第合同段钢箱梁支架设计方案汇报分解

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1、会计学1第合同段钢箱梁支架设计方案汇报分解第合同段钢箱梁支架设计方案汇报分解一、钢箱梁支架设计概况一、钢箱梁支架设计概况二、支架主要设计参数及标准二、支架主要设计参数及标准三、钢箱梁支架结构设计计算三、钢箱梁支架结构设计计算 四、钢箱梁支架精调系统设计四、钢箱梁支架精调系统设计五、问题及建议五、问题及建议 大沽河航道桥钢箱梁采用大节段吊装法施工，钢箱梁采用钢管支大沽河航道桥钢箱梁采用大节段吊装法施工，钢箱梁采用钢管支架作为临时支承。根据钢箱梁大节段的位置和荷载情况，支架共分为架作为临时支承。根据钢箱梁大节段的位置和荷载情况，支架共分为3 3种，分别为锚固区支架、主塔区支架和临时墩支架。支架总数

2、量共种，分别为锚固区支架、主塔区支架和临时墩支架。支架总数量共计计1010个，其中锚固区支架个，其中锚固区支架2 2个，塔区支架个，塔区支架1 1个，临时墩支架个，临时墩支架7 7个。个。钢箱梁支架的结构形式主要由钢管立柱、平联、斜撑和顶面分配钢箱梁支架的结构形式主要由钢管立柱、平联、斜撑和顶面分配梁型钢等组成，钢箱梁节段通过梁型钢等组成，钢箱梁节段通过2600t2600t浮吊吊装至支架上。浮吊吊装至支架上。考虑到浮吊吊装能力、吊高、吊幅、吊具设计、钢箱梁加工运输考虑到浮吊吊装能力、吊高、吊幅、吊具设计、钢箱梁加工运输等各方面因素，本桥钢箱梁共划分为等各方面因素，本桥钢箱梁共划分为2424个大

3、节段（个大节段（N1N1N24N24），钢箱），钢箱梁除锚固区梁段为整体式外，其余节段均为左右幅分离式，全桥梁除锚固区梁段为整体式外，其余节段均为左右幅分离式，全桥2424个个大节段中，包括合龙段大节段中，包括合龙段2 2个（个（N23N23、N24N24），锚固段），锚固段8 8个（个（N5N5N12N12），大节段，大节段1414个（个（N1N1N4N4、N13N13N22N22）。节段最大尺寸为）。节段最大尺寸为181872m72m，最大节段重量，最大节段重量1050t1050t。钢箱梁吊装顺序按。钢箱梁吊装顺序按N1N1N24N24进行，从两边过进行，从两边过渡墩依次向主塔方向吊装，同

4、一横断面先吊内海侧再吊装外海侧钢箱渡墩依次向主塔方向吊装，同一横断面先吊内海侧再吊装外海侧钢箱梁，合龙段设置在主塔处。梁，合龙段设置在主塔处。钢箱梁吊装施工前，首先应完成钢箱梁支架的施工。支架的结构钢箱梁吊装施工前，首先应完成钢箱梁支架的施工。支架的结构形式主要由钢管立柱和各种型钢组成。形式主要由钢管立柱和各种型钢组成。支架立柱采用支架立柱采用82082010mm10mm钢管，剪刀撑采用钢管，剪刀撑采用20a20a型钢，平联型钢，平联采用采用36a36a型钢，钢管立柱顶面设置型钢，钢管立柱顶面设置3 3工工45a45a作为桩顶横梁，横向分配作为桩顶横梁，横向分配梁采用梁采用H582H58230

5、0mm300mm型钢，纵向分配梁采用型钢，纵向分配梁采用H700H700300mm300mm型钢。型钢。2.12.1钢箱梁支架主要设计参数钢箱梁支架主要设计参数 （1 1）本项目钢箱梁支架采用各种规格的钢管和型钢搭设，材料均）本项目钢箱梁支架采用各种规格的钢管和型钢搭设，材料均采用采用Q235aQ235a和和Q345aQ345a钢，根据我国行业标准和钢，根据我国行业标准和钢结构设计手册钢结构设计手册，对于对于Q235Q235材料的弯压构件，材料的弯压构件，85MPa85MPa，140MPa140MPa，临时结构，临时结构容许应力可提高容许应力可提高3030，材料容许应力，材料容许应力 1401

