南京某工业大学桥梁施工课程设计(满堂支架)

桥梁施工桥梁施工 课程设计 交通工程交通工程 B 方向用方向用 专专 业业 交交通通工工程程 班班级级学学号号 交交通通 姓姓 名名 指指导导教教师师 学学 期期2011 2012 第二学期第二学期 南京工业大学交通学院道路工程系 二 一二年二月 交通工程专业交通工程专业 桥梁施工桥梁施工 课程设计任务书课程设计任务书 一 设计题目 某大桥现浇箱梁满堂支架施工设计计算 二 设计资料 1 建桥地点 泉河大桥 2 上部结构型式 连续箱梁双幅桥 3 荷载标准 公路 I 级 4 箱梁尺寸布置 泉河大桥现浇箱梁为单箱单室结构 每边跨现浇段长 15m 箱梁横截面图参见图纸 5 箱梁混凝土等级 C30 6 钢筋混凝土重力密度 26kN m3 7 施工人员和施工材料 机具等行走运输和堆放的荷载 2 5kPa 8 振捣混凝土时产生的荷载 2 0kPa 9 箱梁翼缘模板及外侧模采用定制钢模板 内模采用组合钢模板 底模采用大 块钢模板或竹胶板 内模支撑采用 48 3 5mm 脚手管做排架 支架用东北松木 支架 三 设计时间 一周 2 月 27 日 3 月 3 日 四 要求 1 每位学生应认真独立地完成本次课程设计 图面清洁整齐 设计计算说明书 统一采用南京工业大学课程设计专用纸手写 要求内容完整 结果正确 字迹 端正 语句通顺 设计计算说明书及图纸上要求注明班级学号 姓名 2 计算任务按学号编排分组 学号单号双号 设计任务 箱梁 1 的满堂支架 设计施工计算 箱梁 2 的满堂支架 设计施工计算 学生名单学号单号学生学号双号学生 人数 总人数 3 设计中不考虑风荷载的作用 4 计算书主要内容 1 工程简介与满堂脚手架施工流程说明 2 支架纵横向间距布置 3 模板支架检算 4 立杆地基承载力计算 5 完成现浇箱梁满堂支架施工设计计算书一份 横向支架布置图一份 一并装 订成册 装入档案袋 五 参考资料 桥梁施工 许克宾 中国建筑工业出版社 材料力学或工程力学 李庆华 主编 西南交通大学出版社 2000 11 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 公路桥涵地基基础设计规范 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 桥梁施工百问 人民交通出版社 现浇箱梁满堂支架施工设计计算书现浇箱梁满堂支架施工设计计算书 一 工程简介 泉州大桥位于福建省泉州市城区 是国道 324 线泉州段上跨晋江干流的重 要桥梁 是福州 泉州通往漳州 龙岩等地区及各县的交通要道 同时又是泉 州主区的城市桥梁 泉河大桥上部结构型式为连续箱梁双幅桥 荷载标准为公路 I 级 箱梁尺 寸布置为单箱单室结构 每边跨现浇段长 15m 箱梁采用混凝土等级为 C30 钢 筋混凝土重力密度为 26kN m3 施工人员和施工材料 机具等行走运输和堆放的 荷载 2 5kPa 振捣混凝土时产生的荷载 2 0kPa 箱梁翼缘模板及外侧模采 用定制钢模板 内模采用组合钢模板 底模采用大块钢模板或竹胶板 内模支 撑采用 48 3 5mm 脚手管做排架 支架用东北松木支架 满堂脚手架施工流程 1 施工流程图 支架纵横向间距布置 本支架采用 碗扣 式满堂支架 其结构形式如下 纵向立杆布置间距均为 80cm 横向立杆的间距也均以 80cm 其中在腹板两侧加上剪力撑以加强腹板处支架 的承载能力 高度方向横杆布置先在距离箱梁底下方 120cm 处先以间距为 60cm 布置三根横杆 再往下以间距为 120cm 布置两根 再往下再以间距为 60cm 布置三根 使所有立杆联成整体 为确保支架的整体稳定性在每三排横 向立杆和每三排纵向立杆各设置一道剪刀撑 可详见 边跨现浇段碗扣式满堂 支架平面布置图 在地基处理好后 按照施工图纸进行放线 纵桥向铺设 好支垫钢板 便可进行支架搭设 支架搭设好后 用可调顶托来调整支架高度 或拆除模板用 碗扣架安装好后 对于箱梁底板部份 在可调顶托上横向铺设 