现浇箱梁碗扣式钢管支架体系验算.doc

现浇箱梁满堂支架及模板施工方案现浇箱梁满堂支架及模板施工方案1、工程概况三环路东北段B段道路工程(标段)桥梁工程主要包括：A匝道桥，设计起点桩号为AK0-0.039，终点桩号为AK0+292.961，全长293m，桥梁位于R=60m的平曲线内。上部结构分别采用普通钢筋混凝土及预应力混凝土连续箱梁，共四联，A匝道桥标准宽为8.50m，下部结构桥墩采用椭圆型花瓶墩，基础采用钻孔灌注桩；B匝道桥，设计起点桩号为BK0-0.048，终点桩号为BK0+288.152，全长288.20m，桥梁位于R=60m的平曲线内，上部结构分别采用普通钢筋混凝土及预应力混凝土连续箱梁，共四联，B匝道桥标准宽为8.50m，下部结构桥墩采用椭圆型花瓶墩，基础采用钻孔灌注桩；C匝道桥分为两段,第一段设计起点桩号为CK25+359.04，终点桩号为CK25+791.04，桥长为432m，桥梁位于R=1300m的平曲线内，第二段设计起点桩号为CK26+011.675，终点桩号为CK26+201.675，桥长为190m, 桥梁位于R=350m的平曲线内, 上部结构分别采用普通钢筋混凝土及预应力混凝土连续箱梁，第一段共四联，第二段共两联，第一段桥跨布置为(30x4)+(30x2+27)+(30x3)+(27x5)m，第二段桥跨布置为(20x2)+(30x5)m，C匝道标准桥宽为18.75m；洪湾主路高架桥设计起点桩号为K26+614，终点桩号为K27+040，全长426m，桥跨布置为右幅4x30+(30+27+36+33)+3x30+3x30=426m,左幅4x30+(30+33+36+27)+3x30+3x30=426m，采用现浇预应力混凝土连续箱梁，梁高1.8m。结合现场地质、地形以及各联箱梁的具体情况，采用碗扣式钢管满堂支架作为现浇箱梁支架。现就C匝道桥第一段第三联所采用的碗扣式钢管满堂支架体系进行验算。2、检算依据施工检算荷载计算项目按公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000执行、路桥施工计算手册 人民交通出版社 2001年5月（周水兴、何兆益、邹毅松等编著）。3、碗扣式钢管满堂支架体系设计概述C匝道桥第一段第三联跨径均为30m，此联箱梁为等截面单箱双室箱梁结构，梁高1.8米，桥面宽为18.75 米。支架立杆纵桥向布置为4760cm，共48排；横向立杆布置为3960cm，共40排；碗扣式钢管满堂支架体系由支架基础(80cm厚砂碎石垫层+20cm 1现浇箱梁满堂支架及模板施工方案厚C20砼)、48mm3.5mm钢管立杆、横杆、剪刀撑（扣件式）、斜撑杆、可调托架、1212cm方木横桥向分配梁、1212cm方木顺桥向分配梁以及上铺15mm厚竹胶板组成。侧模板下布置1212cm的纵桥向方木，间距为20cm，其下布置定型钢骨架，纵向间距80cm，定型钢骨架上下弦杆采用10槽钢，立柱采用48mm3.5mm钢管制作。碗扣式钢管支架体系各组成部分所采用材料及相关参数如下：模板：采用规格尺寸为2440122015mm优质竹胶板。竹胶板密度为=8.3KN/m3；抗弯强度w板竹胶板=60.0MPa，弹性模量为Em=5000MPa。木方木：为马尾松，横向方木间距为60cm；纵向方木间距为20cm；方木密度为=6.0KN/m3，方木抗弯强度为w方木=12MPa，方木横纹抗剪强度j方木=1.5MPa，弹性模量E方木=9.0103MPa。横向方木直接铺设在碗扣式满堂支架立杆顶部的可调顶托上。纵向方木铺设在横向方木上。48mm3.5mm钢管：立杆间距为6060cm，横杆层距（即立杆步距）为120cm，立杆竖向容许荷载N=33.1KN，其抗压强度值钢管=215MPa，钢材弹性模量为Eg=2.1105MPa,截面积A=4.8910-4m2，惯性矩I=1.21510-7m4，抵抗矩W=5.07810-6m3，回转半径i=1.57810-2m，每米重量3.84Kg。支架在桥纵向每1.8m间距设置剪刀撑；立杆顶部安装可调顶托，立杆底部支立在底托上；底托下设置垫木，以确保基础受力均匀。