铁路桥梁门式桥墩支架施工方案.doc

新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线（甘青段）LXS13标河口村1号特大桥门式桥墩盖梁施工支架设计方案中铁九局集团有限公司LXS13标兰新项目经理部2010年12月4日新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线（甘青段）LXS13标河口村1号特大桥门式桥墩盖梁施工支架设计方案编 制：审 核：审 定：审 批：编制单位：中铁九局集团有限公司编制时间：2010年12月4日一、 工程概况河口村1号特大桥第187桥墩、里程DK720477.75第193墩、里程DK702626.19，设计为门式桥墩。门式桥墩是用来跨越油气管线。门式墩的最大高度17.5m，门式桥墩承台平面尺寸为9.2m5.8m，门墩横截面尺寸为4m2m，门墩盖梁尺寸高2.6m宽4m长22m，两个门墩最大跨度20m。为保证门式墩跨越的输油气管线不受压，门墩盖梁拟采用大跨贝雷桁架梁支架施工方案。门式桥墩外形尺寸如图1所示。二、门式墩盖梁大跨支架施工设计方案1、方案概况门式墩盖梁施工支架采用直径500mm钢管支撑柱、双层组合加强型贝雷桁架作为主承重梁、I45b型工字钢作为横向分布梁（长度不短于6m）、100mm100mm木方楞、竹胶模板。门式墩盖梁施工支架结构示意图如图2所示。2、贝雷梁数量设计2.1、计算荷载、盖梁支撑部分自重盖梁长度18m、高度2.6m、宽度4m。盖梁钢筋混凝土重度2.6t/m3。盖梁自重Q1182.642.6=486.72t。、模板、支架平台、支架梁等施工荷载Q235Q1170.35t； 根据施工经验，施工荷载按结构自重的35计列。、结构检算荷载QK（Q1Q2）788.49t。换算均布荷载q=Q/1800=438.05kg/cm。荷载系数K取1.2。2.2、钢管支撑柱承载力检算钢管支撑柱采用直径500mm、壁厚t-10mm 钢管。两端共计4根支撑柱全部落在承台上，支点间距4.36m、支点跨距15m。钢管支撑柱的截面特性：截面惯性矩I46220cm4；横截面积A153.938cm2；延米重量p120.84kg/m；钢管回转半径r（IA）0.517.33cm。初步拟定压杆支撑高度H1063cm。钢管支撑柱支撑高度计算表盖梁支架高度组成计算表单位模板厚2cm木楞10cmI20b工字钢20cm加强型贝雷梁2170cm支架降落支座30cmI45b工字钢帽梁45Cm合计427cm盖梁总高度1490cm钢管支撑柱高度1042cm钢管长细比：Hr=61.33。依据查得折减系数0.76。支撑钢管下端固定在承台上，上端直接支顶降落支座。按一端固定、一端简支状态验算。钢材的弹性模量E2.1105MPa2.1106Kg/cm2；单根钢管的轴心受压支撑能力Pcr=847t。受压自由系数取1。钢管允许支撑力PPcr644t。检算：一组支架共计布置4根钢管，合计支撑力4P2576t计算荷载Q788.49t。安全系数n=4P/Q=3.3倍，满足结构要求。2.3、主桁架梁（双排双层加强型）贝雷桁架梁承载了检算2.3.1、贝雷桁架截面特性、物理力学参数、通用单片长3m、高1.5m贝雷桁架参数截面惯性矩I1250500cm4；横截面积A150.96cm2；、双加强型贝雷片采用双排双层加强型贝雷桁架组合梁。共计布置三组（其中两边各两片，中间加一组3片长、15m）。上下加强型桁架组拼总高度340cm，组拼宽度365436cm。双排双层加强型截面特性 几何特性结构构造W（cm3）I（cm4）A（cm2）双排双层加强30641.74596255.24576、贝雷桁片力学性能现行国产贝雷桁片弦杆材料16锰钢，允许拉应力、压应力及弯应力为1.3210273 MPa；允许剪应力为1.3160208 MPa。节点穿销采用30铬锰钛钢，允许拉应力、压应力及弯应力为0.8513001105 MPa；允许剪应力为0.451300585 MPa。、单片贝雷桁片几何尺寸如图6.1所示、贝雷桁架不均匀受力的安全考虑按照相关贝雷桁架计算规范的要求，“三排单层贝雷的容许弯矩可按单排单层的乘以3再乘以不均匀系数0.9；双排双层的可按单排单层的乘以4再乘0.9；三排双层的可按单排单层的乘以8再乘0.8。2.3.2、确定主桁梁贝雷桁架梁所需片数贝雷桁架梁的受力简图如图3所示。、贝雷梁的挠度控制，按照“钢结构施工支架相关技术规范”要求，控制挠度按照1500，贝雷梁支撑跨度15m，最大挠度取fmax=3cm。