毕业设计（论文）-连续梁桥悬臂浇筑施工临时结构设计.doc

石家庄铁道大学毕业设计连续梁桥悬臂浇筑施工临时结构设计Design of temporary structure for cantilever construction of continuous beam bridge 届 学院专 业 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 年月日学生姓名学号班级专业毕业设计题目连续梁桥悬臂浇筑施工临时结构设计指导教师姓名指导教师职称评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计成绩单毕业设计任务书题目连续梁桥悬臂浇筑施工临时结构设计学生姓名学号班级专业承担指导任务单位导师姓名导师职称一、工程概况主桥桥跨组成为40m+64m+40m的单箱单室连续箱梁。桥型布置图及箱梁一般构造见附图，采用挂篮现浇施工，箱梁悬臂浇注段挂篮施工各块段基本情况如所附资料，0#块采用托架支撑施工，边跨直线段采用支架现浇施工。二、设计内容：(1) 0#块现浇托架设计托架强度设计检算； 托架变形设计检算；托架稳定设计检算。(2) 临时锚固措施设计临时锚固措施结构形式及布置；锚固措施设计计算。(3) 边跨现浇直线段支架设计计算方木检算；脚手架检算；地基检算。(4) 悬臂浇注挂篮设计主桁系统设计检算；横梁系统设计检算；底模桁架系统设计检算；吊挂系统设计检算； 锚固装置设计。(5)绘制施工设计图5张（手工一张）；(6)完成3000字的英汉翻译三、设计依据(1)主桥施工图；(2)钢结构设计规范（GBJ17-88）；(3)铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005/J461-2005）；(4)铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005/J464-2005）；(5)铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）；(6)建筑结构荷载规范（GB50009-2001）；(7)建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）；四、主要计算参数(1)混凝土自重 ；(2)钢材弹性模量； (3)材料强度设计值：Q235钢；Q345钢；(4)PSB830精轧螺纹钢：抗拉计算强度。五、基本要求(1)掌握悬臂浇注临时结构设计计算方法；(2)掌握结构计算分析软件的使用方法；(3)完成规定的英文翻译；要求翻译内容贴近本专业，文章选自外文原版正规出版的刊物。(4)毕业设计说明书的编写及施工图绘制规范。(5)独立完成设计任务。六、参考资料(1)铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005/J461-2005）；(2)铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005/J464-2005）；(3)铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005/J460-2005）；(4)铁路桥涵施工规范TB10203-2002；(5)建筑结构荷载规范 GB50009-2001；(6)建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008；(7) 其他相关规范手册。(8)桥梁工程、结构力学、材料力学；(9) 陈伟,李明.桥梁施工临时结构设计M.北京:中国铁道出版社,2002.85119.(10) 雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计(第一版) M.北京：人民交通出版社，2000.(11) 葛耀君.分段施工桥梁分析与控制(第一版) M.北京：人民交通出版社，2003.(12) 其他相关科技论文 教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目连续梁桥悬臂浇筑施工临时结构设计学生姓名学号班级专业一、选题背景和发展现状施工临时结构是建筑工程施工过程中的重要辅助设施，但对于施工临时结构的设计，却还没有引起足够的重视，且受建设项目工期、成本和设计时间等因素的制约，施工临时结构大多由施工企业自行设计。挂篮作为一种临时结构，在悬臂浇筑施工中具有重要的作用。挂篮悬臂浇筑施工又称迪维达克施工方法。自从20世纪60年代由前西德首先使用以来，发展至今，已成为修建大中跨径桥梁的一种极为有效地施工手段。