华能巢湖电厂一期工程铁路专用线水上支架设计与施工技术中铁二十四局集团安徽工程公司二○○八年八月目录1、概述２、支架设计思路3、支架设计及理论计算3.1支架设计3.2 支架理论计算3.2.1荷载取值3.2.2 受力检算3.3方案论证3.3.1受力分析3.3.2受力计算3.3.3结构检算3.3.4受力检算结论４支架施工４.１材料控制４.２支架安装施工控制４.2.1 施工要点及技术要求：４.2.2 安装人员要求5、支架预压５.１端支撑预压５.２.跨中支撑预压５.3.支撑预压效果６、支架拆除６.1 中间立柱贝雷梁下降６.2 两端立柱贝雷梁下降６.3 人工拆除上面底板，６.4 贝雷梁横移６.6 中间支墩钢立柱拆除６.5 550工字钢拆除６.7 钢轨拆除６.8 承台上钢管立柱拆除：７结论水上支架设计与施工技术中铁二十四局集团安徽工程有限公司1、概述柘皋河大桥中间２跨现浇槽型梁处于河中央7m深水区域，且地质情况较复杂，每片梁体重达600吨. 支架发生沉降是一个带有普遍性的问题。

支架沉降过大势必使槽型梁体达不到设计要求。

如何保证支架的刚度的稳定性是水上支架设计的关键，如何防止支架沉降量过大，消除支架的非弹性变形是保证梁体质量的重要因素. 所以，结构及设计与施工作为一个重点课题进行研究，以优化支架设计，对支撑材料质量进行严格控制，制定支架设置和拆除支架施工方案，采用设计和现场控制相结合的预防措施，确保支架的稳定可靠性能。

支架设计与施工的的几个关键问题（１）支架底部地为软基.为支架在梁体混凝土浇筑后受压发生沉降的主要原因；（２）每孔支架承重能力应达到１２０％梁重（720吨）；.（３）因工期要求，两孔支架同时施工，支架设计时必须考虑满足通航净高、净宽要求；（４）支架施工多为水上作业，地形、地质情况复杂，作业空间狭窄.施工组织和机械配合要科学合理，施工方案要安全可靠.经过对施工现场的调研，针对工程施工特点和支架设计与施工的关键问题，支架设计的原理是以桥墩承台面为支架两端钢管立柱的支撑点，与跨中振动打入水中持力层的钢管立柱共同形成槽型梁底模板下贝雷梁托架的三个固定支点，钢管立柱作为传力柱与贝雷梁托架形成受力体系，共同承载槽型梁重和施工载荷.3、支架设计及理论计算3.1支架设计每孔槽型梁支架设置三个支撑：两个端支撑和一个跨中支撑。

（如下图1）端支撑设置：利用桥墩承台作为两端支撑点，每个端支撑建立两个支撑面：（1）、墩顶；（2）、墩身预埋6根悬挑P50钢轨和铁板支撑，钢轨下面采用外径425mm，壁厚8mm的钢管4根作为传力柱支撑在[550工字钢。

联结点处均采用矩形钢板作垫块；（如图2、图3、图4）跨中支撑：打入钢管桩作为中间支点：9根，外径500mm，壁厚10mm，纵向设置三排，排距1m，每排3根，间距4.5m。

纵向钢管采用3组(2根一组)[200工字钢纵向联结，再上采用1层2组组合[550工字钢横向设置。

联结点处均采用矩形钢板作垫块；（如图5）架设贝雷梁作为现浇槽型梁底模托架，通过理论检算支架设置满足受力要求. 贝雷梁上铺设槽钢和模板，再上即为槽型梁.3.2 支架理论计算3.2.1荷载取值①贝雷梁顶槽钢共计92（根）*6（m）*48.3（kg/m）=26.66t；②贝雷梁自重：每片（1.5m*3.0m）重270kg，则总重量为90*270=24300kg，计24.3t；③槽型梁（钢筋砼）等重量：229.8*2.5=574.5t。

④方木、模板及其他活载取2t/m。

计算跨度l取30m，则单位重量为q=（26.66+24.3+574.5）/30+2=22.85t/m，取q=23t/m3.2.2 受力检算3.2.2.1贝雷梁受力检算①荷载取值：均布荷载为q=23t/m。

