皖江大道桥梁支架方案.docx
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皖江大道桥梁支架方案
安徽省江北产业集中区市政工程
皖江大道桥支架搭设
专
项
施
工
方
案
武汉建工集团股份有限公司
二〇一二年十月
目录
一、编制依据1
二、工程概况1
三、脚手架方案选择1
四、施工方案1
4.1地基处理1
4.2排水设置2
4.3支架布置2
4.4支架施工要点3
4.4支架验收4
4.5支架预压4
五、脚手架安全技术措施5
5.1技术保证措施5
5.2质量保障措施6
5.3安全保证措施6
六、脚手架拆除安全技术措施7
七、脚手架计算书7
7.1荷载计算8
7.2底模验算8
7.3方木验算10
7.4双钢管验算11
7.5立杆验算11
7.6地基承载力验算12
一、编制依据
《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011;
《公路桥涵施工技术规范》JTJ/TF50-2011;
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011;
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001;
《钢结构设计规范》GB50017-2003;
二、工程概况
安徽省江北产业集中区起步区沈巷片区,规划范围东至长江中心线,南至淮南铁路控制线100米,西以沈巷镇规划东控制线下沟为界,北以和沈路、北港沟为界,总面积15平方公里。
皖江大道桥位于皖江大道与十里长河交汇处,桥梁中心桩号2+15,该桥位于十里长河景观带内,按照与景观相协调的原则,经方案比选确定采用拱梁组合结构,跨径布置为30+45+30=105m。
现浇箱梁在其横梁处的厚度最大为2.12m。
三、脚手架方案选择
我项目部考虑到施工工期、质量和安全等要素,在选择方案时,考虑以下几点:
1.架体的结构设计,做到结构安全可靠,造价经济合理。
2.在规定的条件下和使用期限内,能够充分满足预期的安全性和耐久性。
3.选用材料时,做到常见通用、可周转利用,便于保养维修。
4.结构选型时,做到受力明确,构造措施到位,升降搭拆方便,便于检查验收。
5.结合本工程的实际情况,综合考虑以往的施工经验,确定脚手架方案为碗扣落地式脚手架。
四、施工方案
4.1地基处理
由于支架基础处于河道中,我项目先将桥梁两端进行围堰,采用机械进行河床清淤,将河床内淤泥全部清除。
②层为淤泥质粉质粘土,不适于作为支架基础持力层,必须进行地基处理提高土体抗剪强度。
考虑到淤泥质粘土层厚度较大,不适宜全部换填,我项目部经过认真讨论决定在该层上方填150cm厚砖渣,砖渣采用20t振动轧路机分层碾压。
砖渣上方浇筑25cm厚C30砼作为满堂支架基础。
考虑到碾压砖渣可能会对桩基有扰动影响,采用先加固基础再施工灌注桩。
4.2排水设置
在脚手架基础外1m处设置排水沟,将施工废水和雨水等引至围堰范围以外,防止积水对基础的浸泡,存在安全隐患。
4.3支架布置
碗扣支架采用纵横间距0.6m×0.6m平面布局,立杆布局1.2m,立杆顶端悬出自由端超过30cm部分采用建筑钢管扣件连接作为碗扣支架纵横连接杆件,对于立杆底部自由端超过35cm段必须设置扫地杆。
立杆钢管采用普通Φ48×3.5mm(结构计算钢管壁厚取2.7mm,2.7mm为实际钢管壁厚)脚手钢管作为箱梁的支撑,钢管上方设纵向建筑双钢管Φ48×3.5mm(结构计算钢管壁厚取2.7mm,2.7mm为实际钢管壁厚),建筑钢管上方加铺横向100mm×100mm方木,模板体系采取2440mm×1220mm×15mm竹胶板。
底层支架设50型可调下托,在承台回填部位地基上放置不小于[20槽钢,将底托落至槽钢上,槽钢必须垂直承台边线布置。
其他部位地基上放置规格不小于50mm厚×300mm宽木板或[20槽钢,将底托落地至木板或槽钢上以确保架体稳定。
槽钢或方木交错布置,长度不小于3m。
顶层支架设50型可调上托,可调托座可调节200~350mm,上托上放置纵向双钢管,双钢管采用铁丝与顶托绑牢以方便调节箱梁纵向凸曲线及梁底抛物线线形。
