马过河大桥拱圈现浇支架方案

盘县英武至大山公路工程
马过河大桥拱桥现浇施工组织设计
盘县英武至大山公路工程工程部
2021年4月
马过河大桥施工组织方案
第一章拱圈现浇支架方案
1 工程概况
马过河大桥是六盘水市盘县英武至大山公路改造线路上的一座大型桥梁，，并于K3+015及K3+085处跨越县道210，桥梁处于直线上，，，桥梁全长160m，上部构造为主跨120m箱型拱桥，拱上为8m和16m空心板构造，空心板布跨为16m+8×8m+8×8m+16m。

桥梁横断面布置为：0.5m〔防撞护栏〕+8.0m〔行车的〕+0.5m〔防撞护栏〕，总宽9.0m。

拱上墩柱采用单排矩形柱式桥墩，，拱上3#--17#墩柱为边长1.0m矩形截面；桥台采用接盖梁形式，桩基直径为1.5m。

本桥主桥计算跨径为120m的上承式钢筋混凝土拱桥，失高20m，矢跨比为1/6，拱轴线采用悬链线，，，顶、底板均为30cm，复变宽50cm。

隔板宽40cm；拱上为单排柱式桥墩，考虑到拱上墩柱的稳定性，拱上墩柱高于10m的均设置一道横系梁，横系梁设计位置为1/2墩高处，横系梁尺寸为100cm×80cm，拱上立柱为边长100cm的矩形墩柱，柱底设置横向通常的底座，底座中心高100cm，拱座上过渡墩立柱为边长120cm矩形墩柱，桥面主梁为16m和8m预制空心板构造。

拱座为扩大根底，横桥向宽974cm，比主拱圈两边各宽50cm，拱座高850cm，分四个台阶设计，拱座持力层为中风化玄武岩。

拱圈是拱桥的主要承重构造，是整个拱桥施工的关键环节。

本工程根据实际情况拟采用桩根底结合混凝土墩柱及满堂支架法施工。

在搭设拱架前进展桩基位置放线确定，其详细施工方案如下2详细方案
现浇构造支架体系关键部位是桥下根底处理，现浇拱圈构造全长范围内地基承载力应满足所承受的全部荷载，保持支架不产生变形，不发生地基沉陷现象。

本桥地基处理详细采用三种方式：
2.1.1 桩根底
根据本桥所处地理、地质情况，靠近河床处支架根底采用桩根底，桩根底直径为1.5m，纵桥向间距为15m，横桥向间距为3.92m，即纵桥向布置两列桩基，横桥向布置3列桩基，桩基顶部设置190×190×100cm承台，为保证钢管的稳定性，在承台顶端预埋Φ130cm厚2cm钢板，钢管与承台预埋板焊接，四周使用三角板加强；详细施工方法见?现浇拱圈支架布置设计图?、?现浇拱圈支架侧面布置设计图?；其桩基施工及承台详细施工方法按常规处理，此不赘述。

钢管支架根底大样图
支架扩大根底
根据桥梁支架根底所处地质情况，处于斜坡上的支架根底均可采用混凝土扩大根底，混凝土根底嵌入岩层，构造尺寸为250×250×200cm，混凝土标号为C30，与混凝土桩根底一致，在扩大根底顶端设置预埋板，并与支撑钢管焊接。

部分地基处理
根据本桥地形，部分支架可直接采用落地支架，其地基应使用混凝土封面，以保证地基不发生沉降。

地基平整完成后，使用C15混凝土浇筑封面层，其厚度控制在5cm左右，在扣管支架底部设置30×30×15cm预制混凝土块，以分配每根碗扣支架的竖向荷载。

桩基顶端设置190×190×100cm承台，承台上端设置R=65cm厚2cm预埋钢板，预埋板上端采用Φ800mm钢管支架做立柱，钢管底与承台预埋钢板焊接并增加加劲板，钢管顶端设置R=45cm厚2cm封头钢板，钢板四周焊接加劲板，根据受力分析，拱圈横向设置三根钢管立柱，钢管长度根据地形布置，钢管接长使用焊接，接长焊接必须符合?钢构造技术标准?之要求，钢管间使用Φ800mm 钢管横、纵相贯连接，以保证钢管支架的稳定性。

