天橋門架及支架施工方案

1、第六章 天橋門架及支架施工方案一、工程概況本工程的長平高速公路搶險(xiǎn)工程，采用單側(cè)加寬至雙向通行8車道。該段工程全長2.377km，共設(shè)兩處汽車天橋，上部為25+2x30+25m四跨一聯(lián)的連續(xù)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)，工程量為C50砼523m3；下部為柱式墩臺(tái)，鉆孔樁基礎(chǔ)。汽車天橋的2#3#墩間（30m）上跨長平高速公路舊路行車道，其余3跨均位于長平高速公路舊路行車道外側(cè)。在汽車天橋施工期間，需保證長平高速公路的正常運(yùn)營，維系通車，因此需在長平高速公路舊路行車道對(duì)應(yīng)出設(shè)置上跨式門架，以保證社會(huì)車輛的通行，而其他橋孔可以設(shè)置滿布式門架，根據(jù)長平高速公路的現(xiàn)有交通量實(shí)際情況，所設(shè)置的門洞必須保障雙車道通行

2、能力，一方面為了滿足通行能力的要求，另一方面門洞安裝或拆遷時(shí)，可將交通流合流至一側(cè)門洞，維持短期內(nèi)的通行。二、支架布設(shè)方案1、門洞支架布設(shè)方案為了在汽車天橋上部箱梁施工期間，能夠保證長平高速公路舊路的正常通行，在舊路的上、下行車道對(duì)應(yīng)處各設(shè)置一處上跨式門洞，根據(jù)長平高速公路現(xiàn)有交通量和交通組成情況，門洞設(shè)計(jì)成凈寬為8.0m，凈高為5.0m的下穿式通行門洞。門洞支架立桿采用48*3mm鋼管碗扣支架，上鋪長為12m45b型工字鋼橫跨長平高速公路的兩條行車道，門洞支架設(shè)置在長平高速公路行車道外側(cè)，立桿分別置于中央分隔帶和緊急停車道上。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在原長平高速公路中央分隔帶及左側(cè)護(hù)輪帶處，橫橋

3、向設(shè)15排30cm步距的碗扣支架立桿，在右側(cè)緊急停車道及土路肩處設(shè)7排30cm支架立桿，其外設(shè)3或4排（2#墩設(shè)3排，3#墩設(shè)4排）60*60cm立桿，過度到2#、3#墩柱附近的重力式門架上，并與之用縱橋向水平桿連接。門洞支架立桿加上、下托架，下托支撐在C20砼基礎(chǔ)上，上托橫橋向鋪10#槽鋼，支架立桿外包剪刀撐。順橋向支架立桿仍按30cm布設(shè)，為警示交通流，在面向行車方向，即門洞進(jìn)口處立桿延長3排，而出口處翼板邊緣外溢20cm，共設(shè)31排。詳見門洞支架斷面圖。在順橋向用長為12m的45b工字鋼橫跨長平高速公路的行車道。箱梁底板對(duì)應(yīng)的4.0m范圍內(nèi)，按0.5m布設(shè)，兩側(cè)翼板各2m范圍內(nèi)按0.6m

4、布設(shè)。工字鋼在支點(diǎn)、跨中、1/4跨斷面處，用10#槽鋼進(jìn)行橫向焊接，確保工字鋼整體受力并防止傾覆，在門洞工字鋼范圍內(nèi)，工字鋼上橫橋鋪10*10cm木方或10#槽鋼，其間距按1m計(jì)取。縱橋鋪10*10cm木方，間距為0.3m。在門洞支架翼板對(duì)應(yīng)范圍，為了支立翼板及腹板模板，在邊部的3根工字鋼上支立碗扣支架立桿，為消除應(yīng)力集中，采用30*60cm步距布設(shè)，并加上下托架調(diào)整高度。為了防止施工期間墜物對(duì)通行車輛的傷害，在門架工字鋼上滿鋪2mm鐵板或竹膠板，并在進(jìn)出口處設(shè)防落網(wǎng)柵。2、支架（非門架）布設(shè)方案除跨越長平高速公路行車道門架以外的地段，均設(shè)置滿布式支架，支架采用南通林德機(jī)電有限公司加工生產(chǎn)的可

