新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线（甘青段）LXS- 13标河口村1号特大桥门式桥墩盖梁施工支架设计方案中铁九局集团有限公司LXA 13标兰新项目经理部2010年12月4日新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线（甘青段）LXS — 13标河口村1号特大桥门式桥墩盖梁施工支架设计方案编制：审核：审定：审批：编制单位：中铁九局集团有限公司编制时间：2010年12月4日一、工程概况河口村1号特大桥第187#桥墩、里程DK720 + 477.75-第193#墩、里程DK702 + 626.19设计为门式桥墩。
门式桥墩是用来跨越油气管线。
门式墩的最大高度17.5m,门式桥墩承台平面尺寸为9.2m X 5.8m,门墩横截面尺寸为4m X 2m,门墩盖梁尺寸高2.6m X宽4m X长22m,两个门墩最大跨度20m。
为保证门式墩跨越的输油气管线不受压，门墩盖梁拟采用大跨贝雷桁架梁支架施工方案。
门式桥墩外形尺寸如图1所示。
二、门式墩盖梁大跨支架施工设计方案1、方案概况门式墩盖梁施工支架采用直径①500mm钢管支撑柱、双层组合加强型贝雷桁架作为主承重梁、145b 型工字钢作为横向分布梁(长度不短于6m)、100mm X100mm木方楞、竹胶模板。
门式墩盖梁施工支架结构示意图如图 2所示。
2、贝雷梁数量设计2.1、计算荷载①、盖梁支撑部分自重盖梁长度18m、高度2.6m 宽度4m。
盖梁钢筋混凝土重度P = 2.6t/m3。
盖梁自重 Q1= 18X2.6X4X2.6=486.72。
②、模板、支架平台、支架梁等施工荷载Q2 = 35% Q1 = 170.35t根据施工经验，施工荷载按结构自重的35%计列。
③、结构检算荷载 Q = K (Q1 + Q2)= 788.49。
换算均布荷载 q=Q/1800=438.05kg/cm。
荷载系数K取1.2。
2.2、钢管支撑柱承载力检算钢管支撑柱采用直径①500mm壁厚t-10mm钢管。
两端共计4根支撑柱全部落在承台上，支点间距4.36m支点跨距15m。
钢管支撑柱的截面特性：截面惯性矩1= 46220cm；横截面积A = 153.938cm；延米重量 p= 120.84kg/m；钢管回转半径r=( I/A) 0.5= 17.33cm初步拟定压杆支撑高度H = 1063cm。
钢管长细比：入=H / r=61.33。
依据入查得折减系数书=0.76支撑钢管下端固定在承台上，上端直接支顶降落支座。
按一端固定、一端简支状态验算。
钢材的弹性模量 E = 2.1X 105MPa= 2.1X 106Kg/cm2 ;、一、2EI单根钢管的轴心受压支撑能力]Pc门= -------- =847t。
(H)受压自由系数B取1。
钢管允许支撑力P=^Pcr]= 644t。
检算：一组支架共计布置4根钢管，合计支撑力4P= 2576t>>计算荷载Q = 788.49。
安全系数n=4P/Q=3.3倍，满足结构要求。
2.3、主桁架梁(双排双层加强型)贝雷桁架梁承载了检算231、贝雷桁架截面特性、物理力学参数①、通用单片长3m、高1.5m贝雷桁架参数截面惯性矩I1 = 250500cm4横截面积A1 = 50.96cm2②、双加强型贝雷片采用双排双层加强型贝雷桁架组合梁。
共计布置三组（其中两边各两片，中间加一组3片长、15m）上下加强型桁架组拼总高度 340cm,组拼宽度36+ 54+ 36cm。
双排双层加强型截面特性③、贝雷桁片力学性能现行国产贝雷桁片弦杆材料16锰钢，允许拉应力、压应力及弯应力为 1.3X 210= 273 MPa允许剪应力为 1.3X 160= 208 MPa节点穿销采用30铬锰钛钢，允许拉应力、压应力及弯应力为0.85X 1300= 1105 MPa允许剪应力为 0.45X 1300= 585 MPa④、单片贝雷桁片几何尺寸如图6.1所示⑤、贝雷桁架不均匀受力的安全考虑按照相关贝雷桁架计算规范的要求，“三排单层贝雷的容许弯矩可按单排单层的乘以3再乘以不均匀系数0.9;双排双层的可按单排单层的乘以 4再乘0.9;三排双层的可按单排单层的乘以 8再乘0.&2.3.2确定主桁梁贝雷桁架梁所需片数贝雷桁架梁的受力简图如图3所示。
