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现浇箱梁支架施工设计

文档作者：魏炳富文档来源：厦门市交通基本建设工程质量监督检测站		点击数：	更新时间： 2021年05月20日
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Planning and design 规划设计 77
现浇箱梁支架施工设计
魏炳富
(厦门市交通基本建设工程质量监督检测站， 福建 厦门 361000)
中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）03-0077-02
摘要：某工程H 匝道桥梁长为93m，全桥为一联（18+34+18+23），梁高1.8m，采用钢管桩+贝雷桁架支架进行上部箱梁混凝
土浇筑施工。本桥支架进行专项设计，对支架受力进行全面验算。
关键词： 箱梁；贝雷桁架；钢管桩
1 概述
某工程H 匝道桥位于排洪渠下游旁， 桥梁长为93m ， 全桥为一联
（18+34+18+23），梁高1.8m，均采用现浇预应力钢筋砼连续箱梁。为等宽箱梁，
桥宽11.5m，箱梁截面采用单箱双室截面。采用钢管柱+贝雷桁架施工方法进行施
工，底模板均采用12 ㎜竹胶板。
2 钢管贝雷支架布置及架设
2.1 H 匝道桥（梁高1.8 米）钢管贝雷支架布置
（1）临时支墩
中间钢管墩为双排12 根，墩台旁钢管墩为单排6 根φ＝630mm，δ＝8mm 钢
管组成，水中钢管墩采用dz90a 型号激振力为486KN 振动锤进行插打钢管。陆地
路段桥台位置不设钢管墩，采用浇筑120 ㎝(宽)×50 ㎝（高）×12 m（长）C25 钢
筋砼基础，基础面再铺2 ㎝厚钢板，贝雷梁直接架设在基础面钢板上。
（2）支架纵梁
用贝雷片拼成支架纵梁，两排一组，贝雷纵梁跨度为12m，每跨由6 组12 排
贝雷纵梁简支布置。
3 钢管贝雷梁支架计算
3.1 现浇梁支架设计所用的主要材料介绍
（1）贝雷片的几何特性
单片贝雷片的长度和高度为300cm×150cm；
单片贝雷片的重量为270kg；
单片贝雷片抗弯刚度：W＝3578.5cm3；
单片贝雷片惯性矩：I=250497.2cm4。
（2）贝雷片的容许内力
单片贝雷片强度设计值按照《装配式钢桥多用途使用手册》取值如下：
16Mn 钢弹性模量E=2.1×105MPa；容许应力弯曲应力[σ]=273MPa；剪应力
[τ]=208MPa；
贝雷梁片允许弯矩[M]=788.2 kN·m；允许剪力[Q]=245.2kN。
（3）钢管桩：φ630mm，δ＝8mm。
（4）型钢材料的力学几何性质
本现浇梁侧模支架设计使用的型钢均为热轧普通工字钢或热轧普通槽钢及碗
扣式钢管支架，材质均为A3 钢。
（5）热轧普通工字钢截面特征表如表3.1 所示
表3.1 工字钢截面特征表
型号
截面积
cm2
每延米重
量kg/m
截面抵抗
矩cm3
截面惯性
矩cm4
轴向容许
应力MPa
弹性模量
MPa；
40b 工字钢 94.07 73.84 1139.0 22781.0 140 2.1×105
（6）木材的力学几何性质根据《木结构设计规范》可知：[σw]＝12 MPa；[τ
w]＝1.9 MPa；E＝9×103 MPa。
3.2 H 匝道桥受力验算
选择H 匝道桥跨度最大的第二跨34 米跨等截面箱梁支架进行计算，根据《公
路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)主要考虑以下荷载：
（1）荷载计算
①新浇筑混凝土的自重
H 匝道桥现浇箱梁一联C50 砼的数量是768.56m3，故根据《公路桥涵施工技
术规范》(JTG/T F50-2011)附录D 钢筋混凝土的容重采用26kN/m3。
故箱梁每延米的自重为q1＝768.56×26/93＝214.87kN/m
②模板自重：本桥现浇箱梁采用木模板，在工地自行加工，自重0.75×
11.5=8.625kN/m。
③支架自重：11.4kN/m
④施工人员和施工料具等荷载：
每延米q＝2.5 kN/m×11.5=28.75kN/m
⑤振捣混凝土时产生荷载：每延米q＝2.0kN/m×11.5=23kN/m
根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6 条验算支架强度时采
用①～⑤荷载组合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m
根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6 条验算支架挠度时采
用①～③荷载组合：（214.87+8.625+34.2）×1.2=281.87kN/m
（2）承重梁(下木楞)受力分析
