1、新建东北东部铁路登沙河至庄河段（DZ2 标段）某（40+64+40）m 预应力混凝土连续梁墩顶 O 号梁段现浇模板支撑架施工方案设计中铁二十一局三公司：邹森第一章、工程概况1.1 工程概况新建东北东部铁路通道登沙河至庄河段改造工程（ DZ2标段） ，某 特大桥的第 26 号墩第 29 号墩梁跨设计为（40+64+40 ）m 预应力钢筋混凝土连续梁，梁全长 145.4m。箱梁设计采用时速 200 公里有砟轨道预应力混凝土双线连续梁。该特大桥 (40+64+40)m预应力钢筋混凝土连续梁结构布置如图 1 所示。图 1 、 (40+64+40)m连续梁结构布置简图1.2、主梁工程概况连续梁顶板宽度
2、11.7m，底板宽度 6.4m。箱梁横截面采用单箱、单室直腹板形式，顶板厚度除梁端附近外均为 35cm，腹板厚度由486080cm 变化，底板由跨中的 40cm 按二次抛物线变化至根部的80cm。梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高 5m，边支点及跨中梁1高 3m，中跨跨中直线段长 8.4m，边跨直线段长 14.4m。全桥共分为 35 个梁段，T 构每侧悬浇 7 个节段，设计悬浇 28 个节段。中支点 O 号梁段长度 9m，悬浇梁段分成 3.5m 及 4m，合拢段长2m，边跨直线段长度 8.4m。连续梁 O 号梁段及 1 号梁段结构简图如图 2所示。图 2、连续梁 O 号梁段及 1 号梁段结
3、构简图1.3、桥梁主墩概况（40+64+40）m 三孔连续梁处于第 2629 号桥墩上。其中第 26 号及第29 号为边墩，第 27、28 号墩为主桥墩。两座主桥墩均为实体钢筋混凝土结构，设计为 C35 实体钢筋混凝土结构。墩身为园端形板式桥墩，桥墩高度 9.5m（墩身 7m、墩帽 2.5m） ，宽度 7.6m。钢筋混凝土钻孔灌注桩基础，两层实体钢筋混凝土承台。一承台平面尺寸顺桥长 10.6m、横桥宽度14、60m；二层承台平面尺寸顺桥长 5.6m、横桥宽度 10m、高 1.5m。墩身顶帽尺寸横桥向宽 9.4m、顺桥向长 3.8m。主桥墩结构尺寸如图 3 所示。2图 3、主桥墩墩身结构尺寸简图
4、第二章、模板支撑架结构概况根据中华人民共和国住房和城乡建设部危险性较大的分部分项工程安全管理办法200987 号文要求，针对本桥 O 号梁段现浇模板支撑架的分项工程编制专项施工方案。本方案编制的主要内容包括支撑柱，以及上部一次主梁、二次横向分配梁及其桁联稳定结构。其上结构属于底模模板结构，列入模板施工作业指导书中编制。本桥两个主桥墩墩高均为 9.5m。桥墩墩身不算很高，拟采用落地式支撑架。由于 O 号梁段长度 9m，不满足两支挂蓝独立安装场地（长度）需要（利旧既有挂蓝） ，考虑将两个 1 号梁段改为支架浇筑。现浇模板支撑架总长度应满足 O 号梁段和两个 1 号梁段浇筑需要，支撑架搭设总长度不小
5、于为 16m。考虑悬浇 T 构在墩身外设置钢管支撑柱，一并与 O 号3梁段和 1 号梁段的模板支撑架共用。模板支撑架采用落地式支撑架。钢管支撑柱 N1 杆件采用直径 350 mm、壁厚 12mm 钢管柱；一次主梁 N2 采用双拼 I45b 工字钢组合梁，横向分配梁 N3 采用 I25b 工字钢。墩身内锚固拉杆 N7 采用直径 32mm 、标准强度 =830MPa（型号 PSB830）精轧螺纹锚固钢筋。N2 一次主梁通过 N7 锚固拉杆与墩身的连接。 （1+0+1）号梁段现浇混凝土模板支撑架结构如图 4 所示。图 4、 （1+0+1）号梁段现浇混凝土模板支撑架结构简图第三章、计算结构设计荷载（一
