支架法现浇箱梁计算书剖析

现浇箱梁支架验算书1、现浇箱梁荷载分配分析1.1 单箱二室现浇箱梁断面与面积叠加图如下：单箱二室现浇箱梁断面图单箱二室箱梁面积叠加图1.1.1、单箱二室现浇箱梁荷载计算(1)、钢筋混凝土荷载25cm厚顶及底板荷载：q1=0.25226=13 (KN/m2)；肋、腹板荷载：q2=2.126=54.6(KN/m2)；横梁荷载：q3=2.126=54.6 (KN/m2)；翼板荷载：q4=0.4526=11.7 (KN/m2)。(2)、模板计算荷载：q5=1.5 KN/m2。（竹胶板荷载：0.02m25KN/m3=0.5 KN/m2，10cm10cm等间距30cm的木档荷载：0.1m0.1m1m/0.3m8KN/m3=0.27KN/m2，芯模及支撑等为1倍木档重量=(0.45+0.27)2 KN/m2，故可按1.5KN/m2计）。(3)、设备及施工均布活荷载：q6=2.5 kN/m2。(4)、混凝土浇注冲击荷载：q7 =2 kN/m2。(5)、混凝土振捣荷载：q8=2 kN/m2。1.2 单箱四室现浇箱梁断面与面积叠加图如下：单箱四室现浇箱梁断面图单箱四室箱梁面积叠加图 1.2.1、单箱四室现浇箱梁荷载计算(1)、钢筋混凝土荷载25cm厚顶及底板荷载：q1=0.25226=13 (KN/m2)。肋、腹板荷载：q2=1.426=36.4 (KN/m2)。横梁荷载：q3=1.426=36.4 (KN/m2)。翼板荷载：q4=0.4526=11.7 (KN/m2)。(2)、模板计算荷载：q5=1.5 KN/m2。（竹胶板荷载：0.018m25KN/m31m=0.45 KN/m2，10cm10cm等间距30cm的木档荷载：0.1m0.1m1m/0.3m8KN/m3=0.27KN/m2，芯模及支撑等为1倍木档重量=(0.45+0.27)2 KN/m2，故可按1.5KN/m2计）(3)、设备及施工均布活荷载：q6=2.5 kN/m2。(4)、混凝土浇注冲击荷载：q7 =2 kN/m2。(5)、混凝土振捣荷载：q8=2 kN/m2。2、单箱二室现浇箱梁支架验算本标段支架法单箱二室现浇箱梁，梁高2.1m，主要为主线2号桥和AK0+632.7匝道桥，主要采用满堂支架及钢管柱工字钢门洞支架施工，本计算以AK0+632.7匝道桥为例对满堂支架及钢管柱工字钢门洞支架进行验算。2.1、模板受力验算底模板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度，本项目现浇箱梁（梁高为2.1m时）在横梁下底模板受力最大,仅验算该处模板受力即能满足要求。现浇箱梁底模板受力按三跨连续梁进行计算，详见底模板为受弯结构示意图。竹胶板的抗弯强度设计值=13MPa，弹性模量E =7000MPa。2.1.1、荷载计算(1)、静荷载标准值：(底模下木枋间距为30cm) 。q1=(54.6+1.5)0.31=56.10.3=16.83(kN/m)。(2)、活荷载标准值：q2=(2.5+2.0+2.0)0.3=6.50.3=1.95(kN/m)。(3)、故荷载组合值：qmax=1.216.83+1.41.95=22.93(KN/m)。(4)、竹胶板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = = = 20(cm3)。I = = = =20(cm4)。2.1.2、竹胶板抗弯强度计算(1)、强度计算（按近似三跨连续梁计算）：应有= 。Mmax = = 0.122.930.32=0.21（KNm）。 = = =10.5Mpa =13MPa。竹胶板底模强度满足要求!(2)、剪力计算：由于受力最大处纵向间距为0.3米内，最大荷载qmax =22.93KN/m0.6m（横向间距）。= = = 3.44(MPa) =0.313=3.9(MPa)。竹胶板剪力强度能满足要求。2.2、方木受力验算模板下由1010cm方木搭成分配梁，直接支承模板，横桥向布置,按三跨连续梁，且按承受均布荷载计算。