跨中底板承重梁选用120×150 ㎜方木,横桥向间距为100 ㎝之间,纵向间距为
90 ㎝；箱梁梁端位置及箱梁腹板位置承重梁选用120×150 ㎜方木,横桥向间距为
100 ㎝，纵向间距为60 ㎝。
（3）跨中底板
按箱梁跨中底板位置的荷载进行计算，
计算模式：按跨径为100cm 的三跨连续梁进行计算
q=21.86×1=21.86KN/m
120×150 方木技术参数如下：
E=9×103MPa, [σ]=12MPa
=0.12×0.153/12=3.375×10-5m4
=0.12×0.152/6=4.5×10-4 m3
a、强度验算
弯矩M 和应力σ：
查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁弯距系数Km=0.1
弯矩M 和应力σ：
M＝KmqL2=0.1×21.86×1²=2.186KN.m
W
s = M =2.186/(4.5×10-4)/1000=4.86MPa<[σ]=12MPa 强度满足要求
b、刚度验算
查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁挠度系数Kω=0.677
EI
K ql
100
4
max
w
w =
=0.677×20.52×0.94/[100×9×106×(3.375×10-5)]
=0.48×10-3m ＜L/400=0.9/400=2.25×10-3m 刚度满足要求
（4）梁端底板及箱梁腹板
计算模式：按跨径为60cm 的三跨连续梁进行计算：
q=63.36×0.6=38.02KN/m
弯矩M 和应力σ：
查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁弯距系数Km=0.1
M＝KmqL2=0.1×38.02×0.62 =1.37 KN.m
W
s = M =3.8/(4.5×10-4)/600=1.4 MPa<[σ]=12MPa 强度满足要求
b、刚度验算
查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁挠度系数Kω=0.677
EI
K ql
100
4
max
w
w =
=0.677×38.02×0.64/[100×9×106×(3.375×10-5)]
=0.11×10-3m＜L/400=0.6 /400=1.5×10-3m 刚度满足要求
（5）贝雷纵梁强度验算
12m 跨横向布置12 排贝雷纵梁，作用在每片贝雷纵梁上的荷载按均布荷载计
算，考虑1.2 不均匀分布系数，每排贝雷纵梁的最不利荷载组合为：
q=(354.32kN/m)/12×1.2=35.43kN/m
78 规划设计 Planning and design
贝雷纵梁的最大弯矩：
2
8
1
Mmax= ql =
8
1 ×35.43×122
＝637.74kN.m<[M]=788.2 kN.m 满足要求
贝雷纵梁最大剪力：
ql
2
1
Qmax = =
2
1 ×35.43×12
＝212.58kN（发生在两端的支撑处）
<[Q]=245kN。（单片贝雷的允许剪力）满足要求
（6）挠度（刚度）较核
验算贝雷梁的挠度时荷载取q=281.87kN/m，
贝雷纵梁最大挠度：
EI
ql
384
5 4
fmax =
=5×281.87×124/(384×2.1×108×12×2.505×10－3)
=0.012m=12mm ( 发生在跨中 )
规范允许挠度：
400
[f]
= L =12000/400=30.0mm
fmax<[f](满足规范要求)
（7）钢管支墩受力验算
根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6 条验算支架强度时采
用①～⑤荷载组合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m
由横梁受力计算得在支墩顶产生压力，其荷载值为：354.32×（12/2+2）
=2834.56kN
单根钢管桩承受的最大竖向荷载（考虑1.2 的不均匀分布系数）：
6
Nmax 1.2
= ´ N =
6
2834.56
1.2 ´ =566.9kN。
①强度验算
单根φ630mm，δ＝8mm 钢管截面承受的允许压力[N]
[N]＝（2πR·δ·[σ]）
＝2×3.14159×0.315×0.008×140000
＝2216.88kN
Pmax=566.9kN < [N] (满足要求)
②稳定性较核
φ630mm，δ＝8mm 的钢管桩力学几何性质
截面积：
A = p ´ (R2 - r2)＝3.14259×（0.3152－0.3072）=0.0156375m2。
惯性矩：
( 4 4)
4
I = ´ R - r
p ＝7.56363×10－4 m4
