新北门桥支架工程施工设计方案.docx
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新北门桥支架工程施工设计方案
一、工程概况
德安县新北门桥位于德安县北门外,与老北门桥并行,是跨越鄱阳湖水系干流博洋河一座大桥,新桥建成后将与老北门桥形成上、下行两幅单向通行桥梁。
新北门桥采用3跨34米上承式钢筋砼拱桥,桥梁全长132.42米。
拱圈采用无绞箱板拱,3跨净跨34米,净矢高8.5米,矢跨比1/4,拱轴线采用圆弧线,拱圈弧与老桥齐平。
桥墩、台形式及桥上人行道、护栏形式均与老桥类似。
老桥桥面为砼桥面铺装,新桥行车从舒适性及便于养护、维修等方面拟采用沥青砼桥面铺装。
主拱圈净跨径34米,净矢高8.5米,矢跨比为1/4,拱轴线采用圆弧线。
主拱圈为预制吊装闭口箱,预制拱箱高度0.88米,横向划分为8片箱,中箱底宽1.2米,边箱底宽1.1米,每跨单片拱箱分三段吊装,分段吊装的拱箱搁置于立柱式支架上,拱脚插入拱座预留槽,现浇预制拱段纵向湿接缝、全断面现浇15cm顶板及横向拱箱腹板外侧间砼,拱箱板全高1.02米,宽9.4米。
最后现浇拱座预留槽砼,形成无绞拱。
二、计算依据
《德安县新北门桥工程施工图》
《结构力学》、《材料力学》、
《公路桥涵施工技术规》(JTJ041-2000)
《路桥施工计算手册》
三、支架、模板分析
3.1支架、模板方案
3.1.1模板
箱梁底模、侧模和膜均采用δ=15mm的竹胶板。
竹胶板容许应力[σ0]=80MPa,弹性模量E=6*103MPa。
3.1.2纵横向方木
横向方木采用A-1东北落叶松,截面尺寸为10*10cm。
截面参数和材料力学性能指标:
W=bh2/6=100*1002/6=1.67*105mm3
I=bh3/12=100*1003/12=8.33*106mm3
方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规》(JTJ025-86)中的A-3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值,则:
容重为6KN/m3。
3.1.3支架
采用支架钢管为φ48、t=3.5mm,材质为A3钢,轴向容许应力[σ0]=140MPa。
1-1门架钢管截面特性
外径
壁厚
截面积
惯性矩
抵抗矩
回旋半径
每米自重
mm
mm
mm2
mm4
mm3
mm
N/m
48
3.5
4.89×102
1.219×105
5.08×103
15.78
38.4
支架立、横杆布置:
立杆纵、横向间距为50cm、50cm。
横杆除顶、底部步距为60cm外,其余横杆步距为100cm。
支架顶口和底口分别设置顶调和底调,水平和高度方向分别采用钢管加设水平连接杆和竖向剪刀撑。
3.2支架计算
3.2.1荷载分析
①支架钢管自重,可按表1查取。
②钢筋砼容重按25kN/m3,按最大值边板取用6.35m3计算,则:
25×6.35×8÷2÷9.4=67.55Kpa
③施工人员、施工料具堆放、运输荷载:
2.0kPa
荷载组合
计算强度:
q=1.2×(②+③)
计算刚度:
q=1.2×(②+③)
3.2.2支架检算
(1)、底模检算
底模采用δ=15mm的竹胶板,直接搁置于间距L=20cm的10×10cm横向方木上,按连续梁考虑,取单位长度(1.0米)板宽进行计算。
荷载组合:
q=1.2×(67.55+2.0)=83.46kN/m
竹胶板(δ=15mm)截面参数及材料力学性能指标:
承载力检算:
强度:
Mmax=ql2/10=83.46×0.2×0.2/10=0.334KN.M
σmax=Mmax/W=0.334×106/1.67×105=2MPa<[σ0]=80MPa合格
刚度:
荷载:
q=1.2×(67.55+2.0)=83.46kN/m