日本预应力混凝土工业协会关于预应力混凝土长大桥梁的调查研究报告指出，1972年后建造的跨境大于100m以上的桥梁近200座，其中悬灌法施工占80%左右，挂篮作为悬灌法施工的主要设备已发展为众多种类，如平行桁架式挂篮、三角形组合梁式挂篮、弓弦式挂篮、斜拉式挂篮及三角形桁架式挂篮等。我国自80年代引进该工艺以来，也已取得了巨大的成就，其中以三角形及菱形等型钢桁架式挂篮因其结构简单、受力合理及一次移动到位等优势受到广泛欢迎。桥梁临时结构在国内外的设计模式不尽相同。在西方发达国家，桥梁业相关设计院仅从事规划设计、建筑设计以及初步设计等方面的设计工作，而承包商负责完成施工图和临时结构的设计工作。像国外这种设计模式，具有较多优点，如创新性强，成本、质量容易控制等。现今国内在桥梁临时结构方面，主要存在以下三个方面的问题：一是对临时结构设计缺乏系统研究。当前，我国所应用的桥梁设计规范仅仅是基于永久结构而设置的，专门针对临时结构的还没有，即使有的规范中会有提及，那也仅仅是只言片语，对于桥梁的整个临时结构而言没有多大意义。二是忽略细节。桥梁的施工过程中工序较多，而临时结构的工况又相对较为复杂，尤其是一些细节问题，经常容易被弱化或忽略，因而极易埋下安全隐患。三是维护草率。桥梁临时结构经常会重复利用。然而，现实中，很多企业不注重对相关临时结构的维护，到再次进行重复应用时则冒险作业，也会造成安全隐患。因此，桥梁临时结构在重新使用前一定要对其安全性进行检查；在闲置时也要经常进行检查，做必要的维护，若发现材料强度不能满足规定标准，要立即报废，消灭潜在的危险。近年来，我国桥梁业的发展突飞猛进，呈现出较为良好的发展态势。随着技术的更新，桥梁施工难度、投入力度也随之逐年加大。桥梁施工安全逐渐成为业内人士所关注的焦点。据资料显示，我国对于桥梁临时结构的设计、使用存在诸多问题。这些问题的存在不但会导致桥梁临时结构发生安全隐患，更有甚者还可能危及到人们的生命财产安全。因此，注重桥梁临时结构的科学、合理设计与施工，使之更好地服务于其永久结构，是当前桥梁业亟待解决的问题。二、设计主要内容(1)0 #块现浇托架设计托架强度设计检算； 托架变形设计检算； 托架稳定设计检算。(2)临时锚固措施设计临时锚固措施结构形式及布置；锚固措施设计计算。(3)边跨现浇直线段支架设计计算方木检算；脚手架检算；地基检算。(4)悬臂浇注挂篮设计主桁系统设计检算；横梁系统设计检算；底模桁架系统设计检算；吊挂系统设计检算； 锚固装置设计；三、预期达到目标(1)查阅与现浇托架、临时锚固措施、支架及挂篮相关的文献资料，总结临时结构施工方法的发展，阐述临时结构设计的现状重要性和内容以及分析方法。(2)以某一连续梁桥施工为研究对象，应用桥梁专业软件MIDAS/Civil 结构分析系统建立该桥有限元模型，模拟桥梁施工过程。(3) 研究相应的计算模型，对结构在施工成桥全过程中的荷载效应做了详细的计算，总结结构在进行托架、临时锚固、支架及挂篮施工过程中产生的受力情况，并对此进行计算，并对结果进行分析比较。(4)进行各临时结构的设计检算，并绘制施工图纸。四、选题重点与难点临时结构在桥梁工程施工中占有重要的地位，挂篮作为连续梁悬臂浇筑施工的主要设备，在悬浇施工中，挂篮吊杆是主要的承重结构，故对挂篮的吊杆要注意保护好。悬臂浇筑挂篮施工是桥梁建造过程中的关键工序，应在制定施工组织设计同时建立相应的安全预案，如防落篮、防浇筑故障、防张拉异常、防自然环境异常，在通航河道还应由事故救援等预案。五、设计方法设计采用允许应力法，要求结构分析明确，受力准确，在计算的同时，采用软件进行辅助，以达到更好的效果。六、进度计划第 1周 - 第 2周 熟悉设计内容，查阅资料，英文翻译，开题报告第 3周 - 第8 周 0#块现浇托架设计；边跨现浇直线段支架设计计算第 9周 - 第 14周 临时锚固措施设计；悬臂浇注挂篮设计第14 周 - 第15 周 答辩 指导教师签字时 间 年 月 日摘 要施工临时结构是建筑工程施工过程中的重要辅助设施，但对于施工临时结构的设计，却还没有引起足够的重视，且受建设项目工期、成本和设计时间等因素的制约，施工临时结构大多由施工企业自行设计。根据已有资料进行临时结构的设计，包括临时锚固、托架、支架和三角形挂篮的结构设计及计算。临时结构设计的主要部分就是挂篮的设计。三角形挂篮主要有主桁架、悬吊系统、走形系统、模板系统及后锚系统组成。临时结构的设计首先需了解临时结构的结构构造及其组成部分，其次要了解各部分的受力、传力过程，最后通过简化计算模型，分区进行计算，并通过MIDAS软件计算结构内力并通过容许应力法进行截面计算，检算截面在各工况下的强度、刚度，使其符合要求。最后通过AUTOCAD画出临时结构图，并打印出来。