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1、广州南沙港铁路西江特大桥758#-761#(40+72+40)m连续梁施工支架验算书(初稿)北京瑞达一三路桥技术有限公司二。一七年三月北京广州南沙港铁路西江特大桥758#-761#(40+72+40)m连续梁施工支架验算书施工单位：中铁十二局集团有限公司设计单位：北京瑞达一三路桥技术有限公司负责人：方案设计：方案验算：出版日期：1 .工程概况及方案设计1.1 工程概况11.2 方案简介11.3 验算依据12 .O号块支架设计验算22.1 O号块结构参数22.2 墩顶现浇段荷载组合22.3 纵梁受力验算32.4 132a工字钢纵梁验算52.5 630钢管支墩验算62.6120 工字钢横向分配梁验
2、算62.6121 140a工字钢下横梁验算93 .边跨直线段支架设计计算113.1 边跨直线段结构参数113.2 边跨直线段荷载组合113.3 132a纵向工字钢验算123.4 630钢管墩设计计算143.5 120工字钢横向分配梁验算153.6 双140A工字钢下横梁验算173.7 地基承载力验算19临时固205.结论及注意事项21广州南沙港铁路西江特大桥758#-761#(40+72+40)m连续梁现浇段施工支架计算书1 .工程概况及方案设计1.1 工程概况广州南沙港铁路西江特大桥758#761#墩之间设计为(4072+40)m连续梁结构，跨越一乡村道路所设，交角约45。箱梁顶宽1220c
3、m,箱室宽570cm,梁高320Cm480cm;758#墩高1035cm,759#墩高885cm,760#墩高885cm,761#墩高985cm。其中0号块长IloOCm,重655.lt；边跨直线段长500cm,重203.892t01.2 方案简介本桥0号块长I100Cm,满足常规挂篮拼装要求，故只需0号块采用支架现浇施工，主墩承台纵向尺寸为940cm,支架需悬挑一部分。支架采用1排630mm壁厚7mm钢管桩+2根140工字钢下横梁+9根132工字钢纵梁+双拼IlO工字钢横向分配梁结构。这排钢管桩支撑在承台上,满足要求。边跨直线段支架方案为2排630mm壁厚7mm钢管桩+2根140工字钢下横梁
4、+7根132工字钢纵梁+双拼IlO工字钢横向分配梁结构。第一排钢管桩支撑在承台上，第二排钢管桩采用150cm*100cm*1300cm条形扩大基础。1.3 验算依据1)广州南沙港铁路西江特大桥(40+72+40)m连续梁设计文件;2）铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南；3）铁路混凝土工程施工质量验收标准（TBlo4242010）；4）路桥施工计算手册；5）铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）；6）铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2010）；7）钢结构设计规范（GB50017-2011）；8）建筑施工脚手架构造与计算手册；9）建筑施工碗扣式钢管脚手
5、架安全技术规范（JGJ166-2008）；2. 0号块支架设计验算2.1 0号块结构参数本桥连续梁的计算跨度为48+80+48m,顶板宽度12.60m,底板宽6.70 m,主要结构参数如表2.1所示。表2.1主要结构参数表节段名称0节段长度（Cm）1100节段体积（m3）251.97节段重量（t）655.10号块每延米的重量：PO=丛=5955IkNlm6.71 顶现浇段荷载组合根据相应规范，支架强度验算荷载组合包括:1）新浇注钢筋混凝土重量;O号块每延米自重荷载：N|=POXI.2=714.68ANn2）模板重量；初步估算模板荷载设计值：N2=31.2xl.2=53.91kNm3）施工人员和
6、施工设备荷载；N3=3kNm2B=33kNm4）振捣混凝土时产生的荷载；N4=IkNItn1B=TlkNZm5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载；N5=2kNm2B=22kNm6）其他可能不可预见的荷载；心=TkN/m2B=IlkNfm由此可得支架强度验算荷载：0号块：N=6N=856.6NW1.Ji=X16.72 梁受力验算本桥墩顶现浇段支架设计拟采用630mm,壁厚7mm钢管墩+双140a工字钢横梁+I32a工字钢纵梁+120横向分配梁结构。根据具体桥梁情况，拟将120横向分配梁以60Cm等间距布置在140横梁上，132a纵梁一端支撑在本桥桥墩上，另一端支撑在2根140a横梁上，140a横梁支撑