5、調(diào)式重力門架，該門架為定型產(chǎn)品，采用閉式結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固耐用，提高了橫向剛度和抗失穩(wěn)能力，門架立桿采用57.2*2.5mm鋼管，配有可調(diào)式上下托架和調(diào)節(jié)桿，可充分的配合地形地勢(shì)，門架寬1.0m，有效高度分別為1.9或1.2m。據(jù)門架生產(chǎn)單位的檢測(cè)報(bào)告，單片門架可承載14T。由于上部的連續(xù)箱梁腹板及中、端隔板是全斷面實(shí)體砼，相應(yīng)的荷載較為集中，因此腹板中端隔板對(duì)應(yīng)處門架按0.5m間距布設(shè)，其他段均按1.0m間距布置，門架順橋向布設(shè)，橫橋向連接。詳見支架布置斷面圖。支架在翼板處用調(diào)節(jié)桿兩托架來調(diào)整高度，上托架橫橋向布設(shè)10#鋼槽，間距為1.0m，槽鋼上順橋向布置10*10*400cm紅松方木，間距為30

6、cm。支架外側(cè)及梁底中心線縱斷面對(duì)應(yīng)處設(shè)三道剪刀撐，橫橋向每隔2片門架設(shè)上下水平拉桿，縱橋向腹板對(duì)應(yīng)處設(shè)上下水平桿，橫橋向每隔5m設(shè)剪刀撐一道。三、支架地基處理方案1、滿布重力式門架地基處理地基處理寬度為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁正投影范圍外側(cè)各加1.5m，長度為橋跨范圍內(nèi)的除長平高速公路行車道、硬路肩以外的全部段落。地基處理方式為：清除上述范圍內(nèi)的地表土及鉆孔樁泥漿等雜物，整平后用壓路機(jī)對(duì)原地面進(jìn)行排壓，使之壓實(shí)度達(dá)到90%以上，承臺(tái)邊緣要分層回填，并沖擊夯實(shí)。土基上加鋪3%劑量的白灰土20cm，并做成2%左右的向外橫坡，白灰土壓實(shí)度不小于93%，經(jīng)重型觸探儀檢測(cè)地基承載力不小于200kpa。在滿足

7、上述要求后，在白灰土表面加鋪810cmC15砼，表面平整，砼搗實(shí)。由于受0#、4#臺(tái)附近地勢(shì)所限，需設(shè)臺(tái)階，臺(tái)階高度為70cm，臺(tái)階外面砌筑紅磚，磚墻厚度為24cm，采用水泥砂漿叢漿砌筑，臺(tái)階表面處理方式同上。無法進(jìn)行壓路機(jī)碾壓地段，用沖擊夯實(shí)。處理后的地基表面，應(yīng)高于四周30cm以上，并在地基四周挖設(shè)臨時(shí)排水溝，將地表水及時(shí)引流附近溝渠中。2、門架基礎(chǔ)處理方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，所設(shè)門架立桿處于原長平高速公路中央分隔帶或緊急停車道上，為了防止施工過程中通行車輛對(duì)門架立桿的碰撞，更好的渠化交通，使交通流更順暢，門架靠行車道立桿2排對(duì)應(yīng)處設(shè)置了0.6m高C20防撞砼基礎(chǔ)，其他立桿對(duì)應(yīng)范圍設(shè)30c