关键词： 临时结构 容许应力法 挂篮 AbstractConstructional Temporary Structural Design during construction works is an important auxiliary facilities, but for constructional temporary structural design, still not taken seriously enough, and by the construction project duration , cost, design time and other factors to constraint, constructional temporary structural designed mostly by construction enterprises. According to the existing data for the design of temporary structures, including the structural design and calculations of temporary anchorage , bracket, bracket and Triangle hanging basket.The design of hanging basket is a major part of the temporary structure design.There are main truss, suspension systerms, out of shape system, template system and rear anchor system in the triangle hanging basket. First, the design of the temporary structures need to understand the structure of the temporary structues constructed and its components, and secondly to understand the various parts of the force , the force transmission process. Finally, by simplying the calculation modle, calculation of the partion, and through the MIDAS software to calculate structural forces and calculate the cross-section by allowable stress method. Computation of the strength, stiffness in various conditions to meet the requirements. Finally, draw the temporary structure by AUTCAD and print them out.Key Words: Temporary structure Allowable stress method Hanging basket目 录第1章 绪论11.1 课题研究的意义11.2 国内临时结构存在的问题11.3 论文研究的主要内容2第2章 临时锚固设计32.1 临时锚固概述32.2 设计计算32.3 设计计算62.3.1 工况一情况下的的荷载62.3.2 考虑施工中的特殊荷载7第3章 托架设计93.1 设计依据93.2 主要计算参数93.3 计算截面93.4 托架验算103.4.1 杆件应力及变形检算113.4.2 受压杆件稳定性检算123.4.3 上支点角焊缝检算133.4.4 销子检算153.4.5 螺纹钢检算15第4章 满堂支架施工受力设计184.1 支架形式184.2 设计依据：184.3 支架材料194.4 计算参数194.5 受力计算194.5.1 计算假设194.5.2 荷载计算204.6 立杆计算314.6.1 立杆强度及稳定性314.6.2 立杆的压缩变形334.7 底托(枕木)检算334.8 地基承载力334.9 支架总体弹性沉降值34第5章 挂篮计算355.1 工程概况355.2 设计依据355.3 挂篮结构及构造355.4 挂篮设计365.4.1 主要技术参数365.4.2 挂篮构造365.4.3 挂篮计算设计荷载及组合375.4.4 容许挠度385.4.5 内力符号规定385.5 