f=ql4/150EI=83.46×2004/150×6×103×8.33×106=0.018mm
[f0]=200/400=0.50mm
f小于[f0]合格
(2)、横向方木检算
横向方木间距50cm搁置于架管顶托上,横向方木规格为100mm×100mm,横向方木亦按连续梁考虑。
荷载组合:
q1=1.2×(67.55+2.0)×0.5+0.5×0.10×0.10=41.735KN/M
承载力计算:
强度:
Mmax=q1L3/10=41.735×0.53/10=0.522KN.m
σmax=Mmax/W=0.522×106/1.67*105=3.126MPa<[σ0]=10.8MPa合格
刚度:
荷载:
q=1.2×(67.55+2.0)×0.5=41.73kN/m
f=qL4/150EI=41.73×5004/150×9.9×103×8.33*106=0.211mm
[f0]=250/400=0.625mm
f<[f0]合格
(3)支架立杆计算
每根立杆所承受的坚向力按其所支撑面积的荷载计算,忽略横向方木自重不计,则纵向方木传递的集中力(均以0.5米计算):
P1=1.2*(67.55+2.0)*0.5*0.5+0.09*0.5=20.91kN
安全起见满堂式碗扣支架按10米高计,其自重为:
g=10*0.235=2.25KN
单根立杆所承受的最大竖向力为:
N=20.91+2.25=23.16kN
立杆稳定性:
横杆步距按1.0m计算,故立杆计算长度为1.0m。
长细比λ=L/i=1000/15.78=63.37<80,
故φ=1.02-0.55((63.37+20)/100)2=0.638,则:
[N]=φA[σ]=0.638×489×215=67.076kN
N<[N]合格
强度验算:
σa=N/Aji=23.16×1000/489=47.362MPa<[σa]=140MPa合格
(5)地基承载力计算
1跨与三跨因支架底部通过底托(底调钢板为7cm×7cm)坐在40cmC15砼硬化后的水泥混凝土基础上,因此基底承载力至少可以达到15MPa。
因此σmax=N/A=23.16×103/0.0049=4.73MPa<15MPa可以
3.3剪刀撑按规要求设置即可,不需检算。
3.4预拱度计算与设置
跨中预拱度:
δ=δ1+δ2+δ3+δ4+δ5
其中,δ1为支架卸载后由上部构筑自重及活载一半产生的挠度;δ2为支架在荷载作用下的弹性压缩;δ3为支架在荷载作用下的非弹性压缩;δ4为支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷;δ5为由混凝土收缩、温度变化引起的挠度。
预拱度值按设计要求留设,如设计无明确预拱度值时,可根据以往工作经验预拱度值取5cm,并按二次抛物线分配:
式中,δx—距左支点x的预拱度值;x—距左支点的距离;L—跨长。
四、材料选用和质量要求
1、本工程脚手架为预制拱箱梁承重用,选用落地碗扣式多排钢管脚手架,现浇湿接缝外模采用122×244×15优质竹胶板。
2、钢管规格为φ48*3.5mm,且有产品合格证。
钢管的端部切口应平整,禁止使用有明显变形、裂纹和严重绣蚀的钢管。
钢管应涂刷防锈漆作防腐处理,并定期复涂以保持其完好。
3、扣件应按现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定选用,且与钢管管径相配套的可锻铸铁扣件,严禁使用不合格的扣件。
新扣件应有出厂合格证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证,当对扣件质量有怀疑时,应按现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定抽样检测。
旧扣件使用前应进行质量检查,有裂缝、变形、锈蚀的严禁使用,出现滑丝的螺栓必须更换。
五、脚手架基础处理