为加强满樘支架的整体刚度,设置三维剪刀撑,如下图:
水平剪刀撑——在水平杆平面内每隔4.5m设一道水平剪刀撑,即每三层支架设一道水平剪刀撑,斜杆角度控制在45º~60º范围。
超过8米高支架水平剪刀撑在危险区进行加密。
横向垂直剪刀撑——自墩柱一端开始,端横梁至底板加厚段支架加密处,起点终点各设一道,跨中每隔6排(相距约4.5m)设一道垂直剪刀撑,其斜杆与立杆相连接。
纵向垂直剪刀撑——整体支架外侧设置封闭式垂直剪刀撑,内侧每隔6排(相距约4.5m)设一道,其斜杆与立杆相连接。
考虑到架体高度在两米以下,横向剪刀撑及纵向剪刀撑可按每道间隔5米设置,水平剪刀撑可只设置一道。
架体必须与桥梁墩柱连成一体,每个墩柱设不少于两道抱箍,抱箍采用建筑钢管用扣件连接,与桥墩空隙部分采用木楔顶紧,至少有一道抱箍与水平剪刀撑在同一平面上。
4.4支架施工要点
1.底部可调底座伸出距离不得大于30cm。
2.顶部可调托座必须用2个插销固定。
3.立杆底座上方离地高于35cm加设横向和纵向扫地杆,用扣件与立杆紧固。
4.顶托丝杆悬出高度过大部位用300型立杆进行调节,对立杆顶端悬出高度过大部位用建筑钢管进行纵、横向扣件连接。
5.施工中如需要调节模数必须设置断缝必须保证断缝纵向宽度不大于60cm,在断缝处每步必须用扣件用横杆或建筑钢管锁死。
6.其他操作要求:
(1)纵横向杆须与立柱墩身用钢管和扣件箍紧,使排架与墩身组成整体,以保持整体稳定性,抱箍与墩身之间用木楔楔紧,必要时用双根钢管组成墩身抱箍。
(2)支架四周架设安全防护网,并悬挂安全警示牌。
(3)在支架搭设过程中,应加强对墩身的防护,严禁污染墩身。
严禁碰撞墩身的转角部位,加强必要的措施,保证墩身的外观质量。
4.4支架验收
序号
项目
技术要求
检查方法
备注
1
碗扣脚手架、钢管、扣件的质量证明材料
须有检测报告和产品质量合格证等质量证明材料
检查
扣件须提供生产许可证
2
地基基础
承载能力
复核设计要求
是否有设计计算书
对支撑基础须由隐蔽工程验收记录
3
排水性能
排水性能良好
观察
4
底座或垫块
无晃动、滑动
观察
5
立杆垂直度
≤3‰
用经纬仪或垂线和钢尺
6
杆件间距
步距
±50mm
钢尺
7
纵距
±50mm
钢尺
8
横距
±50mm
钢尺
9
水平加强支撑
按设计规定的间距
和要求设置
钢尺
11
扣件拧紧力矩
抽检数
允许不合格数
力矩扳手
安装扣件数量
5
0
51~90
8
1
91~150
13
1
151~280
20
2
281~500
32
3
120~3200
50
5
120~3200
12
钢管壁厚
按30%比例抽检
≤10%
超声波测厚仪
不合格比例大于30%的应扩大抽检比例
4.5支架预压
1.预压目的
为了保证箱梁在浇筑落架后,满足设计要求,符合施工规范。
同时检验支架搭设的整体稳定性和验证支架及支架基础的实际承载能力,克服砼浇筑过程中支架的不均匀沉降,避免箱梁混凝土因支架不均匀沉降而出现裂缝,确保施工期间的结构安全。
对于预压加载的方式,国内桥梁建设中已有相当成熟的经验,主要有流体加载和固体加载两大类。
本标主线桥按主梁自重1.2倍预压试验。
2.预压前支架顶标高设置
为防止预压后,由于支架的变形等原因,需对支架进行较大的调整,给施工带来较大的麻烦,因此在预压前,需对支架顶标高进行设置,预加理论预拱度,以减少不必要的麻烦。
预压前支架顶标高=设计标高+理论预拱度。
理论预拱度计算如下:
支架弹性压缩:
δ支=σL/E
支架基础非弹性沉降:
δ支
支架非弹性压缩:
δ支非
理论预拱度H预=H设+δ支+δ支+δ支非
3.布置测设标高点
在底模上布置测量标高点,测点布置位置:
顺桥向布置3处,为支点、1/4、1/2,每一处横断面方向布置5点,共布置测量标高点15点。
4.预压材料
预压荷载采用砂袋和成捆钢筋或钢绞线代替预压荷载。
砂袋应逐袋称量,重量宜控制在50kg左右,要设专人称量,专人记录,称量好的砂袋一旦到位就必须采用防水措施,要准备好防雨布,成捆钢筋要根据现场情况,逐根清点,累加。
加载时用汽车吊提升到箱梁上部。
5.分级加载与卸载
通常加载宜分4级进行,即25%、50%、75%、100%的加载总量。
