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现浇全预应力混凝土箱梁满堂支架设计方案

（姻缘河桥——提篮式预应力钢筋砼梁拱组合桥）

姻缘河桥位于常德大道上，跨径组合为35+80+35，桥梁全宽45m。桥梁高度上部结构为提篮式全预应力梁拱组合桥。主梁为单箱11室，在边、中支座及吊杆位置设置横梁，共计横梁19道；主拱肋采用哑铃式钢管拱，拱肋高1.5m，其中肋板宽0.3m，钢管直径0.5m；拱肋横梁为钢箱梁，断面尺寸为0.5×0.8m。全桥共15根吊杆。

全桥主梁工程量如下：现浇C50混凝土连续箱梁8238m3洛阳邮政楼整体提升脚手架施工组织设计，主拱肋278.9m3，预应力钢绞线394001.5kg，光圆和带肋钢筋1616728kg。

工程地质勘查报告显示桥位处土层分布为如下：

河堤压实填土，已固结，厚0~5.6m；地基容许承载力【f】=120Kpa。

抛石挤淤形成的块石0~5.7m；

粉质粘土5.2~8.7m；

粉土1.7~5.7m；

姻缘河桥桥梁全长150m，桥面宽度45m。以桥面中心设双向纵坡1.5%，双向横坡1.5%。梁体高度在中墩梁根处达到最高：桥中心线位置3.638m，路缘带3.3m。边支座及跨中梁体高度最低：桥中心线处3.638m，路缘带2.3m。

主梁恒载分布情况如下：

其中腹板实心段——以中墩为中心纵桥向28m段落荷载分布较大：最低70KN/M2（腹板变截面处），最高94KN/M2（中横梁处），其余段相对较小，均不超过70KN/M2，边支座及跨中最小68.1KN/M2；

其中空心段——以中墩为中心纵桥向28m段落荷载分布较大：最低40KN/M2（腹板变截面处），最高64KN/M2（中横梁处），其余段落相对较小，均不超过40KN/M2，边支座及跨中最小14KN/M2。

因此满堂架重点考虑腹板荷载70~94KN/M2，空心段40~64KN/M2。

按照现有可利用资源，满堂支架设计如下：

采用扣件式钢管脚手架（加顶托）。

立杆纵横间距40cm，步距分两种：0.6m和0.9m，其中0.6m用于恒载大于70~94KN/M2的段落，0.9m用于小于70KN/m2的段落。

模板系统由底模、端模、边模、内模组成，其中底模、内模采用15mm竹胶板，端模、边模采用专门订做的大块钢模板。

底模下分配梁即次梁采用10cm×10cm方木，主梁采用10cm×15cm方木。主梁间距40cm，次梁间距30cm。

满堂支架加固系统，由纵横向扫地杆（离地面不大于20cm）、抛撑（沿四周设置）、剪刀撑（形成空间三维布置体系，除四周连续并贯穿整个桥梁高度外，满堂支架内部纵、横向每隔6排即2.4m连续设置剪刀撑）组成。

地基处理，清淤回填片石，回填素土压实，然后铺设20cm碎石，加30cm带有钢筋网片的混凝土。混凝土顶面设置15cm×10cm

方木作为垫梁，传递并分布立杆的受力。

（7）为了满足防洪要求，在2#墩~3#台之间设置钢平台，钢平台上设置方木纵横梁（调整高度），整个钢平台由上到下依次为：15mm竹胶板底模、方木纵横梁（材料及配置同满堂支架上的纵横梁）、I28a工字钢次梁（纵向间距0.4m）、H900×450×36×16mm主梁（横向间距1.2m），Φ800×14mm钢管桩（横向间距1.2m，纵向间距6.0m）组成。钢管桩单根长度22m，入土深度18m。

②底模q2=0.5KN/M2；（每块竹胶板32kg，尺寸122cm×244cm）

③方木纵横梁q3=1.2KN/M2；（纵梁间距40cm，横梁间距40cm，方方木容重8KN/M3）

④内模及支架q4=2KN/M2（15mm竹胶板+6×8cm背木，间距20cm，钢管脚手架支撑）

⑤施工人员及设备q5=3.0KN/M2

⑥振动冲击q6=3.0KN/M2

荷载组合1.2×（①+②+③+④）+1.4×（⑤+⑥）=125.64KN/M2（腹板恒载较小段96.84KN/M2）；

按照传力顺序由上往下进行。即底模——横梁——纵梁——立杆——地基承载力——其他。

15mm竹胶板的截面特性为：竹胶面板的静曲强度：
纵向≥70Mpa，
横向≥50Mpa。

竹胶板受力按照三跨连续梁计算，l=0.3m。取10cm板条，其截面惯性矩

受到弯矩M=k×q×l2=0.1×12.575×0.32=0.113KNM；弯曲应力
0.113/3.75×103=30.18Mpa＜70Mpa（50Mpa），满足要求。

截面特性如下：
＝12MPa，E＝9~10×103Mpa，W＝10×102/6＝167cm3，I=10×103/12=833.34cm4；g=8KN/m3×0.1m×0.1m=0.08KN/m。

同样按照三跨连续梁计算承受均布荷载，弯矩M=kql2=0.1×（12.575×3+0.091）×0.42=0.604，弯曲应力
0.604/167×103=3.63Mpa＜12Mpa，满足要求。

