桐九分离立交支架施工方案
根据本工程结构设计及现场条件的特点，综合考虑安全与经济，拟采用扣件式满堂支架现浇主桥上构。钢管采用Φ48×3.5Q235-A级钢管，扣件采用经试验满足要求的直角扣件、旋转扣件和对接扣件，底座选用可调底座，立杆间距按0.8M（纵向）×0.4M（横向）布置，大横杆（纵向）及小横杆（横向）间距均按1.5M间距设置，斜撑设置按横向每隔一排设置，间距3M，纵向每排设置，间距6M，拱脚处加密为2M。拱架纵梁采用长为3M的22CM×22CM弓形木，间距0.4M，行车道系纵梁采用20CM×20CM方木，间距0.4M。纵梁与支架顶托和横杆绑扎连接，厚15mm竹胶板底模直接支承于纵梁上。支架区16m宽范围内应进行地基补强处理：路基区直接铺筑C25素砼20cm，原状地基区域内填60cm宕渣，压实后铺筑C25素砼20cm。为保证高支架的稳定，拱圈支架两侧各设置两根缆风绳。支架布置详见附图。
一、支架设计计算：
1、钢管截面特性：A=4.89×102mm2，I=1.219×105mm4,W=5.078×103mm3,i=15.78mm, E=2.06×105mpa [σ]=205mpa。弓形木截面特性：A=484cm2，I=19521cm4，W=1774.7cm3，E=10.5×103mpa，[σ]=80.7mpa。方木截面特性：A=400cm2，I=13333cm4，W=1333.3cm3，E=10.5×103mpa，[σ]=80.7mpa。
2、拱圈计算：
因中拱肋截面高度较边拱肋大，单位面积荷载较边拱肋大，故在强度和稳定计算时以中拱为计算依据。
1）支架荷载：
拱肋砼自重取25×（1.2+1.0）/2×1.4=38.5kn/m2
施工人员及机具和砼振捣荷载合计取4.5 kn/m2
竹胶模板或略不计
支架自重为0.038 kn/m×24(最大高度)=0.91kn
2)弓形木计算：
弓形木为22×22方木，横向支承于小横杆上，间距0.4m，立杆纵距0.8m为计算跨径，则均布荷载为：38.5×0.4×1.2(荷载系数)+4.5×0.4×1.4(荷载系数)=21 kn/m,按三等跨连续梁计算如图示
跨中最大弯矩Mmax =0.08*21*0.8=1.34kn.m 21kn/m
最大反力Qmax=0.6*21*0.8=10.08kn
弯曲强度σ=M/W=1.34*10^5/1774.7 0.8 0.8 0.8
=75.5mpa< [σ]=80.7mpa
挠度 f =0.677*(ql^4/(100*E*I))
=0.677*21*10^6*800^4/(100*10.5*10^9*19521*10^3)
=0.28mm<800/150=5.3mm
满足要求
3）小横杆计算：
小横杆荷载为由弓形木直接传递的荷载，按三等跨连续梁计算其受力如图示： 10.08 kn
跨中最大弯矩Mmax =0.175*10.08*0.4=0.70kn.m
最大反力Qmax=0.65*10.08=6.55kn 0.4 0.4 0.4
弯曲强度σ=M/W=0.70*10^6/5.08*10^3
=138mpa< [σ]=205mpa
挠度 f =1.146*(Pl^3/(100*E*I))
=1.146*10.08*10^3*400^3/(100*2.06*10^5*1.219*10^5)
=0.29mm<400/150=2.7mm
满足要求
4)大横杆计算：
大横杆荷载为小横杆直接传递的荷载，按三等跨连续梁计算其受力如图示： 6.55kn
跨中最大弯矩Mmax =0.175*6.55*0.8=0.92kn.m
弯曲强度σ=M/W=0.92*10^6/5.08*10^3
=181mpa< [σ]=205mpa 0.8 0.8 0.8
挠度 f =1.146*(Pl^3/(100*E*I))
=1.146*6.55*10^3*800^3/(100*2.06*10^5*1.219*10^5)
=1.53mm<800/150=5.3mm
满足要求