8、m砼基礎(chǔ)，基礎(chǔ)長度及寬度滿足門架立桿支立。3、中央分隔帶處的基礎(chǔ)處理方案由于原長平高速公路中央分隔帶內(nèi)有通訊管線，且暫時(shí)不能移出或切斷，所以需先清除中央分隔帶內(nèi)的填土至結(jié)構(gòu)層邊緣，然后用槽鋼或半圓鋼管將管線保護(hù)起來，再回填白灰土，沖擊夯實(shí)后，表面澆筑30cm厚的C20砼。在中央分隔帶兩端回填40cm寬粘土，夯實(shí)，以封堵中央分隔帶內(nèi)積水侵潤，門洞外邊緣2排立桿基礎(chǔ)砼加厚到60cm。四、支架設(shè)置驗(yàn)算1、門架驗(yàn)算（1）荷載計(jì)算A、箱梁鋼筋砼荷載P1：全橋砼數(shù)量為523.25m3，其總負(fù)荷為：523.25*2.6=1360.45t；橋跨范圍內(nèi)按均布荷載計(jì)取，則1360.45*10/（110*8）=15

9、.46 KN/由于翼板砼數(shù)量較少，而腹板、底板對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)砼數(shù)量較大，取較大荷載計(jì)算結(jié)果更安全，則腹板，底板范圍內(nèi)砼負(fù)荷為：523.25-(0.17+0.4)/2*2*2*110*2.6=1034.41t；該范圍內(nèi)的均布荷載為：1034.41*10/（110*4）=23.51 KN/，因此取P1=23.51 KN/B、工字鋼荷載P2：工字鋼擬選45b型，12m長,一處門架共用15根，其單位長重量為87.45 kg/m,則工字鋼在門架范圍內(nèi)的荷布負(fù)荷為：P2=15*12*87.45/（12.3*8）=160kg/=0.16KN/C、10#槽鋼荷載P3：10#槽鋼橫橋向按1米間距設(shè)，與橋同寬，單位長

10、重10kg/m，P3 =110*8*10/（110*8）=10 kg/=0.01 KN/D、木方荷載P4:木方為紅松材質(zhì)，規(guī)格為10*10*400cm3,密度為0.8 T/ m3,在槽鋼上以30cm間距布設(shè)，木方所構(gòu)成的均布荷載為：P4 =0.1*0.1*1*0.8*1/0.3=0.027T/=0.27kn/mE、其他荷載P5 根據(jù)橋規(guī)；模板荷載為：0.5 KN/ 施工人員及機(jī)具：1 KN/ 砼振搗荷載：2 KN/P5 =3.5 KN/F、支架立桿及頂托、托架上槽鋼荷荷P6根據(jù)門洞支架布設(shè)方案（2.1條），箱梁底門洞支架平均高度為5m，每根立桿四周有4根橫向系桿，系桿豎向步距為0.9m，上托重

11、為3.5kg，立桿及系桿單位長重量為3.71kg，則單根立桿、頂托、橫向系桿及槽鋼所組成的荷載P6為：P6=5*3.71+3.71*4*0.3*5/0.9+3.5+0.3*10=49.8kg=0.05kN（2）門洞支架立桿強(qiáng)度驗(yàn)算：門洞支架立桿為R235普通鋼材，其特征參數(shù)為：E=2.1*105Mpa；=140 Mpa（容許壓應(yīng)力）；w=145 Mpa（容許彎拉壓力）；A=424mm2（鋼管凈截面面積）；f=1/400（容許撓度）；=100（容許長細(xì)比）門洞支架立桿承受其上邊的全部荷載，即P1、P2、P3、P4、P5、P6，在24.6*4m2范圍內(nèi)共調(diào)置（2*7+15）=29排門洞支架立桿，立

12、桿間距為30cm，則底板4米寬范圍內(nèi)共有29*4/0.3=387根，在此范圍內(nèi)的總荷載P：。P=24.6*4*(P1+P2+P3+P4+P5)+387*P6 =2720.4 KN則單根立桿平均承受2720.4/387=7.03kN的軸向壓力：立桿的壓應(yīng)力=7.03KN/424mm2=16.6Mpa <立桿軸向承載能力安全。根據(jù)門洞支架的設(shè)計(jì)方案，立桿的橫向步距為90cm，48*3mm鋼管的截面參數(shù)為I=107831mm4。鋼管的回轉(zhuǎn)半徑r=（I/A）1/2=16mm則鋼管的柔度=L/r=56.4<=100根據(jù)鋼管的柔度值=56.4，查表鋼管的折減系數(shù)=0.8573據(jù)此鋼管立桿的承受

