S356跨线桥现浇箱梁施工支架计算书.doc

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1、广东省潮惠高速公路建设项目S356跨线桥现浇箱梁施工支架计算书 计算： 审核： 签发： 施工单位：中交二公局六公司潮惠高速TJ19合同段日 期： 二 一 四 年 四 月 一、工程概况S356跨线桥中心桩号为K226+908，起点桩号为K226+622.7，终点桩号为K227+193.3，桥梁全长570.6m（含耳墙），该桥平面位于直线段上，桥跨布置为925+(30+30)+(30+35+30) +(30+30)+525；第三、四、五联桥上部为现浇连续箱梁，跨径布置第三联为30+30m，箱梁梁高为1.9m，桥宽16.5m。第四联为30+35+30m，箱梁梁高为2.0m，桥宽16.5m。第五联为3

2、0+30m，箱梁梁高为1.9m，桥宽16.5m，桥墩中心线与路线设计线的交角10、15墩右偏108度、1414号墩右偏125度，9、16号墩处为90度。箱梁均采用单箱三室截面形式，顶板宽16.5m，底板宽11.5m，两侧悬臂各2.5m，具体构造详见设计图纸；C50混凝土单幅为3200m3。现浇梁简介：现对S356跨线桥第三联左幅第一孔、第五联右幅第二孔预应力混凝土连续箱梁进行支架受力验算，其余类推。该跨钢管支架立杆的纵向间距采用90cm，横向径距20.9+30.6+20.9+30.6+20.9+30.6+20.9+30.6+20.9，在腹板处加密采用60cm，其余地方采用90cm，路线外侧采用

3、120cm以便施工平台搭设。横杆竖向采用120cm步距，并用剪刀撑将整个支架连成整体，计算时采用最不利的横纵向间距均为90cm进行验算。支架下垫0.150.12cm长度4m的方木，0.15cm为承力面，横向通长布置。二、计算依据两阶段施工图设计结构力学、材料力学钢结构设计规范建筑结构荷载规范公路桥涵施工技术规范（JTJ/G F50-2011）建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）木结构设计规范（GB 5005-2003）混凝土模板用胶合板（GB/T 17656-2008）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程（TB 101

4、10-2011）三、满堂式碗扣件支架方案介绍满堂式碗扣支架体系由支架基础（压实度90以上回填土、厚30cm砂砾垫层、10cm混凝土面层）、12cm15cm底垫木、可调节顶托、483.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、12cm15cm纵向分配梁、10cm10cm木方横向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。12cm15cm木方分配梁沿纵桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁底模板采用定型大块竹胶模板，后背10cm10cm木方，然后直接铺装在12cm15cm木方分配梁上进行连接固定。 根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过计算确定，

5、每孔支架立杆布置:纵桥向边支点和中支点处加密为0.6m，其余部位均为0.9m。横桥向立杆间距为： 1.2+20.9+20.6+30.9+20.6+0.9+0.6+0.9+20.6+30.9+20.6+20.9（m），即腹板区为60cm，底板、翼缘板为90cm，支架立杆步距腹板和支点两侧处加密为60cm，其余为120cm，支架在桥纵向每4.5m间距设置剪刀撑；横向设置4排剪力撑；在支架顶部和底部设置水平剪力撑（图中均未示出），支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固支撑在桥墩上；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托安置在19cm29cm14cmC20预制块上。第四联双幅碗扣支架材料数量表(

6、扣除门洞)名称规格横向/排纵向/排数量横杆0.6m99根94排180根23排13446根0.9m72根94排384根23排15600根1.2m8根94排752根立杆6.5m94排23排2162根四、支架计算与基础验算（一）、资料（1）WJ碗扣为483.5 mm钢管；（2）立杆、横杆承载性能： 立 杆横 杆步距（m）允许载荷（KN）横杆长度（m）允许集中荷载（KN）允许均布荷载（KN）0.6400.94.5121.2301.23.571.8251.52.54.52.4201.82.03.0（3）根据工程地质勘察报告，本桥位处地基容许承载力在100Kpa以上。（二）、荷载分析计算（1）箱梁实体荷载