7、在4根钢管墩上，根据工程具体情况本桥0#块支架受力情况如图21所示。856.60856.60H川川山川川川川川山川川川山川山川川山山I底力3a) I32a荷载分布图856.60856.60中川川川川川皿川川川川叫川川“川皿“川”川T?504.232665.19b) 132a反力图d)132a剪力图图21支架受力图表2.2支架的位移杆端位移值(乘子=1)杆端1杆端2单元码u.水平位移V.竖直位移？-转角U.水平位移V.竖直位移？-转角10.000000000.00000000-0.000065030.000000000.00000000-0.0007957220.000000000.000000
8、00-0.000795720.00000000-0.00251406-0.00196948挠度验算：对比位移输出表，并且通过结构力学求解器对比梁不同部位的局部挠度，可以得到第一跨跨中最大挠度为W=l97mm4=666.3kN满足设计要求。为了安全，保守地将钢管墩看作是两端较接接结构，此时长度系数=1,=820cm,则%=左=m=37.2315Oii查表得：O=O.948稳定验算：,=5l.3MPaz12.6642.5052.5062.6672.034.72c) IlO横向分配梁弯矩图MirTTTTM冰冰M冰2-30.62WnWWn7-23.84.25.67-25.15-25.41-24.89-
9、26.71/9.94d) 110横向分配梁剪力图图22120受力图由此可知:IlO工字钢横向分配梁的最大弯矩MmaX=6.41kNmIlO工字钢横向分配梁的最大剪力nax=30.62kN7_QmaX_NQ一画-0.687由此可知：采用双拼IlO工字钢作为横向分配梁强度满足设计要求,验算通过。挠度验算:在均布荷载作用下HO钢梁各单元最大挠度出现在结构跨中，为w=45mmB,挠度验算满足要求。2.7140a工字钢下横梁验算在本桥0号现浇段施工方案中拟采用132a工字钢做下纵梁，132a作用在双14Oa下横梁上；由于纵向分配梁132a不是均布的，所以将120作用在132a上的力按比例传给双140a下
10、横梁；132a总反力为P”2665.19kN,因此下横梁的受力情况如图2-3所示。131.39377.76321.11336.59331.45336.59321.11377.76131.39Q45/7斗。“联3八15a) 140a下横梁受力图131.39377.76321.11336.59331.45336.59321.11377.76131.394438.74o11893.83893.83中1415438.74b) 140下横梁支反力d)140下横梁剪力图图2-3UOa受力图由此可知；140a工字钢横梁的最大弯矩Mmax=248.26kNm140a工字钢横梁的最大剪力QZ=502.32kN强
11、度验算：根据设计在本桥0号现浇段施工方案中拟采用2根并排的140a工字钢做支架横梁,其几何参数如下：高度：h=400mm；腹板厚度：产10.5mm；惯性矩：/=21720cm4;抗弯截面模量：VK=Io90Cm3；抗剪切模量：Sx=631cm3;截面面积：A=86cm2;单位重量：G=67.6kgm允许应力：=205MR7允许剪切应力：A=Il4MR/则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩yw=v=223.45kNmW=RW=415.64kN进而有：NM=W1.IlNQ=新I?由此可见双14Oa工字钢做下横梁满足要求，验算通过。挠度验算：受力分析可以得到第三跨跨中挠度最大，且最大挠度为w=1.
12、21=3.75mm400满足要求，验算通过。3.边跨直线段支架设计计算3.1 边跨直线段结构参数根据本单位现有材料，本桥边跨直线段现浇支架拟采用钢管墩+2*I40a下横梁+I32a纵向分配梁+120工字钢横向分配梁结构形式。其中纵梁的最大跨径为200cm,纵向布置7根I32ad20工字钢横向分配梁以60cm间距纵向布置，具体布置形式见附图。该桥边跨直线段长度560cm,具体参数如下表3.1所示。表3.1边跨直线段和边跨合拢段结构参数节段名称AlOA9节段长度（Cm）560400节段体积（m3）78.4242.04节段重量（t）203.892109.304出二203.892x%364kw,05.
