1、K149+228 天桥预应力砼现浇箱梁膺架法施工设计方案一、工程概况本天桥与高速公路交叉桩号为 K149+228.673，斜度 2，上跨高速公路主线。起点桩号为 GK0+179，终点桩号为 GK0+258，全桥长 79 米。桥梁平面位于直线内，桥梁布跨径向布置。桥墩采用独柱墩，桩基采用钻孔灌注桩基础，桥台采用柱式台、钻孔灌注桩基础。桥梁上部结构采用（20+32+20 米）现浇预应力箱梁，梁体结构采用单箱单室直腹板箱型截面，C50 混凝土。箱梁高 1.8 米，顶板宽 5.5m，两悬臂长 1.0米，底板宽 3.5 米，顶板厚 0.25 米，底板厚 0.2 米，腹板厚 0.45 米，现浇混凝土 32
2、9.2m3。为保证桥梁施工质量及高速公路施工安全，采用膺架单层贝雷梁法（简称膺架法）进行现浇梁施工。二、现浇箱梁施工方案本桥如按采用钢管支架投入的施工用量较大且安全稳定性差，为加快施工进度和增加施工安全稳定性采用贝雷桁架做为纵梁，支墩横梁采用工字钢，支撑结构为钢管支墩，整个结构简称贝雷支架。三、现浇箱梁贝雷支架设计贝雷支架结构主要由基础、支墩、支墩横梁、贝雷桁架组成。贝雷支架安装主要采用塔吊安装，塔吊够不到的地方采用吊车安装。本桥边跨按 3 孔简支梁布设，中跨按 5 孔简支梁布设，设置 8 片贝雷梁，每两排贝雷梁练成一组，每组贝雷片端头采用贝雷框架进行连接，各排纵梁间通过20 槽钢连接加固，使
3、纵梁整体受力，槽钢按纵向间距 20cm 布设。支墩采用 5306mm 钢管立柱，搁置在土基顶面，立柱顶、底部均与 60606mm 钢板焊接，为提高支墩的稳定性，在各排支墩钢管之间设置10b 槽钢连接，支墩顶面采用 2 根 I28b 工字钢做横梁，贝雷纵梁顶面设置槽钢做分配梁，分配梁上设置楔木，用来调整标高和落架。该桥外模和内模采用高强度防水竹胶板制作。（详见图 1：支架立面图；图 2：支架横断面图）530位28b位3015cm位位1位(位位 位位位 位位位位 位位位2位(一) 箱梁截面横向荷载分布分析：考虑到底板模板和底板横向方木能起到一定的分散荷载作用，还考虑到施工浇筑为分层浇筑，因此以截面
4、整体考虑进行纵向贝雷片的内力验算。1、恒载：钢筋混凝土自重为： 钢筋混凝土密度采用 26KN/M3。 冲击系数按规范取 1.1。q1=329.2*26*1.1/（19.94*2+32 ）=130.99KN/m2、模板自重（包括内外模竹胶板、方木） 取 0.5KN/m2外模自重：0.5*3.5（底模自重）+0.5*1.8*2（侧模自重）=3.55KN/m内模自重：0.5*（2.6+1.35）*2=3.95KN/m 楔木自重 1.0KN/m合计模板自重 q2=8.5KN/m3、分配梁（20 槽钢）采用200mm 槽钢，纵向间距 30cm 布置，槽钢每米重 25.77kg。合计分配梁自重 q3=25
5、.77*6*10/0.3=5.15KN/m4、贝雷片自重贝雷片每片每延米取 1.25KN/m（包括支撑架等附属物） ，贝雷片按 8 排布置。则截面每延米自重为：q 4=1.25*8=10KN/m5、施工人员和施工材料机具等行走运输或堆放载荷，取 4KPa。合计 q5=4KN/m2*5.5=22KN/m6、振捣产生的载荷：q 6=2*5.5=11KN/m7、钢管顶工字钢自重（采用 I28b 工字钢）：q7=47.86kg/m*6m*14=4.02t8、钢管立柱（长 7.5 米）自重：q 8=77.89kg/m*7.5m*42=24.54t(二) 贝雷片顶分配梁验算采用20 槽钢作为贝雷梁上分配梁
6、， M=22.15KN.m，Q=115KN。该支架设计贝雷梁最大间距为 0.95 米，即分配梁跨径 0.95m，间距为 30cm，横向作用在分配梁上的分布载荷：q= （q 1+ q2 + q3 +q5+q6）*0.3* 1.3=（130.99+8.5+5.15+10+22+11）*0.3*1.3=73.18KN/m 考虑 1.3 的安全系数Mmax=MOA= =73.18*0. 752/2=20.58KN.mM=22.15KN.m2LGQmax=QA 左 + QA 右 =44.87*0.75+44.87*0.45/2=71.35KNQ=115KN 满足要求。(三) 纵向贝雷梁跨度设计验算：采用
7、 8 排贝雷梁做纵梁的强度、刚度验算， E=2.1*105N/mm2,l=L/400, 由表得贝雷片Q=245.2KN，M=788.2KN.m I=250497*10 4mm验算强度载荷时单片贝雷梁所承受的载荷：q=（ q1 + q2+ q3+ q4+q5+ q6） *1.3/8=(130.99+8.5+5.15+10+22+11)*1.3/8=30.5KN/m 考虑 1.3 的安全系数边跨纵梁的最大弯矩、最大剪力与最大挠度按路桥施工计算手册P763-1 图验算：Mmax=0.1G3l2=0.1*30.5*62=109.8KN.mM=788.2KN.mQmax=（0.5+0.6）G 3l=1.
