临时支架设计方案

临时支架设计方案

中国二十冶集团有限公司

中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 目 录

1设计说明 ...................................................................................................................................... 1 2设计依据 ...................................................................................................................................... 2 3设计方案 ...................................................................................................................................... 2

3.1结构设计 ........................................................................................................................... 2

3.1.1标准节段设计 ........................................................................................................ 2 3.1.2立杆设计 ................................................................................................................ 3 3.1.3横向支撑设计 ........................................................................................................ 3 3.1.4中间撑设计 ............................................................................................................ 4 3.2柱底连接设计 ................................................................................................................... 4

3.2.1柱脚螺栓 ................................................................................................................ 4 3.2.2专用路基箱 ............................................................................................................ 5 3.3顶部支撑设计 ................................................................................................................... 5 3.4扩展性设计 ....................................................................................................................... 6

3.4.1高度扩展性设计 .................................................................................................... 6 3.4.2长度扩展性设计 .................................................................................................... 6 3.5钢结构涂装 ....................................................................................................................... 7

3.5.1涂装要求 ................................................................................................................ 7 3.5.2涂装配套体系 ........................................................................................................ 7

4结构验算 ...................................................................................................................................... 8

4.1验算软件 ........................................................................................................................... 8 4.2荷载工况及组合 ............................................................................................................... 8 4.3风荷载计算 ....................................................................................................................... 8 4.4验算模型 ........................................................................................................................... 8 4.5验算结果 ......................................................................................................................... 10

4.5.1变形验算 .............................................................................................................. 10 4.5.2反力验算 .............................................................................................................. 11

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 4.5.3应力验算 .............................................................................................................. 12 4.5.4应力比验算 .......................................................................................................... 13 4.5.5杆件验算结果 ...................................................................................................... 14

附件：支架制作图纸 ................................................................................................................... 18

II

中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 1设计说明

本公司在桥梁类的钢结构工程项目逐渐增多，大多数桥梁类的钢结构有着不同于普通钢结构工程特点，其跨度大、自重大、地理位置特殊，这就导致桥梁类的钢结构安装工艺有着更高的要求，需要起重量大的起重设备、更多的安装辅助措施等，从而造成施工成本增加。为提高投标阶段的价格竞争力、降低施工过程的安装措施成本、规范钢结构桥梁的安装工艺，结合本公司已有的施工经验，本方案针对钢结构桥梁安装所用到的临时支架进行设计。

临时支架广泛应用在大跨度拱桥的拱肋拼装、纵梁拼装，高架桥大跨度简支梁、连续梁施工，斜拉桥主梁拼装，在本公司已建的工程中已有多次应用。但在以往的工程中，临时支架仅针对本工程设计制作，为一次性使用，不可重复利用，施工成本较大。

图1-1 漕宝路工程 图1-2 中环线5标工程

图1-3 张江路工程 图1-4 中环线11标工程

本方案的临时支架设计，需具备以下特点： （1）结构体系稳定，能够承受500t荷载； （2）应用广泛，能够适用多种工程条件； （3）重复使用，便于拼装、拆卸、运输； （4）经济实用，减少使用时的适用费用。

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 2设计依据

（1）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015） （2）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） （3）《铁路钢桥制造规范》（Q/CR 9211-2015） （5）《建筑结构荷载规范》（GB 5009-2012） （6）《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）

（7）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001） （8）《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011） （9）《钢结构工程施工规范》（GB 50755-2012）

（10）《钢结构防护涂装通用技术条件》（GB/T 28699-2012） （11）《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T 722-2008） （12）《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T 1527-2011）

3设计方案

3.1结构设计 3.1.1标准节段设计

本方案临时支架设计采用钢管格构支架，标准节段尺寸为3m（长）×3m（宽）×3m（高），包含立杆4根，横杆8根，斜撑8根，中间撑2根。其中，立杆4根各为单独构件；横向支撑4片，每个横向支撑包含2个横杆与4个斜撑；中间撑2根各为单独构件。