脚手架搭设支架前,必须对既有地基进行处理,因大部分地基为进场筑岛回填土,故根据现场实际情况地基处理:
硬化处理,采取分层回填分层压实予以加固,其上浇筑40cmC15砼。
在地面硬化以后,应该加强箱梁施工场地的排水工作,严禁在施工场地形成积水,造成地基不均匀沉降,引起支架失稳,出现安全隐患和事故。
六、支架的预压
为保证箱梁结构的质量,钢管脚手架支撑搭设完毕铺设底模板后必须进行预压处理,以消除支架、支撑方木和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响,同时取得支架弹性变形的实际数值,作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考。
在施工箱梁前需进行支架预压和地基压缩试验。
预压方法依据箱梁砼重量分布情况,在搭好的支架上的堆放梁跨荷载105%重量的砂袋(梁跨荷载统一考虑安全系数为1.2),预压时间视支架地面沉降量定,支架日沉降量不得大于2.0毫米(不含测量误差),一般梁跨预压时间为三天。
七、钢管脚手架施工方案
7.1测量放样
平面测量:
首先在硬化地面测设出桥梁各跨的纵轴线和桥墩横轴线,放出设计箱梁中心线。
按支架平面布置图及梁底标高测设支架高度,搭设支架,采用测设四角点标高,拉线法调节支架顶托。
桥跨堆载预压前,在桥跨底板上布置沉降观测点,按每箱室测设三个横断面;
沉降观测点于底板同断面按每2.0m间距布置。
在堆载予压前测设断面底模标高和支架底部标高,等载预压的第一天进行两次观测,以后每天观测一次,直至日沉降小于2mm为止,测定地基沉降和支架、模板变形,同时确定地基卸载后的回弹量。
根据数据调整底模标高及支架高度。
连续梁的线形以梁底标高为控制标准。
7.2搭设顺序及搭设方法
1)在混凝土脚手架地基上弹线,按设计的构架尺寸定出脚手架立杆位置,并在需设立杆的垫层面铺枕木及5厘米厚通长木垫板,宜顺架体纵向铺设。
2)本工程架体搭设随主体墩身施工后进行,从桥墩(台)一端开始搭设。
立好立杆后,及时设置扫地杆和第一步大小横杆,扫地杆距地面25厘米,脚手架未交圈前应随搭设随设置抛撑作临时固定。
3)架体与主体结构拉结牢靠后,随着架体升高,剪刀撑应同步设置。
4)安全网在剪刀撑等设置完毕后设置。
7.3技术要求
1)立杆升高采用对接扣件连接,相邻立杆接头应错开布置在不同的步距,与相邻大横杆的距离不宜大于步距的三分之一;
2)在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向斜杆等用的直角扣件、旋转扣件中心点的相互距离不宜大于15厘米;
3)对接扣件的开口应朝上或朝;
4)各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于100mm;
5)立杆与大横杆必须用直角扣件扣紧,不得隔步设置或遗漏;
6)立杆的垂直偏差应不大于架高的1/300;
7)上下横杆的接长位置应错开布置在不同的立杆纵距中,与相连立杆的距离不大于纵距的三分之一;
8)大横杆布置在立杆的里侧,同一排大横杆的水平偏差不大于该片脚手架总长度1/250且不大于50mm。
9)安全网应满挂在外排杆件侧大横杆下方,用26#铁丝把网眼与杆件绑牢。
10)扣件安装应符合下列规定:
a、扣件规格必须与钢管外径相同;b、螺栓拧紧力矩不应小于50KN.M。
11)主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。
主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。
7.4脚手架使用规定
1)严禁上架人员在架面上奔跑、退行;
2)严禁在架上戏闹或坐在栏杆上等不安全处休息;
3)严禁攀援脚手架上下,发现异常情况时,架上人员应立即撤离;
4)脚手架上垃圾应及时清除,以减轻自重。
5)脚手架使用中应定期检查下列项目:
a扣件螺栓是否松动;
