黄果树互通式立交30米箱梁支架设计计算书.doc

镇胜高速公路第四合同段黄果树互通式立交桥30米箱梁支架设计计算书方案6：外径4.8cm满堂式钢管支架，立杆横向间距80cm， 纵向间距75cm；横向水平杆间距75cm，垂距120cm；纵向水平杆间距80cm，垂距120cm；山东省公路工程总公司贵州分公司2005年8月18日30米箱梁支架设计计算书 一、基本资料：第一联左半幅预应力砼箱梁，跨径3孔30米，500号砼，3跨砼总方量682.90m3；第一联左半幅预应力砼箱梁共用普通钢筋105T105000kg；第一联左半幅预应力砼箱梁共用预应力钢束19.18T19180kg；第一联左半幅预应力砼箱梁底板受力计算宽度15.00m；预应力钢筋砼箱梁作用在竹胶板上的压力为：(682.902400+105000+19180)/3/3015.00=1306 kg/ m2采用外径4.8cm（壁厚3.5mm）满堂式钢管支架，立杆横向间距80cm，纵向间距75cm；横向水平杆间距75cm，垂距120cm；纵向水平杆间距80cm，垂距120cm； 横向斜撑共4排，排距5m，15m宽的支架一共4排；纵向斜撑共7排，排距5m，30m长的支架一共7排。4.8cm外径满堂式钢管支架基本数据：1、立杆基本数据：立杆排数 30m/80cm =37.5排立杆根数 37.5排排20根/排=750根立杆总长 750根22m /根=16500 m立杆总重 16500m3.84kg/m=63360 kg2、横向水平杆基本数据：横向水平杆排数 21.60m/120cm1排扫地杆=19排横向水平杆根数 19排20根/排=380根横向水平杆总长 380根30m /根=11400 m横向水平杆总重 11400m3.84kg/ m=43776 kg3、纵向水平杆基本数据：纵向水平杆排数 21.60m/120cm1排扫地杆=19排纵向水平杆根数 19排37.5根/排=712.5根纵向水平杆总长 712.5根15.00m /根=10688 m纵向水平杆总重 10687.5 m3.84kg/m=41040 kg4、横向斜撑基本数据：横向斜撑总长 4排261m/排=1044 m横向斜撑总重 1044 m3.84kg/m=4009 kg5、纵向斜撑基本数据：纵向斜撑总长 7组130.48m /组=914 m纵向斜撑总重 9143 m3.84kg/m=3510 kg6、一跨30m满堂式钢管支架所耗扣件基本数据：横向水平杆扣件 1937.520=14250个纵向水平杆扣件 1937.520=14250个横向斜撑扣件 横向斜撑总长1044 m（1个/m）=1044个纵向斜撑扣件 纵向斜撑总长914m（1个/m）=914个7、由于接管引起钢管、扣件增加数量的计算：根据规范每个接头搭接长度不得小于1 m，扣件不得小于2个之规定，结合本工程支架高度22米的实际情况、加之钢管的标准长度一般为2、4、6m 3种规格，综合以上情况分析，每根立杆（22米高）一般为4个接头，即每22米立杆钢管就增加4米，故钢管和扣件（立杆、纵横向水平杆、斜撑采用同一标准）增加数量为：钢管增加长度=(16500m+11400m+10688m+1044m+914m)/224=7372 m钢管增加重量=7407m3.84kg/m=28309 kg扣件增加个数=(16500m+11400m+10688m+1044m+914m)/222=3686个扣件增加重量=3686个1.5kg/个=5529 kg8、一跨30m满堂式钢管支架所耗钢管总量：钢管总长度=16500m+11400m+10688m+1044m+914m7372m = 47918 m钢管总重量= 47918 m3.84kg/m=184005 kg9、一跨30m满堂式钢管支架所耗扣件总量： 扣件总个数=14250个14250个1044个914个3686个=34144个扣件总重量=34144个1.5kg/个=51216 kg10、一跨30m满堂式钢管支架所耗钢管、扣件总量： 184005 kg51216 kg =235221 kg11、一跨30m满堂式钢管支架每平方米重量计算：235221kg/30m15.00m= 523 kg/ m2模板荷载（按50钢模，50竹胶板计算，钢模65kg/m2，竹胶板24kg/m2，不管钢模还是竹胶板单位重量里面均包括支撑用材料重量）按66kg/m2计；人群荷载（1人/3m2）按25kg/m2计；辅助机具及材料按10kg/m2计；竹胶板（700kg/m3）按14kg/m2计；1010cm方木（500kg/m3）按13kg/m2计。 作用在钢管立杆上每平方米的荷载总重为：13065236625101413=1957kg/ m2二、钢管立杆的强度及稳定性验算：为了安全起见，钢管强度验算截面为立杆底部；稳定性验算为立杆最下面高度为120cm的节间。