1、新建东北东部铁路登沙河至庄河段（DZ2标段）某（40+64+40）m预应力混凝土连续梁墩顶O号梁段现浇模板支撑架施工方案设计第一章、工程概况1.1 工程概况新建东北东部铁路通道登沙河至庄河段改造工程（DZ2标段），某特大桥的第26号墩第29号墩梁跨设计为（40+64+40）m预应力钢筋混凝土连续梁，梁全长145.4m。箱梁设计采用时速200公里有砟轨道预应力混凝土双线连续梁。该特大桥(40+64+40)m预应力钢筋混凝土连续梁结构布置如图1所示。图1 、 (40+64+40)m连续梁结构布置简图1.2、主梁工程概况连续梁顶板宽度11.7m，底板宽度6.4m。箱梁横截面采用单箱、单室直腹板形式，2、顶板厚度除梁端附近外均为35cm，腹板厚度由486080cm变化，底板由跨中的40cm按二次抛物线变化至根部的80cm。梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高5m，边支点及跨中梁高3m，中跨跨中直线段长8.4m，边跨直线段长14.4m。全桥共分为35个梁段，T构每侧悬浇7个节段，设计悬浇28个节段。中支点O号梁段长度9m，悬浇梁段分成3.5m及4m，合拢段长2m，边跨直线段长度8.4m。连续梁O号梁段及1号梁段结构简图如图2所示。图2、连续梁O号梁段及1号梁段结构简图1.3、桥梁主墩概况（40+64+40）m三孔连续梁处于第2629号桥墩上。其中第26号及第29号为边墩，第27、28号墩为主桥3、墩。两座主桥墩均为实体钢筋混凝土结构，设计为C35实体钢筋混凝土结构。墩身为园端形板式桥墩，桥墩高度9.5m（墩身7m、墩帽2.5m），宽度7.6m。钢筋混凝土钻孔灌注桩基础，两层实体钢筋混凝土承台。一承台平面尺寸顺桥长10.6m、横桥宽度14、60m；二层承台平面尺寸顺桥长5.6m、横桥宽度10m、高1.5m。墩身顶帽尺寸横桥向宽9.4m、顺桥向长3.8m。主桥墩结构尺寸如图3所示。图3、主桥墩墩身结构尺寸简图第二章、模板支撑架结构概况根据中华人民共和国住房和城乡建设部危险性较大的分部分项工程安全管理办法200987号文要求，针对本桥O号梁段现浇模板支撑架的分项工程编制专项施工方案。本方案编4、制的主要内容包括支撑柱，以及上部一次主梁、二次横向分配梁及其桁联稳定结构。其上结构属于底模模板结构，列入模板施工作业指导书中编制。本桥两个主桥墩墩高均为9.5m。桥墩墩身不算很高，拟采用落地式支撑架。由于O号梁段长度9m，不满足两支挂蓝独立安装场地（长度）需要（利旧既有挂蓝），考虑将两个1号梁段改为支架浇筑。现浇模板支撑架总长度应满足O号梁段和两个1号梁段浇筑需要，支撑架搭设总长度不小于为16m。考虑悬浇T构在墩身外设置钢管支撑柱，一并与O号梁段和1号梁段的模板支撑架共用。模板支撑架采用落地式支撑架。钢管支撑柱N1杆件采用直径350 mm、壁厚12mm钢管柱；一次主梁N2采用双拼I45b工字钢5、组合梁，横向分配梁N3采用I25b工字钢。墩身内锚固拉杆N7采用直径32mm、标准强度=830MPa（型号PSB830）精轧螺纹锚固钢筋。N2一次主梁通过N7锚固拉杆与墩身的连接。（1+0+1）号梁段现浇混凝土模板支撑架结构如图4所示。图4、（1+0+1）号梁段现浇混凝土模板支撑架结构简图第三章、计算结构设计荷载（一）、方案设计依据1、本工程客货共用箱梁设计图；2、本工程特大桥下部结构设计图纸；3、客货共线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ2032008）；4、铁路桥涵工程施工安全技术规程（TB10303-2009）；5、铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南TZ3242010；6、钢6、结构设计规范（GB500172003）；7、【JGJ166-2008】脚手架及模板安全技术规范；8、【JGJ162-2008】建筑施工模板安全技术规范（二）、荷载计算1、计算结构恒载本桥（1+0+1）梁段全长16m采用支架现浇，分O号和1号梁段分两次浇筑。先一次浇筑9m长 O号梁段，待O号梁段完成后，再接续浇筑两个3.5m长1号梁段。从支架受力过程分析，支架是两次加载，交替承担箱梁施工荷载。因此，支架强度应分为两次荷载设计计算。两次加载的结构恒载计算横断面截取图2中的1-1和2-2及3-3位置的横断面。