①、贝雷梁的挠度控制，按照“钢结构施工支架相关技术规范”要求，控制挠度按照1/500,贝雷梁支撑跨度15m，最大挠度取f max=3cm③、根据均布荷载-简支梁跨中挠度计算公式:5ql4 384EI③、核算跨中最大挠度f c5ql4384EI=1.5cm=15mm, 计算结构不超标②、钢材的弹性模量 E = 2.1X 105MPa= 2.1X 106Kg/cm2 ;④、所需惯性矩，由挠度计算公式f c 旦，求得:384 EI5ql44刀 I = 384 Ef c= 5 438.°515°0= 4583391cm384 2100000 3⑤、所需贝雷梁片数n=刀I /1二1,考虑不均匀受力系数 A 0.8,取n=2组(组合贝雷桁梁)⑥、组合贝雷桁架主梁的布置布置在门式墩柱两侧各一组2. 3. 3、贝雷桁架梁弯曲抗拉强度核算①、依据贝雷梁受力如图3所示，求得跨中最大弯矩:M max=118273500kg-cm②、贝雷梁最大弯曲拉应力o max= Mmax/刀W=1930kg/cm2~ 193Mpa；小于16锰钢允许拉应力、压应力及弯应力273 MPa 以上检算结果满足施工支架钢结构设计要求④、贝雷桁架的腹杆抗压屈服强度较低，经验算加强型贝雷片每个支撑端承载能力为P = 494.3KN,按此能力所需贝雷桁架数量 n=( 15Q - 18-2)十49.43= 6.65,取7片。
2.4、I45b工字钢帽梁①支撑跨度L = 4.36m= 436cm②承担荷载q=357.1kg/cm施工荷载按梁重Q1的15%，荷载系数K取12 ③跨中挠度f = 40旷500= 0.8cm,按1/500控制。
③、所需惯性矩，由挠度计算公式f c5ql4384EI，求得:5ql4 5 357.1 4004刀 1= 384Ef c = 384 2100000 0.8 = 70853cn4°④、所需贝雷梁片数 n=刀I /11 = 70853cm/33760cm42.1,取n=3根。
145b工字钢截面惯性矩11 = 33760cm42.5、I20b工字钢横向分布梁I20b工字的强度和挠度检算满足要求，检算略。
分布布置在18m跨度内，布置20根I20b工字钢, 布置间距95cm。
2.6、100mm X100mm 木方楞100mm X100mm木方楞，以满足模板安装为基准。
布置间距不大于50cm。
2. 7、盖梁的模盒-模板结构依据现场资源条件，另行补充完善方案设计。
模板可采用竹胶模板，或者采用组合钢模板。
3、支架结构设计简图3.1、盖梁施工支架结构布置简图如图 2所示。
3.2、钢管支撑柱布置位置如图4所示。
3. 3、支架落架支座结构示意图一图5。
3. 4、支架落架照片一参考照片一图 6。
3. 5、组合横梁横向支撑加固支架结构示意图一图7。
3. 5、钢管支撑柱横向加固结构示意图一图 &两端局部需焊接10mm厚肋钣，以增加局部承载力承受能力。
3. 6、盖梁支撑架横断面结构示意图—图 9。
纵向贝雷桁架梁共计采用3组5片双层加强型桁架。
其中两边各放置2组27m长双层贝雷桁架梁、中间放置3组15m长双层贝雷桁架梁。
3. 7、钢管支撑柱底座顶帽结构示意图一图 10。
三、支架施工注意事项及保证措施1、加强组合贝雷桁架梁的横向稳定性，防止侧向屈稳。
加固措施：两组桁架间架设3道横向连接间隔支撑桁架，分别安放在跨中和两个钢管支撑柱附近处。
间隔加固支架桁架参考图7制作，高340cm净宽400cm=间隔加固支架与桁架间的空隙使用垫钣填塞严密。
贝雷梁要与墩柱贴住放置，使用120工字钢或者槽钢做夹板、配备© 32精轧螺纹拉杆拉紧，抱住、夹紧墩身。
2、贝雷桁架梁杆件组装，对有弯曲、锈蚀严重、电焊烧伤严重、杆件接头开焊的应不得使用；两层桁架间弦杆应连接牢固，使其成为一体。
3、在两组贝雷桁架梁安装和拆卸过程，要注意另一榀翻倒事故。
应在墩身上进行单独榀片的拉结栓牢措施。
4、 l45b工字钢平台两端有悬臂，在端部安放两根小槽钢，将所有l45b工字钢横梁连成一体，并与贝雷梁捆扎牢固，防止倾覆事故。
5、贝雷梁落架使用支架降落支座，要求每个支座支撑能力达到300吨。
制作后，应先在压力机上试验检验，达不到要求，增加肋钣加固。
6、钢管支撑柱横向稳定按图8设置剪刀撑；纵向稳定：在柱顶与贝雷梁间，利用© 32精轧螺纹钢所固、拉紧。
约束钢管柱产生纵向位移。
7、支架沉落量，根据结构计算结果，可以按 20〜30mm预留。
8、大跨盖梁混凝土浇注过程，以及预应力张拉后，盖梁的收缩和压缩，都会使得墩柱向内弯曲位移，从而造成墩柱的弯曲次应力。
要及时和设计沟通，了解设计意图。
弄清楚是否在施工方案中采取相应的防治方案。
9、支架预压荷载，在18米范围内按结构检算荷载 Q = 788.49t进行预压。
10、本方案是按照18m跨度、17.5m墩柱设计的。
不可以直接用于其他尺寸的门式墩。
对于其他不同尺寸门式墩的支架方案，钢管柱支撑点和支撑高度都要进行相应调整。
特别是贝雷梁的支点位置，必须考虑贝雷梁桁架的特点。
支点应落在节点对应处，。
支点跨度最好选在接头节点处，一般是3m倍数位置，其次选择桁架1.5m倍数桁节点位置。
弦杆中间不得设集中力支撑点。
钢管柱支撑位置不得随意放置。
11、桁架梁销栓游间产生的下挠度，无法计算，应当通过实测确定。
支架预压后仔细测量-找到真值。
支架整体标高的小幅度调整，可在落架支座上添加垫钣。