挂篮结构的强度检算（3.5m节段）385.5.1 荷载确定395.5.2 荷载组合计算415.5.3 荷载组合计算465.5.4 挂篮结构的刚度计算(工况一)525.6 挂篮结构的强度检算（4m节段）575.6.1 荷载的确定575.6.2 荷载组合计算585.6.3 荷载组合计算635.6.4 挂篮结构的刚度计算(工况二)695.7挂篮抗倾覆计算745.7.1 混凝土浇筑时的抗倾覆计算745.7.2 挂篮移动时的抗倾覆计算76第6章 结论79致 谢81附录A 一套挂篮重量一览表82附录B 外文资料和翻译83B.1 英文原文83B.2 中文译文87附录C 图纸93C.1 临时锚固设计图(图号:01)93C.2 0#块三角托架设计图(图号:02)93C.3 边跨现浇支架设计图(1)(图号:03)93C.4 边跨现浇支架设计图(2)(图号:04)93C.5 三角形挂篮总体布置图(1)(图号:05)93C.6 三角形挂篮总体布置图(2)(图号:06)93石家庄铁道大学毕业设计第1章 绪论1.1 课题研究的意义近年来，随着桥梁业的迅猛发展，桥梁施工安全已成为高危行业的一个值得关注的焦点，但是施工临时结构的安全却还没有引起足够的重视。桥梁临时结构虽然是服务于 永久结构的，但其安全却丝毫不能掉以轻心，更不能松懈和忽视每一个细节，因为临时结构存在的每一个安全隐患都将影响到整个桥梁施工的安全效果，这显然是对临时结构的设计提出了严峻的挑战，临时结构如设计合理，可以最大限度的减少安全事故，推动桥梁也的有序安全发展。随着桥梁结构和形式日新月异的发展，施工难度越来越大，桥梁施工过程中的投入也越来越多。据统计，近年来的桥梁建设中，材料费在工程造价中仅占30%40%，而施工费用如制造费用、运输费、安装架设费等则占60%70%。临时结构作为工程投入的一部分，在施工成本中所占比例较大，临时结构如能更好设计，它就能够多次重复在不同项目中使用，从而节约成本。施工临时结构的设计同其他设计工作一样，是一种创造性的工作，是一个从构思、表达到出图的过程。设计的过程是一个从结构假设到验算优化的过程，设计方案的构思和设计的理念决定了所涉及产品的使用性能、效果和价值。施工临时结构具有存在时间段、结构组成和形式变化大的特点，要合理确定安全储备系数。1.2 国内临时结构存在的问题在国外，施工图设计与临时结构设计一般都由承包商完成。设计院只做规划设计、建筑设计和初步设计。这种模式的优点是创新性的作品和经济合理的作品较多，从投资和质量保证上都更有优势，能更大程度上发挥各方优势，也更经济。国内在临时结构方面还存在着很多问题，主要问题如下：(1)目前应用的桥梁设计规范大多是根据极限状态法针对永久结构设立的，专为临时结构的设计规范还为空白或有了些条文也是散布在相关规范中，缺乏系统性。(2)桥梁施工过程中，临时结构施工工况复杂，施工过程中的一些细节问题很容易忽略，极有可能发生施工事故。(3)施工单位对重复利用的临时结构不能进行很好的维修与养护，下次施工再继续使用将会有很大的潜在危险。1.3 论文研究的主要内容本设计主要是对连续梁桥悬臂浇筑施工各临时结构的设计，论文的研究工作主要包括以下几个面：(1)根据已有资料熟悉箱梁各部分尺寸及形式，并了解各部分的构造重量，从而为下一步进行设计做好准备；(2)对托架进行设计，包括截面的选定及截面尺寸的确定，了解托架承受0#块的受力形式，确定各连接部分的连接形式，并进行建模，从而获取数据；(3)对临时锚固进行设计，设计过程中在考虑各种因素的情况下，采用最不利荷载进行验算，并保留一定的安全系数；(4)对支架进行设计，支架采用碗扣式脚手架，采用电算与手算结合形式，验算的内容包括方木、脚手架及基础承载力的验算；(5)挂篮的设计是悬臂浇筑施工临时结构设计重中之重，本设计采用三角形挂篮，设计的主要内容包括主桁的设计、前后横梁的设计、底篮的设计、吊带的设计、后锚系统及抗倾覆计算等。挂篮设计首先需选定各部分截面形式，并拟定尺寸构造，确定各连接结构，最后进行建模， 导出数据；(6)进行各结构的验算，主要包括强度的验算及刚度的验算，个别部分需验算配筋要求；(7)绘制至少5张临时结构设计图，绘图采用AutoCAD软件，根据绘图规范，进行托架、临时锚固、支架及挂篮的绘制，图纸要符合计算机绘图规范。83第2章 临时锚固设计2.1 临时锚固概述 中间墩临时锚固措施采用32精轧螺纹钢及C50混凝土，布置在永久支座两侧，锚固措施尺寸为20080cm，每侧两个，共四个，中心距为3.2m。锚固钢筋锚入主墩1.5米，锚入梁内0.85m。临时锚固措施承担荷载包括：梁体自重、挂篮重、最大不平衡力矩。依设计要求临时固结措施应能承受中支点处最大不平衡弯矩为： ；相应的竖向反力为： 22680kN，此荷载考虑了中墩两侧结构的不均匀性、施工不平衡荷载、风荷载影响，没有考虑一侧挂篮及混凝土突然坠落情况，设计时应酌情预留富余量。