采用木材材料为A4类，其容许应力，弹性模量按A4类计，即：w11MPa，E9103MPa，1010cm方木与竹胶板累加后的截面特性：W +20166.67+20=186.67(cm3)。I= +20=833.33+20=853.33(cm4)。2.2.1、在腹板位置（受力最大）(1)、弯矩计算砼荷载q2=54.6KN/m2,方木顺桥向等间距30cm布置，横桥向跨径（等间距）60cm布置。q腹1.2(54.6+1.5)0.31.4(2.5+2+2)0.322.93(KN/m)。Mmax= = =0.825(KNm)。w= = 4.42(Mpa) =1.7 MPa。方木剪力强度不能满足要求。在腹板位置采用两根方木并排布置，重新验算剪力如下：= = =1.32(MPa) =1.7 MPa。在腹板等受力最大处采用两根方木并排布置，抗剪强度能满足要求。(3)、挠度计算fmax= = =0.26(mm) f= = =1.2(mm)。若按简支梁计算挠度值:f2= =0.51(mm) f= = =1.2(mm)。方木刚度能满足要求。2.3、 10槽钢（纵向受力分配梁）受力计算10槽钢: w1401.3=182Mpa（按临时工程可取值1.3倍），弹性模量E2.11011Pa=2.1105Mpa，截面特性：WY7.8cm3，IY=25.6cm4。WX39.7cm3，IX =198.3cm4，=110MPa。S面积=12.74cm2，G重=10kg/m=100N/m=0.1KN/m。2.3.1、在腹板部位砼荷载q=54.6KN/m2，顺桥向每支点间距为L=60cm，横桥向间距为60cm，横向分配木梁间距为30cm，其分配情况详见10槽钢布置示意图，每根槽钢承受荷载：q=1.2(54.6+1.5)0.61+1.20.10.6(槽钢自身荷载)+1.4(2.5+2+2)0.6145.97(KN)。由于槽钢纵向跨径按每0.6m间距布置，其上架设方木间距为0.3m，如槽钢受力示意图所示，且按单跨梁最大荷载计算：(1)、弯矩计算支点反力F= q2= 45.972=23(KN)。Mmax=230.68=1.73(KNm)。w= =43.58(MPa) = 182MPa。10槽钢强度能满足要求。(2)、挠度计算：fmax= = =0.14(mm) f= = =1.2(mm)。10槽钢刚度满足要求。2.3.2、在翼缘板部位，按顺桥向每支点间距为L=100cm，横桥向间距为90cm，翼板砼荷载：q3=0.4526=11.7 KN/m2：(1)、弯矩计算q=1.2(11.45+1.5)0.91+1.20.9+1.4(2.5+2+2)0.9122.3(KN)。Mmax= =2.9 (KNm)。= 73.05(MPa) w=182MPa。10槽钢强度能满足要求。(2)、剪应力计算= = =17.5（MPa） =85MPa。10槽钢剪力强度能满足要求。(3)、挠度计算fmax= = =0.61(mm) f= = = 2 (mm)。10槽钢刚度能满足要求。2.4、 10槽钢下满堂钢管支架受力验算工字钢门洞以上采用钢管(483.0mm) 满堂支架搭设（调整纵横坡），钢管底部支撑于10槽钢（或钢管）上，10槽钢（或钢管）用扣（扣件）与贝雷桁架连接牢固，并设扫地杆。底腹模板下横、纵向等间距0.6m0.6m布置钢管支架；翼缘板下纵、横向等间距1.2m1.2m布置钢管支架，立杆步距0.51m。支架最大搭设高度为1.0m，横梁或腹板下钢管支架所承受的力为最大。钢管单位重为33.3N/m；扣件及斜撑钢管的附加力考虑20%。2.4.1、支架承受荷载计算(1)、支架以上荷载支架主要受槽钢传递的荷载，也就是槽钢的支点反力：g=F=23KN23000 (N)。(2)、支架纵向钢管自重g1 = 1.0m33.3N/m1.2 = 39.96 (N)。(3)、支架横向钢管传递给每根纵向钢管自重g2 = (0.6+0.6)33.311.2 =47.95(N)。注：公式中的两个1.2系数分别表示扣件及斜撑的附加力和纵向钢管受力的不均匀系数。