支架方案，鋼管柱支撐點和支撐高度都要進行相應調整。特別是貝雷梁的支點位置，必須考慮貝雷梁桁架的特點。支點應落在節(jié)點對應處，。支點跨度最好選在接頭節(jié)點處，一般是3m倍數(shù)位置，其次選擇桁架1.5m倍數(shù)桁節(jié)點位置。弦桿中間不得設集中力支撐點。鋼管柱支撐位置不得隨意放置。 11、桁架梁銷栓游間產生的下?lián)隙?，無法計算，應當通過實測確定。支架預壓后仔細測量－找到真值。支架整體標高的小幅度調整，可在落架支座上添加墊鈑。