(1)最大不平衡力矩考虑因素一侧混凝土超重5%一侧施工荷载为另一侧为施工荷载动力系数一侧为1.2，另一侧为0.8另一侧风向上吹，按风压强度800Pa节段浇筑不均衡引起的偏差不超过20t挂篮行走不同步，挂篮重60t根据荷载分析及工况要求，荷载组合有：组合一: (1) + (2) + (3) + (4)组合二： (1) + (2) + (3) + (5)组合三： (1) + (2) + (3) + (6)(2)考虑施工中特殊荷载浇筑到最后节段挂篮连同混凝土坠落，这种工况会产生最不利弯矩，为防止引起T构坍塌，应以此设置锚固钢筋。2.2 设计计算(1) 工况分析工况一：梁体对称施工至最大悬臂，临时锚固承担梁体自重及最大不平衡力矩荷载为竖向荷载和不平衡弯矩，受力简图如图2-1所示。图2-1 工况一临时锚固受力简图工况二：最大悬臂施工时挂篮在一侧掉落。荷载为竖向力和不平衡弯矩，受力简图如图2-2所示。 图3-2 工况二临时锚固受力简图 两种工况的荷载分别计算，不会同时产生。(2) 荷载计算荷载为竖向荷载和不平衡弯矩。竖向荷载计算如下：临时之墩所承受的竖向力为混凝土自重，考虑人群机械及冲击荷载，并取恒载系数为1.2，活载系数为1.4则混凝土重量为： 1922t (0号块和两倍的1至7号块)机械重量为： 人群重量为: 冲击荷载为: 挂篮重为 : 60t则竖向荷载为： (3)最大不平衡弯矩计算考虑的不平衡荷载有： 一侧混凝土超重5% 一侧施工荷载为0.48kN.m另一侧为0.24kN.m 施工荷载动力系数一侧为1.2，另一侧为0.8 另一侧风向上吹，按风压强度800Pa 节段浇筑不均衡引起的偏差不超过20t挂篮行走不同步，挂篮重60t根据工况分析及规范要求，可得荷载组合组合一： + + + 组合二： + + + 组合三： + + + (4)以最远端7号块位计算节段，其自重为98.02t，距离墩中心29m，则0.8KN/m组合一： 组合二：组合三： 按照设计文件要求，临时骨戒措施要承受中支点处最大不平衡弯矩23060 kNm及相应竖向支反力22680 kNm检算时取设计与计算的最大值，即最大支撑力为24939.24kN，最大不平衡弯矩为23060kNm。2.3 设计计算2.3.1 工况一情况下的的荷载根据平衡条件 (2-1)即 (2-2)公式计算出的A、B两只座的反力，即混凝土的最大压力；计算出竖向钢筋（墩梁锚固钢筋）的最大压力和最大拉力，按最大值（一般拉应力偏大）配置墩梁锚固钢筋。计算式，按钢筋混凝土设计规范和桥梁施工技术规范选取材料安全系数和抗倾覆安全系数。其中L=1.6 N=24939.24kN 代入式(2-2)，得均为压力按照设计文件计算的最大不平衡弯矩和相应竖向反力N计算结果，墩顶临时支座大多为压应力，极少有拉应力。按此结果设置混凝土临时支座就可满足抗倾覆要求，可根据压力确定临时支座的混凝土强度是否符合要求。临时支座的横截面尺寸为20080cm，最大竖向力为19676KN，支座混凝土采取C50，压应力为;满足要求。2.3.2 考虑施工中的特殊荷载(1)工况分析在施工中，悬臂浇筑到最后阶段，如果没有做好挂篮锚固，会发生挂篮连带混凝土坠落事故，这是施工单位最担心的特殊事件，此时也不希望引发T构倒塌，避免带来更大的损失。在这种情况下，最不利的倾覆弯矩会产生拉应力。对这种拉应力，就应该设置抗拉锚固钢筋。(2)荷载计算荷载主要是竖向荷载和不平衡弯矩，竖向荷载为不平衡弯矩的计算应考虑挂篮坠落的最大荷载，此时其它荷载均应免去，可以大大简化计算程序。即考虑一侧各节段混凝土自重超重5%，以及一侧挂篮与梁段混凝土掉落，由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态。根据平衡条件 (2-3)即 (2-4) (3)按最大弯矩计算其中L=1.6m N=23359.04kN M=67386kNm代入式(2-4)，得即最大压力为33098kN，最大拉力为9739kN。通过最大压力确定混凝土强度是否符合要求；最大拉力配置墩梁锚固钢筋。考虑采用32精轧螺纹钢，材料属性为：截面面积A=804.2mm，标准强度设计值为747MPa，弹性模量2106 MPa，安全系数为1.5故需设置螺纹钢为根本桥临时支座采用C50混凝土，且每个临时支座上设置16根锚固钢筋可以满足抗压、抗倾覆要求临时锚固布设形式如图2-3所示： 图2-3 临时锚固布置图 (单位：cm)第3章 托架设计3.1 设计依据(1) 主桥施工图(2)钢结构设计规范(GB50017-2003)(3)铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)3.2 主要计算参数(1) 混凝土自重；(2) 钢材弹性模量；(3) 材料强度设计值 钢; 钢;(4) PSB830精轧螺纹钢：抗拉计算强度(5) 混凝土浇筑时超灌系数为：1.05；(6) 浇筑混凝土时的动力系数：1.23.3 计算截面托架材料均为Q235，托架结构形式如图3-1所示，横杆、斜杆及竖杆均采用228b槽钢，竖斜杆截面形式如图3-2所示，水平杆截面形式如图3-3所示。