铁路桥梁门式桥墩支架施工方案

新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线（甘青段）

LXS－13标河口村1号特大桥

门式桥墩盖梁施工支架设计方案

中铁九局集团有限公司LXS－13标兰新项目经理部

2010年12月4日

新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线（甘青段）LXS－13标河口村1号特大桥门式桥墩盖梁施工支架设计方案

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编制单位：中铁九局集团有限公司编制时间：2010年12月4日

一、工程概况

河口村1号特大桥第187＃桥墩、里程DK720＋477.75～第193＃墩、里程DK702＋626.19，设计为门式桥墩。门式桥墩是用来跨越油气管线。门式墩的最大高度17.5m，门式桥墩承台平面尺寸为9.2m×5.8m，门墩横截面尺寸为4m×2m，门墩盖梁尺寸高2.6m×宽4m×长22m，两个门墩最大跨度20m。为保证门式墩跨越的输油气管线不受压，门墩盖梁拟采用大跨贝雷桁架梁支架施工方案。

门式桥墩外形尺寸如图1所示。

二、门式墩盖梁大跨支架施工设计方案

1、方案概况

门式墩盖梁施工支架采用直径Φ500mm钢管支撑柱、双层组合加强型贝雷桁架作为主承重梁、I45b型工字钢作为横向分布梁（长度不短于6m）、100mmΧ100mm木方楞、竹胶模板。

门式墩盖梁施工支架结构示意图如图2所示。

2、贝雷梁数量设计

2.1、计算荷载

①、盖梁支撑部分自重

盖梁长度18m、高度2.6m、宽度4m。

盖梁钢筋混凝土重度ρ＝2.6t/m3。

盖梁自重Q1＝18Χ2.6Χ4Χ2.6=486.72t。

②、模板、支架平台、支架梁等施工荷载Q2＝35％Q1＝170.35t；根据施工经验，施工荷载按结构自重的35％计列。

③、结构检算荷载Q＝K（Q1＋Q2）＝788.49t。

换算均布荷载q=Q/1800=438.05kg/cm。

荷载系数K取1.2。

2.2、钢管支撑柱承载力检算

钢管支撑柱采用直径Φ500mm、壁厚t-10mm 钢管。两端共计4根支撑柱全部落在承台上，支点间距4.36m、支点跨距15m。

钢管支撑柱的截面特性：

截面惯性矩I＝46220cm4；

横截面积A＝153.938cm2；

延米重量p＝120.84kg/m；

钢管回转半径r＝（I／A）0.5＝17.33cm。

初步拟定压杆支撑高度H＝1063cm。

钢管长细比：λ＝H／r=61.33。

依据λ查得折减系数ψ＝0.76。

支撑钢管下端固定在承台上，上端直接支顶降落支座。按一端固定、一端简支状态验算。

钢材的弹性模量E＝2.1×105MPa＝2.1×106Kg/cm2；

单根钢管的轴心受压支撑能力［Pcr ］=22)

(H EI βπ=847t 。 受压自由系数β取1。

钢管允许支撑力P ＝ψ［Pcr ］＝644t 。

检算：一组支架共计布置4根钢管，合计支撑力4P ＝2576t ＞＞计算荷载Q ＝788.49t 。

安全系数n=4P/Q=3.3倍，满足结构要求。

2.3、主桁架梁（双排双层加强型）贝雷桁架梁承载了检算

2.3.1、贝雷桁架截面特性、物理力学参数

①、通用单片长3m 、高1.5m 贝雷桁架参数

截面惯性矩I1＝250500cm4；

横截面积A1＝50.96cm2；

②、双加强型贝雷片

采用双排双层加强型贝雷桁架组合梁。共计布置三组（其中两边各两片，中间加一组3片长、15m ）。上下加强型桁架组拼总高度340cm ，组拼宽度36＋54＋36cm 。

双排双层加强型截面特性

③、贝雷桁片力学性能

现行国产贝雷桁片弦杆材料16锰钢，允许拉应力、压应力及弯应力为1.3×210＝273 MPa ；允许剪应力为1.3×160＝208 MPa 。

节点穿销采用30铬锰钛钢，允许拉应力、压应力及弯应力为0.85×

1300＝1105 MPa；允许剪应力为0.45×1300＝585 MPa。

④、单片贝雷桁片几何尺寸如图6.1所示

⑤、贝雷桁架不均匀受力的安全考虑

按照相关贝雷桁架计算规范的要求，“三排单层贝雷的容许弯矩可按单排单层的乘以3再乘以不均匀系数0.9；双排双层的可按单排单层的乘以4再乘0.9；三排双层的可按单排单层的乘以8再乘0.8。

2.3.2、确定主桁梁贝雷桁架梁所需片数

贝雷桁架梁的受力简图如图3所示。

①、贝雷梁的挠度控制，按照“钢结构施工支架相关技术规范”要求，控制挠度按照1／500，贝雷梁支撑跨度15m，最大挠度取f max=3cm。

②、钢材的弹性模量E＝2.1×105MPa＝2.1×106Kg/cm2；

③、根据均布荷载－简支梁跨中挠度计算公式：EI ql f c 38454=

④、所需惯性矩，由挠度计算公式EI ql f c 38454

=，求得：

∑I ＝c Ef ql 38454＝3

2100000384150005.43854⨯⨯⨯⨯＝4583391cm 4。 ⑤、所需贝雷梁片数n=∑I ／I ＝1，考虑不均匀受力系数β＝0.8，取n=2组（组合贝雷桁梁）。

⑥、组合贝雷桁架主梁的布置

布置在门式墩柱两侧各一组

2．3．3、贝雷桁架梁弯曲抗拉强度核算

①、依据贝雷梁受力如图3所示，求得跨中最大弯矩：

M max =118273500kg-cm ；

②、贝雷梁最大弯曲拉应力

σmax ＝Mmax/∑W=1930kg/cm2≈193Mpa ；小于16锰钢允许拉应力、压

应力及弯应力273 MPa ； ③、核算跨中最大挠度EI ql f c 38454

=＝1.5cm=15mm ，计算结构不超标。

以上检算结果满足施工支架钢结构设计要求。

④、贝雷桁架的腹杆抗压屈服强度较低，经验算加强型贝雷片每个支撑端承载能力为P ＝494.3KN ，按此能力所需贝雷桁架数量n ＝（15Q ÷18÷2）÷49.43＝6.65，取7片。

2.4、I45b 工字钢帽梁