6、） 、方案设计依据1、本工程客货共用箱梁设计图；2、本工程特大桥下部结构设计图纸；3、 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南 （TZ2032008） ；4、 铁路桥涵工程施工安全技术规程 （TB10303-2009） ；45、 铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南TZ3242010；6、 钢结构设计规范 （GB500172003） ；7、 【JGJ166-2008】 脚手架及模板安全技术规范 ；8、 【JGJ162-2008】 建筑施工模板安全技术规范（二） 、荷载计算1、计算结构恒载本桥（1+0+1）梁段全长 16m 采用支架现浇，分 O 号和 1 号梁段分两次浇筑。先一次浇筑 9
7、m 长 O 号梁段，待 O 号梁段完成后，再接续浇筑两个 3.5m 长 1 号梁段。从支架受力过程分析，支架是两次加载，交替承担箱梁施工荷载。因此，支架强度应分为两次荷载设计计算。两次加载的结构恒载计算横断面截取图 2 中的 1-1 和 2-2 及 3-3 位置的横断面。（1） 、计算箱梁横断面面积O 号梁段墩外支架支撑部分荷载横截面积如图 5 所示。图 5、O 号梁段墩外支架支撑部分横截面积图1 号梁段端部（33）横截面积如图 6 所示。5图 6、1 号梁段端部（33）横截面积图（2） 、支架承担梁段对应横截面积：11 截面面积：A 1=16.56m2；22 截面面积：A 2=14.24m2
8、；33 截面面积：A 3=13.09m2。2、计算设计荷载（1） 、O 号梁段两侧悬出墩外 2.6m 长，支撑架支撑 2.6m 长段设计荷载，采用（11）及（22）横断面、支撑梁段结构恒载：q 1= 0.5rc（A 1+A2）=400kN/m;、模板重量 q2=qB=29kN/m; B 为梁宽，11.70m。、支架临时结构重量：q 3=15%q1=60kN/m(暂按以往经验估算)、施工人员和机械活载：q 4=1kN/m2B=12kN/m。、结构平均设计线性荷载：q=1.2(q 1+q2+q3)+1.4q4=604kN/m。计算荷载比较结构自重放大系数：K=1.51。（2） 、1 号梁段 3.5
9、m 长设计荷载，采用（22）及（33）横断面、支撑梁段结构恒载：q 1= 0.5rc（A 2+A3）=355KN/m;、模板重量 q2=qB=29kN/m; B 为梁宽，11.70m。6、支架临时结构重量：q 3=15%q1=53kN/m(暂按以往经验估算)、施工人员和机械活载：q 4=1kN/m2B=12kN/m。、结构平均设计线性荷载：q=1.2(q 1+q2+q3)+1.4q4=541kN/m。计算荷载放大系数：K=1.52。第四章、结构内力计算 （一） 、浇筑 O 号梁段工况下的结构内力计算1、计算支撑点内力浇筑 O 号梁段时，悬出墩外 2.6m 作用在支架上。支撑架的荷载示意图如图
10、7 所示。墩身上支撑点两个 A 点，每点支撑力假设为 R1；墩外支撑柱两个 B 点，每点竖向支撑力假设为 R2。 经过力学计算得到：墩身上分担荷载：2R 1=968kN，R 1=484kN；支撑柱 N1 竖向荷载：2R 2=604 kN，R 2=302kN。图 7、O 号梁段荷载简图 图 8、N2 主梁内力计算简图2、计算纵向工字钢主梁 N2 内力N2 主梁内力计算图如图 8 所示。7N2 最大弯矩为：M max=233KN-m，Mmin=-508kN-m，最大剪力Tmax=968kN。3、计算横向分布工字钢梁 N3 内力（1） 、计算支撑梁段平均横断面荷载图截取 O 号梁段悬出墩身外 2.6