13、的偏心受壓應(yīng)力為=16.6/0.8573=19.4 MpaR235鋼材的容許壓應(yīng)力為=140 Mpa，可滿足施工安全要求。（3）10#槽鋼（托架上起蓋梁作用）強(qiáng)度驗(yàn)算：門洞支架立桿上托橫橋向鋪設(shè)10#槽鋼，立桿間距為30cm，槽鋼的跨度為30cm，兩端鉸接，在緊急停車道處順橋向設(shè)7排支架立桿，即7根30cm的10#槽鋼承擔(dān)其上工字鋼傳遞的集中荷載，則：Mmax=P L/4，w= Mmax/W，5Mmax=PL3/48EI此處P為工字鋼自重及以上荷載與10#槽鋼自重之和，10#槽鋼E=2.1*105 Mpa,I=198.3m4,A=12.74*7cm2,W=39.7*7cm3,P=6*0.5*(

14、P1+P2+P3+P4+P5)=82.35kNMmax=6.2kN m, w=22.3 Mpa, fmax=0.09mmR235鋼材的f=L/400=0.75mm，w=145 Mpa，由此可見，所設(shè)門洞立桿上10#槽鋼安全。（4）順橋向工字鋼強(qiáng)度驗(yàn)算：根據(jù)門洞支架布設(shè)方案，縱橋向工字鋼在底板對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)，按0.5m間距布置，而翼板下按0.6m間距布置。經(jīng)比較計(jì)算，底板范圍內(nèi)的工字鋼承載較大，所以取底板下工字鋼做為計(jì)算對(duì)象，工字鋼兩端簡(jiǎn)支，其頂面受均布荷載，則工字鋼Mmax=qL2/8，w= Mmax/W，f=5* qL4/384EI此處q=0.5*(P1+P2+P3+P4+P5)=13.7kn/

15、mL=10mW=1500cm3 I=33800cm4 則Mmax=171.3kn mw=114.2 Mpaf=2.51cm而鋼結(jié)構(gòu)的w=145 Mpa，f=L/400=2.5cm；計(jì)算撓度f與容許撓度f相當(dāng)，結(jié)構(gòu)處于臨界狀態(tài)，但綜合計(jì)算荷載的取值，與施工時(shí)砼澆筑速度不完全一致，尤其是砼的沖擊、振搗荷載取值偏大，另外，雖然門洞支架立桿支撐中心間距為10m，但門洞實(shí)際跨徑僅為8m，取值亦偏大，加之工字鋼與10#槽鋼橫向焊接，可減少部分工字鋼的撓度，因此所設(shè)結(jié)構(gòu)能夠滿足施工安全要求。綜上所計(jì)算，所設(shè)門洞支架立桿和10#槽鋼、45b工字鋼能夠滿足施工要求。2、支架驗(yàn)算：（1）支架荷載組合根據(jù)支架布設(shè)方

16、案（支架縱橫斷面圖）和上部箱梁斷面（設(shè)計(jì)圖紙）結(jié)構(gòu)，在箱梁端隔梁，中隔梁以及腹板對(duì)應(yīng)范圍，支架立桿均進(jìn)行了適當(dāng)加密，端（中）隔梁相應(yīng)位置立桿的承載范圍為：0.5*0.75 m2，腹板對(duì)應(yīng)處立桿的承載范圍為：0.5*1.0 m2，而其他底板及翼板對(duì)應(yīng)處立桿的承載范圍均為1.0*1.0 m2，根據(jù)門架計(jì)算荷載（P1,P1）,端（中）隔梁對(duì)應(yīng)立桿的承載力為0.5*0.75* P1=15.1KN；腹板下立桿的承載力為：0.5*1.0* P1=20.15 KN；而底板對(duì)應(yīng)的立桿承載力為1*1* P1 =23.51 KN.經(jīng)比較，以全橋底板范圍內(nèi)的均布荷分布則支架立桿上的力為最大，計(jì)算結(jié)果更加安全，因此取