6、401.31.3182MPa182MPa，容许，容许剪应力剪应力 85851.31.3110MPa110MPa；对于；对于Q345Q345材料，材料，145MPa145MPa，210MPa210MPa，临时结构容许应力可提高，临时结构容许应力可提高3030，材料容许应力，材料容许应力 2102101.31.3273MPa273MPa，容许剪应力，容许剪应力 1451451.31.3188MPa188MPa。2.12.1钢箱梁支架主要设计参数钢箱梁支架主要设计参数 （2 2）钢箱梁支架系统设计计算采用计算机电算和手算相结合的方）钢箱梁支架系统设计计算采用计算机电算和手算相结合的方式，电算程序采用

7、式，电算程序采用MIDAS2008MIDAS2008和美国和美国CSICSI公司的公司的Sap2000 V10Sap2000 V10专业结专业结构设计软件。计算中考虑到各种系数如下：构设计软件。计算中考虑到各种系数如下：动载冲击系数：动载冲击系数：=1.20=1.20 偏载系数：偏载系数：p=1.15p=1.15 超载系数：超载系数：=1.20=1.20 （3 3）考虑到本支架系统的施工使用时间为）考虑到本支架系统的施工使用时间为20092009年年4 4月月20092009年年8 8月月时间段。根据气象资料，最大风速为时间段。根据气象资料，最大风速为9 9级，根据我国风速等级划分表级，根据我

8、国风速等级划分表，6 6级风最大风速级风最大风速V10=13.8m/sV10=13.8m/s，支架结构设计按该值进行计算；考，支架结构设计按该值进行计算；考虑台风期风速虑台风期风速V10=34.8m/sV10=34.8m/s，支架结构整体稳定性按该值进行验算。，支架结构整体稳定性按该值进行验算。2.12.1钢箱梁支架主要设计参数钢箱梁支架主要设计参数 （4 4）桥位所处的胶州湾属规则半日潮类型，平均涨潮历时）桥位所处的胶州湾属规则半日潮类型，平均涨潮历时5 5小时小时3939分、落潮历时分、落潮历时6 6小时小时4646分。根据现有资料显示，大沽河航道桥所在水分。根据现有资料显示，大沽河航道桥

9、所在水域平均海平面高程为域平均海平面高程为1.0m1.0m，平均高潮位为，平均高潮位为1.39m1.39m，平均低潮位为，平均低潮位为1.40m1.40m。施工设计水位按。施工设计水位按2020年重现期计算，高水位时标高年重现期计算，高水位时标高3.04m3.04m。参照水文和气象资料，桥区参照水文和气象资料，桥区2020年一遇设计垂线平均流速为年一遇设计垂线平均流速为1.38m/s1.38m/s。工程海域工程海域2020年一遇设计波高达年一遇设计波高达2.19m2.19m。支架施工应避开台风期。支架施工应避开台风期。2.12.1钢箱梁支架主要设计参数钢箱梁支架主要设计参数 （5 5）根据）根

10、据公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范第条规定，摩擦桩入第条规定，摩擦桩入土深度不得小于土深度不得小于4m4m，如有冲刷时，桩入土深度应从设计冲刷线起算，如有冲刷时，桩入土深度应从设计冲刷线起算。大沽河航道桥钢箱梁吊装支架钢管桩按摩擦桩设计，桥位处考虑了。大沽河航道桥钢箱梁吊装支架钢管桩按摩擦桩设计，桥位处考虑了一般冲刷后的河床高程为一般冲刷后的河床高程为-4.5m-4.5m。（6 6）施工期间，钢箱吊装前，注意天气和海洋气象情况预报，应）施工期间，钢箱吊装前，注意天气和海洋气象情况预报，应避开在超出设计条件的气象情况下进行施工。避开在超出设计条件的气象情况下进行施工。2.2