(4)、支架钢管底部截面所承受的最大压力N = g + g1 + g2 = 23000+39.96+47.95=23087.91(N)。2.4.2、竖向钢管底部截面的截面承载应力验算单根钢管截面面积：A= = 424 (mm2)。钢管截面轴向容许应力为： =140 Mpa = 140 N/mm2。(1)、本支架钢管截面所承受的最大承压应力验算max= = = 54.5 (Mpa)。(2)、钢管轴向应力折减系数计算：考虑两端铰支取长度系数=1。惯性距计算：I= = 107800 mm4。i = = = 15.945 mm。 = = =62.7。查表求得: =0.808 。钢管轴向容许应力：=0.808 140= 113.1 Mpa max=54.5Mpa。支架钢管截面所承受的最大承压应力满足施工要求。2.4.3、支架竖向钢管稳定性验算(1)、惯性距计算I= = 107800 mm4。已知条件：截面钢管面积A=424 mm2；所承受最大应力max=31.65 Mpa；纵向钢管最大间距为0.6m；考虑两端铰支取长度系数=1；长度L=0.6m=600mm。(2)、稳定性计算支架单根钢管所承受的临界力：Pcr= = =591232.9 (N) N =23087.91 N 。按此布置的支架满足施工过程中应力及稳定性的要求。2.4.4、扣件抗滑力计算经计算横向钢管传递到到单根纵向钢管的作用力g2 =0.048 KN RC=8.5 KN，即直角扣件、旋转扣件抗滑移承载力设计值。扣件抗滑力满足施工要求。2.5、支架钢管底部I10工字钢受力验算支架钢管布置为顺桥向等间距0.6m，横桥向与下部I56b工字钢斜交布置，支点间距0.9m，最大力应在I10工字钢上同时受到上部两根立杆传来的荷载，如右图所示。I10工字钢采用U形螺栓和I56b工字钢捆绑在一起。I12.6工字钢: w1401.3=182Mpa（按临时工程可取值1.3倍），弹性模量E2.11011Pa=2.1105Mpa，截面特性：WY9.72cm3，IY=33cm4。WX49cm3，IX =245cm4，=110MPa。S面积=14.345cm2，G重=11.26kg/m=112.6N/m=0.113KN/m。2.5.1、I10工字钢承受荷载计算(1)、钢管支架传递的荷载 g1 =23087.912=46175.82(N)(2) 、I10工字钢自身重量 g2 =1.2112.60.9=121.61(N)(3) 、I10工字钢受到的最大支点反力 F=q=(g1+g2)2=(46175.82+121.61)2=23148.7(N)2.5.2、I10工字钢受力验算(1)、弯矩计算Mmax=Fa=23148.7150=3472307 (Nmm)。= 70.86(MPa) =140MPa。I10工字钢强度能满足要求。(2)、剪应力计算= = =16.14（MPa） =110MPa。I10工字钢剪力强度能满足要求。(3)、挠度计算fmax= =0.66(mm) f= = = 1.8 (mm)。I10工字钢刚度能满足要求。2.6、I56b跨绍诸门洞工字钢受力验算I56b工字钢垂直绍诸高速公路布置（与现浇箱梁斜交）跨径为8m，主要受上部I10工字钢分配梁传递的集中力荷载，I10工字钢顺桥向间距为60cm，传递在I56b工字钢上的集中力间距为60sin30=120cm，则每根I56b工字钢最大受到7个集中力荷载，如右图所示。I56b工字钢: w1401.3=182Mpa（按临时工程可取值1.3倍），弹性模量E2.11011Pa=2.1105Mpa，截面特性：WY174cm3，IY=1490cm4。WX2450cm3，IX =68500cm4，=110MPa。S面积=146.635cm2，G重=115.108kg/m=1151.1N/m=1.151KN/m。