图3-1 托架结构形式(单位:cm) 图3-2 竖斜杆截面形式(单位:mm) 图3-3 水平杆截面形式(单位:mm) 3.4 托架验算 作用于托架上的荷载有0#块两端悬臂混凝土重量、模板重、施工机具及人群荷载，模板重、施工机具及人群荷载按混凝土重量的20%计托架采用MIDAS/Civil建立模型计算应力及变形，托架整体计算模型如图3-4所示3-4 托架整体计算模型(单位：kN)本桥0#块长为9.0m,桥墩宽为4.4m，故每侧悬出桥墩外2.3m，长度约占整个0#块长度的1/4，桥墩每侧设四个托架，共八个，则作用于每个托架上的两个集中力均为3.4.1 杆件应力及变形检算托架应力图及变形图如图3-5、3-6所示图3-5 托架应力图(单位：MPa)图3-6托架变形图(单位：mm)由图3-2、3-3可看出，水平杆最大应力为29.2MPa，竖直杆最大应力为5.7MPa，斜杆最大应力为19.6MPa，最大变形为0.575mm 由此可知杆件最大应力及变形分别为：3.4.2 受压杆件稳定性检算托架中斜杆、竖杆为两端铰支的轴心受压杆件，经Midas计算出其截面特性参数为：根据钢结构设计规范(GB50017-2003)(以下简称“钢规”)竖杆稳定检算如下： 构件截面最大厚度为20mm，根据钢规表3.4.1-1， 两端铰支轴心受压稳定系数： 按5.1.2-2进行计算 双轴对称截面 长细比满足。根据钢规表5.1.2-1对y轴z轴均属于b类截面，由查附录C得稳定系数 ， (式中1.5为安全系数) 稳定性满足钢规公式5.1.2-1。 同理对于斜杆检算如下：双轴对称截面 长细比满足。根据钢规表5.1.2-1对y轴z轴均属于b类截面，由查附录C得稳定系数= 0.846， （式中1.5为安全系数） 稳定满足钢规公式5.1.2-1。3.4.3 上支点角焊缝检算上支点反力及弯矩图如图3-7、3-8所示图3-7 支点反力图(单位：kN)图3-8 支点弯矩图(单位：kNm)由图3-4、3-5可知，在上支点角焊缝处水平力为 126.9kN，竖向力为117.7kN，弯矩为37.7kN 角焊缝有效截面尺寸如图3-9所示 图3-9 角焊缝有效截面尺寸式(单位：mm) 截面几何特性：; 翼缘焊缝外边缘纤维对x轴抵抗矩为： 检算焊缝强度 弯矩由整个连接角焊缝的有效截面承受，则 假定剪力全部由竖向焊缝承受且应力在其中均匀分布，则 假定拉力由整个连接角焊缝的有效截面承受，则 在横竖焊缝交界处“2”点受较大的、，应对此点进行检算：3.4.4 销子检算托架杆件轴力图如图3-10所示图3-10 托架杆件轴力图(单位：kN) 销子抗剪承载力设计值为： 承压承载力设计值为：所以3.4.5 螺纹钢检算螺纹钢布置图如图3-11所示 图3-11 螺纹钢布置图 (单位：mm) 单根螺纹钢有效截面积为：抗拉承载力设计值为: 单根拉力设计值为：单根剪力设计值为：孔壁承压设计值为：首先假定旋转中心在截面形心O处，判断下侧螺纹钢是否有受压的可能下侧螺纹钢受压了，这不符合实际，说明旋转中心位于下侧的螺纹钢处，属大偏心情况，则上侧螺纹钢所受的最大拉力为： 每根螺纹钢所受剪力为： 满足承压。第4章 满堂支架施工受力设计4.1 支架形式根据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（GJG166-2008）中有关模板支撑架规定：(1)模板支撑架应根据所承受的荷载选择立杆的间距和步距，底层纵、横向水平杆作为扫地杆，距地面高度应小于或等于350mm，立杆底部应设置可调底座或固定底座；立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不得大于0.7m。(2) 模板支撑架斜杆设置应符合下列要求：当立杆间距小于或等于1.5m时，模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑；中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应小于或等于4.5m；剪刀撑的斜杆与地面夹角应在4560之间，斜杆应每步与立杆扣接。