11、2.2支架设计主要参照的规范标准支架设计主要参照的规范标准 (1)(1)公路桥涵钢结构及木结构设计规范公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)(JTJ025-86)(2)(2)钢结构设计规范钢结构设计规范(GB50017-2003)(GB50017-2003)(3)(3)公路桥涵施工技术规范公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)(JTJ041-2000)(4)(4)公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)(JTG D60-2004)(5)(5)地基与基础设计规范地基与基础设计规范(85(85规范规范)(6)(6)钢结构设计手册钢结构设计手册(中国

12、建筑工业出版社，第二版中国建筑工业出版社，第二版)(7)(7)海港水文规范海港水文规范 (8)(8)其它相关规范、标准及资料等。其它相关规范、标准及资料等。全桥钢箱梁支架包括主塔区支架、锚固区支架和临时墩支架全桥钢箱梁支架包括主塔区支架、锚固区支架和临时墩支架3 3种，钢箱梁支架设计与施工的难点在于：种，钢箱梁支架设计与施工的难点在于：(1)(1)钢箱梁临时河床面以上支架最大高度达钢箱梁临时河床面以上支架最大高度达60m60m，支架的刚，支架的刚度较小；度较小；(2)(2)钢箱梁支架海域受水流、波浪、台风等影响，水文气象钢箱梁支架海域受水流、波浪、台风等影响，水文气象条件恶劣；条件恶劣；(3)

13、(3)全桥钢箱梁支架材料数量达全桥钢箱梁支架材料数量达1000010000多吨，由于钢材价格大多吨，由于钢材价格大幅上涨，施工成本压力极大，支架设计必须考虑投入；幅上涨，施工成本压力极大，支架设计必须考虑投入；(4)(4)钢箱梁支架规模很大，现场施工组织有较大难度。钢箱梁支架规模很大，现场施工组织有较大难度。钢箱梁支架根据结构受力形式，我局在支架设计时，着重比钢箱梁支架根据结构受力形式，我局在支架设计时，着重比选了单幅三排桩和四排桩两种支架设计方案。选了单幅三排桩和四排桩两种支架设计方案。钢箱梁支架均采用了有限元专业结构设计软件钢箱梁支架均采用了有限元专业结构设计软件MIDAS2006MIDA

14、S2006和和美国美国CSICSI公司的公司的Sap2000 V10Sap2000 V10进行了设计计算，并委托西南交通进行了设计计算，并委托西南交通大学进行了第三方独立设计计算复核。大学进行了第三方独立设计计算复核。3.13.1支架总体布置支架总体布置3.13.1支架总体布置支架总体布置3.13.1支架总体布置支架总体布置 3.13.1支架总体布置支架总体布置 3.23.2设计荷载设计荷载 (1)(1)钢箱梁恒载钢箱梁恒载 相邻两段钢箱梁架设在支架上，加劲梁呈简支状态，加紧梁每片相邻两段钢箱梁架设在支架上，加劲梁呈简支状态，加紧梁每片梁段在吊装就位时考虑梁段在吊装就位时考虑1.21.2的荷载

15、动载系数。的荷载动载系数。(2)(2)支架系统自重支架系统自重支架系统自重包括分配梁、钢管、平联及斜撑等。支架系统自重包括分配梁、钢管、平联及斜撑等。(3)(3)风荷载风荷载 风荷载根据风荷载根据公路桥梁抗风设计规范公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004JTG/T D60-01-2004）计）计算，工作风速按算，工作风速按V10=13.8m/sV10=13.8m/s，台风期验算风速按，台风期验算风速按V10=34.8m/sV10=34.8m/s计算计算。3.23.2设计荷载设计荷载 (4)(4)水流荷载水流荷载 根据水文资料，根据水文资料，2020年一遇最大海水流速年一遇最大