4、碗扣式钢管满堂支架验算4.1 荷载标准值计算梁端实体横隔梁下的底板模板受力最大，作为控制验算部位。分析相关荷载如下：（1）竹胶板自重：q11=0.0158.3=0.125KN/m2；纵向方木自重：q12=0.120.12156.0=0.432KN/m；横向方木自重：q13=（0.120.12126.0）/1.2=0.144 KN/m；（2） C50钢筋混凝土自重：梁端 q2=1.826=46.8KN/m2。（3）计算支撑模板及直接支撑模板的小棱时施工荷载取均布荷载q31=2.5 KN/m2，另以集中荷载P=2.5KN进行检算。计算直接支撑小棱的梁时，施工均布荷载取q32=1.5 KN/m2。计算支架立柱时，取均布荷载q33=1.0 KN/m2。（4）振捣混凝土时产生荷载：q4=2.0 KN/m2。4.2 竹胶板强度及刚度验算4.2.1 竹胶板计算模型2 22现浇箱梁满堂支架及模板施工方案竹胶板计算模型取跨度为20cm的简支梁进行验算，计算范围为20100cm。4.2.2 竹胶板强度验算（1）验算时荷载组合：情况一：q竹胶板1=(0.1251+46.81+2.51+2.01) 0.20=10.285KN/m。情况二：q载P=2.5KN。（2）内力计算：情况一：M1= q竹胶板1l2/8=10.2850.202/8=0.051KN.m。情况二：M2= q竹胶板2l2/8+Pl/4=9.7850.202/8+2.50.20/4=0.174KN.m。（3）强度验算：W=bh2/6=10.0152/6=3.7510-5m3=Mmax/W=M2/W=0.174103/(3.7510-5)=0.0464108Pa=4.64MPaw板竹胶板2 =(0.1251+46.81+2.01) 0.20=9.785KN/m，且承受集中荷=60.0MPa 强度满足要求。4.2.3 竹胶板刚度验算对于现浇混凝土模板验算刚度时，按照最不利原则，取恒、活荷载均布线荷载标准值进行验算I=bh3/12=10.0153/12=2.81310-7m41=5 q竹胶板1l4/(384EI)= 510.2851030.204/（38451092.81310-7）=0.15210-3m2=5 q竹胶板2l4/(384EI)+Pl3/48EI= 59.7851030.204/（38451092.81310-7）+2.51030.203/（4851092.81310-7）=0.44110-3m0.20/400=0.50010-3m 刚度满足要求。4.3 纵向方木强度及刚度验算4.3.1 纵向方木计算模型纵向方木其下横向方木间距为60cm，纵向方木每根长度为3m；故纵向方木计算模型取五跨等跨连续梁进行验算。4.3.2 纵向方木强度验算（1）强度验算时荷载组合：情况一：q纵向方木1=(0.125+46.8+0.432+2.5+2.0)0.20=10.371KN/m。现浇箱梁满堂支架及模板施工方案情况二：qP=2.5KN。 纵向方木2 =(0.125+46.8+0.432+2.0)0.20=9.871KN/m 且承受集中荷载（2）内力计算：情况一：M1max= 0.105q纵向方木1l2=0.10510.3710.62=0.392KN.mQ1max= 0.606q纵向方木1l=0.60610.3710.6=3.771KN情况二：M2max=0.105q纵向方木2l2+0.158Pl=0.1059.8710.62+0.1582.50.6=0.610KN.m。Q2max= 0.606q纵向方木2l+P=0.6069.8710.6+2.5=6.089KN（3）强度验算：W=bh2/6=0.120.122/6=2.8810-4m3=Mmax/W=M2max/W=0.61010310-6/(2.8810-4)=2.12MPaw方木=12MPa 抗弯强度满足要求。=3Qmax/(2bh)=36.08910310-6/(20.120.12)=0.634MPaj方木=1.5MPa 抗剪强度满足要求。