b立杆的沉降与垂直度的偏差是否符合要求;
c安全防护措施是否符合要求;
d是否超载。
7.5拆除规定
1)拆除顺序:
护栏→脚手板→剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆件;
2)拆除前应先拆除脚手架上杂物及地面障碍物;
3)拆除作业必须由上而下逐层拆除,严禁上下同时作业;
4)拆除过程中,凡已松开连接的杆、配件应及时拆除运走,避免误扶、误靠;
5)拆下的杆件应以安全方式吊走或运出,严禁向下抛掷。
7.6脚手架安全措施
1)禁止任意改变构架结构及其尺寸;
2)禁止架体倾斜或连接点松驰;
3)禁止不按规定的程序和要求进行搭设和拆除作业;
4)搭拆作业中应采取安全防护措施,设置防护和使用防护用品;
5)禁止随意增加上架的人员和材料,引起超载;
6)禁止在架面上任意采取加高措施,增加荷载或加高部分无可靠固定,防护设施也未相应加高;
7)不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土输送管等固定在脚手架上,严禁悬挂起重设备;
8)不得在架上搬运重物;
9)不得在六级以上大风、雷雨和雪天下继续施工;
10)脚手架长期搁置以后未作检查的情况下不得重新使用;
11)在脚手架上进行电气焊作业时,必须有防火措施和专人看守;
12)搭拆脚手架时,地面应设围栏和警示标志,并派专人看守,严禁非操作人员入;
13)脚手架搭拆时应制止和杜绝违章指挥、违章作业;
14)拆下的杆件以安全方式运下,集中堆码整齐。
7.7钢管脚手架的防电、避雷措施
7.7.1防电措施
1)钢管脚手架在架设的使用期间要严防与带电体接触,否则应在架设和使用期间应断电或拆除电源,如不能拆除,应采取可靠的绝缘措施。
2)钢管脚手架应作接地处理,每隔25m左右设一接地极,接地极入土深度为2~2.5m。
3)夜间施工照明线通过钢管时,电线应与钢管隔离,有条件时应使用低压照明。
7.7.2避雷措施
1)避雷针:
设在架体四角的钢管脚手立杆上,高度不小于1m,可采用直径为25~32mm,壁厚不小于3mm的镀锌钢管。
2)接地极:
按脚手架连续长度不超过50m设置一处,埋入地下最高点应在地面以下不浅于50cm,埋接地极时,应将新填土夯实,接地极不得埋在干燥土层中。
垂直接地极可用长度为1.5~2.5m,直径为25~50mm的钢管,壁厚不小于2.5mm。
3)接地线:
优先采用直径8mm以上的圆钢或厚度不小于4mm的扁钢,接地线之间采用搭接焊或螺栓连接,搭接长度≥5d,应保证接触可靠。
接地线与接地极的连接宜采用焊接,焊接点长度应为接地线直径的6倍或扁钢宽度的2倍以上。
4)接地线装置宜布置在人们不易走到的地方,同时应注意与其它金属物体或电缆之间保持一定的距离。
5)接地装置安设完毕后应及时用电阻表测定是否符合要求。
6)雷雨天气,钢管脚手架上的操作人员应立即离开。
7.8钢管脚手架的维护与管理
1)钢管脚手使用完毕后要及时回收构件、零件,并分类堆放,堆放地点要求场地平坦,排水良好,下设支垫。
宜堆放在室,露天堆放应加以覆盖。
2)钢管要定期防腐,外壁宜每半年涂刷防锈漆一度,壁宜每2~4年涂刷防锈漆,每次涂刷两道。
3)扣件及螺栓应在每次使用后用煤油洗涤并涂机油防锈。
4)长钢管搬运时应有防弯曲措施。
5)建立健全管理制度,加强管理,按谁维护,谁管理的原则,减少丢失和损耗。
6)脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》(GB5036)考核合格的专业架子工。
上岗人员应定期体检,合格者方可持证上岗。
7)搭设脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
德安县新北门桥工程
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