13、603.2 边跨直线段荷载组合根据相关规范，支架强度验算荷载组合包括:1）新浇注钢筋混凝土重量M；本桥每延米自重荷载Nl=E）Xl.2=364.1X1.2=436.92&N/62）模板重量M;初步估算模板荷载设计值：M=34.78X1.2=41.74ZNm3）施工人员和施工设备荷载M;N3=3kNm2XB=312.2=36.6kNm4）振捣混凝土时产生的荷载M；/V4=2kNm2B=212.2=AkNItn5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载M；N5=2kNm2X3=2X12.2=24.4ZNm6）其他可能不可预见的荷载M；N6=IkN/m2B=l12.2=2.2kNm由此可得支架强度验算荷载：6N
14、=ZNi=576.26攵N/？J=I3.3 132a纵向工字钢验算根据施工单位目前具有的材料情况，在本桥施工方案中纵向布置7根132a,其最大跨度为200cm。具体布置见附图。132a工字钢的几何参数如下：序号参数1分配梁跨度Um2.02高/?/mm3203腹板厚dwmn9.54惯性矩xcm4110805抗弯截面模量Wvbm36926抗剪切模量Sxcm3400.57截面面积Acm2678允许正应力oMpa2059允许剪应力RMpa11410允许弯矩MkNm141.861I允许剪力VkN299.62根据上面知直线段线荷载为576.26ZN/机。此时，直线段下纵向132a的整体受力如图31所示:5
15、76.26576.26576.26!川川“川川川I山山川川川Iiii山山山川川川Iiii氐1.2。丁三4576.26576.26576.26a）受力图WHHlI川川山川山川川山川川I山川山川川川Illlf1.207080211.301044.951048.79c）弯矩图d）剪力图图3纵向132a工字钢分配梁受力图由此可知；132工字钢横向分配梁的最大弯矩MnlaX=I84.40kN.m132工字钢横向分配梁的最大剪力QnIaX=564.73kN本方案纵向分配梁布置7根132a工字钢可以满足要求。挠度验算受力分析可知在均布荷载与集中力作用下2单元跨中挠度最大，最大值为：CIe,I2000Uw=0
16、.1053mmPJ4=262.20kN满足设计要求。P由此可知：Ng=-=-=0.55*网本方案布置每排4根630,壁厚7mm钢管，满足承载力需求。2)630钢管稳定验算为了安全，保守地将钢管桩看作是两端校接结构，取钢管桩最大高度h=985cm,此时长度系数=1,可知:%=殳=约=44.71i6ii09iiii6JK0i1i979.539.53c)IlO工字钢横向分配梁弯矩图727-33.44N5叫；7b25.88-23.94-23.24d)IlO工字钢横向分配梁剪力图图32横向双拼110工字钢分配梁受力图由此可知；IlO工字钢横向分配梁的最大弯矩Mmax=11.09kN.mIlO工字钢横向分
17、配梁的最大剪力QnIaX=33.44kNNQ-画_0.75由此可知：采用双拼IlO工字钢作为横向分配梁强度满足设计要求，验算通过。挠度验算：受力分析可知在均布荷载作用下第一跨跨中挠度最大，最大挠度为3.5 mm-=5.0mm此可知，挠度可以满足要求的。4003.6 双140a工字钢下横梁验算在本桥边墩直线段施工方案中拟采用7根140a做纵梁，反力为R=IO48.79ZM由于横向布置7根132a,因此下横梁的受力情况如图3-3所Jo78.19193.05149.51207.38149.51193.05II78.19IZOOY1.5O1.5OYO.5(IB.5O0.5(我01.501.50Y00a