（1）、计算箱梁横断面面积O号梁段墩外支架支撑部分荷载横截面积如图5所示。图5、O号梁段墩外7、支架支撑部分横截面积图1号梁段端部（33）横截面积如图6所示。图6、1号梁段端部（33）横截面积图（2）、支架承担梁段对应横截面积：11截面面积：A1=16.56m2；22截面面积：A2=14.24m2；33截面面积：A3=13.09m2。2、计算设计荷载（1）、O号梁段两侧悬出墩外2.6m长，支撑架支撑2.6m长段设计荷载，采用（11）及（22）横断面、支撑梁段结构恒载：q1= 0.5rc（A1+A2）=400kN/m;、模板重量q2=qB=29kN/m; B为梁宽，11.70m。、支架临时结构重量：q3=15%q1=60kN/m(暂按以往经验估算)、施工人员和机械活载：q4=1kN/m2B8、=12kN/m。、结构平均设计线性荷载：q=1.2(q1+q2+q3)+1.4q4=604kN/m。计算荷载比较结构自重放大系数：K=1.51。（2）、1 号梁段3.5m长设计荷载，采用（22）及（33）横断面、支撑梁段结构恒载：q1= 0.5rc（A2+A3）=355KN/m;、模板重量q2=qB=29kN/m; B为梁宽，11.70m。、支架临时结构重量：q3=15%q1=53kN/m(暂按以往经验估算)、施工人员和机械活载：q4=1kN/m2B=12kN/m。、结构平均设计线性荷载：q=1.2(q1+q2+q3)+1.4q4=541kN/m。计算荷载放大系数：K=1.52。第四章、结构内9、力计算 （一）、浇筑O号梁段工况下的结构内力计算1、计算支撑点内力浇筑O号梁段时，悬出墩外2.6m作用在支架上。支撑架的荷载示意图如图7所示。墩身上支撑点两个A点，每点支撑力假设为R1；墩外支撑柱两个B点，每点竖向支撑力假设为R2。 经过力学计算得到：墩身上分担荷载：2R1=968kN，R1=484kN；支撑柱N1竖向荷载：2R2=604 kN，R2=302kN。图7、O号梁段荷载简图 图8、N2主梁内力计算简图2、计算纵向工字钢主梁N2内力N2主梁内力计算图如图8所示。N2最大弯矩为：Mmax=233KN-m，Mmin=-508kN-m，最大剪力Tmax=968kN。3、计算横向分布工字钢梁10、N3内力（1）、计算支撑梁段平均横断面荷载图截取O号梁段悬出墩身外2.6m段的平均横断面面积。平均横截面积荷载图如图9所示。图9、O号梁段悬出墩身外2.6m段平均横截面积荷载图平均断面面积A=15.4804m2。（2）、计算分布梁N3最大内力横向分布梁N3的内力计算图如图10所示。图10、横向分布梁N3的内力计算简图N3分配梁最大弯矩Mmax=257.2KN-m，最大剪力Tmax=472.9KN。（二）、浇筑1号梁段工况下的结构内力计算1、计算支撑点内力浇筑1号梁段全长3.5m，在N1钢管柱内侧段55cm，比O号梁段自重差很多，只计算N1钢管柱外侧悬出段。支撑架的荷载示意图如图11所示。钢管柱11、上支撑两点，每点支撑力假设为R2，悬臂端斜支撑柱N8的两点竖向支撑点，每点设为R3，N8斜支撑柱每点轴向支撑力设为R8。 经过力学计算可得：N1钢管柱上竖向荷载：2R2=935kN，R2=468kKN。N8斜支撑柱竖向分担荷载：2R3=547KN，每根轴向荷载：R8=274kN；图11、1号梁段荷载简图 及N2主梁内力计算简图2、N2梁悬出段内力N2梁悬出段内力计算图如图11所示。N2最大弯矩（双根）为：Mmax=278kN-m，Mmin=-514KN-m，最大剪力Tmax=935kN。3、计算横向分布工字钢梁N3内力由于O号梁段箱梁截面较高，竖向荷载大于1号梁段。计算段长1.2m，对应O号梁12、段的横向分布梁N3所需要的强度较大。为计算简便，1号梁段横向支撑部分，N3分配梁按O号梁段计算结果进行，不再单独计算。（三）、选取结构设计内力结构内力汇总比较表2 支撑架O号梁段及1号梁段两次受载内力统计表受载工况墩上A点竖向R1N1支撑柱竖向R2N2梁内力N8斜支撑内力N9水平撑内力分布梁N3内力MmaxTmaxR8RMmaxTmaxO号梁段48430225448400257.2472.91号梁段0468257467竖向274182设计取值484468257484329182257473第五章、结构设计，强度和刚度验算（一）、N1支撑柱N1支撑柱在支撑架内受压长度10.55m，在中间增加一道13、钢管横向支撑，最大自由受压高度为6.0m。