截面特性如下：
＝12Mpa，E＝9~10×103Mpa，W＝10×152/6＝375cm3，I=10×153/12=2812.54cm4，每延米重量1.2KN。

方木纵梁承受横梁集中荷载及自身均布荷载，为多跨连续梁，按三跨连续梁计算，梁长l=0.4m。由横梁传来的最大集中力为P=kql=37.783×0.4×1.1=16.625KN，故M=k1ql2+k2Pl=0.1×1.2×0.42+0.175×16.625×0.4=1.165KNM。

纵梁弯曲应力
1.165/375×103=3.11Mpa＜12Mpa，满足要求。

当最大恒载按125.64计算时，每根立杆受力按反力法计算N=R=1.4×16.625+1.1×0.12×0.4=23.33KN；

当最大恒载按96.84计算时，每根立杆受力按反力法计算N=R=1.4×16.625+1.1×0.12×0.4=18.01KN；

立杆压应力
23.33/489×103=47.7Mpa＜215Mpa，满足要求。

步距0.6m时，长细比λ=l0/i=37.73＜100，查稳定系数
=0.899，
23.33/（0.899×489）×103=53.06Mpa＜215Mpa，满足要求；

步距0.9m时，长细比λ=l0/i=56.6＜100，属于短杆，查稳定系数
=0.807，
18.01/（0.807×489）×103=45.60Mpa＜215Mpa，满足要求。

查工程地勘察报告，地基允许承载力为120Kpa，地基应力，f=N/A=23.33/0.16=145.81Kpa，大于地基允许承载力，因此采用素土回填、加铺20cm碎石垫层、现浇30cm配10×10φ12钢筋网片的混凝土，并垫15×10cm方木分散应力。

底模同样采取15mm竹胶板。验算结果同上。

分配横梁同满堂架布置，采用10cm×10cm方木，间距30cm。验算结果同上满堂支架。

模板承重主梁，采用10cm×15cm方木，间距40cm。验算结果同上满堂支架。

钢横梁采用I28a工字钢，纵向0.4m间距密铺，受力主要是自重及分配梁传力，集中力P按照反力法计算，由纵梁传来的反力P=k1Q+k2ql=2.351×16.625+1.132×0.12×0.4=39.14KN，按照三跨连续梁验算。

横梁采用I28a工字钢，横梁截面特性如下：

l=1.2m，g=43.37kg/m，W=508cm3，每米重43.37kg，q=0.434KN/M；

M=k1ql2+k2Pl=0.105×0.434×1.22+0.281×39.4×1.2=13.263KNM

每根横梁对纵梁的反力R=3.281×39.139+1.132×0.434×1.2=129KN

弯曲应力
13.263/508×103=26.1Mpa＜215Mpa，满足要求。

纵梁采用H900×450×36×16型钢，横截面特性如下：l=6.0m，g=498kg/m，W=15130cm3。受力模型为两跨连续梁。

纵梁受到弯矩M=k1ql2+k2Pl=0.125×4.98×62+0.33×129×6=239.912KNM。

弯曲应力
239.912/15130×103=15.86Mpa＜215Mpa，满足要求。

刚度验算，跨中挠度f=

钢管桩采用Φ800×14mm钢管桩，入土深度18m，自由端5m，截面特性如下：A=0.502m2。

按照地质资料，钢管桩入土层为：河堤压实填土2.0m；抛石挤淤形成的块石3.0m；粉质粘土7m；粉土3.7m；圆砾大于2.0m。

，安全系数取1.6。

=
=0.8×3.14×（2×24+3×14+7×80+3.7×53+2×127）=2763.45Kpa，

=
=0.502×8400=4216.8Kpa。

故单桩承载应力R=4362.5Kpa，可承受的竖向力为2190KN。

每根管桩承受的反应力为R‘=1453.2/0.502=2894.82Kpa。故满足要求。但要确保钢管桩打进砾石层至少2.0m。

满堂支架宽度范围应考虑留出施工通道，作业平台等设施，两侧应适当增加2~3m；相应的地基处理宽度也要宽出满堂支架1~2m。

立杆受力主要承受轴向受压，因此立杆要安装顶托。（兼具调整标高的功能）。为扩散地基应力，立杆下采取方木支垫或槽钢支垫。

在预压结束后安装底模，方便调整标高。

剪刀撑间距不得超过6根立杆间距，倾角在45~60度之间，必须沿四周形成封闭的剪刀撑，并且沿高度到支架全高。在靠近底模处、靠近墩台处设置水平纵横分布的剪刀撑，和墩台钳固成整体。

顶层的脚手架平杆之间、平杆和立杆之间必须采用扭矩仪牢固拧紧苏Z01-2002 城市道路标准图集，扭矩在40~50NM。

梁底标高的调整采用方木楔或钢板进行。

根据梁底曲线计算梁段标高，现场测量放样，调整钢管高度，符合曲线线性。

纵梁与横梁之间采用上下扒钉连接，方木纵梁与脚手架之间用铁丝捆牢。

钢管桩入土深度必须满足进入圆砾石层至少2.0m。

钢平台上所有构件全部采用焊接。角焊缝焊脚尺寸10~12mm，焊缝饱满。

GB50403-2017 炼钢机械设备工程安装验收规范钢平台上模架采用满堂脚手架或方木拼合。

姻缘河桥满堂支架及钢平台计算数据表

H900×450×36×16