2.6.1、I56b工字钢承受荷载计算(1)、I56b工字钢受上部I10工字钢传递的荷载 g1 =P7=23148.77=162040.9(N)(4) 、I56b工字钢自身重量 g2 =1.21151.18=11050.6(N)(5) 、I56b工字钢受到的支点反力 F=q=(g1+g2)2=(162040.9+11050.6)2=86545.8(N)2.6.2、I56b工字钢受力验算(1)、弯矩计算,由图可知最大弯距出现在跨中位置，则：Mmax=FL/2-P(3.6+2.4+1.2)=86545.88/2-23148.77.2=179512.4(N.m)。= 73.3(MPa) =140MPa。I56b工字钢强度能满足要求。(2)、剪应力计算= = =5.9（MPa） =110MPa。I156b工字钢剪力强度能满足要求。(3)、挠度计算fmax= =15.24(mm) f= = = 16 (mm)。I56b工字钢刚度能满足要求。施工过程中还应采取在工字钢两侧加焊钢板等措施，以增加工字钢的刚度，提高可靠性。2.7、钢管柱顶I56b工字钢横梁受力验算横梁两根I56b工字钢拼接，顺绍诸高速公路路侧布置与上部门洞I56b工字钢垂直，下部为5708mm钢管柱，间距为225cmsin30=450cm，上部的门洞工字钢传递的集中力荷载间距90sin30=45cm，如右图所示共有11个集中力荷载。2.7.1、I56b工字钢承受荷载计算(1)、I56b工字钢受上部门洞工字钢传递的荷载 g1 =P10=86545.811=952003.8(N)(6) 、2根I56b工字钢自身重量 g2 =1.21151.162=16575.84(N)(7) 、2根I56b工字钢受到的支点反力 F=q=(g1+g2)22=(952003.8+16575.84)22=242144.9(N)2.7.2、I56b工字钢受力验算(1)、弯矩计算,由图可知最大弯距出现在跨中位置，则：Mmax=FL/2-P(2.25+1.8+1.35+0.9+0.45)/2=242144.94.5/2-86545.86.75/2=252734(N.m)。= 103.2(MPa) =140MPa。I56b工字钢强度能满足要求。(2)、剪应力计算= = =16.5（MPa） =110MPa。I156b工字钢剪力强度能满足要求。(3)、挠度计算fmax= =7.59(mm) 488689.8N钢管桩刚度、稳定性满足要求。2.9、C25混凝土钢管柱底座受力验算混凝土底座直接在绍诸高速公路沥青路面上浇筑，钢管柱底部采用8080cm钢板焊接并与混凝土底座预埋螺栓连接，如右图所示。钢管通过钢板传递给混凝土面的压强：=488689.8(800800)=0.76Mpa25MpaC25混凝土底座满足要求。混凝土底座传递给基底（沥表路面）的压强（取受力最大的4.5m计算）：=（488689.8+4.51126）(45001000)=0.108Mpa=108Kpa基底满足要求。3、单箱四室现浇箱梁满堂支架验算本标段支架法单箱四室现浇箱梁，梁高1.4m，主要为FK1+234.11匝道桥和HK0+152.84匝道桥，采用满堂支架施工，支架钢管采用48、d=3.5mm。支架搭设宽度12m，高度28.7m。本计算以FK1+234.11匝道桥为例对满堂支架进行验算，并对HK0+152.84匝道桥门洞进行验算。支架钢管截面特性外径d(mm)壁厚t(mm)截面积A(mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回转半径i（mm）每米长自重（N）483.54.891021.2191055.0810315.7838.41401.3=182Mpa（按临时工程可取值1.3倍）。3.1、模板受力验算由于模板采用与单箱二室现浇箱梁相同布置，且单箱四室的最大受力比单箱二室现浇箱梁小，可参照本计算书第2.1节，因此本节不再验算。3.2、方木受力验算模板下由1010cm方木搭成分配梁，直接支承模板，横桥向布置，方木支点跨径为90cm,按三跨连续梁，且按承受均布荷载计算。采用木材材料为A4类，其容许应力，弹性模量按A4类计，即：w11MPa，E9103MPa，1010cm方木与竹胶板累加后的截面特性：W +16.2166.67+16.2=182.97(cm3)。