4.3.3 纵向方木刚度验算按照最不利原则，取恒、活荷载均布线荷载标准值对其刚度进行验算I=bh3/12=0.120.123/12=1.72810-5m41=0.6645q纵向方木1l4/384EI= 0.664510.3711030.604/38491091.72810-5=0.74710-4m0.6/400=1.510-3m2=0.6645q纵向方木2l4/384EI+1.097Pl3/48EI = 0.66459.8711030.604/38491091.72810-5+1.0972.51030.63/4891091.72810-5=1.50510-4m0.6/400=1.510-3m 刚度满足要求。4.4 横向方木强度及刚度验算4.4.1 横向方木计算模型横向方木其下立杆间距为6060cm，横向方木每根长3m，计算模型取五跨等跨连续梁进行验算。4.4.2 横向方木强度验算（1）强度验算时荷载组合：现浇箱梁满堂支架及模板施工方案q横向方木=(0.125+46.8+0.432+0.144+1.5+2.0)0.6=30.601KN/m。（2）内力计算：M=0.105q横向方木l2=0.10530.6010.62=1.157 KN.m。Q= 0.606q横向方木l=0.60630.6010.6=11.127KN（3）强度验算：W=bh2/6=0.120.122/6=2.8810-4m3=M/W=1.15710310-6/(2.8810-4)=4.017MPa要求。=3Q/(2bh)=311.12710310-6/(20.120.12)=1.159MPa=1.5MPa 抗剪强度满足要求。4.4.3 横向方木刚度验算对于现浇混凝土模板支架横向方木的刚度进行验算I=bh3/12=0.120.123/12=1.72810-5m4=0.6645q横向方木l4/384EI= 0.664530.6011030.604/38491091.72810-5=0.22010-3m0.6/400=1.510-3m 刚度满足要求。4.5 碗扣式钢管满堂支架立杆的强度及稳定性验算支架立杆间距为6060cm，横杆层距（即立杆步距）为120cm，每米重量38.4N。支架在桥纵向每1.8m间距设置剪刀撑；立杆顶部安装可调顶托，立杆底部支立在底托上；底托下设置垫木，以确保基础受力均匀。第三联箱梁C10墩身处支架最高为10.7m，按最不利原则以该处碗扣式钢管满堂支架布设情况来考虑扣件杆件自重：计算一跨支架的重量立杆总长：484010.7=20544m横杆总长:(4740+4839) 0.69=20260.8m剪刀撑总长:1328162.16=7188.48m支架总重量:(20544+20260.8+7188.48) 38.4=1842941.952N支架荷载:1842941.952/28.223.4=2.793KN/m2。4.5.1 立杆荷载计算立杆间距为6060cm，单根立杆所受荷载为： j方木w方木=12MPa抗弯强度满足现浇箱梁满堂支架及模板施工方案P=(0.125+0.432+0.144+2.793+46.8+1.0+2.0)0.60.6=19.186KN。4.5.2 立杆强度验算分配到每根碗扣式支架立杆荷载：N=P=19.186KNN=33.1KN 满足步距为120cm的承载力要求。4.5.3 碗扣式钢管满堂支架立杆稳定性验算每根立杆承受轴向压力N=P=19.186KN，取横杆层距（即立杆步距）L0=120cm，验算立杆的稳定，支架立柱采用多层水平、纵向横杆、斜撑杆等构件连接成整体支架体系，碗扣式钢管满堂支架立杆稳定性验算时按照轴心受压构件考虑，即按照=N/A钢管=215MPa进行验算。截面积A=4.8910-4m2，回转半径i=1.57810-2m。= L0/i=1.2/1.57810-2=76.046=150查路桥施工计算手册=76.0461时，立杆轴心受压构件纵向弯曲系数=0.676 =N/A=19.18610310-6/（0.6764.8910-4）=58.040 MPa钢管=215MPa满足稳定性要求。4.6 立杆地基承载力验算地基承载力根据基础底面积而定，地基容许承载力应满足：P=N/Ab=19.186/0.36=53.3KPa。根据试验检验报告得知，第三联箱梁地基基础天然状态下抗压强度为50100KPa。