7、：a、第三联、第五联纵桥向根据箱梁断面变化，q2按分段均布荷载考虑，其布置情况如下：第三联、第五联纵桥向荷载分布图b、第四联纵桥向根据箱梁断面变化，q2按分段均布荷载考虑，其布置情况如下：第四联纵桥向荷载分布图c、第三联、第五联横桥向各断面荷载分布如下： 第三联、第五联横桥向荷载分布图d、 第四联横桥向各断面荷载分布如下：第四联横桥向荷载分布图（2）模板荷载；a、内模（包括支撑架）：取；b、外模（包括侧模支撑架）：取；c、底模（包括背木）：取；（3）施工荷载：因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，取（施工中要严格控制其荷载量）。（4）碗扣脚手架及分配梁荷载：按支架搭设高度10米计算：（5

8、）水平模板的砼振捣荷载，取 （三）、第三联、第五联碗扣立杆受力计算（1）在跨中断面腹板位置，最大分布荷载：碗扣立杆分布横向60cm纵向90cm，横杆层距(即立杆步距)60cm，则单根立杆受力为：（2）在跨中断面倒角位置，最大分布荷载 碗扣立杆分布90cm90cm，横杆层距120cm，则单根立杆受力为：（3）在跨中断面底板位置，最大分布荷载碗扣立杆分布90cm90cm，横杆层距120cm，则单根立杆受力为： (4)跨中翼缘板位置立杆计算：碗扣立杆分布为90cm90 cm，横杆层距120 cm，单根立杆最大受力为： (5) 在中支点断面底板位置立杆计算：碗扣立杆分布为横向90cm纵向60cm，横杆

9、层距60 cm，由单根立杆最大受力为： (6) 在边支点断面底板位置立杆计算 碗扣立杆分布为横向90cm纵向60cm，横杆层距60cm,则单根立杆受力为：经以上计算，立杆均满足受力要求。（四）、第四联碗扣立杆受力计算在腹板位置，最大分布荷载： 碗扣立杆分布横向60cm纵向90cm，横杆层距60cm，则单根立杆受力为： (2) 在中支点断面底板位置立杆计算：碗扣立杆分布为横向90cm纵向60cm，横杆层距60 cm，由单根立杆最大受力为：经以上计算，立杆均满足受力要求，其他位置同第三联、第五联。（五）、地基受力计算由工程地质勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，地表土质为压粉质黏土，地基的承载力

10、最小为100kpa，无软弱下卧层。各部位受力如下表：箱梁部位受力面积（m2)支架受力(Kpa)底托受力（KN）跨中腹板0.6*0.960.432.6跨中底板0.9*0.920.616.7跨中翼缘板0.9*0.916.413.3边支点底板0.9*0.640.0721.6中支点底板0.9*0.659.232.0立杆地基承载力验算：Kk式中： N为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；Ad为立杆底座面积按照最不利荷载考虑（箱梁腹板处立杆受力最大），立杆底拖下砼(C20)预制块承载力：，混凝土垫块强度满足要求底拖下砼预制块承载力满足要求。底托坐落在192914cm预制块上， 按照力传递面积45度扩散角计

11、算，假设持力层厚度为（换填石渣厚度+10cm混凝土调平层厚度） K为调整系数，混凝土基础系数为1.0按照最不利荷载考虑：，根据一元二次方程求解得；即当地基承载力达到100KPa时，需换填6.6cm石渣就能满足要求，方案采用换填10cm石渣。（六）、支架立杆稳定性验算碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：公式：NN= A碗扣件采用外径48mm，壁厚3 .5mm，A489mm2,A3钢，则，回转半径, 跨中底板位置：h=120cm，横梁底板位置步距h=120cm。由于立杆步距为120cm，则：长细比此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表0.