5)立杆计算：
立杆承受由大横杆传递的荷载和支架自重，故N=6.55+0.91=7.46kn,横杆步距为1.5m。
长细比λ=l/i=1500/15.78=95,查表得
稳定系数φ=0.626
容许承载力[N]= φ*A*[σ]=0.626*489*205=62.75kn＞N=7.46kn
满足要求
6）扣件抗滑力计算：
由以上计算可知：大横杆传给立杆的最大竖向作用力
R=6.55kn<Rc=8.5Kn（扣件抗滑移承载力设计值）
满足要求
7）地基承载力计算：
P=N/Ab=7.46*10^3/(0.1*0.1)（底座面积）
=0.75mpa<3.0mpa(C25砼弯拉应力)
满足要求
8）预拱度计算：
中拱：
计算跨径L=60m，计算矢高f=15m,拱圈平均截面积A=1.54m2,半跨拱弦与水平线交角φm=arctg(1/4)，砼弹性模量E=2×106,拱圈恒载推力Hg=0.94*108.7/2*25=1270kn。
拱圈自重产生的拱顶下沉δ1=（（l/2）^2+f^2）/f×Hg/(A*cosφm*E)
=(30^2+15^2)/15×1270/(1.54*0.9412*2*10^6)=33mm
拱圈温度变化产生的变形δ2=（l/2）^2+f^2）/f×（α*Δt）
=(30^2+15^2)/15×0.00001×12o=9mm
墩台水平位移产生的拱顶弹性挠度或略不计
支架弹性变形δ3=σ*h/E
=6.55*18.9(支架最大高度)/(0.626*489*10^-6*206)=2mm
支架非弹性变形δ4:支架接触面有：模板/弓形木/小横杆；小横杆/大横杆/立杆/支架基础，δ4=3*2+2*3=12mm
Σδ=33+9+2+12=56mm，预拱度值设置按二次抛物线分配
边拱
计算跨径L=25.36m，计算矢高f=5.354m,拱圈平均截面积A=1.875m2,半跨拱弦与水平线交角φm=arctg(5.354/25.36)，砼弹性模量E=2×106,拱圈恒载推力Hg=0.94*63.9*25=1270kn。
拱圈自重产生的拱顶下沉δ1=（（l/2）^2+f^2）/f×Hg/(A*cosφm*E)
=(12.68^2+5.354^2)/5.354×1502/(1.875*0.9573*2*10^6)=15mm
拱圈温度变化产生的变形δ2=（l/2）^2+f^2）/f×（α*Δt）
=(12.68^2+5.354^2)/5.354×0.00001×12o=4mm
墩台水平位移产生的拱顶弹性挠度或略不计
支架弹性变形及非弹性变形δ4按中拱近似取值14mm
Σδ=15+4+14=33mm，预拱度值设置按二次抛物线分配
2、行车系计算：
在行车道系结构中，最大结构截面为边跨肋间端横梁，单位面积荷载最大，故在强度和稳定计算时以边跨肋间端横梁为计算依据。
1）支架荷载：
拱肋砼自重取25×1.2=30kn/m2
施工人员及机具和砼振捣荷载合计取4.5 kn/m2
竹胶模板或略不计
支架自重为0.038 kn/m×12(最大高度两根)=0.46kn
2)纵梁方木计算：
方木为20×20方木，横向支承于小横杆上，间距0.4m，立杆纵距0.8m为计算跨径，则均布荷载为：30×0.4×1.2(荷载系数)+4.5×0.4×1.4(荷载系数)=16.92 kn/m,按三等跨连续梁计算如图示:
跨中最大弯矩Mmax =0.08*16.92*0.8=1.08kn.m
16.92kn/m
最大反力Qmax=0.6*16.92*0.8=8.12kn
弯曲强度σ=M/W=1.08*10^5/1333.3 0.8 0.8 0.8
=81mpa<1.2[σ]=96.84mpa
(临时结构容许应力可提高1.2)
挠度 f =0.677*(ql^4/(100*E*I))
=0.677*16.92*10^6*800^4/(100*10.5*10^9*13333*10^3)
=0.33mm<800/150=5.3mm
满足要求
3）小横杆计算：
