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）
一、工程概况
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，主拱肋278.9m3，预应力钢绞线394001。5kg,光圆和带肋钢筋1616728kg。 二、工程地质情况
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； 圆砾大于21.m。 三、主梁荷载分布
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。 四、方案设计
按照现有可利用资源,满堂支架设计如下： （1）采用扣件式钢管脚手架(加顶托）.
（2）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。
（3）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。 （4）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。
（5）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.
（6）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）、20mm钢板满铺、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. H型钢主梁采取在钢管桩（柱）上开槽嵌入，槽口周边及管桩顶部焊接20mm厚钢板封闭。为加强管桩的纵向刚度，在管桩顶部横向管桩之间焊接［14a槽钢连系梁和剪刀撑.所有钢构件之间均采用焊接。 五、满堂支架验算 （一）荷载计算
①主梁腹板荷载g1—1=94KN/M2，g1-2=70KN/M2；（钢筋混凝土容重按照26KN/M3计算）
②底模g2=0。5KN/M2；（每块竹胶板32kg，尺寸122cm×244cm） ③方木纵横梁g3=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g4=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q1=3.0KN/M2 ⑥振动冲击q2=3。0KN/M2
荷载组合1。2×（g1+g2+g3+g4）+1.4×（q1+q2）=125。64KN/M2（腹板恒载较小段96。84KN/M2）； （二）结构验算
按照传力顺序由上往下进行。即底模——横梁——纵梁——（顶托）立杆-—地基承载力-—其他。 1.底模验算
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
I=bh3/12=0。1×0.0153/12=2.813×10—8m4，截面抵抗矩W= bh2/6=0。1×0.0152/6=3.75×10—6m3。
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。 2。方木横梁验算
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。 3。方木纵梁验算
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。 4.立杆强度验算
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;
立杆截面特性:Φ48×3。5mm无缝钢管——A＝489mm2,I＝10.78×104mm4,回转半径，E=2。1×105Mpa ，W= 4。40×10-6m3。 立杆压应力23。33/489×103=47.7Mpa＜215Mpa，满足要求. 5。立杆稳定性验算
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。 5.地基承载力验算
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。 N:每根钢管受到的支架反力
A:钢管立杆的作用面积，按照0。4m×0.4m计算。 六、钢平台验算 1.底模
底模同样采取15mm竹胶板.验算结果同上。 2.分配横梁验算
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。
3.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。 4.钢横梁验算
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，由钢板传来的反力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，A=55.37cm2，Ix=7115cm4，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/（1。05×508×103）=24.86Mpa＜215Mpa，满足要求。
挠度验算（按三跨连续梁）:f=0.677ql4/100EI+αFl3 =9×10—4m〈1.2/400=3×10—3m。（按结构力学求解器计算） 3。钢纵梁验算
纵梁采用H900×450×36×16型钢，横截面特性如下：l=6.0m，g=498kg/m,A=456。48cm2，W=15130cm3。受力模型为单跨简支梁。 纵梁受到弯矩M=0。125×4。98×62+1。867×129×6=1467。21KNM。 对钢管桩的反力为：8×129+3×4.98=1046.94KN。
（1）弯曲应力1467.21/（1.05×15130）×103=92。4Mpa＜215Mpa，满足要求。
（2）局部压应力129/(0.122×0。0085)=124.4Mpa＜215Mpa，满足要求
（3）刚度验算，跨中挠度f=3。8×10—4m〈6/400=0。015m,满足要求。(按照结构力学求解器求得）
（4）因为上部采用钢横梁焊接，l1/b=120/45〈16,整体稳定性能保证。
符号含义:γx——截面塑性发展系数； F—-作用在主梁上的集中力； t——主梁腹板厚度； l—-集中力分布长度；
l1—-主梁受压翼板自由边长度，因为主梁上焊接间距120cm的次梁，故取1.2m。
b——主梁翼缘板宽度.
（公式详见《工程结构设计原理》 东南大学出版社) 4.钢管桩验算
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。 单桩承载力计算如下：
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。 Qsk：桩总侧阻力 Qpk：桩总端阻力 u：桩周长
li：分段土层相应桩长 qsk：桩侧极限阻力标准值 Ap：桩截面积
qpk:桩端极限阻力标准值
（公式详见《基础工程设计原理》同济大学出版社） 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‘=1046.94/0.502=2085.5Kpa。故满足要求。但要确保钢管桩打进砾石层至少2。0m。 七、施工注意事项
1、满堂支架宽度考虑两侧施工通道要求，宽度定位47.0m，地基处理宽度49.0m。
2、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。 3、在预压结束后安装底模,方便调整标高。
4、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。（要确保全宽度、全高度、全长度布设!）
5、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,扭矩在40～50NM。
6、梁底标高的调整采用方木楔或钢板进行.
7、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。
8、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。
9、钢管桩入土深度必须满足进入圆砾石层至少2.0m。
10、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.
cc
满堂支架及钢平台所用材料性质及截面特性
序号 项目名称 型号或规格 截面积A(cm2) 抗弯惯性矩I（cm4） 截面抵抗矩W（cm3) 弹性模量E（Mpa） 容许应力（Mpa） 备注 244×122cm，条。 1 底模 方木横梁 方木纵梁 钢管 钢横梁 钢主梁 钢管桩 15mm竹胶板 0。15 2。813 3。75 984 纵向70Mpa，取10cm板横向50Mpa。 12 2 10×10cm方木 0。01 833.34 167 9~10×103 3 4 5 6 7 10×15cm方木 I28a H900×450×36×16 0.015 4.89 55。37 456.48 345.5 2812。54 10.78 7115 680850 267050.45394 375 4。4 508 15130 111271。02248 9～10×103 2。1×105 2.1×105 2.1×105 2。1×105 12 215 215 215 215 回转半径i=1。59cm 回转半径i=27。80cm
满堂支架荷载计算
序项目名号 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 恒载g 细目名称 箱梁腹板g1-A 箱梁腹板g1-B 底模g2 方木纵横梁g3 单位 KN/M2 KN/M2 KN/M2 KN/M2 KN/M2 KN/M2 KN/M2 KN/M2 KN/M2 计算公式 计算结果 94.016 70 0.5 1。2 2 3 3 125。6592 101。9472 备注 中横梁腹板高度h=3.616m，钢筋砼比重26KN/M3。 主梁腹板高度变截面处h=2.692m，钢筋砼比重26KN/M3。 竹胶板15mm,每块32kg. 纵梁10×15cm@40cm，横梁10×10cm@30cm。 竹胶板15mm，6×8cm背木，钢管脚手架。 严格控制人员设备数量 《工程结构设计原理》舒赣平编 东南大学出版社 《工程结构设计原理》舒赣平编 东南大学出版社 内模及支架g4 施工人员活载q 及设备q1 振动冲击 q2 荷载组合1 荷载组合2
参考：
《工程结构设计原理》舒赣平编著,东南大学出版社 《基础工程设计原理》袁聚云 同济大学出版社 《结构力学求解器》 清华大学出版社.
公式中k1、k2分别为连续梁受到均布荷载、集中力时的弯矩系数（或反力系数）。
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