12、744（跨中底板处）， =205MPaN =A=0.744489205=74582.28N=74.6KN支架立杆步距120cm中受最大荷载的立杆位于跨中断面倒角处处，其N20.9KN（见前碗扣件受力验算）由上可知：N20.9KNN=74.6KNnN/N74.6/20.93.62结论：支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。（七）、沉降量估算（1）地基沉降量估算：假设条件：E0在整个地层中变化不大，计算地层按一层进行考虑。按照弹性理论方法计算沉降量：S地基土最终沉降量；p基础顶面的平均压力；按最大取值P60.4Kpab矩形基础的宽度；0.19m、E0分布为土的泊松比和变形模量；=0.2沉降影响系数，取

13、1.12Es=10.05MpaE0=9.045最终沉降量S60.410-30.191.12(1-0.22)/9.045=1.4mm（2）支架变形量值F的计算为支架在荷载作用下的弹性变形量由上计算每根钢管最大受力为32.6KN，48mm3.5钢管的截面积为489mm2。于是32.6/48910366.7N/mm2 ，则。f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量支架在荷载作用下的非弹性变形包括杆件接头的挤压压缩和方木对方木压缩两部分，分别取经验值为2mm、3mm，即 为支架基底受荷载后的非弹性沉降量，由上计算得（施工时以实测为准）。f4为地基的弹性变形地基的弹性变形按公式，式中为地基所受荷载，为处理后

14、地基土的压缩模量6.2，取设计参数建议值。故支架变形量值F为在施工中通过预压来验证。（八）、分配梁受力计算（按第四联计算）（1）1215cm木方分配梁受力计算12cm15cm方木采用TC13-B木材方木，按公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）中的A-3类木材知，木材抗弯强度为13MPa，顺纹抗剪强度为1.4MPa，弹性模量。按露天环境、按恒荷载验算、湿材等条件进行调整，则木材的允许抗弯强度；顺纹允许抗剪强度；弹性模量.方木布置：跨中间距为90cm；支点范围间距为60cm；横向腹板处跨度为60cm，其他部位为90cm.截面参数和材料力学性能指标： ； 在跨中腹板部位：12cm15

15、cm横向分配梁验算：（取1.2安全系数）,立杆纵向间距为90cm，横向间距为60cm.则：（按均布荷载近似计算）满足要求挠度计算：满足要求。 在跨中底板倒角部位：12cm15cm横向分配梁验算：（取1.2安全系数）立杆纵向间距为90cm，横向间距为90cm.则：（按均布荷载近似计算）满足要求挠度计算：满足要求。 在中支点断面底板部位：12cm15cm横向分配梁验算：（取1.2安全系数）立杆纵向间距为60cm，横向间距为90cm.则：（按均布荷载近似计算）满足要求挠度计算：满足要求。（九）、竹胶模板及背带（10cm10cm木方）受力计算1、1010cm木方分配梁受力计算荷载：在跨中腹板部位加密为

16、25cm间距，按跨度为0.9m简支梁进行计算：10cm10cm方木的力学性能同上则：木材的允许抗弯强度；弹性模量纵向方木布置：腹板处及支点范围中对中间距为25cm，其余为35cm10cm10cm方木的截面特性为：跨中腹板处均布荷载跨中最大弯矩抗弯强度木枋抗弯满足要求。挠度计算： 满足要求。荷载：在支点底板部位间距为0.35m，按跨度为0.6m简支梁进行计算： 支点底板处均布荷载（取1.2安全系数）跨中最大弯矩抗弯强度木枋抗弯满足要求。挠度计算： 满足要求荷载：在跨中倒角部位间距为0.35m，按跨度为0.9m简支梁进行计算： 跨中倒角处均布荷载（取1.2安全系数）跨中最大弯矩抗弯强度木枋抗弯满足