16、海水流速V=1.38m/sV=1.38m/s；(5)(5)波浪力荷载波浪力荷载 按按海港水文规范海港水文规范规定计算，规定计算，2020年一遇最大浪高年一遇最大浪高H=2.19mH=2.19m；(6)(6)施工荷载施工荷载 包括人员、机具等其它施工荷载。包括人员、机具等其它施工荷载。3.33.3荷载组合荷载组合 根据钢箱梁架设过程中的最不利工况，支架设计计算时的最不利根据钢箱梁架设过程中的最不利工况，支架设计计算时的最不利荷载组合如下：荷载组合如下：组合一：钢箱梁恒载支架自重工作风载流水压力波浪荷组合一：钢箱梁恒载支架自重工作风载流水压力波浪荷载载 +施工荷载施工荷载 组合二：钢箱梁恒载支架自

17、重台风风载流水压力波浪荷组合二：钢箱梁恒载支架自重台风风载流水压力波浪荷载载 3.43.4钢箱梁锚固区支架设计计算钢箱梁锚固区支架设计计算 3.43.4钢箱梁锚固区支架设计计算钢箱梁锚固区支架设计计算 3.43.4钢箱梁锚固区支架设计计算钢箱梁锚固区支架设计计算 3.43.4钢箱梁锚固区支架设计计算钢箱梁锚固区支架设计计算 3.43.4钢箱梁锚固区支架设计计算钢箱梁锚固区支架设计计算 锚固区支架设计计算结果汇总表锚固区支架设计计算结果汇总表构件材料方案一方案二工况一工况二工况一工况二弯压应力(MPa)弯压应力(MPa)弯压应力(MPa)弯压应力(MPa)钢管桩82010Nmax=1190kN=

18、-111.M67PaNmax=1332.8kN=-153.18MPaNmax=1336.6kN=-131.71MPaNmax=1336.6kN=-167.15MPa纵梁3HN700300130.53110.09115.47107.38横梁3HN700300168.62160.91142.23135.53支架整体横向变形(m)0.0300.0530.0320.0553.53.5钢箱梁主塔区支架设计计算钢箱梁主塔区支架设计计算 3.53.5钢箱梁主塔区支架设计计算钢箱梁主塔区支架设计计算 3.53.5钢箱梁主塔区支架设计计算钢箱梁主塔区支架设计计算 3.53.5钢箱梁主塔区支架设计计算钢箱梁主塔区

19、支架设计计算 3.53.5钢箱梁主塔区支架设计计算钢箱梁主塔区支架设计计算 主塔区支架设计计算结果汇总表主塔区支架设计计算结果汇总表构件材料方案一方案二工况一工况二工况一工况二弯压应力(MPa)弯压应力(MPa)弯压应力(MPa)弯压应力(MPa)钢管桩方案一基础820方案二基础1000Nmax=1514kN=-138MPaNmax=1748kN=-174MPaNmax=1690kN=-125MPaNmax=1788kN=-153MPa支座垫梁3HN700300/Q345237.35218.88232.5214.39纵梁3HN700300/(方案一Q235，方案二Q345）151.3140.0

20、6190.36193.48横梁2HW582300/Q235135.4121.1-支架整体横向变形(m)0.0650.0850.0630.0723.63.6钢箱梁临时墩支架设计计算钢箱梁临时墩支架设计计算 3.63.6钢箱梁临时墩支架设计计算钢箱梁临时墩支架设计计算 3.63.6钢箱梁临时墩支架设计计算钢箱梁临时墩支架设计计算 3.63.6钢箱梁临时墩支架设计计算钢箱梁临时墩支架设计计算 3.63.6钢箱梁临时墩支架设计计算钢箱梁临时墩支架设计计算 临时墩支架设计计算结果汇总表临时墩支架设计计算结果汇总表构件材料方案一方案二工况一工况二工况一工况二弯压应力(MPa)弯压应力(MPa)弯压应力(M

21、Pa)弯压应力(MPa)钢管桩82010(方案一)100012(方案二）Nmax=1684kN=-132.9MPaNmax=1807kN=-159.5MPaNmax=2005kN=-105.6MPaNmax=2111kN=-123.8MPa支座垫梁3HN700300/Q345237.35218.88232.5214.39纵梁3HN700300（Q235/Q345）158.19148.06195.35198.62横梁2HW582300130.4119.1-支架整体横向变形(m)0.0640.0830.0530.0643.73.7钢箱梁支架设计计算结论钢箱梁支架设计计算结论（1 1）支架设计方案一