每级持荷时间不小于30分钟,最后一级为1小时,然后稳压稳定时间48~72小时,一般预压最后三天的稳定为不大于1mm/天。
每级加载后,分别测定各级荷载下支架和支架梁的变形值,全部加载完成后,(即卸载前)再观测一次。
将各阶段各测点高程记入表格中,并算出相应变形量。
卸载顺序与加载顺序相反,每次卸载后都要观测一次,将各阶段各测点高程记入表格中,并算出相应变形值。
五、脚手架安全技术措施
5.1技术保证措施
1.架子搭设完毕,用合格密目式完全网铺围于架子的外围和底部。
2.钢管与扣件进场前应经过检查,合格的才能使用。
3.架子搭设到10m高度时由架子搭设人员进行自检;架子搭设完毕后由施工单位同监理单位对整个脚手架进行验收检查,验收合格后方可投入使用。
4.严禁将模板支架、缆风绳、泵送混凝土输送管道等固定在脚手架上;脚手架严禁悬挂起重设备。
5.脚手架的安全性是由架子的整体性和架子结构完整性来保证的,未经允许严禁他人破坏架子结构或在架子上擅自拆除与搭设脚手架各构件。
其中在脚手架使用期间,下列杆件严禁拆除:
主节点处横纵向水平杆。
5.2质量保障措施
1.操作人员作业前必须进行岗位技术培训与安全教育。
2.技术人员在脚手架搭设、拆除前必须给作业人员下达安全技术交底,并传达至所有操作人员。
3.脚手架必须严格依据本施工方案进行搭设,搭设时,技术人员必须在现场监督搭设情况,保证搭设质量达到设计要求。
4.脚手架搭设完备,依据施工组织设计与单项作业验收表对脚手架进行验收,发现不符合要求处,必须限时或立即整改。
5.3安全保证措施
1.架子在搭设(拆卸)过程要做到文明作业,不得从架子上掉落工具、物品,同时必须保证自身安全,高空作业需穿防滑鞋,佩戴安全帽、安全带,未佩戴安全防护用品不得上架子。
2.在架子上施工的各工种作业人员,应注意自身安全,不得随意向下、向外抛、掉物品,不得随意拆除安全防护装置。
3.雨雪雾及六级以上大风等天气,严禁进行脚手架搭设、拆除工作。
4.设立安全员对脚手架定期进行检查、保养。
5.在脚手架上进行电、气焊作业时,必须有防火措施和专人看护,安全员巡视检查。
6.脚手架必须有防止坠物伤人的标识。
7.搭拆脚手架期间,地面应设置围栏和警戒标志,严禁非操作人员入内。
8.脚手架不得搭设在架空线路的安全距离内,并做好可靠的安全接地处理。
9.定期检查脚手架,发现问题和隐患,在施工作业前及时维修和加固,以达到坚固稳定,确保施工安全。
10.脚手架搭设人员必须持证上岗,并正确使用安全帽、安全带、穿防护鞋。
11.保证脚手架的整体性,不得截断架体。
12.严格控制施工荷载,脚手架不得集中堆放材料,施工荷载不得大于3KN/m2,确保较大安全储备。
13.结构施工时不允许多层同时作业,同时作业层不超过两层。
14.各作业层之间设置可靠的防护栅栏。
防止坠物伤人。
六、脚手架拆除安全技术措施
1.拆架前,全面检查拟拆脚手架,根据检查结果,拟订出作业方案,有计划的进行拆除。
2.拆架时应划分作业区,周围设绳绑围栏或竖立警戒标志,地面应设专人指挥,禁止非作业人员进入。
3.拆架的高处作业人员应戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋等安全防护用品。
4.拆架程序应遵守“由上而下,先搭后拆”的原则,即先拆跳板、剪刀撑,而后拆小横杆、大横杆、立杆等。
5.拆除时要统一指挥,上下呼应,当解开与另一人有关的结扣时,应先通知对方,以防坠落。
6.拆下的材料要徐徐下运,严禁抛掷。
运至地面的材料应按指定地点随拆随码,堆放整齐。
7.如遇强风、大雨、雪、雾等特殊天气,不应进行脚手架的拆除,严禁夜间拆除。
七、脚手架计算书
扣件式钢管落地脚手架的计算依据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等编制。
7.1荷载计算
1.箱梁砼自重
新浇砼容重按γ=26kN/m³计算。
本方案中支架横桥向间距除翼缘板部位外在所有断面一致为60cm,纵向间距为60cm,取最不利断面进行计算。
最不利断面为跨中支点截面,支点(横梁)处梁高2.12m(中心高度)。
q1=2.12m×26kN/m³=55.1226kN/m2
2.模板、支架自重