图3.1-1 标准节段模型

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 3.1.2立杆设计

立杆采用Ф478*12mm焊接钢管，材质为Q235B，高度3m，整体尺寸为0.8*3m。两端均采用法兰盘式节点，便于立杆对接并保证连接稳定，法兰盘规格为D20*700mm钢板，每个法兰盘设置8个M20*70 HS10.9级高强螺栓。立杆与横杆及中间撑的连接均增加PL12*300*300加强板围焊接在立杆上。

图3.1-2 立杆模型

3.1.3横向支撑设计

横杆采用Ф152*5mm焊接钢管， 斜撑采用Ф114*4mm焊接钢管，材质为Q235B，整体尺寸为2.2*2.7m。横杆与立杆的连接采用法兰盘式连接节点，法兰盘规格为D10*300mm钢板，每个法兰盘设置4个M20*50 HS10.9级高强螺栓；横杆与斜撑的连接采用焊接。

图3.1-3 横向支撑模型

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 3.1.4中间撑设计

中间撑采用C16B槽钢，长度3.7m，材质为Q235B。中间撑两段与立杆的连接采用连接板节点，连接板规格为PL10*200mm，每个连接板设置2个M20*50 HS10.9级高强螺栓；两中间撑之间的连接采用1个M20*50 HS10.9级高强螺栓连接。

图3.1-4 中间撑模型

3.2柱底连接设计

底部连接根据工程实际情况，采用2种形式可选：地脚螺栓和专用路基箱。 3.2.1柱脚螺栓

柱脚螺栓适用于柱底采用混凝土基础的形式，柱脚板规格为D20*800mm钢板，配8根地脚螺栓，地脚螺栓规格为D20*560mm圆钢，弯钩长度为100mm。

图3.2-1 柱脚螺栓

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 3.2.2专用路基箱

专用路基箱适用于地面条件较好或不宜浇筑混凝土基础的情况，专用路基箱采用箱型结构，尺寸为2000（长）*2000（宽）*124（高）mm，内设8根HW100*100*6*8型钢，上线封板均为PL12*2000*2000钢板，在柱底处设置D20*800mm柱底板，柱底板上设置8个M20*70 HS10.9级高强螺栓，排列尺寸同立杆的法兰盘设置。

图3.2-2 专用路基箱 图3.2-3 专用路基箱剖面图

3.3顶部支撑设计

支架顶部通过4个300t级液压千斤顶托住横梁，承载构件架设在横梁上，并可以通过调整液压千斤顶的伸出高度从而精确调整横梁的标高。横梁规格为口300*500*30*30矩形钢管，可根据实际工程需要调整横梁的规格尺寸。卸载时，仅需缩回液压千斤顶即可安全的拆除支架，避免支架的破坏，便于重复使用。

图3.3-1

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 3.4扩展性设计

根据已有工程经验并查阅相关资料，在钢结构桥梁工程施工中，临时支架的高度一般在20m以内，长度一般在10m以内，宽度一般仅需1个节段即可。本方案的临时支架设计，考虑到临时支架结构体系需承受500t的荷载，并且高度越高对所能承受的荷载影响越大，在设计时高度按照21m设计，宽度按照3m设计，长度可无限扩展，基本满足各类钢结构桥梁工程施工的需要。 3.4.1高度扩展性设计

本方案临时支架标准节的立杆上下连接均采用法兰盘的连接方式，在竖向可以连续累加连接，最大连接7层，即最大高度可达21m。

图3.4-1 高度扩展连接形式

3.4.2长度扩展性设计

本方案临时支架标准节的横向支撑均采用法兰盘的连接方式，并且，在立杆的两侧均预留了连接节点，理论上长度方向可无限扩展。

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案

图3.4-2 长度度扩展连接节点 图3.4-3 长度扩展连接形式

3.5钢结构涂装 3.5.1涂装要求

钢结构在进行涂装前，必须将构件表面的毛刺，铁锈、氧化皮、油污及附着物彻底清除干净。工厂施工，钢结构内外表面在涂装前应采用抛丸除锈；现场除锈，工地焊缝及破损部位可采用风动工具打磨除锈。