1、钢管立杆的强度验算：(1) 每根立杆所承担支承荷载面积的计算：跨径底模宽度/立杆根数=30m15.00m/750根=0.60 m2(2) 每根立杆所承担支承荷载的计算：N=0.60m21957kg/ m2=1175 kg(3) 立杆的强度验算：强度计算公式 = N/Aj 式中：轴向压力N=1175kg 钢管截面净面积Aj= 4.89 cm2 钢管容许应力=205N/mm2=205（100/9.8）kg/ cm2=2091.84 kg/ cm2将所有已知条件代入公式得： = N/Aj =1175/4.89=240.29 kg/ cm2 =2091.84 kg/ cm2结论：所拟定的钢管立杆纵横间距滿足强度要求。2、钢管立杆临界荷载的验算：临界荷载计算公式Pcr=2EI/L2式中：所用钢管钢材的弹性模量E=206000 kg/ cm2 所用钢管钢材的惯性矩I=12.19 cm4 两层水平杆之间的距离L=120 cm 将所有已知条件代入公式得：Pcr=2EI /L2=319/1202=1719.4 kg 实际荷载N=1168.2kg结论：所拟定的钢管纵横水平杆层距滿足临界荷载要求。3、钢管立杆的稳定验算：压杆稳定性计算公式 = N/Aj 式中：轴向压力N=1175 kg 钢管截面净面积Aj= 4.89 cm2 现行施工规范大全P51518表B 两层水平杆之间的距离L=120 cm 钢管回旋半径r =1.58 cm 现行施工规范大全P51518表B 两层水平杆之间距离的长度系数=1 由孙训方编材料力学下册P135表101中查得。钢管柔度系数=L/r =1120/1.58=75.95压杆最大长细比确定的稳定系数=0.758 根据钢管柔度系数查钢结构设计手册P1047附录2附表6。钢管容许应力=205N/mm2=205（100/9.8）kg/ cm2=2091.84 kg/ cm2将所有已知条件代入公式得： = N/Aj=1175/0.7584.89 =317 kg/ cm2 = 2091.84 kg/ cm2结论：所拟定的钢管立杆纵横向距离和纵横水平杆层距滿足临界荷载要求。4、第2层方木横梁截面尺寸的强度及挠度验算：(1) 第2层方木横梁荷载计算：预应力钢筋砼箱梁作用在竹胶板上的压力为1306 kg/ m2；模板荷载（按50钢模，50竹胶板计算，钢模65kg/m2，竹胶板24kg/m2，不管钢模还是竹胶板单位重量里面均包括支撑用材料重量）按66kg/m2计；人群荷载（1人/3m2）按25kg/m2计；辅助机具及材料按10kg/m2计；竹胶板（700kg/m3）按14kg/m2计；第2层1010cm方木（500kg/m3）按6.7kg/m2计。1306662510146.7=1428 kg/m2作用在第2层方木上的均布荷载=1428kg/m2(0.8m0.6m)=686kg/m=6.86 kg/cm(2) 第2层方木横梁截面尺寸的强度验算：已知第2层方木横梁的跨径为80cm（第1层方木的排距），第2层方木的排距为60cm，均布荷载为686kg/m=6.86 kg/cm，初步拟定方木横梁的尺寸为宽10 cm，高10cm（截面积bh =1010=100cm2、重量500kg /m3、截面惯矩I=bh3/12=10103/12=833.33 cm4、截面抵抗矩W= bh2/6=10102/6=166.67 cm3，见建筑结构静力计算手册P83）。A第2层方木横梁受力计算示意图6.86kg/ cm80 cmB根据强度计算公式：M/W 式中弯矩按简支梁计算，根据建筑结构静力计算手册P146可知，弯矩计算公式为：Mmax=qL2/8式中：作用在方木横梁上的均布荷载为q=686kg/m=6.86 kg/cm方木横梁的跨径为L=80cm将上述已知条件代入弯矩计算公式得：Mmax=qL2/8=6.86802/8=5488 kgcm将上述已知条件代入强度计算公式得：M/W=5488/167=32.86 kg/cm2 w=100 kg/cm2结论：所拟定的方木横梁截面尺寸强度验算滿足要求。(3) 第2层方木横梁的剪力验算：RA=RB= qL /2=6.8680/2= 274.4kgQA=QB= RA=RB=274.4 kgmax = QASx/Ixb =3QA/2ab式中：方木横梁截面最大剪力QA = QB= RA=RB= 342.8 kg方木横梁截面的截面积ab =1010=100cm2将上述已知条件代入强度计算公式得：max = 3QA/2ab = 3274.4/2100= 4.12kg/cm2max = 4.12kg/cm2 =10kg/cm2 见木结构设计手册P33结论：所拟定的方木横梁截面尺寸滿足剪力要求。