I= +14.58=833.33+14.58=847.91(cm4)。3.2.1、在腹板位置（受力最大）(1)、弯矩计算砼荷载q2=36.4KN/m2,方木顺桥向等间距30cm布置，横桥向跨径（等间距）60cm布置。q腹1.2(36.4+1.5)0.31.4(2.5+2+2)0.316.37(KN/m)。Mmax= = =1.33(KNm)。w= = 7.27(Mpa) =11Mpa。方木抗弯强度能满足要求。(2)、剪力计算由于纵向最大间距为0.3米内，最大荷载为16.37KN 。= = = 1.59(MPa) =1.7 MPa。方木剪力强度能满足要求。(3)、挠度计算fmax= = =0.94(mm) f= = =1.8(mm)。方木刚度能满足要求。施工过程中在腹板等受力最大处采用两根方木并排布置，增加方木可靠性。3.3、 10槽钢（纵向受力分配梁）受力验算由于槽钢采用与单箱二室现浇箱梁相同布置，可参照本计算书第2.3节，因此本节不再验算。3.4、 满堂钢管支架受力验算单箱四室现浇箱梁采用钢管(483.0mm) 满堂支架搭设，钢管底部支撑于10槽钢（或钢板）上，底、腹模板下横、纵向等间距0.9m0.6m布置钢管支架；翼缘板下横、纵向等间距1.2m1.2m布置钢管支架，立杆步距1.05m。横梁或腹板下钢管支架最大搭设高度为28.7m，翼缘板下钢管支架最大搭设高度为30.1m。本计算按照碗扣式满堂钢管支架进行验算。3.4.1、底、腹板下支架承受荷载计算肋、腹板荷载：q2=1.426=36.4 (KN/m2)，为最大受力荷载，支架搭设最大高度为28.7m，故按此最不利情况进行验算。(1)、支架以上荷载（单根立杆）恒载g 1=1.2(36.4+1.5)+槽钢自重1.20.10.90.60.9=12.309（KN）=12309（N）。活载g 2=1.4(2.5+2+2)0.60.9=2.457（KN）=2457（N）。(2) 、支架钢管自重 引用建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011附录A表的数据，按立杆纵距0.6m，横距0.9m，步距1.05m查表，可得每米钢管结构自重为166.3N/m：g3 = 28.7m166.3N/m1.2 =5727.4 (N)。(3) 风荷载 k=0.7sz0=0.71.01.420.46=0.4 KN/m2 其中 w0 - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：0=V02/1600,V0取27.2m/s，则0=0.46KN/m2； z - 根据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)附录D，按照离地面高30m、地面为B类取值，z=1.42； s - 风荷载体型系数：本工程取值为1.0；单肢立杆上的风载，以顺桥向为迎风面，立杆间距为0.6m，因此单肢立杆上的荷载：水平风荷载w=1.4k0.628.7=9.643KN=9643N风荷载引起的单根立杆竖向荷载：g4=w=9.643=11.25KN=11250N式中lx-立杆横距0.9m3.4.2、支架立杆验算建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 166-2008)的规定，脚手架立杆稳定计算的荷载组合为:1）永久荷载+可变荷载 2）永久荷载+0.9(可变荷载+风荷载)。1、不组合风载时单肢立杆轴向力N1=g 1+g 2+g 3=12309+2457+5727.4=20493.4N横杆步距h=1.05m，按照在每行每列有斜杆的网格结构计算，故立杆计算长度为l0=h=1.05m。长细比=L/i=1050/15.78=66.54,查表求得=0.791，则：N= A=0.791489182=70397.4NN1N 立杆承载力符合要求。2、组合风载时单肢立杆轴向力1）立杆