、钢材的弹性模量E2.1105MPa2.1106Kg/cm2；、根据均布荷载简支梁跨中挠度计算公式：、所需惯性矩，由挠度计算公式，求得：I4583391cm4。、所需贝雷梁片数n=II1，考虑不均匀受力系数0.8，取n=2组（组合贝雷桁梁）。、组合贝雷桁架主梁的布置布置在门式墩柱两侧各一组 233、贝雷桁架梁弯曲抗拉强度核算、依据贝雷梁受力如图3所示，求得跨中最大弯矩：Mmax=118273500kg-cm；、贝雷梁最大弯曲拉应力maxMmax/W=1930kg/cm2193Mpa；小于16锰钢允许拉应力、压应力及弯应力273 MPa；、核算跨中最大挠度1.5cm=15mm，计算结构不超标。以上检算结果满足施工支架钢结构设计要求。、贝雷桁架的腹杆抗压屈服强度较低，经验算加强型贝雷片每个支撑端承载能力为P494.3KN，按此能力所需贝雷桁架数量n（15Q182）49.436.65，取7片。2.4、I45b工字钢帽梁支撑跨度L4.36m436cm。承担荷载q=357.1kgcm。施工荷载按梁重Q1的15，荷载系数K取1.2。跨中挠度f4005000.8cm，按1500控制。、所需惯性矩，由挠度计算公式，求得：I70853cm4。、所需贝雷梁片数n=II170853cm433760cm42.1，取n=3根。I45b工字钢截面惯性矩I133760cm4。2.5、I20b工字钢横向分布梁I20b工字的强度和挠度检算满足要求，检算略。分布布置在18m跨度内，布置20根I20b工字钢，布置间距95cm。2.6、100mm100mm木方楞100mm100mm木方楞，以满足模板安装为基准。布置间距不大于50cm。27、盖梁的模盒模板结构依据现场资源条件，另行补充完善方案设计。模板可采用竹胶模板，或者采用组合钢模板。3、支架结构设计简图3.1、盖梁施工支架结构布置简图如图2所示。3.2、钢管支撑柱布置位置如图4所示。33、支架落架支座结构示意图图5。34、支架落架照片参考照片图6。35、组合横梁横向支撑加固支架结构示意图图7。35、钢管支撑柱横向加固结构示意图图8。两端局部需焊接10mm厚肋钣，以增加局部承载力承受能力。36、盖梁支撑架横断面结构示意图图9。纵向贝雷桁架梁共计采用3组5片双层加强型桁架。其中两边各放置2组27m长双层贝雷桁架梁、中间放置3组15m长双层贝雷桁架梁。37、钢管支撑柱底座顶帽结构示意图图10。三、支架施工注意事项及保证措施1、加强组合贝雷桁架梁的横向稳定性，防止侧向屈稳。加固措施：两组桁架间架设3道横向连接间隔支撑桁架，分别安放在跨中和两个钢管支撑柱附近处。间隔加固支架桁架参考图7制作，高340cm、净宽400cm。间隔加固支架与桁架间的空隙使用垫钣填塞严密。贝雷梁要与墩柱贴住放置，使用I20工字钢或者槽钢做夹板、配备32精轧螺纹拉杆拉紧，抱住、夹紧墩身。2、贝雷桁架梁杆件组装，对有弯曲、锈蚀严重、电焊烧伤严重、杆件接头开焊的应不得使用；两层桁架间弦杆应连接牢固，使其成为一体。3、在两组贝雷桁架梁安装和拆卸过程，要注意另一榀翻倒事故。应在墩身上进行单独榀片的拉结栓牢措施。4、I45b工字钢平台两端有悬臂，在端部安放两根小槽钢，将所有I45b工字钢横梁连成一体，并与贝雷梁捆扎牢固，防止倾覆事故。5、贝雷梁落架使用支架降落支座，要求每个支座支撑能力达到300吨。制作后，应先在压力机上试验检验，达不到要求，增加肋钣加固。6、钢管支撑柱横向稳定按图8设置剪刀撑；纵向稳定：在柱顶与贝雷梁间，利用32精轧螺纹钢所固、拉紧。约束钢管柱产生纵向位移。7、支架沉落量，根据结构计算结果，可以按2030mm预留。8、大跨盖梁混凝土浇注过程，以及预应力张拉后，盖梁的收缩和压缩，都会使得墩柱向内弯曲位移，从而造成墩柱的弯曲次应力。要及时和设计沟通，了解设计意图。弄清楚是否在施工方案中采取相应的防治方案。9、支架预压荷载，在18米范围内按结构检算荷载Q788.49t进行预压。10、本方案是按照18m跨度、17.5m墩柱设计的。不可以直接用于其他尺寸的门式墩。对于其他不同尺寸门式墩的支架方案，钢管柱支撑点和支撑高度都要进行相应调整。特别是贝雷梁的支点位置，必须考虑贝雷梁桁架的特点。支点应落在节点对应处，。支点跨度最好选在接头节点处，一般是3m倍数位置，其次选择桁架1.5m倍数桁节点位置。弦杆中间不得设集中力支撑点。钢管柱支撑位置不得随意放置。11、桁架梁销栓游间产生的下挠度，无法计算，应当通过实测确定。支架预压后仔细测量找到真值。支架整体标高的小幅度调整，可在落架支座上添加垫钣。