(4) 第2层方木横梁的挠度验算：根据建筑结构静力计算手册P146可知，挠度计算公式为：fmax =5qL4/384EI f 式中：均布荷载q=686kg/m=6.86kg/cm 查建筑结构静力计算手册P146 方木横梁的跨径L =80cm弹性模量E=1071000 kg/cm2 查见结构设计原理P98截面惯矩I = bh3/12= 10103/12=833cm4建筑结构静力计算手册P83 将已知条件代入挠度计算公式得：fmax=56.86804/3841071000833=0.04cm fmax =0.04cm f= L/600 = 100/600 = 0.17cm结论：所拟定的方木横梁截面尺寸滿足挠度要求。f= L/600见结构设计原理P985、第1层方木横梁截面尺寸的强度及挠度验算：(1) 第1层方木横梁荷载计算：预应力钢筋砼箱梁作用在竹胶板上的压力为1306 kg/ m2；模板荷载（按50钢模，50竹胶板计算，钢模65kg/m2，竹胶板24kg/m2，不管钢模还是竹胶板单位重量里面均包括支撑用材料重量）按66kg/m2计；人群荷载（1人/3m2）按25kg/m2计；辅助机具及材料按10kg/m2计；竹胶板（700kg/m3）按14kg/m2计；第2层1010cm方木（500kg/m3）按13kg/m2计。13066625101413=1434 kg/m2作用在第1层方木上的均布荷载=1434kg/m2(0.8m0.6m)=689kg(2) 第1层方木横梁截面尺寸的强度验算：由于第1层方木横梁跨径为75cm，而第2层方木横梁的间距为60cm，为了获得最大的弯矩，在75cm范围内布置1个受力点，设定第2层方木横梁的作用力在第1层方木横梁的正中，计算简图如下： 集中荷载为689kg，初步拟定方木横梁的尺寸为宽10 cm，高10cm（截面积bh =1010=100cm2、重量500kg /m3、截面惯矩I=bh3/12=10103/12=833.33 cm4、截面抵抗矩W= bh2/6=10102/6=166.67 cm3，见建筑结构静力计算手册P83）。A第2层方木横梁弯矩计算受力图689kg75 cmB根据强度计算公式：M/W 式中弯矩按简支梁计算，根据建筑结构静力计算手册P142可知，弯矩计算公式为：Mmax=PL/4式中：作用在方木横梁上的均布荷载为P=689kg方木横梁的跨径为L=75cm将上述已知条件代入弯矩计算公式得：Mmax=PL/4=68975/4= 12919 kgcm将上述已知条件代入强度计算公式得：M/W=12919/167=77.36 kg/cm2 w=100 kg/cm2结论：所拟定的方木横梁截面尺寸强度验算滿足要求。(3) 第1层方木横梁的剪力验算：由于第1层方木横梁跨径为75cm，而第2层方木横梁的间距为60cm，为了获得最大的剪力，在75cm范围内布置2个受力点，计算简图如下：A第2层方木横梁剪力计算受力图689kg60cmB689kg7.5cm7.5cmRA=RB=P=689 kgQA=QB= RA=RB=689 kgmax = QASx/Ixb =3QA/2ab式中：方木横梁截面最大剪力QA = QB= RA=RB= 689 kg方木横梁截面的截面积ab =1010=100cm2将上述已知条件代入强度计算公式得：max = 3QA/2ab = 3689/2100= 10.335kg/cm2max = 10.335kg/cm2 =10kg/cm2 见木结构设计手册P33结论：实际剪力稍大于容许剪力，所拟定的方木横梁截面尺寸基本滿足剪力要求。(4) 第1层方木横梁的挠度验算：由于第1层方木横梁跨径为75cm，而第2层方木横梁的间距为60cm，为了获得最大的挠度，在75cm范围内布置1个受力点，设定第2层方木横梁的作用力在第1层方木横梁的正中，计算简图如下： 集中荷载为689kg，初步拟定方木横梁的尺寸为宽10 cm，高10cm（截面积bh =1010=100cm2、重量500kg /m3）。A第2层方木横梁弯矩计算受力图689kg75 cmB根据建筑结构静力计算手册P142可知，挠度计算公式为：fmax =PL3/48EI f 式中：均布荷载P =689kg 查建筑结构静力计算手册P146 方木横梁的跨径L =75cm弹性模量E=1071000 kg/cm2 查见结构设计原理P98截面惯矩I = bh3/12= 10103/12=833cm4建筑结构静力计算手册P83 将已知条件代入挠度计算公式得：fmax=689753/481071000833=0.068cm fmax =0.068cm f= L/600 = 100/600 = 0.17cm结论：所拟定的方木横梁截面尺寸滿足挠度要求。