②贝雷梁强度验算：贝雷架为两跨连续梁，中间支撑处弯矩和剪力最大，查表得：Mmax = 0.125ql² = 0.125×23×13.5² = 523.97t·mVmax = 0.625ql = 0.625×23×13.5 = 194.1 t每跨采用单层不加强贝雷梁共10片，查表：图1：槽型梁支架总布置图图1-b 2#、4#墩支撑结构(单位：mm)图2 1#端支撑布置图(mm)图3 3#端支撑布置图(mm)图4 端支撑设置侧面图(mm)图5 跨中支撑布置图(mm)单片最大允许弯矩[Mmax] = 78.82 t·m单片最大允许剪力[Vmax] = 24.52 t单片最大惯性矩 I = 250497.2㎝4根据弯矩计算所需贝雷梁片数 n = Mmax/[Mmax] = 523.97/78.82 = 6.6〈 10满足要求！根据剪力计算所需贝雷梁片数 n = Vmax/[Vmax] = 194.1/24.52 = 7.9〈 10 满足要求！挠度计算：W = 0.521ql4/100EI = 0.521×23*104×13.54÷(9×100×2.06×1011×250497.2×10-8) = 8.7mm〈 l/800=16㎜，符合要求.3.2.2.2 下部钢管支撑强度验算Q235钢材抗压强度为[σ]=205N/mm①2#、3#、4#墩处钢轨所受的支反力：N = 0.375ql=116.44t则钢管桩所受力P=116.44*2*1.435^2/1.215^2/(3-1.215/1.435)=151.12t则每根桩所受力为P/4=37.78t钢管截面积：A =（218²-210²）×3.14 = 10751㎜²，钢管长最大l=10.9m，回转半径i=0.214m钢管长细比λ=l/i=10.9/0.214=50.9，取50查表得：фb = 0.849强度：σ = N/A = 37.78×10^4/ 10751 = 35.14 N/㎜²〈[σ] = 205 N/㎜²，满足要求.稳定性：σ = N/Aфb = 37.78×10^4/ （10751*0.849）= 41.39 N/㎜²〈[σ] = 205 N/㎜²，满足要求.②跨中钢管桩所受的支反力：N = 2×0.625ql=388.13t则每根桩所受力为N/9=43.12t钢管截面积：A =（260²-250²）×3.14 = 16014㎜²，钢管长l=14m，回转半径i=0.255m钢管长细比λ=l/i=14/0.255=54.9，取60查表得：фb = 0.814强度：σ = N/A = 43.12×10^4/ 16014 = 26.93 N/㎜²〈[σ] = 205 N/㎜²，满足要求.稳定性：σ = N/Aфb = 43.12×10^4/（ 16014*0.814） = 33.08 N/㎜²〈[σ] = 205 N/㎜²，满足要求.3.2.2.3跨中I550工字钢强度及稳定性验算工字钢均布荷载（双排） q = 2 Vmax /9/2 = 21.57 t/m ①强度及稳定性验算计算按连续梁计算，跨度4.5m 。

最大弯矩M=0.07ql 2=0.07*(21.57*4.52) =30.58t.m,查表得：φb=0.85，经计算工字钢截面抵抗矩为w=1968765.55mm 3，I=492191387.5mm 4δ =M/φb w=30.58*107/0.85*2*1968765.55=91.37N/mm 2〈205N/mm 2 故该I550工字钢强度及稳定性符合要求。

② I550工字钢扰度计算计算取跨度4.5m ，查相关公式求得工字钢挠度为：W=0.521q14/100EI= 0.521×21.57*104×4.54 ÷(2×100×2.06×1011×492191387.5×10-12) = 2.3mm 〈 4500/800=5.6㎜，故该I550工字挠度符合要求。