11、m 段的平均横断面面积。平均横截面积荷载图如图 9 所示。图 9、O 号梁段悬出墩身外 2.6m 段平均横截面积荷载图平均断面面积 A=15.4804m2。（2） 、计算分布梁 N3 最大内力横向分布梁 N3 的内力计算图如图 10 所示。图 10、横向分布梁 N3 的内力计算简图8N3 分配梁最大弯矩 Mmax=257.2KN-m，最大剪力 Tmax=472.9KN。（二） 、浇筑 1 号梁段工况下的结构内力计算1、计算支撑点内力浇筑 1 号梁段全长 3.5m，在 N1 钢管柱内侧段 55cm，比 O 号梁段自重差很多，只计算 N1 钢管柱外侧悬出段。支撑架的荷载示意图如图 11所示。钢管柱
12、上支撑两点，每点支撑力假设为 R2，悬臂端斜支撑柱 N8 的两点竖向支撑点，每点设为 R3，N8 斜支撑柱每点轴向支撑力设为 R8。 经过力学计算可得：N1 钢管柱上竖向荷载：2R 2=935kN，R 2=468kKN。N8 斜支撑柱竖向分担荷载：2R 3=547KN，每根轴向荷载：R8=274kN；图 11、1 号梁段荷载简图 及 N2 主梁内力计算简图2、N2 梁悬出段内力N2 梁悬出段内力计算图如图 11 所示。N2 最大弯矩（双根）为：M max=278kN-m，Mmin=-514KN-m，最大剪力 Tmax=935kN。93、计算横向分布工字钢梁 N3 内力由于 O 号梁段箱梁截面较
13、高，竖向荷载大于 1 号梁段。计算段长1.2m，对应 O 号梁段的横向分布梁 N3 所需要的强度较大。为计算简便，1 号梁段横向支撑部分，N3 分配梁按 O 号梁段计算结果进行，不再单独计算。（三） 、选取结构设计内力结构内力汇总比较表 2 支撑架 O 号梁段及 1 号梁段两次受载内力统计表N2 梁内力 N8 斜支撑内力N9 水平撑内力分布梁 N3 内力受载工况墩上 A点竖向R1N1 支撑柱竖向R2 Mmax Tmax R8 R Mmax TmaxO 号梁段 484 302 254 484 0 0 257.2 472.91 号梁段 0 468 257 467 竖向 274 182设计取值 48
14、4 468 257 484 329 182 257 473第五章、结构设计，强度和刚度验算（一） 、N1 支撑柱N1 支撑柱在支撑架内受压长度 10.55m，在中间增加一道钢管横向支撑，最大自由受压高度为 6.0m。N1 支撑柱拟采用直径 350mm、壁厚 t=12mm 的螺旋钢管柱。钢管材质为 Q235。分担的最大轴向受压荷载 R=R2=468kN。N1 钢管柱的物理几何特征：横截面积 A=127.4cm2，截面惯性矩IX=IY=18220cm4 ，延米重量 100.02kg/m，回转半径 i=11.96cm，长细比=50.2，属于短压杆。长细比折减系数 =0.855。支撑柱允许支撑能力R=
15、 =2287 kN。大于 R=468kN，安全储备vAf系数 4.9，远大于 K=1.3，满足要求。10钢管受压后最大压缩量： =1.8（mm） 。注：N1 杆件最大压缩EARL量 1.8mm。（二） 、N2 一次主梁（水平拉杆）结构设计N2 主梁拟采用两根 I45b 工字钢组合梁，Q235 钢材。I45b 工字钢的物理特征为：横截面积 A=111cm2，截面惯性矩 IX =33760cm4，Ix/Sx=38cm，d=13.5mm。N2 杆件的设计控制最大内力为：最大弯矩为：M max=257kN-m，最大剪力 Tmax=484kN。外悬臂段有水平拉力 F=182KN。1、验算弯曲拉应力=93