f= L/600见结构设计原理P986、过水通道处宽翼缘工字钢梁截面尺寸的强度及挠度验算：(1) 过水通道处宽翼缘工字钢横梁截面尺寸的强度验算：过水通道宽翼缘工字钢梁受力计算示意图1175kg1175kg1175kg80cm80cm2880cmAB376cm1175kg80cm1175kg28已知过水通道处宽翼缘工字钢横梁的斜跨径为376 cm（垂直方向350cm），已知每根立杆所承担支承荷载为1175 kg，因立杆横向排列间距为80cm，所以每根工字钢梁上最多排列5根立杆。初步拟定宽翼缘工字钢横梁的型号为HK26b（高26cm、宽26cm、重量93kg /m、截面积118.4cm2、惯矩I=14918 cm4、截面抵抗矩W=1147 cm3，见道路建筑工程材料手册P194）。根据强度计算公式：M/W 式中弯矩按简支梁计算，要求弯矩先需计算支座反力：YB= YA=11755/2=2938kg令m中=0： 376/2YA2801175801175=0 Mmax =376/2YA2801175801175=(376/2)29382801175-801175=270344 kgcm将上述已知条件代入强度计算公式得： M/W=270344/1147=235.70 kg/cm2 =1700 kg/cm2结论：所拟定的宽翼缘工字钢横梁截面尺寸强度验算滿足要求。 (2) 过水通道处宽翼缘工字钢横梁截面的剪力验算：QA=QB= YB= YA=2938 kgmax = QAS/Id 式中：工字钢截面X轴的惯性矩比X轴的面积矩见后面计算S= 615.26 cm3工字钢截面腹板厚度d=10mm=1.0cm惯矩I=14918 cm4将上述已知条件代入强度计算公式得：max = QAS/Id = 2938615.26/149181.0=121.17kg/cm2max =121.17kg/cm2 =120kg/cm2结论：所拟定的宽翼缘工字钢横梁截面尺寸基本滿足剪力要求。1226 cm1.75cm1.0cm11.25cm面积矩S的计算：A1=261.75=45.5cm2 A2=11.251.0=11.25cm2Y1=11.251.75/2=12.13 cm Y2=11.25/2=5.63 cmA Y= A1 Y1A2 Y2=45.512.1311.255.63=615.26 cm3A= A1A2=45.5811.25=56.83 cm2将以上已知条件代入截面形心坐标公式得：=A Y/A= 615.26/56.83=10.83 cm 面积矩S=A =56.8310.83= 615.26 cm3(3) 过水通道处宽翼缘工字钢横梁截面的挠度验算：为了安全起见，挠度按简支梁计算，根据建筑结构静力计算手册P146可知，挠度计算公式为：fmax =(5n4+2 n2+1)PL3/384n3EI 式中：集中荷载作用点数n =5集中荷载P = 1175 kg 宽翼缘工字钢横梁的跨径按L =400cm计（实际跨径L =376cm）钢材弹性模量E=2.1106 kg/cm2 查建筑结构设计原理计算示例截面惯矩I = 14918 cm4 查道路工程建筑材料手册P194 将已知条件代入挠度计算公式得：fmax =(5n4+2 n2+1)PL3/384n3EI=(554+252+1) 11754003/384532.110614918=0.16cmfmax =0.16cm f= L/600 = 400/600 = 0.67cm结论：所拟定的宽翼缘工字钢横梁截面尺寸滿足挠度要求。对模板支架的有关要求1、单位工程负责人应按要求，向架设和使用人员进行技术交底。2、应按要求对钢管、扣件、脚手板等进行检查验收，不合格产品不得使用。3、经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳，堆放场地不得有积水。4、应清除搭设场地杂物，平整搭设场地，、并使排水畅通。5、当脚手架基础下有设备基础、管沟时。在脚手架使用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施。6、脚手架底座面标高宜高于自然地坪5 cm。7、脚手架基础经验收合格后，应按图纸要求放线定位。8、底座、槽钢均应准确地放在定位线上；9、每根立杆底部应设置16a型槽钢。10、支架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定距底座上皮不大于20cm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆上下方的立杆上。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于50cm。