详细设计详见?现浇拱圈支架侧面布置设计图?、?现浇拱圈支架细部设计图?。

根据拱圈的特点并保证支架拱弧的调节和卸架，钢管支架顶端拟采用脚手架，支架上用木拱架调整拱形。

在钢管顶端设置3根一组I56工字钢，为保证工字钢侧向稳定，使用加劲三角板与钢管顶封头板焊接，工字钢单根长度11.84m；在工字钢顶设置纵向分配梁，因纵向跨径较大〔15m〕，故采用贝雷梁作纵向承重梁，为适应拱圈设计布置，在拱圈腹板位置设置3列贝雷梁，其余空心位置设置两列贝雷梁，共13列承重桁架。

钢管及贝雷梁顶端布置大样
贝雷梁顶端设置I25横向分配梁，为满足贝雷梁节点受力，横向分配梁间距设置为75cm，满足碗扣脚手架正压力承载于贝雷梁节点上。

因拱圈腹板处荷载较大，故在设置碗扣架的搭设过程中考虑了偏载作用，在腹板底碗扣架横向间距设置为30cm，其余部分均设置60cm间距。

脚手架钢管规格为Φ48 mm×3.0 mm，立杆上下均设可调节顶托，顶托上先铺设10 cm×15 cm 方木，方木上搭设木拱架，木拱架由10 cm×10 cm方木制作而成。

可调顶托调节高度应满足底模调整及脱架的净高要求：托板顶距钢管顶口间隔约为16 cm，且底模调整就位后须保证顶托至少有12 cm的下调丝扣空间。

可调顶托安装前，应用机油清洗并将丝扣整个活动一遍，以保证安装后的可用性与灵敏性。

施工时，技术人员应根据各点主拱底面标高值，扣除底模、木拱架尺寸并加上支架本身预拱值，定出支架顶托的标高。

在安装可调顶托过程中，应控制可调顶托伸出钢管的长度不大于1/3顶托全长。

由于支架高差变化较大，为加强支架的稳定性，支架纵、横向设置斜撑，斜杆与程度面夹角宜在45 º～60 º之间，程度投影宽度在4 m～8 m之间，斜撑均采用旋转扣件搭接连接，扣件螺栓应采用专用扳手施拧，斜杆搭接长度不小于0.4 m，搭接采用旋转扣件至少两道。

木拱架之间采用拉杆、顶杆和斜撑来加强横向连接。

扣管支架安装大样
钢管及扣件、可调顶托配套且应符合质量标准。

钢管应顺直、无裂纹、无损伤、规格统一、初始弯曲不得大于1/1 000；顶托调节丝扣应完好，不得碰伤丝，并须涂黄油保存，不得锈蚀。

支架安装操作及验收严格按操作规程进展。

1
5
支架顶部设计大样
第二章现浇支架计算书一、模板支架荷载标准值(轴力):
作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：
(1)脚手架的自重(kN)：
N
G1
×21.000 = 3.127 kN；
钢管的自重计算参照?扣件式标准?附录A 双排架自重标准值(2)模板的自重(kN)：
N
G2
××0.750 = 0.079 kN；
(3)钢筋混凝土自重(kN)：
N
G3
×××0.750 = 14.063 kN；
经计算得到，静荷载标准值 N
G = N
G1
+N
G2
+N
G3
= 17.268 kN；
2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值 N
Q
= (3.000+2.000 ) ××0.750 = 1.125 kN；
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
GQ = 22.297 kN；
二、立杆的稳定性计算:
立杆的稳定性计算公式:
其中 N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) ：N = 22.297 kN；
σ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到；
i ---- 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.58 cm；
A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.89 cm2；
W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08 cm3；
σ-------- 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)；
[f]---- 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205.000 N/mm2；
Lo---- 计算长度 (m)；
考虑到高支撑架的平安因素，适宜由以下公式计算
lo = k1k2(h+2a)
k1 -- 计算长度附加系数取值；
k2 -- 计算长度附加系数，，取值1.061 ；
立杆计算长度×××2) = 2.110 m；
Lo/i = 2110.117 / 15.800 = 134.000 ；
由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.376 ；
钢管立杆受压强度计算值；σ〔×〕 = 121.268 N/mm2；
立杆稳定性计算σ= 121.268 N/mm2 小于满足要求！
三、构造建模模型
支架构造模型
支架受力模态
四、钢管受力分析
通过SAP2000建模受力分析，该现浇支架方案中，Φ800mm 钢管支架所受最大轴力为22，故钢管应力计算如下：
因支撑钢管只受轴心压力，故钢管不产生弯矩，其计算如下： 1、钢管验算截面的计算面积：
22
212488)2
790()2800(mm A =⨯-⨯=ππ
2、钢管的法向应力：
MPa MPa A N 210][149.18112488
2262190=<===
σσ 故平安
五、钢管顶横桥向I56工字钢受力分析
因考虑横桥向分配梁受力较大，所以使用3根56工字钢组合成横向分配梁，工字钢与钢管顶封头钢板焊接，并增加稳固三角板，保证其稳定性。