模板支架自重取1.5kN/m2(取值偏于安全考虑)。
3.活荷载
(1)施工人员及设备荷载按规范取值:
2.5kN/m2。
(2)浇筑混凝土时对水平模板产生的冲击力:
2kN/m2。
4.风荷载
本工程支架最大高度8m左右,作用于支架的水平荷载按
ωK=0.7×μz×μS×ω0计算。
式中:
ω0---基本风压,取ω0=0.35kN/m2
μz----风压高度变化系数,按建筑结构荷载规范,8m高度时取μz=1.0
μS---风荷载体型系数,按GB50009-2001规范的竖直面取μs=0.8
故ωK=0.7×1.0×0.8×0.35=0.196kN/m2
风荷载对脚手架计算单元产生的弯矩值:
MK=0.85×1.4×ωK×H2×b/10
5.荷载计算(横梁处)
q=1.2×(①+②)+1.4×(③+④)=74.24kN/m2
7.2底模验算
底模采用δ=15m厚的优质胶合板(静曲强度为15Mpa),直接搁置在100×100mm横向方木上,方木中到中间距为15cm,,取单位长度板宽(1m)进行计算,模板自重忽略不计。
1.强度计算
三跨连续梁在均布荷载作用下的受力简图及弯矩图如下:
受力模型图
弯矩图
中支点衡横梁处(纵向方木间距150mm),受力模式按照三跨连续梁在均布荷载作用下的受力进行计算,
Mmax=bl2/10=74.24×1×0.152/10=0.167kN·m
σmax=Mmax/W=0.167×106/(1000×152/6)=4.45MPa<[σ0]=12MPa
由验算可知横梁处底模强度满足要求!
2.挠度计算
竹胶板弹性模量:
E=9×103MPa
根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)规定在刚度计算中不计入施工人员及设备荷载以及浇筑混凝土时对水平模板产生的荷载,结构表面外露的模板其挠度不得超过模板构件跨度的1/400,横梁处(横向方木间距150mm):
f=0.677qL4/100EI
=0.677×67.94×1×1504/(100×9×103×1000×153/12)
=0.092mm<150/400=0.375mm满足要求(按三跨连续梁计算)
7.3方木验算
方木平卧放置于纵向向双钢管上,方木规格为100mm×100mm(实际按85mm×85mm计算),方木跨径(立杆纵距)在横梁处(横向方木间距150mm)跨度均为600mm。
考虑现场实际施工时方木的尺寸差异,方木的力学性能乘0.9的折减系数取值,则:
[σ]=12×0.9=10.8MPa
E=9×103×0.9=8.1×103MPa
[τ]=1.9×0.9=1.71MPa
1.强度计算
横梁处(横向方木间距150mm)
Mmax=0.15ql2/10=0.15×74.24×0.62/10=0.4kN·m
σmax=Mmax/W=0.4/(0.1×0.12/6)=3.908Mpa<[σ0]=10.8Mpa
木材在其顺纹方向抗剪强度较差,在横力弯曲时可能因中性层上剪应力过大而使方木沿中性层发生剪切破坏,需按顺纹方向的许用剪力对方木进行强度校核。
均布荷载作用下简支梁受力图及剪力图如下:
受力模型图
剪力图
方木顺纹方向所受最大剪力为:
Qmax=ql/2=0.15×74.24×0.6/2=3.341kN
方木顺纹方向承受的最大剪应力为:
τmax=1.5Qmax/A=1.5×3.341/0.01=0.501Mpa<[τ]=1.71MPa
2.挠度计算
f=5qL4/384EI
=5×0.15×67.94×6004/(384×8.1×103×85×853/12)=0.488mm<L/400=1.5mm
满足要求
7.4双钢管验算
每个可调托座上放置纵向双钢管,由于横向方木间距较密,由横向方木传递给纵向双钢管荷载近似按均布荷载计算,纵向双钢管下立杆间距为60cm,钢管计算壁厚按现场实测最不利取值2.7mm。
1.强度计算
受力模式采用均布荷载作用下三跨连续梁计算
q=74.24×0.6=44.54kN/m
Mmax=ql2/10=44.54×0.62/10=1.603kN·m
σmax=Mmax/W=1.603/(2×4.12×10-6)=196MPa<[σ]=205MPa
2.挠度计算