8、1*30.5*6=201.3KNQ=245.2KN 4544max 1029710.6367.0167.0 EIf=0.51mm15mm=l/400 符合要求中跨纵梁的最大弯矩、最大剪力与最大挠度按路桥施工计算手册P765-1 图验算：Mmax=0.105G3l2=0.105*30.5*62=115.29KN.mM=788.2KN.mQmax=(0.606+0.526) G3l =1.132*30.5*6=207.16KNQ=245.2KN45443max 1029710.636.016.0 EIlGf=0.50mm15mm=l/400 符合要求(四) 墩顶横梁设计验算：钢管立柱单排 3 根横
9、向间距为 2 米，因此按二等跨连续梁验算，计算跨径L=2 米，横梁承担 8 片贝雷梁传递来的载荷。 8 个集中力按 路桥施工计算手册P673-5 图进行验算。G4=（q 1 + q2+ q3+ q4+q5+ q6）*71.88+4.02*10=13527.76KN每根工字钢上面的集中受力：p=13527.76/14/8=120.78KNMmax=0.333pL=0.333*120.78*2=80.44KN.mQmax=（1.333+1.333）p=2.666*120.78=322.0KN横梁采用 2 根 28b 工字钢，查表：Ix=7481cm4， Wx=534.4cm3,Sx=312.3cm
10、3,=10.5mmIx=14962cm4，Wx=1068.8cm 3,Sx=624.6cm3,=21mm横梁强度验算=Mmax/W= =75.26MPa =188MPa2104.53863剪应力验算= =64.01MPa=110MPa38631021496.maxISQ挠度验算=4.510-4533max 1096210.278.10. EIplf4mml/400=5mm综上所述，采用 2 根 I28b 工字钢满足使用要求。(五) 地基验算：根据施工现场和设计图纸可是现场地基承载力为 200KPa 。考虑施工现场实际情况不同，取 1.4 的安全系数，地基承载力为 140KPa 。基础设计为长
11、6 米，宽 1.5 米，高为 0.5 米。则设计基础承载力按 420KN控制。凡在现浇箱梁贝雷支架内力计算表中每根钢管最大承受力超过 420KN 的临时支墩，增加钢管数量使其满足地基承载力。具体钢管布置见设计图。(六) 钢管支墩的设计验算：钢管选用的是直径 530mm，壁厚 6mm，上下端采用 60606mm 钢板。计算可知轴心承载力可达 2000KN, 完全能满足承载力要求，因此只需分析受压稳定性，立柱每 7.5 米高用 16槽钢作为横纵向联系，计算自由长度取 7.5m。则：钢管惯性半径： 18.5cm42dDi长细比：5.0.187iL稳定系数查表得： 钢管压力以基础设计承压力计算：N42
12、0KN假设最大有 10cm 的偏心，那么轴心受压弯距：M=Ne=42KN.m风力荷载:龙岩地区基本风压值取：20/45.mKNW设计风速频率换算系数： 91风载体型系数：箱梁： 钢管支墩：3.2 8.02风压高度变化系数，取平均 10m 高度： 13K地形、地理条件系数，山间谷地取： .4则总风力：12.9KN57.9.4 240153.04.810.98.17045830 钢 管箱 梁 W平均每根钢管受横向风力： W=112.29/42=2.67KN每根钢管受横向风力产生弯距，以 10m 计算：M=Ne=26.7KN.m考虑最不利情况，偏心弯距与横向风力弯距叠加：M68.7KN.m钢管截面面
13、积 A=0.785*（0.530 2-0.5182）=9.910 3mm2钢管抗弯截面系数：64109.3mdDW则钢管支墩强度：MPaPaMaPAN2052.10426.53.1197.6898633 因此，立柱本身稳定性能满足要求。采用 16槽钢作为横向、纵向联系及斜撑，上下间距不大于 7.5 米，用螺栓栓接在钢管抱箍上，在柱中与柱顶部用风缆固定，加大立柱的整体稳定性。由于所有钢管立柱的轴向压力都不超过410KN，因此所有的钢管立柱都能满足稳定性要求。(七) 施工预拱度以右二联中跨为例进行计算：1. 卸架后箱梁构造本身的挠度：通过用公路桥梁结构计算系统 GQJS7.5 计算，箱梁和桥面铺装
14、产生的自重挠度与预应力跨中挠度之和为： m2912. 活载一半产生的挠度：通过用公路桥梁结构计算系统 GQJS7.5 计算，活载一半产生的跨中挠度大约为： m323. 支架在荷载作用下的弹性压缩：贝雷片弹性压缩最大为 11mm,计算过程见上；钢管最大压力为 810KN，取平均 30m 计算，产生的竖向变形为 4mm，则：m15434. 支架在荷载作用下的非弹性压缩：非弹性压缩采取预压的方法事先消除。5. 支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷：基础沉降按公路施工手册-桥涵估算，取： m54则跨中预拱度设置值为： m5213294321 支架整体沉降量为： 0543则右二联中跨跨中设置 52mm 的预拱度,中跨其它部位以墩身两端为20mm，按二次抛物线进行分配。其它各跨的预拱度按上述过程进行精确计算、设置。