通过建模计算，其横向分配梁各种最大受力参数如下：
2I45a 工字钢力学性能
型号 截面面积 A 〔cm 2
〕 惯性矩 I 〔cm 4
〕 抗弯截面模量 W 〔cm 3
〕
静面矩 S 〔cm 3
〕 容许弯曲应力 【σ】〔Mpa 〕 容许剪应力 【τ】〔Mpa 〕 3I56b
441
205500
3450
170
110
1、分配梁应力计算：
MPa MPa W M 170][6.367339300
108.2686
max =<=⨯==σσ
2、分配梁3I56工字钢截面腹板厚度： b ＝3× ＝
3、分配梁剪应力：
经SAP2000分析，其中一根分配梁最大剪力为：；
MPa MPa b I S Q 110][68.275
.3420550000003450000
568848··max =<=⨯⨯==
ττ 4、分配梁挠度：
根据SAP2000计算，底层纵向分配梁挠度为0.1mm ，取容许挠度L/400计算： 经过分析，分配梁设计合理。

六、贝雷梁受力分析
单片贝雷梁建模如下：
单排贝雷梁立体模型
通过建模计算，其贝雷梁在最大荷载作用下，其贝雷梁下弦杆最大受力参数如下：
查表得贝雷梁下弦杆〔2[10槽钢〕截面模量W=39660×2=79320mm 3，故贝雷梁弦杆最大应力为：
MPa MPa W M 210][297.18779320
10856.146
max =<=⨯==σσ
其轴力与挠度均较小，故能满足施工要求。

为满足贝雷梁受力构造的要求，支架顶层横向I25工字钢分配梁布置为75cm ，其平安系数较大，
此不作计算。

七、扣管支架受力分析
本方案扣管支架横桥向在拱肋位置布置间距为30cm ，其余位置布置为60cm ，纵桥向布置间距均为75cm ，竖向杆步距为120cm ，纵向拟每排支架均布置剪刀撑，横向150cm 布置一组剪刀撑，满足支架的稳定。

1、新浇注混凝土自重〔混凝土自重选用26KN/m 3，分项系数1.2〕
3
，故：
×26×1.2=39686.4KN；
拱圈底面积=拱圈弧长××2
按均布荷载计算得：
P
1
2、施工人员及设备荷载标准值〔分项系数1.4〕
支架、立柱计算：P
2
=1.0 KN/m2×1.4=1.4 KN/m2。

3、倾倒混凝土的荷载标准值〔分项系数1.4〕
导管灌注：P
3
=2.0 KN/m2×1.4=2.8 KN/m2。

4、模板自重〔取竹材容重9 KN/m3，分项系数1.2〕
竹胶板：P
4
××1.2=0.15 KN/m2。

5、方木自重〔取木材容重最大值7 KN/m3，分项系数1.2〕
10cm×10cm方木：P
5
××1.2=0.08 KN/m2；
本扣管支架所使用钢管为Φ48mm×3mm截面，其截面面积为424mm2，其累计荷载为：q=〔P1+P2+P3+P4+P5〕×1×1=(35.69+1.4+2.8+0.15+0.08)×1×
强度计算：
δ=q÷A
=×103÷(424×10-6)
= (MPa)＜δ容=140 MPa
八、地基承载力检算
本现浇拱圈方案部分采用扩大根底，其根底面积为：A=2500×2500=6250000mm2，取立杆支撑反力最大者进展地基承载力检算。

通过SAP2000建模计算，其支架钢管最大支撑反力为：2939.39KN，故
模型支撑反力图
δ=q÷A
=2939390÷6250000
=470Kpa
本工程所需地基承载力为470 KPa。

故普通地基能满足其支架荷载。

九、结论
通过对钢管支架、型钢分配梁、贝雷梁、扣管支架、支墩、地基承载力的计算，其分配梁、支架、支墩的设计在强度、刚度和稳定性上都符合要求。

对于支墩作用力必须在基岩岩石上，严禁河水浸泡而造成根底松软；支承需要的地基承载力为470Kpa。