截面抵抗矩： ( 4 4)
4
R r
R
W = ´ -
p ＝2.40115×10－3m3
回转半径：
( 2 2)
2
1
g = R + r ＝0.23278 m
长细比
0.23278
l = 8 =34<150, 满足规范要求
钢管桩一端固定另一端自由条件下计算钢管桩稳定容许应力
φ——压杆稳定系数，与压杆柔度系数λ计算得出；
φ＝1.02-0.55((46＋20)/100)2=0.78
按一端固定另一端自由条件下计算钢管稳定容许应力，最大自由长度为定性L
＝8.0m，则钢管稳定容许应力：
[σ]ω＝φ[σ]＝0.78×140=109.9MPa
式中： [σ]——压杆材料的容许应力，钢管[σ]＝140MPa。
单根钢管的稳定容许压力：
[P]＝[σ]ω·A＝109.9×103×0.0156375＝1718.56kN
Pmax=566.9kN<[P] （满足要求）
由以上计算可知，钢管桩承载力小于56.7t，故本次钢管桩承载力设计值按照
57t 控制。
3.3 桥台条形基础竖向承载力计算
陆地上浇筑C25 钢筋砼条形基础，作为横向支撑贝雷梁传递荷载。钢筋砼条
形基础50 ㎝×150 ㎝×12 米，上铺2 ㎝厚A3 钢板进行应力扩散,
地基承载力验算
N
P K f
A
= £
K----安全系数，取为1.2
P=1.2×2834.56/32.5=104.7KN/㎡
所以只要地基满足支架承载力满足(大于104.7Kpa),就可满足要求，原有原状
土地基承载力完全能满足要求。
4 结语
鉴于城市交通的快速发展，桥梁结构因能提升交通能力并且有少占用地资源
的优势而在城市建设中越来越多的使用，为此，根据设计图纸及现场实际，进行
详细的支架设计计算是十分必要的。为确保方案科学、可行，应于方案实施前，
通过组织专家进行专项方案论证，施工过程应严格按照批准的设计方案组织实施。
该桥的支架方案设计通过实际的施工情况来看，结果均达到预期的要求。
参考文献
[1]桥涵设计通用规范[M].人民交通出版社股份有限公司,2015.
[2]周水兴.路桥施工计算手册[M].人民交通出版社，2001.
[3]公路桥涵地基与基础设计规范[M].人民交通出版社,2007.
[4]黄绍金，刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].人民交通出版社，2004.
[5]公路桥涵施工技术规范[M].人民交通出版社，2011.
（上接第101 页）
5 施工安全的相关措施
5.1 所有施工人员应了解和熟悉施工计划和过程。施工前必须逐级进行安全技
术交底。交底应具有高度针对性，并记录在案，以明确安全责任。
5.2 现场安全设施齐全可靠。施工过程中应加强安全信息反馈，不断消除施工
过程中的事故隐患，及时反馈安全信息。
5.3 施工区域应设置警戒区，并有专人监护。严禁非施工人员进入。吊装时，
严禁在吊装的钢结构下作业，严禁任何人进入。
5.4 钢绞线安装时，应在高空安装和操作临时平台，并在地面划设安全区，防
止因高空坠物造成人员伤亡。起吊前应将现场清理干净。起吊过程中，应派专人
观察地锚、上下吊耳、葫芦、钢绞线等的工作情况。如有异常现象，应直接通知
现场指挥。
5.5 施工过程中，施工人员必须按照施工计划的操作要求进行施工。如需调整
特殊情况，必须通过一定程序保证整个施工过程的安全。
5.6 钢结构整体液压同步升降时，注意观察设备系统的压力和负荷变化，并仔
细记录。
5.7 在液压升降过程中，应密切注意液压升降机、液压泵源系统、计算机同步
控制系统、传感检测系统等的工作状态。
5.8 现场无线电对讲机在使用前必须向工程指挥部申报。通讯工具由专人保
管，确保信号畅通。
5.9 高空作业人员在进行高空作业前，必须通过医生的检查。高空作业时必须
系好安全带。安全带应该高高挂起，低处使用。
6 结束语
综上所述，多种大跨度网架结构吊装技术均存在明显的缺点或者技术难点，
客观上都存在被改善的需要。而大跨度钢网架整体液压提升技术的出现，由于其
先进的技术优点和产生的经济社会效益，使其成为未来主流施工技术方法。文中
整体液压是目前使用比较广泛，具有先进性的施工技术，可以有效避免以上问题，
提升施工质量，缩短施工周期，促进工程施工可持续发展。
参考文献
[1] 陈德龙. 钢结构液压整体同步提升施工技术研究[J]. 价值工
程,2018,37(31):135-136.
[2] 陈庆, 蒋晓洪. 大跨度空间结构整体液压提升技术[J]. 四川建
筑,2018,38(03):244-247+251.
[3] 张海礁, 陈辉, 邱顶宏. 大跨度桁架式结构组装与提升关键技术[J]. 安
装,2016(09):25-26+29.

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