(3)当模板支撑架高度大于4.8m时，顶部和底部必须设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距应小于或等于4.8m1。根据以上规定，按照碗扣式脚手架的规格，初步确定按排距0.6m，行距0.9m（翼板区），行距0.3m（腹板区），行距0.6m（底板区），步距1.2m，进行搭设。支架整体宽度为12.0m。支架结构图如图所示：最下面为20cm厚C20混凝土垫层，其上放枕木；枕木上放可调式底座，用以调整横杆在同一高度，同时调整竖面标高；中间立杆连接；上面设可调式托撑，用来调整箱梁底模标高；纵横向用横杆刚性连接；然后再托撑上放置150mm150mm规格的纵木，纵木上设规格100mm100mm横木，间距为0.3m；最后将箱梁底模铺设在横木上。4.2 设计依据：(1)施工单位提供的相关技术资料；(2)建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（GJG166-2008）；(3)铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005/J464-2005）；(4)铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005/J460-2005）;4.3 支架材料(1)横木:宽100mm，长100mm抗弯强度：，抗剪强度：， 弹性模量： (2)纵木:宽150mm，长150mm抗弯强度：，抗剪强度：， 弹性模量：(3) 钢管：惯性矩，截面模量，截面积，回转半径，钢管自重: (4)木胶板木胶板作模板面板时根据木结构设计规范4.2规定抗弯强度设计值13N/mm2，弹性模量为，挠度极限值。由于桥梁施工处于露天环境，根据规范的要求进行调整，。Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值： ，弹性模量：。4.4 计算参数(1)箱梁混凝土容重。(2)模板自重:侧模及排架 内模及底模 (3)人群及机具荷载荷载按计算。(4)倾倒和振捣混凝土荷载按计算。(5)恒载分项系数1.2，活载分项系数1.4。4.5 受力计算4.5.1 计算假设支架横断面构造图如下图4-1所示图4-1支架横断面构造图(单位：mm)由于箱梁横向不均匀分布，根据箱梁横断面的形状，为了使支架受力比较合理，对称中线的一半横向分为中间部分（宽3.0m）、腹板部分（宽1.7m）和翼板部分（宽2.65m），各部分的宽度内均按照均匀荷载进行假设。4.5.2 荷载计算4.5.2.1 箱梁各部分荷载(1)翼缘混凝土荷载 (2)腹板混凝土荷载(3)底板混凝土荷载 (4)内模及底模荷载(5)外膜及排架荷载(6)人群及机具荷载(7)倾倒和振捣混凝土荷载4.5.2.2底模面板计算箱梁横断面图如图4-24-2 箱梁横断面图(单位：cm)由于腹板下底模受力最大,以腹板下底模面板做控制计算腹板下组合荷载为：面板为20mm厚木胶板，横木间距300mm，计算宽度1000mm。按计算简图如图4-3(5跨连续梁)得计算结果:图4-3面板计算简图(单位：N/mm)建模得结果面板剪力图及面板弯矩图如图4-4、4-5所示图4-4 面板剪应力图(单位：MPa)最大剪应力为0.8MPa，满足图4-5 面板弯应力图(单位：MPa)最大弯应力为4.8MPa，满足因为太小可以忽略。下面底模纵横梁因为最大挠度太小，同样忽略。4.5.2.3横梁计算横梁选用100100mm方木，间距300mm。翼缘下横梁荷载为腹板下横梁荷载为底板下横梁荷载为翼缘下纵梁间距为900mm，腹板下纵梁间距为300mm，底板下纵梁间距为600mm，按3跨连续梁计算，翼缘下、腹板下及底板下横梁简图如图4-6、4-7、4-8所示图4-6 翼缘下横梁计算简图(单位：N/mm)4-7 腹板下横梁计算简图(单位：N/mm)图4-8 底板下横梁计算简图(单位：N/mm)（1）翼缘下计算结果 翼缘下横梁剪应力图、弯矩图及支反力图如图4-9、4-10、4-11所示图4-9 翼缘下横梁剪应力图(单位：MPa)最大剪应力0.7MPa，满足图4-10 翼缘下横梁弯应力图(单位：MPa)最大弯应力4.1MPa，满足图4-11 翼缘下横梁支反力图(单位：kN)最大支反力为8.3kN（2）腹板下计算结果翼缘下横梁剪力图、弯矩图及支反力图如图4-12、4-13、4-14所示图4-12 腹板下横梁剪应力图(单位：MPa)最大剪应力0.9MPa，满足 图4-13 腹板下横梁弯应力图(单位：MPa)最大弯应力1.7MPa，满足图4-14腹板下横梁支反力图(单位：kN)最大支反力Pmax=10.8kN（3）底板下计算结果翼缘下纵梁剪力图、弯矩图及支反力图如图4-15、4-16、4-17所示图4-15 底板下横梁剪应力图(单位：MPa)最大剪应力0.8MPa，满足图4-16 底板下横梁弯应力图(单位：MPa)最大弯应力3.3MPa，满足图4-17底板下横梁支反力图(单位：kN)最大支反力为Pmax=10.1kN4.5.2.4底模纵梁计算横梁荷载为分配梁传递的集中力8.3kN(翼缘下、荷载间距300mm)、10.8kN(腹板下，荷载间距300mm)、10.1kN(底板下，荷载间距300mm)，以腹板下纵梁作为控制计算。