800 10 15cm 的横向垫木 15cm 面竖放 共 19 根 然后在其上铺设纵向 1500 10 10cm 的垫木中心间距为 25cm 共 36 根 对于翼缘部份在翼缘底板坡面将设置 10X10cm 的横向垫木 在顶托上安装纵向 1500 10 10cm 的垫木 钢管架搭 设到翼缘底部的横向垫木上共 10 根 安装模板前 要对支架进行压预 支架预 压的目的 1 检查支架的安全性 确保施工安全 2 消除地基非弹性变形和 支架非弹性变形的影响 有利于桥面线形控制 4 满堂支架预压 本方案按分段预压法进行预压 预压方法依据箱梁砼重量分布情况 在搭好的 支架上的堆放与梁跨荷载等重的砂袋 或钢材 水箱 梁跨荷载统一考虑安全 系 1 2 施工前 每袋砂石按标准重进行分包准备好 然后用汽车吊或简易扒 杆进行吊装就位 并按箱梁结构形式合理布置砂袋数量 为了解支架沉降情况 在预压之前测出各测量控制点标高 测量控制点按顺桥 向每 2 米布置一排 每排 4 个点 在加载 50 和 100 后均要复测各控制点标 高 加载 100 预压荷载并持荷 24 小时后要再次复测各控制点标高 如果加载 100 后所测数据与持荷 24 小时后所测数据变化很小时 表明地基及支架已基 本沉降到位 可卸载 否则还须持荷进行预压 直到地基及支架沉降到位方可 卸压 支架日沉降量不得大于 2 0 毫米 不含测量误差 一般梁跨预压时间 为三天 卸压完成后 要再次复测各控制点标高 以便得出支架和地基的弹性 变形量 等于卸压后标高减去持荷后所测标高 用总沉降量 即支架持荷后 稳定沉降量 减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形 即塑性变形 量 预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架的标高 架的标高 三 支架受力验算 1 底模板下次梁 10 10cm 木枋 验算 底模下脚手管立杆的纵向间距为 0 8m 横向间距根据箱梁对应位置分别设 为 0 8m 顶托横梁按横桥向布置 间距 0 8m 次梁按纵桥向布置 间距 0 3m 因此计算跨径为 0 8m 1 按简支梁受力考虑斜腹板对应的间距为 15cm 的木枋受力验算 底模处砼箱梁荷载 P1 3 26 78 kN m2 按 3m 砼厚度计算 模板荷载 P2 200 kg m2 2 kN m2 设备及人工荷载 P3 2 5 kpa 2 5 kN m2 砼浇注冲击及振捣荷载 P4 2kpa 2 kN m2 则有 P P1 P2 P3 P4 78 2 2 5 2 84 5kn m2 W bh2 6 10X102 6 166 7 cm3 由梁正应力计算公式得 qL2 8W 84 5 0 15 1000 0 82 8 166 7 10 6 6 08 Mpa 10Mpa 强度满足要求 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得 3Q 2A 3 84 5 0 15 103 0 8 2 2 10 10 10 4 0 756 Mpa 2Mpa 参考一般木质 强度满足要求 由矩形简支梁挠度计算公式得 E 0 1 105 Mpa I bh3 12 10 x103 12 833cm4 f max 5qL4 384EI 5 84 5 0 15 103 103 0 84 384 833 10 8 1 1010 0 82mm f 1 5mm f L 400 刚度满足要求 2 底板下间距为 25cm 垫木受力验算 中间底板位置砼厚度 0 62m 考虑内模支撑和内模模板自重 垫木间距 0 25m 则有 底模处砼箱梁荷载 P1 0 62 26 16 12 kN m2 内模支撑和模板荷载 P2 400 kg m2 4 kN m2 设备及人工荷载 P3 2 5kpa 2 5 kN m2 砼浇注冲击及振捣荷载 P4 2kpa 2 kN m2 则有 P P1 P2 P3 P4 24 62 kN