f=0.677qL4/100EI
=0.677×44.54×3004/(2×100×2.06×105×9.89×104)=0.07mm<L/400=0.75mm
满足要求
7.5立杆验算
本工程立杆为Φ48×3.5mm(计算取现场实测最小壁厚2.7mm)碗扣钢管,有关设计参数如下:
表1钢材的强度和弹性模量﹙N/mm2﹚
Q235A钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值
205
弹性模量
2.06×105
表2钢管截面特性
外径
D(mm)
壁厚
t(mm)
截面积
A(cm2)
截面惯性矩
I(cm4)
截面模量
W(cm3)
回转半径
i(cm)
48
2.7
3.84
9.89
4.12
1.605
每根立杆所承受横向钢管传来的荷载,碗扣立杆取Φ48mm/2.7mm钢管,钢管面积A=384㎜2,i=16.05㎜,支架高度按最高8m计,立杆步距为1.2m,故立杆计算长度l0=h+2a=1.2+2×0.15=1.5m
h---支架立杆的步距;
a---模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度,a=0.3m
长细比λ=l0/i=93.458<[λ]=150
经查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》附录CQ235-A钢轴心受压构件的稳定系数φ表分别得φ=0.638则:
1.强度计算
横梁处立杆受轴力最大,其立杆间距为:
600mm×600mm
F=74.24×0.6×0.6=26.724kN
σ=N/(φA)=26.724×103/(0.638×384)=146Mpa<[σ]=205Mpa满足要求
2.挠度计算
N=26.724kN
f=NL/EA=26.724×8×106/(2.06×105×384)=0.27mm<L/1000=5mm满足要求
7.6地基承载力验算
1.混凝土基础承载力验算
主线箱梁支架基础结构采用25cm水泥砼(C30),其下设置1.5m砖渣垫层,砼抗压强度设计值fc=30Mpa,支架下设钢托座,钢托座底钢板为15×15cm,上部结构传至基础顶面的最大轴心力为Nmax=26.724kN
抗压强度计算:
A=150×150=2.25×104mm2
σmax=Nmax/A=26.724×103/(2.25×104)=1.19MPa<[fc]=30MPa满足要求
抗剪强度计算:
最大剪力Q=0.5Nmax=0.5×26.724=13.362kN
τmax=3Q/2bh=3×13.362/(2×0.6×0.25)=0.13MPa<[fr]=4.5MPa满足要求
2.软弱下卧层承载力验算
软弱下卧层顶面受力为基础附加应力值σz与下卧层顶面处砖渣的自重压力值σcz之和,即
+
<
,其受力模型为:
(1)附加应力σz的计算:
地基规范通过实验研究,并参照双层地基中附加应力分布的理论对其计算加以简化,引入压力扩散角的概念。
假设基底处的附加应力往下传递时按某一角度θ向外扩散分布于较大的面积上。
根据基底与扩散面积上的总附加压力相等的条件,对矩形基础可得:
式中:
l,b---分别为矩形基础的长度和宽度(河道中硬化面积为60m×70m);
p---基底的平均压力值(取值p=74.24kPa)
σc---基底出土的自重应力值;
z---基底至软弱下卧层顶面的距离(砖渣换填厚度为1.5m);
θ---地基压力扩散角(根据《建筑地基基础设计规范》表5.2.7,取值为23°)。
(2)下卧层顶面处砖渣的自重压力值σcz的计算:
=γ×z
式中:
γ---软弱下卧层顶面土的容重(砖渣容重为18kN/m³);
z---基底至软弱下卧层顶面的距离。
=18×1.5=27kPa
(3)下卧层修正后的承载力特征值
的计算:
根据《建筑地基基础设计规范》5.2.4章节,对地基承载力特征值的修正公式为:
=80+0+1.2×18×1=101.6kPa
(4)验算
+
=46.88+27=73.88<
=101.6kPa满足要求
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