纵梁计算简图如图4-17所示 图4-18 纵梁计算简图(单位：N/mm)纵梁选用150150mm方木纵梁下立杆排距600mm，按3跨连续梁计算。建模得计算结果横梁剪力图、弯矩图及支反力图如图4-19、4-20、4-21所示图4-19纵梁剪应力图(单位：MPa)图4-20 纵梁弯应力图(单位：MPa)图4-21 纵梁支反力图(单位：MPa)计算结果为最大剪力为0.5MPa，满足要求最大弯应力为2.0MPa，满足要求最大反力Pmax=23.2kN最大位移为max=0.081mm4.6 立杆计算4.6.1 立杆强度及稳定性(1)通过模板下传递荷载计算的立杆强度及稳定性取腹板下支架排距600mm，行距300mm，步距1200mm，由上可知，腹板下单根立杆在最不利荷载作用下最大轴力P=7.1kN，在模板计算荷载时已考虑了恒载和活载的组合效应。可采用此值直接计算立杆的强度和稳定性。立杆选用钢管，截面积回转半径 i=15.88mm， 面积A=450.4mm2。横杆步距1200mm，顶端(底部)自由长度450mm，则立杆计算长度。立杆长细比：查钢结构附表1-9 a类截面轴心受压构件的稳定系数 得强度验算：满足稳定性验算：满足 (2)依照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范计算的立杆强度及稳定性支架高度25m，腹板下面排距0.3m，行距0.6m，步距1.2m。立杆延米重3.54kg/m，每平方米剪刀撑的长度系数0.325.单根立杆自重：单根立杆承担混凝土荷载：单根立杆承担模板荷载：单个立杆承担倾倒、振捣混凝土荷载：单根立杆承担施工人员及机具荷载：风荷载：风压高度变化系数uz查建筑结构荷载规范表7.2.1可取1.42(支架高度30m内，丘陵地区)；风荷载脚手架体型系数us查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表4.2.4可取1.3(敞开框架型，为挡风系数，可查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表A-3，表中无参照数据时可按下式计算)；挡风系数。1.2为节点增大系数；为挡风面积(， L为立杆的纵距，h为横杆的步距，0.325为每平方米剪刀撑的长度，d为钢管的外径)；为迎风面积(，L为立杆的纵距，h为横杆的步距)。故基本风压w0查建筑结构荷载规范D.4表可取0.25kN/m2(根据地区情况，河北石家庄）。风荷载为。不考虑风载时立杆的强度和稳定性立杆计算荷载：因为21.57kN23.2kN ,由于立杆最大轴力为23.2kN时已通过强度和稳定性计算，故无需检算。考虑风载时立杆的强度和稳定性立杆计算荷载：风荷载产生的弯矩： (3跨连续梁弯矩公式，L为立杆的纵距，h为横杆的步距)。立杆长细比103.9,计算得绕x轴受压稳定系数。立杆截面参数A=450.4mm2，W=4732mm3。由，满足。4.6.2 立杆的压缩变形H为立杆的总高度，E为弹性模量，A为截面面积4.7 底托(枕木)检算当立杆最大轴力超过40kN时，则大于标准底托的承载力，需要另行设计底托或对现有底托采用加强措施2。P=7.1kN40kN,N=21.57kN40KN,故满足底托承载力要求。4.8 地基承载力模板下传最不利荷载作用下最大轴力23.2kN，立杆下传轴力采用根据规范计算为21.57kN，以23.2kN作为控制计算。箱梁下腹板基础断面图如图4-22所示图4-22 箱梁下腹板基础断面图(单位：cm）一个底托下混凝土垫板最大面积 (腹板下面，按全部硬化处理)。地基承载力设计值最小需要满足图4-23 立杆间距大于0.6m时地基局部图(单位：cm)当立杆间距大于0.6m时，通过以下办法来计算地基承载力:底托宽度0.15m，硬化混凝土厚度h，混凝土压力扩散角为45o，立杆间距大于0.6m时地基局部图如图4-23所示。则立杆轴力传递到地基表面的面积为(2h+0.15)2。上例中混凝土厚度0.2m，则单根立杆地基顶面承压面积为：.在此说明：根据扣件式钢管脚手架安全施工规范5.5立杆地基承载力计算：地基承载力设计值 (k为地基承载力标准值，kc为支架地基承载力调整系数，对碎石土、砂土、回填土应取0.4，