17、要求。挠度计算： 满足要求2、竹胶板底模受力验算箱梁底模、侧模和内模均采用15 mm 的竹胶板。由混凝土用胶合板查竹胶板静曲强度,弹性模量。通过抗弯性能修正，取竹胶板抗弯强度；荷载：按腹板部位最大荷载进行计算，腹板部位底模直接搁置于间距为0.25m的方木小楞上，按连续梁考虑，取单位长度1.0m板宽进行计算。则：截面惯性矩截面抵抗矩底模板均布荷载 跨中最大弯矩抗弯强度竹胶板抗弯满足要求。挠度计算： 所以竹胶板满足要求。荷载：支点范围最大荷载进行计算，模板木楞为1010cm定型方木，间距为35cm。 跨中最大弯矩抗弯强度竹胶板抗弯满足要求。挠度计算： 所以支点部位竹胶板不能满足要求，应加密支点范围

18、的纵向方木间距，按30cm设置，则：满足要求荷载：对跨中底板处进行计算； 如腹板部位木枋按40cm间距布置，则：跨中最大弯矩抗弯强度满足要求由得出1010cm模板背肋最大间距在腹板处为25cm，在支点范围内为30cm，在底板范围内为40cm，其余部位为35cm，施工时可根据实际情况做出调整（十）、门洞支架受力计算1、支架、模板分析1.1 模板同上1.2 模板纵横向梁模板横向采用TC13-B木材方木，由木结构设计规范知，木材抗弯强度为13MPa，顺纹抗剪强度为1.4MPa，弹性模量。按折减系数进行调整，则：木材的抗弯强度；顺纹抗剪强度；弹性模量.横向方木有尺寸规格： 1515cm。横向方木布置：

19、中对中间距为35cm。 截面参数和材料力学性能指标： ；方木的容重模板纵向采用贝雷梁。布置如下贝雷片的参数：材料16Mn弦杆210a槽钢，腹杆I8工字钢，贝雷片为销接。1.3 钢管支架中央采用钢管为700、t=8mm，路肩两侧采用钢管为600、t=6mm，材质均为Q235级钢，抗压强度215MPa，弹性模量 。布置：钢管横桥向间距3m，考虑支架的整体稳定性，布置钢管剪力撑。2、计算2.1 荷载分析钢管自重箱梁荷载：由各计算控制断面确定，钢筋混凝土容重取26kN/ m3。模板荷载施工人员、施工料具堆放、运输荷载: 倾倒混凝土时产生的冲击荷载：振捣混凝土产生的荷载: 荷载组合计算强度:F=1.2(

20、+)+1.4(+)计算刚度:F=+2.2腹板底模板计算竹胶板方木背肋间距为35cm，所以验算模板强度采用宽b=35cm平面竹胶板。截面惯性矩截面抵抗矩底模板均布荷载 跨中最大弯矩 抗弯强度竹胶板抗弯满足要求。挠度计算： 所以竹胶板满足要求。2.3横梁强度计算（1）横向采用TC13-B级木材，截面尺寸1515cm，净间距为20cm,跨径为60cm。横梁自重截面惯性矩截面抵抗矩应力验算跨中最大弯矩弯曲应力,抗弯满足。剪力验算，抗剪满足。变形验算 ，刚度满足要求。2.4贝雷桁架梁受力计算：手算：单片贝雷梁截面抵抗矩经查得：单片贝雷梁截面惯性矩经查得：单片贝雷梁最大允许弯矩单片贝雷梁最大允许剪力跨中箱

21、梁截面积贝雷梁跨度作用在纵梁上的混凝土荷载为：（部分处于变截面位置，取1.5系数） 模板及施工荷载为：贝雷梁自重：（只计算底板下半幅门洞）则：跨中全断面最大弯矩： 根据国标单排单层贝雷桁架的最大允许弯矩。假设贝雷梁均匀受力，则：，即底板采用12排单排单层贝雷桁架就能满足弯矩需求。但根据施工受力需要，底板处共布设18组单排单层贝雷桁架，如后附图所示：贝雷梁挠度计算：假设所有荷载为18排贝雷架所承担，以均布荷载 跨度11.47米的简支梁计算满足要求满足要求 通过以上计算贝雷桁架纵梁满足要求。midas软件计算：腹板下贝雷梁的受力 采用midas计算贝雷梁，选取腹板下的节段计算，模型加载如下图所示：