11、立杆接长除顶层顶步可采用搭接外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。12、立杆上的对接扣件应交错布置；两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于50cm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3；13、搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于10cm。14、支架立杆应竖直设置，2m高度的垂直允许偏差为1.5cm； 15、设在支架立杆根部的可调底座，当其伸出长度超过30cm时，应采取可靠措施固定。16、脚手架搭设结束后，应按图纸要求校正各杆之间的距离及立杆的垂直度。17、脚手架搭设的技术要求、允许偏差与检验方法，应符合脚手架搭设的技术要求、允许偏差与检验方法表的规定。18、严禁将外径48mm与51mm的钢管混合使用；19、开始搭设立杆时，应每隔6跨设置一根抛撑，直至连墙安装稳定后，方可根据情况拆除。20、扣件规格必须与钢管外径( 48或 51)相同；21、螺栓拧紧扭力矩不应小于40Nm，且不应大于65N.m；22、满堂模板支架纵、横向剪刀撑按图纸尺寸设置，剪刀撑的角度不得大于或小于45。在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、；剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于15cm；23、对接扣件开口应朝上或朝内；24、各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于10cm。25、作业层、斜道的栏杆和挡脚板的搭设应符合下列规定： 栏杆和挡脚板均应搭设在外立杆的内侧； 上栏杆上皮高度应为1.2m； 挡脚板高度不应小于18cm； 中栏杆应居中设置。26、脚物板的铺设应符合下列规定： 脚手板应铺满、铺稳； 脚手板探头应用直径3.2mm的镀锌钢丝固定地支承杆件上； 在拐角、斜道平台囗处的脚手板，应与横向水平杆可靠连接、防止滑动；27、卸料时应符合下列规定： 各构配件严禁抛掷至地面； 运至地面的构配件应及时检查、整修与保养，并按品种、规格随时码堆存放。 28、构配件检查与验收 新钢管的检查应符合下列规定： a应有产品质量合格证和质量检验报告； b钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道；c钢管外径、壁厚、端面等的偏差，应分别符合本规范下表的规定； 旧钢管的检查应符合下列规定：a表面锈蚀深度应符合下表序号3的规定。锈蚀检查时，应在锈蚀严重的钢管中取三根，在每根锈蚀严重的部位横向截断取样检查，当锈蚀深度超过规定值时不得使用；b钢管弯曲变形应符合下表序号序号4的规定。c钢管必须涂有防锈漆。 扣件的验收应符合下列规定： a新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。当对扣件质量有怀疑时，应按现行国家标准钢管脚手架扣件(GB15831)的规定抽样检测；b旧扣件使用前应进行质量检查。有裂缝、变形的严禁使用。出现滑丝的螺栓必须更换； c新、旧扣件均应进行防锈处理。 29、脚手架检查与验收：脚手架及其地基基础应在下列阶段进行检查与验收： 基础完工后及脚手架搭设前； 作业层上施加荷载前； 每搭设完1013m高度后； 达到设计高度后； 遇有六级大风与大雨后；寒冷地区开冻后； 停用超过一个月。 扣件螺栓是否松动； 安全防护措施是否符合要求； 是否超载； 安装后的扣件螺栓拧紧扭力矩应采用钮力扳手检查，抽样方法应按随机分布原则进行。抽样检查数目与质量判定标准，应按扣件拧紧抽样检查数目及质量判定标准确定。不合格的必须重新拧紧，直至合格为止；30、安全管理 搭设脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。 脚手架的构配件质量与搭设质量，应进行检查验收，合格后方准使用。 作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。 当有六级及六级以上大风和雾、雨、雪天气时应停止脚手架搭设与拆除作业。雨、雪后上架作业应有防滑措施。 应经常对脚手架进行检查，看各杆件的连接、支撑等的构造是否符合要求。地基是否积水，底坐是否松动、立杆是否悬空、扣件螺栓是否松动； 在脚手架使用期间，严禁拆除主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆； 不得在脚手