16、.8MPa，小于 f=210MPa，安全储备系数AFIyxmamaxK=2.23，强度安全系数满足要求。2、抗剪核算最大剪应力： =47.2MPa，安全系数 K=2.54，满足要求。)/(maxaxSIndT3、验算弯曲挠度外悬臂段跨中向下弯矩 M=139KN-m（单根） 。利用位移相似比例法计算，验算其挠度变形值。设 N2 主梁上作用单位力 q=1，则单位力弯矩图如图 12 所示。11图 12、N2 主梁单位荷载作用分析简图单位荷载作用下的最大弯矩： =9591；218qLM单位荷载作用下的最大挠度： =5.410-4；)(3451xIE设所求跨中最大挠度为 max，由相似比例公式： 求得：
17、max1M=0.8mm；小于允许挠度 =L/500=5.5mm，满足要求。1maxmaxM4、端锚板焊缝抗剪强度检算如图 N2 主梁设计大样图 18 所示。2I45b 工字钢与端锚板丁字焊接。接触面外露焊缝有效的总长度不小于 L=150cm。焊缝高度 h=25mm，按有效 20mm 高度检算。焊缝总抗剪切能力： =2625kN，远大于 Tmax=484kN，安全VhLfT7.0储备系数 K=5.4，安全满足要求。公式中：f V为钢材抗剪强度。（三） 、横向分布梁-N3横向分布梁 N2，拟采用 I25b 工字钢梁。Q235 钢材。其物理特征为：横截面积 A1=53.5cm2，截面惯性矩 IX =
18、5280cm4 ，Ix/Sx=21.3cm,d=10mm。12N3 分布梁的设计控制内力：最大弯矩 Mmax=257kN-m，最大剪力Tmax=473kN。1、计算所需根数O 号梁段底部支撑 2.6m 长，设所需 I25b 工字钢 n 根，按允许应力法计算。则： 。令 。得到： 3.8。选取 6 根（I25b 工KfnIyMx)(mafn字钢布置间距应满足梁底模板支撑的 100mm100mm 方木支撑跨度需要，平均间距不大于 60cm） 。2、验算弯曲拉应力=101.4Pa，小于 f=215MPa，安全储备系数 K=2.1，满)5(maxmaxIyM足要求。3、验算弯曲挠度利用位移相似比例法计
19、算。验算最大弯矩处的挠度变形值。设 N3 主梁上作用单位力 q=1，则单位力弯矩图如图 14 所示。图 14、横向分布梁 N3 单位荷载分析简图单位荷载作用下的最大弯矩： =39200；218qLM13单位荷载作用下的最大挠度： =0.019；)6(38451xIEqL设所求跨中最大挠度为 max，由相似比例公式： 求得：max1M=12.9；略大于允许挠度 =11.2 相当。按1maxmaxM L50JGJ166 2008规范要求，应去掉荷载系数 K=1.2，挠度检算是满足要求的。4、验算抗剪强度最大剪切应力： =37MPa，安全系数：K=3.4 满足要求。)/(maxaxSIndT（四）
20、、其它验算均满足要求，计算过程略。第六章、各项施工保证措施及注意事项1、本方案是按 O 号梁段和 1 号梁段交替施工受力计算的，不能承受全部荷载。在 O 号梁段完成后，必须将 O 号梁段的底模板拆除，卸掉O 号梁段的荷载。避免支架承受全部荷载 造成支架压溃破坏。2、N1 支撑柱的接长要求顺直、上下同心、搭接或者拼接板厚度焊缝高度均要满足钢管截面强度要求；上下端盖板焊接要保证焊缝厚度和质量。3、墩身内预埋的 N7 拉杆，必须先将预埋套管穿过钢模板，使用钢模板定位控制，确保预埋杆件空间位置准确。N2 主梁端锚板的位置预埋木模盒，在圆弧处吃入墩帽大约不少于 5cm 深度。4、N1、N2 杆件的制作焊接质量，必须满足设计要求，接触面周边满14焊缝，焊缝应饱满，并应探伤、夹渣检查。5、支架平台上应设安全围栏。围栏规格不得低于 1.5m 高。施工标准由现场制定施工结构。6、本方案的 N1、N2 杆件加工制作，必须由具备钢结构专业资质人员完成，严禁现场使用乙炔、电焊粗制滥造。制造后须经相关资质人员检查验收，避免加工重量不合格。作者：邹森，联系电话：18668969298邮编：712000 通讯地址：陕西省咸阳市渭城区迎宾大道中铁二十一局三公司东院16#楼