22、和方案二的整体稳定性、支架构件的应力差别）支架设计方案一和方案二的整体稳定性、支架构件的应力差别不大，而且都能满足要求，但是方案二的整体刚度比方案一小，其位不大，而且都能满足要求，但是方案二的整体刚度比方案一小，其位移相对来说要大。移相对来说要大。（2 2）方案二由于采用了单幅三排桩结构，计算结果相对于单幅四排）方案二由于采用了单幅三排桩结构，计算结果相对于单幅四排桩，其外排的桩柱轴向力最大超过了桩，其外排的桩柱轴向力最大超过了210t210t，施工打设桩基时难度较大，施工打设桩基时难度较大；且采用单幅三排桩结构时，其桩顶分配梁的受力均匀性相对较差。；且采用单幅三排桩结构时，其桩顶分配梁的受力

23、均匀性相对较差。（3 3）在有台风作用时，该工况下验算的结果表明，两种方案立柱之）在有台风作用时，该工况下验算的结果表明，两种方案立柱之间的横向联接系，均需适当加强。间的横向联接系，均需适当加强。（4 4）支架设计方案一比方案二受力性能更好，刚度更大，推荐采用）支架设计方案一比方案二受力性能更好，刚度更大，推荐采用方案一。但方案二材料总重量约为方案一。但方案二材料总重量约为9200t9200t，比方案一节约钢材约，比方案一节约钢材约700t700t，其经济性比方案一好。，其经济性比方案一好。3.83.8钢箱梁临时墩支架贝雷方案总体布置钢箱梁临时墩支架贝雷方案总体布置4.1 4.1 钢箱梁支架精

24、确系统设计钢箱梁支架精确系统设计 当相邻大节段钢箱梁吊装及初定位完成后，即开始进行梁段的精当相邻大节段钢箱梁吊装及初定位完成后，即开始进行梁段的精确调位工作，大块件梁段的精确调位按照先调整高程，再调整平面上确调位工作，大块件梁段的精确调位按照先调整高程，再调整平面上的顺序进行施工。的顺序进行施工。钢箱梁精确调位系统采用组合垫板结构，调位时先调整纵坡，再钢箱梁精确调位系统采用组合垫板结构，调位时先调整纵坡，再调整纵桥向和横桥向水平位置，钢箱梁纵向和横向分别通过水平千斤调整纵桥向和横桥向水平位置，钢箱梁纵向和横向分别通过水平千斤顶顶推临时支座来调整其平面位置，竖向千斤顶和水平千斤顶为分离顶顶推临时

25、支座来调整其平面位置，竖向千斤顶和水平千斤顶为分离式布置。式布置。4.1 4.1 钢箱梁支架精确系统设计钢箱梁支架精确系统设计 4.1 4.1 钢箱梁支架精确系统设计钢箱梁支架精确系统设计 4.1 4.1 钢箱梁支架精确系统设计钢箱梁支架精确系统设计 4.1 4.1 钢箱梁支架精确系统设计钢箱梁支架精确系统设计 4.2 4.2 钢箱梁支架顶部精确调整施工钢箱梁支架顶部精确调整施工（1 1）钢箱梁牵引和初步定位）钢箱梁牵引和初步定位 钢箱梁起吊后，浮吊移动到位下放钢箱梁，当梁段落至离墩顶支钢箱梁起吊后，浮吊移动到位下放钢箱梁，当梁段落至离墩顶支座座0.5m0.5m左右时，安装引导调整设施，浮吊船

26、缓慢落钩，当梁段距支座左右时，安装引导调整设施，浮吊船缓慢落钩，当梁段距支座顶顶5cm5cm时，停止落钩，利用手拉葫芦调整轴线及平面坐标，当梁段其时，停止落钩，利用手拉葫芦调整轴线及平面坐标，当梁段其轴线、平面偏差在轴线、平面偏差在3cm3cm以内，继续落钩，使梁段依托墩顶的限位装置以内，继续落钩，使梁段依托墩顶的限位装置以及对位十字线平稳地落于墩顶临时支座上。逐步进行卸载，当浮吊以及对位十字线平稳地落于墩顶临时支座上。逐步进行卸载，当浮吊船卸载船卸载5050时，停止落钩，进行初定位检查，确认梁段定位准确，支时，停止落钩，进行初定位检查，确认梁段定位准确，支座及梁段无异常情况后，继续落钩，直至

