新建铁路沈阳至丹东客运专线太子河特大桥
（60+100+60）m连续梁边跨现浇段模板支架施工
设计方案
计算：刘东跃
复核：
中铁九局集团有限公司
2011年5月18日
1
新建铁路沈阳至丹东客运专线太子河特大桥 （60+100+60）m连续梁现浇段模板支架结构设计方案
一、工程概况
新建沈阳－丹东铁路客运专线本溪枢纽工程太子河特大桥，位于本溪市明山区内，中心里程为DK56+899.82，桥梁全长1345.96m。其中跨越本溪市滨河南路为一联（60+100+60）m连续梁，桥墩牌号为27＃～30＃，28＃和29＃墩为悬臂梁O#段主墩。
连续梁桥墩为双线圆端型实体桥墩，28#和29#墩墩高分别为19m，11.5m；边墩为27#、30#墩，墩高分别为21.5m、9m。28#和29#墩墩顶截面横向长度为10m、纵向宽度为4m，其中两端为半径2m圆弧。
桥墩均为钻孔灌注桩基础，双层承台。基础地质条件大多为安山岩，允许承载能力为σo＝600~800Kpa。
连续梁截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式。箱梁顶宽12.2m，底宽6.7m。顶板厚度除梁端附近外均为400mm，腹板厚度600—1000mm，按折线变化，底板厚度由跨中的400mm变化至根部的1200mm。中支点处梁高7.85m，跨中10m直线段及边跨9.75m直线段梁高为4.85m。 27＃和30＃墩为边墩。边跨现浇段长度9.75m，桥面宽12.2m、低宽6.7m，均采用支架现浇法施工，模板支撑架采用倚墩式落地支架。
二、拟定模板支撑架结构、基础
为充分利用施工现场自有材料，施工方案就地取材。支架优先采用现有I56b工字钢，同时充分利用倚靠边墩的支撑能力。模板支架按倚靠式支撑设计。边跨现浇梁段模板支架结构如图1所示。
2
支架支撑柱采用I56b工字钢组合支撑柱、垂直设置，上端支撑于现浇梁段的重心以外稳定处，下端置于临时基础上，临时基础置于原状地质层。支架支撑梁一端挂靠在墩身上，另一端支撑在型钢支柱上。在墩身上设置钢牛腿，钢牛腿采用预埋精轧螺纹锚栓固定。每座支架设置2根型钢支撑。根据支撑柱压杆长细比的折减需要，在支撑柱中部增设与墩身的水平桁撑。
支架支撑柱和纵横梁均采用现有I56b和I56c工字钢。每根支撑柱用2根I56b工字钢组拼，每个柱顶纵向设置3根组合I56b工字钢支撑梁，支撑梁上布置8根I56b工字钢横向荷载分配梁。所用钢材材质均按Q235。
纵向支撑梁顶面标高与墩顶相当。梁底预留底模铺设空间，预留高度由现场技术人员结合梁高做实际设计。
支架平台布设长度10m、宽度13m(I56b工字钢横向分布梁错开布置)，
3
以满足悬浇段长度9.75m、宽12.2m的施工要求。
三、计算荷载 （一）、计算主结构恒载 1、计算支撑段横截面积
支架承担梁段对应横截面面积示意图如图2所示。
横截面面积：
A4=8.57m2； A5=6.88m2；
平均面积A=7.73m2.
2、计算主结构荷载
支撑梁段长度：L=750cm；
支撑梁段重量：Q1=26AL=1507KN。 （二）、估算临时结构恒载
模板支撑架及模板荷载Q2＝25％Q1＝377KN（按经验取值）； （三）、计算人机活载
施工（人、机）活载Q3＝120KN（按施工组织取值）； （四）、计算混凝土灌注冲击活载 支撑段箱梁顶面积A=91.5m2；
混凝土灌注冲击荷载标准值取：1KN/m2； 混凝土灌注冲击活载：Q4=91.5KN。 （五）、荷载组合
Q=1.2（Q1+Q2）+1.4(Q3+Q4)=2557KN.