N1支撑柱拟采用直径350mm、壁厚t=12mm的螺旋钢管柱。钢管材质为Q235。分担的最大轴向受压荷载R=R2=468kN。N1钢管柱的物理几何特征：横截面积A=127.4cm2，截面惯性矩IX=IY=18220cm4 ，延米重量100.02kg/m，回转半径i=11.96cm，长细比=50.2，属于短压杆。长细比折减系数=0.855。支撑柱允许支撑能力R=2287 kN。大于R=468kN，安全储备系数4.9，远大于K=1.3，满足要求。钢管受压后最大压缩量：=1.8（mm）。注：N1杆件最大压缩量1.8mm。（二）、N2一次主梁（水平拉杆）结构设14、计N2主梁拟采用两根I45b工字钢组合梁，Q235钢材。I45b工字钢的物理特征为：横截面积A=111cm2，截面惯性矩IX =33760cm4，Ix/Sx=38cm，d=13.5mm。N2杆件的设计控制最大内力为：最大弯矩为：Mmax=257kN-m，最大剪力Tmax=484kN。外悬臂段有水平拉力F=182KN。1、验算弯曲拉应力=93.8MPa，小于f=210MPa，安全储备系数K=2.23，强度安全系数满足要求。2、抗剪核算最大剪应力： =47.2MPa，安全系数K=2.54，满足要求。3、验算弯曲挠度外悬臂段跨中向下弯矩M=139KN-m（单根）。利用位移相似比例法计算，验算其挠度变15、形值。设N2主梁上作用单位力q=1，则单位力弯矩图如图12所示。图12、N2主梁单位荷载作用分析简图单位荷载作用下的最大弯矩：=9591；单位荷载作用下的最大挠度：=5.410-4；设所求跨中最大挠度为max，由相似比例公式：求得：=0.8mm；小于允许挠度=L/500=5.5mm，满足要求。4、端锚板焊缝抗剪强度检算如图N2主梁设计大样图18所示。2I45b工字钢与端锚板丁字焊接。接触面外露焊缝有效的总长度不小于L=150cm。焊缝高度h=25mm，按有效20mm高度检算。焊缝总抗剪切能力：=2625kN，远大于Tmax=484kN，安全储备系数K=5.4，安全满足要求。公式中：fV为钢材抗16、剪强度。（三）、横向分布梁-N3横向分布梁N2，拟采用I25b工字钢梁。Q235钢材。其物理特征为：横截面积A1=53.5cm2，截面惯性矩IX =5280cm4 ，Ix/Sx=21.3cm,d=10mm。N3分布梁的设计控制内力：最大弯矩Mmax=257kN-m，最大剪力Tmax=473kN。1、计算所需根数O号梁段底部支撑2.6m长，设所需I25b工字钢n根，按允许应力法计算。则：。令。得到：3.8。选取6根（I25b工字钢布置间距应满足梁底模板支撑的100mm100mm方木支撑跨度需要，平均间距不大于60cm）。2、验算弯曲拉应力=101.4Pa，小于f=215MPa，安全储备系数K=217、.1，满足要求。3、验算弯曲挠度利用位移相似比例法计算。验算最大弯矩处的挠度变形值。设N3主梁上作用单位力q=1，则单位力弯矩图如图14所示。图14、横向分布梁N3单位荷载分析简图单位荷载作用下的最大弯矩：=39200；单位荷载作用下的最大挠度：=0.019；设所求跨中最大挠度为max，由相似比例公式：求得：=12.9；略大于允许挠度=11.2相当。按JGJ1662008规范要求，应去掉荷载系数K=1.2，挠度检算是满足要求的。4、验算抗剪强度最大剪切应力： =37MPa，安全系数：K=3.4满足要求。（四）、其它验算均满足要求，计算过程略。第六章、各项施工保证措施及注意事项1、本方案是按O号18、梁段和1号梁段交替施工受力计算的，不能承受全部荷载。在O号梁段完成后，必须将O号梁段的底模板拆除，卸掉O号梁段的荷载。避免支架承受全部荷载造成支架压溃破坏。2、N1支撑柱的接长要求顺直、上下同心、搭接或者拼接板厚度焊缝高度均要满足钢管截面强度要求；上下端盖板焊接要保证焊缝厚度和质量。3、墩身内预埋的N7拉杆，必须先将预埋套管穿过钢模板，使用钢模板定位控制，确保预埋杆件空间位置准确。N2主梁端锚板的位置预埋木模盒，在圆弧处吃入墩帽大约不少于5cm深度。4、N1、N2杆件的制作焊接质量，必须满足设计要求，接触面周边满焊缝，焊缝应饱满，并应探伤、夹渣检查。5、支架平台上应设安全围栏。围栏规格不得低于1.5m高。施工标准由现场制定施工结构。6、本方案的N1、N2杆件加工制作，必须由具备钢结构专业资质人员完成，严禁现场使用乙炔、电焊粗制滥造。制造后须经相关资质人员检查验收，避免加工重量不合格。