小横杆荷载为由弓形木直接传递的荷载，按三等跨连续梁计算其受力如图示： 8.12 kn
跨中最大弯矩Mmax =0.175*8.12*0.4=0.57kn.m
最大反力Qmax=0.65*8.12=5.28kn 0.4 0.4 0.4
弯曲强度σ=M/W=0.57*10^6/5.08*10^3
=112mpa< [σ]=205mpa
挠度 f =1.146*(Pl^3/(100*E*I))
=1.146*8.12*10^3*400^3/(100*2.06*10^5*1.219*10^5)
=0.24mm<400/150=2.7mm
满足要求
4)大横杆计算：
大横杆荷载为小横杆直接传递的荷载，按三等跨连续梁计算其受力如图示：
5.28kn
跨中最大弯矩Mmax =0.175*5.28*0.8=0.74kn.m
弯曲强度σ=M/W=0.74*10^6/5.08*10^3
=146mpa< [σ]=205mpa 0.8 0.8 0.8
挠度 f =1.146*(Pl^3/(100*E*I))
=1.146*5.28*10^3*800^3/(100*2.06*10^5*1.219*10^5)
=1.23mm<800/150=5.3mm
满足要求
5)立杆计算：
立杆承受由大横杆传递的荷载和支架自重，故N=5.28+0.91=6.19kn,横杆步距为1.5m。
长细比λ=l/i=1500/15.78=95,查表得
稳定系数φ=0.626
容许承载力[N]= φ*A*[σ]=0.626*489*205=62.75kn＞N=6.19kn
满足要求
6）扣件抗滑力计算：
由以上计算可知：大横杆传给立杆的最大竖向作用力
R=5.28kn<Rc=8.5Kn（扣件抗滑移承载力设计值）
满足要求
7）地基承载力计算：
P=N/Ab=6.19*10^3/(0.1*0.1)（底座面积）
=0.62mpa<3.0mpa(C25砼弯拉应力)
满足要求
8）预拱度计算：
现浇行车系预拱度设置考虑三方面的因素，作为预压前底模标高的控制依据。
支架卸载后构造自重及一半活载产生的竖向挠度：按δ1=20mm取值。
支架在施工荷载作用下的弹性压缩：
δ2＝σL/E＝5.28*8*10^3/（489*2.06*10^5）=0.4mm
δ2—支架的弹性压缩
σ—杆件所受压应力（取最大处计算，为5.28KN）
L—支架杆件的长度（按8米计）
E—杆件的弹性模量（2.06×105Mpa）
支架在荷载作用下的非弹性压缩：δ3=3*2+2*3=12mm
Σδ=33mm，预拱度值设置按二次抛物线分配。
二、支架搭设及支架预压
支架在搭设前，必须挂好每孔的纵向中心线，沿中心线向两侧对称搭设支架。搭设顺序为中拱肋→边跨行车道→边拱肋。为增强支架体系的整体稳定性，顺桥向及横桥向设斜撑，中拱肋设置缆风。杆件的相互连接必须紧密。最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。底座安放时必须垫平，以保证立杆的垂直度。支架在搭设时要留设浇注砼时用的施工平台、过道。支架搭设完毕后，调整底模面板至设计标高，同时保证每个顶托与垫木顶紧、受力；当垫木与顶托之间有缝隙时，要用硬木楔楔紧垫木与顶托之间的缝隙。
考虑砼自重、支架的弹性和非弹性变形等因素影响，粗略调整好底模标高后进行配载预压，配载可以用砂袋，加载重量不得小于1.2倍砼自重。预压时间根据地质情况、梁体重量、支架类型等进行现场预压试验后确定，以支架不再出现沉降为度,一般要求预压时间为7d。通过预压施工，可以消除非弹性变形的影响，则在底模安装时，其预拱度的设置按砼自重产生的弹性变形量、支架弹性压缩量计算，在模板的高程控制时加入预拱度数值。对于边拱梁及纵梁，考虑到张拉时起拱, 跨中预拱度的设置要适当减小。支架预压应进行全过程监测记录，形成预压总结报监理工程师并以此作为模板预拱调整的依据。
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