18、)14Oa工字钢下横梁受力图78.19193.05149.51207.38149.51193.0578.19154.81369.63369.63154.81b)140a工字钢下横梁支座反力图c)140a工字钢下横梁弯矩图7w11-78.19-116.43-76.62-103.69d)140a工字钢下横梁剪力图图3-3140a工字钢下横梁受力图由此可知；140a工字钢横向分配梁的最大弯矩Mmax=98.8U7Vn14Oa工字钢横向分配梁的最大剪力QIaX=II6.43ZN强度验算：根据设计在本桥AlO号线段施工方案中拟采用2根并排的14Oa工字钢做支架横向分配梁，其几何参数如下：序号参数1分配梁
19、跨度m42高h/mm4003腹板厚tw/mm10.54惯性矩lxcm4217205抗弯截面模量Wxcm310906抗剪切模量Sxcm36317截面面积Acm2868允许正应力oMpa2059允许剪应力Mpa11410允许弯矩MkNm223.5Il允许剪力VkN412.0其中EI=456122=91224,EA=I8081002=3616200进而有：NM=毁=(M4NQQn,axJ6.43y412.0=0.28由此可见设2根140a工字钢做纵向分配梁满足要求，验算通过。挠度验算:受力分析可以得到第三跨跨中（即节点6）挠度最大，最大挠度为w=0.865mm/=10.0mm400由此可知，挠度可以
20、满足要求。3.7地基承载力验算根据铁路桥涵地基和基础设计规范知：作为桥梁基础的永久性结构，地基的允许承载力计算公式p=取钢管支墩下条型基础暂定长度13m,宽度1.5m、高度1.Om的刚性基础，碎石垫层长度13m、宽度1.8m、高度0.3m,地基土经过处理后承载力特征值为120A&。基础埋置深度0.5m贝J:工Fkg1O48.79+25131.5p=65.65kPa120kPaA131.8地基经过处理后承载力特征值不小于120kPa,可以满足要求。4 .临时固结设计验算本桥上部为40m72m+40m变截面预应力混凝土连续箱梁结构，中跨合拢段长4.0m,挂篮施工最大悬臂长度1.=31.0m,W:=
21、26697.6kN;临时支座中心间距=2.8m,每个临时支墩的截面积4=1.08n连续梁混凝土浇筑的灌注偏差，按一侧重量的2%计算。此时最大不平衡荷载叱=0.02xl2W二=245.1kNo该桥边跨无合龙段，故合拢段浇筑产生偏载叱=0.0kN,合龙段挂篮产生的偏载吗=0.0kN0考虑在A9和B9段施工时最大不对称浇筑荷载为1车混凝土8m3,则不对称浇筑荷载W9e=8x25=2()0kN0由以上数据计算悬臂施工最大偏载是：W1.Mnuix=力+吗1.+M4+%e1.=10338.IkN.m悬臂施工偏载引起的临时墩压力为：Kj=3692.2kNPI计算临时墩的压力时，仅考虑临时墩承受重力，不考虑弯
22、矩作用时，临时墩承受恒载为R=1.(W+We+Wf,+叱)=135823kN所以偏载作用下临时墩所得压力为：R、=4+%=17274.5kN计算临时墩所受拉力时，保守取临时墩不承受重力，仅受偏载下的拉力，则拉力为：N=%=3692.2kND临时支座混凝土抗压承载力力验算临时支座的截面为60cm180cm,每侧设置2个，则总面积Aro=2.16m2,有效抗压面积为4R=0.91x2=1.82m2,混凝土为C50,其抗压强度设计值为九=22.4MPa,则临时支座抗压承载力为：&=ARXA=40768kNky=tRv/Ry=2.4故临时支座的抗压强度满足要求。2） 临时支座混凝土抗拉承载力验算每侧临时支座内布置66根HRB40028螺纹钢，实际锚入箱梁内48根，每根28螺纹钢的抗拉强度/皿=330kN,HRB40028螺纹钢的总抗拉强度舄xK=9754.3kNRl/R1=2.6故临时支座的抗拉强度满足要求。5 .结论及注意事项1）通过对该桥施工方案中关键结构的验算可知，原设计在强度、变形和稳定方面均满足相应的规范要求。2）在按设计图纸进行施工时，一定要严格按照相应规范进行施工，控制好施工质量，特别应注意钢管墩和脚手架钢管的顺直，避免失稳。3）考虑到施工场地存在耕植土，不参与受力，桩基施工时应清除。