表面处理完成后，应在4小时之内应进行防腐施工，当所处环境湿度不大于60%时，可以适当延时，但最长不应超过12小时，不管停留多长时间，只要表面出现返锈现象，应重新除锈。

当涂膜出现粉化、开裂、剥落、气泡、锈蚀时，若面积较小面积应进行维修涂装，若面积较大，应进行重新涂装。小面积的维修涂装，先清理损坏区域周围松散的涂层，延伸至未损坏区域50~80mm，并应修成坡口，表面处理至Sa2级；中等面积维修涂装，表面处理至Sa2.5级；整体重新涂装，表面处理至Sa3级。表面处理完成后，按照涂装配套体系重新涂装。 3.5.2涂装配套体系

项目 表面预处理 底漆 面漆 防护方案 道数 厚度(μm) 除锈等级：Sa2.5，表面粗糙度：Rz50～80μm 环氧富锌底漆 耐磨环氧厚浆漆 1 1 50 100 7

中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 4结构验算

4.1验算软件Midas Gen

本工程临时支架验算，采用软件Midas Gen计算。 4.2荷载工况及组合

（1）荷载工况：

工况1：恒载（结构自重） 工况2：风荷载

工况3：活荷载（临时支架承受的荷载） （2）荷载组合：1.2DL+1.4LL+1.0WL

DL为临时支架自重，LL为临时支架承受的荷载，WL为水平风荷载。 4.3风荷载计算

风荷载计算时，钢结构高度取20m，结构形式为圆管杆件桁架，地面粗糙度取A类地貌，基本风压取上海地区50年重现期的风压，即基本风压00.55kNm2，风压高度变化系数z1.52。风荷载体形系数s0.6，风振系数z1.0。

总的迎风面积：Ai0.482120.153140.113.81432.31m2。 总的水平风荷载计算：

PkN1Aizsz032.311.00.61.520.5516.21。

临时支架共设置4个支撑点，则每个支撑点所受风荷载水平力平均值为

F风16.21 44.05 kN。

4.4验算模型

本方案临时支架设计按照最大承受荷载为500t，高度最大为7层共21m，长度可无限扩展，宽度为3m。此种方案下结构最不利情况为：长度1节、高度7节，即按照长度3m，宽度3m，高度21m计算。立杆规格为Ф478*12mm焊接钢管，横杆规格为Ф152*5mm焊接钢管，斜撑规格Ф114*4mm焊接钢管，中间撑规格C16B槽钢，材质为Q235B。支架所承受荷载以集中荷载的形式施加在支架的立杆上，按承受500t荷载计算，则每个支撑点承受的荷载为1250kN，风荷载4.05kN。支架底部通过法兰盘固定，可视为刚接节点，各向无位移无转动。

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图4.4-1 验算模型

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 4.5验算结果 4.5.1变形验算

最大变形在立杆处，为10.49mm，小于l/400=52.5mm，满足规范要求。

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 4.5.2反力验算

柱底竖向反力分别为1857.2kN、1857.2kN、1749.7kN、1749.7kN。

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 4.5.3应力验算

应力最大于立杆处，为12.57Mpa，小于规范允许的215Mpa，满足规范要求。

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 4.5.4应力比验算

应力最大于立杆处，为0.90，小于规范允许的1.0，满足规范要求。

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 4.5.5杆件验算结果

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经验算，各向数据均满足规范要求。

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中国二十冶集团有限公司 临时支架 CHINA MCC20 GROUP CORP.LTD 设计方案 附件：支架制作图纸

构件清单 构件编号 DB-1 HG-1 LG-1 LG-2 ZJC-1 合计： 规格 PL20*799 PD114*4 PD478*12 PD478*12 C16b 数量 4 4 2 2 2 14 材质 Q235B Q235B Q235B Q235B Q235B 面积(m2) 1.33 4.93 10.1 10.1 2.11 28.57 单重(kg) 88.67 166.52 683.2 683.2 72.72 总重(kg) 354.69 666.07 1366.39 1366.39 145.44 3898.98

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