17、P1=23.51 KN/ m2，而P2為0，P3、P4、P5與門架計(jì)算中取值相同，支架自重荷載P6為：?jiǎn)纹T架自重20kg，根據(jù)支架設(shè)備高度，按3層計(jì)算，共60kg,上下托單件3.5kg，P6=60/2+2*3.5=37kg=0.04kn（2）支架立桿強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算 P=P1+P2+P3+P4+P5+P6=23.51+0.01+0.27+3.5+0.04=27.33 KN 小于檢驗(yàn)報(bào)告承載力7T的要求。 =P/A，支架鋼管受壓面積為：A=*57.2*2.5=449.02mm2,代入P/A中得：=60.9 Mpa < =140 Mpa57.2*2.5mm鋼管的慣性半徑r=14.3mm支架

18、立桿的長細(xì)比：=1900/14.3=133>=100的穩(wěn)定性要求。這主要是立桿長度取值不盡合理所致。重力式門架立桿間用48*2.5mm鋼管焊接，且門架間設(shè)有交叉聯(lián)系支撐，增加了立桿的穩(wěn)定性，因此不能按1900mm進(jìn)行計(jì)取桿的長度，但上述計(jì)算恰恰證明了在門架中設(shè)置縱橫水平桿和斜撐的必要性，是確保施工安全的必要措施。（3）地基承載力的驗(yàn)算地基在1*1 m2范圍內(nèi)承擔(dān)1根立桿傳遞的荷載，即P=24.3 KN，此時(shí)地基承受24.3 Kpa壓應(yīng)力，小于設(shè)計(jì)地基承載力200 Kpa，地基滿足施工要求。（4）10#槽鋼強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算槽鋼布設(shè)間距為1.0m，長度為4m，單根承載面積A=4*1=4 m2,

19、單根承載N=P*A，此處P= P1+P2+P3+P4+P5=27.29 KN,則N=109.16 KN，橫橋向均布荷載q=N/1=27.29 KN/m。A、強(qiáng)度驗(yàn)算=M/W，10#鋼槽w=39700mm3,M=ql2/8,=85.93 Mpa<=140 Mpa滿足施工要求B、剛度驗(yàn)算10#鋼槽：E=2.1*105 Mpa，I=1983000mm4,f=(5*q*l4)/(384*E*I) =0.85mm < f=1000/400=2.5mm滿足施工要求。（5）10*10cm木方強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算木方鋪設(shè)在槽鋼上，木方間距為30cm，槽鋼間距為1m，所以以1m長計(jì)算木方的有效長度。A、彎

20、拉強(qiáng)度驗(yàn)算=M/W，M=ql2/8,此處q=0.3*( P1+P4+P5),w=166667mm3,l=1000mm,則=6.14 Mpa<=14.5 Mpa，滿足施工要求B、剪切強(qiáng)度驗(yàn)算木方所受的剪應(yīng)力為=QS/Ib；此處Q=q/2=4.09KN(剪力)bh2/2=125cm3(木方截面積對(duì)中性軸靜矩)b=10cm,(木方寬度)h=10cm,（木方高度）y=5cm,(中性軸到邊緣距離)I=hb3/12=833.3cm4,(慣性矩)則=0.61 Mpa<=1.5 Mpa(木材容許抗剪強(qiáng)度)滿足施工要求C、剛度驗(yàn)算f=(5*q*L4)/(384*E*I)此處q=0.3*( P1+P4+P5)=8.18KN/m； L=1.0m E=11000Mpa(東北落葉松彈性模量) I=833.3cm4f=1.16mm<f=1000/400=2.5mm滿足施工要求（6）驗(yàn)算小結(jié)通過對(duì)支架各部桿件的驗(yàn)算，所設(shè)支架滿足施工安全性要求。五、支架安裝施工的相關(guān)