4
(六)、计算分劈荷载
如图3所示：
梁段重心位置：a=334cm，b=266cm；
支撑荷载：2R1=1134KN，R1=567KN（墩上承载力）；
2R2=1423KN，R2=712KN（型钢支撑柱支撑荷载）。 四、结构强度、刚度、稳定性验算 1、支撑柱支撑能力
I56b工字钢截面特性：A＝146.45cm2，Ix=68512m4，Iy=1486.95cm4。钢材材质均按Q235验算。根据型钢柱截面图图3.1截面组合计算，组合惯性矩∑Ix＝137024cm4，∑Iy=151255cm4。由于∑Ix＜∑Iy，故按∑Ix验算。
27号边墩最高，墩高21.5m.。按27#墩支架计算，支撑柱支撑高度21m。
A[]6004KN;支撑柱理论承载力［P］＝2EI；铰接自由系数β=1.。
6433KN(L)2截面回转半径rx=21.6cm，长细比λ＝97，按短杆计算，对应降载系数ψ＝0.57。
支撑柱允许承载力P＝ψ［P］＝3422KN；远远大于R2＝712KN，安全系数K=4.8，满足要求；支撑柱中间不需要与墩身增加桁联！！
2、工字钢支撑梁抗弯曲能力（2根3I56b）
5
组合抗弯惯性矩∑Ix=6Ix=411072cm4; 组合横截面积：∑A=6A1=878.7cm2。
梁支撑长度L=7.5m。视为纵向为均布荷载，q1=341KN/m=341kg/cm;
支撑梁荷载示意图如图4所示。
跨中最大正弯矩M1=16577850kg-cm。 柱顶最大负弯矩M2=-3836250kg-cm。
6
最大弯曲拉压应力：σmax=My/（∑Ix）=113Mpa，小于f=205MPa，安全系数K=1.8，满足要求。
挠曲变形：ω=6mm，小于L/500=12mm，满足要求，计算过程略。 3、8I56b工字钢横向分布梁荷载
强度和刚度均满足要求。
按平均横截面荷载法计算。计算过程略》 4、墩上牛腿承载能力
①、每个支撑牛腿安装6根υ32mm精轧螺纹锚固栓。精轧螺纹标准强
7
度[σ]=830MPa（型号PSB830）。
每个支点抗剪切能力：T＝0.70nA[τ]＝1541KN大于R1＝567KN , 安全系数2.7，大于K=1.3，满足要求。
②、3拼I56b工字钢支撑梁与锚板焊缝能力
每个牛腿焊缝总长度L＞200cm，角焊缝焊缝高度h＝20mm。 焊缝抗剪能力：T＝0.75Lh[fv]＝4800KN，大于R1＝567KN ,满足要求。 其它检算均满足要求，计算过程从略。
5、支撑柱基础设计
体外支撑柱落在了承台以了，需要新建临时基础。
根据设计图纸的地址勘测报告资料，1～2承台基础地质条件大多为安山岩，允许承载能力为σo＝600~800Kpa。
单根支撑柱分担荷载R2＝712KN。基础压应力安全系数K＝1.3。拟采用长宽2m×2m、高1m的C3混凝土基础。刚性角按1：1设置，不配置钢筋。基础承压面积A=4m2。基底落在原状安山岩石层上。允许承载力按σ＝600Kpa计算。
单个基础支撑能力N=AσO=2400KN，安全系数K=3.37，大于1.3，满足要求。
五、结构主要节点细部尺寸图 I56b工字钢支撑柱截面结构图3.1
o
8
2、墩身预埋精轧螺纹锚栓图——略。 六、施工技术安全质量措施及注意事项
1、墩身上预埋υ32mm精轧螺纹锚栓，应与锚栓位置控制板一同预埋在模板贴面上，确保位置准确。
2、横梁端连接板应镶入墩身内的适当位置深度，以增强墩身混凝土对牛腿的抗剪切能力；
3、υ32mm精轧螺纹锚栓安装时，拧紧牢固即可，无需预张拉力。 4、I56b工字钢支撑梁与支撑柱应焊接牢固； 5、柱顶独立承载能力满足要求，无需设置水平桁撑。
6、上横向分布梁，应与支撑梁有适当连接索固，防止外悬壁倾覆。 7、本方案支撑能力是按照27＃墩墩高计算的，满足21.5m支架高及以下支架要求。支架具体施工高度，现场技术人员应逐一对号计算确定；
8、支架平台上应有防护围栏，结构由现场技术人员绘制。
9、临时基础基底必须落在原状安山岩上，并对称填土掩埋稳固，以抵消不确定的横向荷载影响。
10、边跨梁段尽量不越冬施工。若有越冬问题，应用回填土掩埋深度超
9
过1.5米，以防止基础冻胀！
七、工程量及材料计划
型钢总量大约26.98吨，详细计算略。
备注：单根I56b工字钢做支撑柱，承载能力完全满足要求；采用双拼I56b型工字钢做支撑柱，浪费一个工字钢！另外工字钢截面不对称，做支撑有浪费！
八、设计图纸
略。
10
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容