3.2.2.4 P50钢轨受力检算 钢轨受力计算（如图7）：2#、3#、钢轨共计6根，则单根钢轨受力N1=N/6=19.4t ，取N1=20t 计算 3.2.2.4.1 弯曲应力钢轨弯曲应力值[σ]=450Mpa ，已知P50钢轨：I=2037cm4，z=81mm ，A=6580mm 2， 钢轨受力点受力N1=20t ，力臂L=410mm ，支点处钢轨所承受的应力最大，则 σmax=Mmax/Wy=20×104×410/（2037×104/81）=326Mpa ＜450Mpaq=21.57t/m图6 跨中工字钢计算示意图(单位：mm)N1图7 支点处受力示意图(单位：mm)即σmax＜[σ]，符合要求！3.2.2.4.2弯曲剪应力钢轨剪应力值[τ]=315Kpa，支点处剪应力最大，支点处剪力Q计算（如图2.7）：N1=Q*1.215^2*(3-1.215/1.435)/2/1.435^2,则Q=25.9t支点处最大剪应力τmax=Q/A=25.9×104/6580=39.36MPa＜315Mpa则τmax＜[τ]，符合要求！3.2.2.4.3钢轨压应力钢轨压应力值[σbs]=855Mpa，则Σbs=P/A=20×104/46×540=8MPa＜855Mpa，符合要求！3.3方案论证3.3.1受力分析3#墩受力图示如下：图8 3#墩受力图示(3#)墩受力图示2#、4#墩受力图示如下：图9 2、4#墩受力示意图(2#、4#)墩受力图示图示说明：PL1：槽型梁混凝土施工传于贝雷梁支点集中力； PL2：槽型梁混凝土施工传于预埋钢轨均布荷载的合力； PL3：槽型梁混凝土施工传于墩顶均布荷载的合力； Pg1：钢立柱支撑合力； Pg2：钢支撑件附加支撑合力； Pzh1 、Pzh2：钻孔灌注桩排桩合力； PH ：混凝土对预埋钢轨的约束力；W ：3#墩身、托盘顶帽、承台混凝土传于基底合重； W1：2#、4#墩身、托盘顶帽、承台混凝土传于基底合重； W2：2#、4#墩顶凸出部分混凝土合重。

3.3.2受力计算W= 590+374=964t （钢筋混凝土重量）W1=505-64+374=815t(钢筋混凝土重量，因为4#墩比2#墩重，所以按照4#墩计算)W2=1.55×1.65×10×2.5=64t （钢筋混凝土重量） PL1=27×（6.63×2.5×1+1.0+0.35）/4+2=121+2=123t PL2=(575-121×4)/2×0.45+1.37×0.35=21t PL3=(575-121×4/2)×0.55+0.5=25.5t 3#、4#墩Pg1、Pg2、PH 计算 受力图示如下：图10 3、4#墩钢轨处受力示意图3#墩钢轨处受力图示4#墩钢轨处受力图示3#墩检算PH忽略Pg2(偏于安全)PL1×0.53=PL2×0.35+PH×1.29PH=(PL1×0.53-PL2×0.35)/1.29 =44.8tPg1=PL1+PL2+PH =188.8t计算Pg2时PH按照承担80%计（检算基底桩基偏心受压用）PL1×0.53= PL2×0.35+PH×1.29×0.8+ Pg2×0.62Pg2=(PL1×0.53-PL2×0.35-PH×1.29×0.8)/0.62 =18.7t 4#墩检算PH忽略Pg2(偏于安全)PL1×0.53=PL2×0.4+PH×1.3PH=(PL1×0.53-PL2×0.4)/1.3 =43.7tPg1=PL1+PL2+PH =187.7t计算Pg2时PH按照承担80%计（检算基底桩基偏心受压用）PL1×0.53= PL2×0.4+PH×1.3×0.8+ Pg2×0.73Pg2=(PL1×0.53-PL2×0.4-PH×1.3×0.8)/0.73 =15.5t 计算基底桩基偏心受压图示图11 3、4#墩基底受力示意图4#墩基底受力图示3#墩基底受力图示3#墩：最大受力排桩为Pzh1Pzh1×3.4=W×1.7+PL3×2.4+(-PH0.8)×2.753+(-Pg2)×2.9+(-Pg1)×4.04Pzh1=769t4#墩：Pzh1×3.4=W1×1.7+(W2+PL3)×2.325+(-PH0.8)×2.74+(-Pg2)×2.9+(-Pg1)×4.04Pzh1=733t汇总：W=964t；W1=815t；W2=64t；PL1=123t；PL2=21t；PL3=25.5t；3#墩：PH=44.8t；Pg1=188.8t；Pg2=18.7t；Pzh1=769t4#墩：PH=43.7t；Pg1=187.7t；Pg2=15.5t；Pzh1=733t3.3.3结构检算3.3.3.1偏心受压桩基检算设计单桩承载力3#墩4162KN，即设计排桩允许承载力416.2×3=1248.6t 设计单桩承载力4#墩3643KN，即设计排桩允许承载力364.3×3=1092.9t 3#墩钻孔灌注桩最大受力排桩合力为Pzh1=769t＜允许承载力1248.6t；4#墩钻孔灌注桩最大受力排桩合力为Pzh1=733t＜允许承载力1092.9t。