22、计算结构，贝雷片应力如下图所示：最大值为332.6MPa,超过容许值310 MPa，由于是临时结构，可提高1.3倍的容许值3101.3=403 MPa，但在施工中，加强贝雷片支撑处的杆件。或适当调整立柱间距L,使弦杆的支撑点落在支点部位。具体标高及坐标图附后贝雷片支撑架的组合应力最大值为75.9MPa,小于容许值215 MPa，满足施工要求。贝雷梁变形如下图所示： 最大变形值为23mm，小于规范要求L/400=30mm。符合要求。2.5钢管立柱上的横梁计算横桥向工字钢荷载可按3米（管撑间距）简支梁进行计算。 横桥向工字钢间距为8.984米 I40b工字钢截面抵抗矩经查得： I40b工字钢截面惯

23、性矩经查得： I40b工字钢半截面面积矩经查得： 半幅门洞顶面集中受力面积=m2 箱梁横断面积 贝雷梁自重：门洞承受的面荷载：a、作用在外侧双拼工字钢上的均布荷载为： 跨中最大弯矩：工字钢抗弯应力，弹性模量 工字钢抗弯应力： 横桥向双拼工字钢抗弯应力满足要求。 工字钢挠度： 横桥向双拼工字钢挠度满足要求。横桥向三拼工字钢受力计算 横桥向工字钢荷载可按3米（管撑间距）简支梁进行计算。 横桥向工字钢间距为8.984米。门洞承受的面荷载：作用在中央三拼工字钢上的均布荷载为： 跨中最大弯矩：工字钢抗弯应力，弹性模量 工字钢抗弯应力： 横桥向三拼工字钢抗弯应力满足要求。 工字钢挠度： 横桥向三拼工字钢挠

24、度满足要求。2.6钢管立柱计算(1)、不组合风荷载时中央立柱(700、t=8mm)每排钢管所承受的坚向力由横向三拼工字钢传递的线荷载计算：作用在中央三拼工字钢上的均布荷载： 则钢管面积，安全起见立柱按5.0米高计：立柱强度验算满足要求。立柱稳定性验算： ；查按前述，单根钢管承受的最大荷载为1647KN。此时钢管应力为 满足要求。(2)、不组合风荷载时两侧立柱(600、t=6mm)每排钢管所承受的坚向力由横向双拼工字钢传递的线荷载计算：作用在两侧双拼工字钢上的均布荷载： 则钢管面积，立柱按5.0米高计：立柱强度验算满足要求。立柱稳定性验算：，查按前述，单根钢管承受的最大荷载为940.5KN。此时

25、钢管应力为 满足要求。2.7地基承载力计算按45扩散角扩散，底部扩散宽度：0.8+0.7+0.8=2.3m,超过基础宽度，取1.2m。 路面面板厚度为30cm,底部受压面积则要求地基承载力要大于350KPa，原地基为S356省道路面，做好地基处理和排水施工措施，防止地基沉陷。2.8钢管立柱弹性压缩量；支架满足施工要求，详细布置及计算断面见箱梁支架构造图跨S356省道现浇梁门洞断面图（单位：米）门洞平面坐标及高程计算示意图点号YX标高1#500238.10102544494.190156.4422#500258.47892544510.337656.8693#500278.85672544526.485256.5124#500248.92692544491.306056.4725#500269.30482544507.453556.8916#500289.68262544523.601156.5257#500259.75292544488.421956.4978#500280.13072544504.569456.9089#500300.50862544520.717056.553