27、完全卸载。座及梁段无异常情况后，继续落钩，直至完全卸载。4.2 4.2 钢箱梁吊装位置精确调整钢箱梁吊装位置精确调整 （2 2）精确调位）精确调位 钢箱梁调整采用先竖向后平面的顺序。大节段钢箱梁纵坡调整时钢箱梁调整采用先竖向后平面的顺序。大节段钢箱梁纵坡调整时，在近塔侧临时支座上先按设计高程调整就位并临时固定，然后通过，在近塔侧临时支座上先按设计高程调整就位并临时固定，然后通过千斤顶调整另一侧的高度完成纵坡调整，如此反复多次，直至达到设千斤顶调整另一侧的高度完成纵坡调整，如此反复多次，直至达到设计要求。锚固区纵坡调整，由于锚固区梁段纵桥向长度比较小，吊装计要求。锚固区纵坡调整，由于锚固区梁段纵

28、桥向长度比较小，吊装时直接可直接调整到位。时直接可直接调整到位。钢箱梁精确调位通过组合垫板的方法实现，垫板可根据钢箱梁高钢箱梁精确调位通过组合垫板的方法实现，垫板可根据钢箱梁高程的需要，组合出精确的支垫高度。纵坡调整完成后，通过水平千斤程的需要，组合出精确的支垫高度。纵坡调整完成后，通过水平千斤顶顶推临时支座来调整钢箱梁的平面位置。顶顶推临时支座来调整钢箱梁的平面位置。4.3 4.3 钢箱梁精确调位系统所需的机具和设备钢箱梁精确调位系统所需的机具和设备 4.44.4支架顶面钢箱梁临时固定及梁段焊接支架顶面钢箱梁临时固定及梁段焊接 当所有的检测项目均符合设计及监控要求后，将梁段临时固结于当所有的

29、检测项目均符合设计及监控要求后，将梁段临时固结于支架顶的纵梁上。临时固定包括纵、横、竖、向三个方向。支架顶的纵梁上。临时固定包括纵、横、竖、向三个方向。竖向落位：在梁段的四个临时支点位置，布置竖向落位：在梁段的四个临时支点位置，布置4 4个临时支座，将个临时支座，将四个调位千斤顶卸载，两端落位于四个调位千斤顶卸载，两端落位于4 4个临时支座上面，支座和钢箱梁个临时支座上面，支座和钢箱梁之间垫以钢垫板及橡胶垫块。之间垫以钢垫板及橡胶垫块。水平纵横向限位：在临时支撑点附近，利用梁段底板上布置的牛水平纵横向限位：在临时支撑点附近，利用梁段底板上布置的牛腿，及焊接在支架纵梁上的锚固型钢进行纵横向限位。

30、腿，及焊接在支架纵梁上的锚固型钢进行纵横向限位。限位完成后，按照设计要求，焊接相邻两节段钢箱梁，直至全桥限位完成后，按照设计要求，焊接相邻两节段钢箱梁，直至全桥钢箱梁施工完成。钢箱梁施工完成。（1 1）台风期间当钢箱梁放置于支架上时，此工况为支架设计验算）台风期间当钢箱梁放置于支架上时，此工况为支架设计验算的控制工况之一，由于本项目纬度较高，台风发生的频率较低，可否的控制工况之一，由于本项目纬度较高，台风发生的频率较低，可否在支架设计时不考虑台风的作用，这样可大大降低对支架的要求？在支架设计时不考虑台风的作用，这样可大大降低对支架的要求？（2 2）由于钢箱梁组合垫块精调系统造价相对较高，可否考虑用简）由于钢箱梁组合垫块精调系统造价相对较高，可否考虑用简易调整装置替代？易调整装置替代？