m2 q 24 62 0 25 6 16KN m 84 5 0 15 12 6KN m 表明底板下间距为 0 25m 的垫木受的力比斜腹板对应的间距为 0 15m 的垫木所 受的力要小 所以底板下间距为 0 25m 的垫木受力安全 以上各数据均未考虑模板强度影响 若考虑模板刚度作用和 3 跨连续梁 则以 上各个实际值应小于此计算值 顶托横梁 垫木 10X15cm 验算 脚手管立杆的纵向间距为 0 8m 横向间距为 0 8m 顶托横梁按横桥向布置 间 距 0 8m 因此计算跨径为 0 8m 为简化计算 按简支梁受力进行验算 实际为 多跨连续梁受力 计算结果偏于安全 仅验算底模下斜腹板对应位置即可 平均荷载大小为 q1 84 5 0 8 67 6kN m 计算垫木 10X15cm 几何性质 W bh2 6 10X152 6 375 cm3 I bh3 12 10 x153 12 2812 5cm4 跨内最大弯矩为 Mmax 67 6 0 8 0 8 8 5 42kN m 由梁正应力计算公式得 w Mmax W 5 42 103 375X10 6 X106 14 5 Mpa w 145Mpa 满足要求 挠度计算按简支梁考虑 得 E 0 1 105 f max 5qL4 384EI 5 67 6 1000 0 84 109 384 0 1 105 2812 5 104 1 28mm f 2 25mm f L 400 刚度满足要求 2 立杆强度验算 采用 WDJ 碗扣式多功能钢支架 对其刚度 强度 稳定性必须进行检算 钢管的内径 41mm 外径 48mm 脚手管 48 3 5 立杆的纵向间距为 0 8m 横向间距为 0 8m 因此单根立杆承受区域即为底板 0 8m 0 8m 箱梁均 布荷载 由垫木横梁集中传至杆顶 根据受力分析 不难发现斜腹板对应的立杆 受力比其余位置的立杆受力大 故以斜腹板下立杆作为受力验算杆件 则有 P 78 kN m2 对于脚手管 48 3 5 据参考文献 2 可知 i 截面回转半径 按文献 2 附录 B 表 B 知 i 1 578 cm f 钢材的抗压强度设计值 按文献 2 表 5 1 6 采用 f 205 MPa A 立杆的截面面积 按文献 2 附录 B 表 B 采用 A 4 89cm2 由于大横杆步距为 1 2m 长细比为 L i 1200 15 78 76 由长细比查表 参考文献 2 可得轴心受压构件稳定系数 0 744 则有 N Af 0 744 489 205 74 582 kN 而 Nmax P 计 A 78 0 6 0 8 37 44 kN 可见 N N 抗压强度满足要求 另由压杆弹性变形计算公式得 按最大高度 11m 计算 L NL EA 37 44 103 11 103 2 1 105 4 89 102 4 01mm 压缩变形很小 单幅箱梁每跨混凝土 178 95m3 自重约 465 27 吨 按上述间距布置底座 则每跨连续箱梁 下共有 380 根立杆 可承受 1254 吨荷载 每根杆约可承受 33kN 比值为 1254 465 27 2 70 完全满足施工要求 经计算 本支架其余杆件受力均能满足规范要求 本处计算过程从略 四 地基容许承载力验算 立杆地基承载力计算 按 1 2 米梁长计算 钢管按 48 计算 平均压力 P fg P 立杆基础底面的平均压力 P N A N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 A 基础底面面积 fg 地基承载力设计值 1 钢筋砼荷载 混凝土横截面积 12 198m2 11 93 N1 15X26x11 93 4625 7 KN 2 模板荷载 N2 2x15x15 450 KN 3 10 x10 方木荷载 N3 15x46 0 12 7 5 51 75 KN 4 10 15 方木荷载 N4 19 8x0 1 0 15 7 5 17 1 KN 5 钢管脚手立杆 N5 380 x10 3 84 9 8 1000 121 93 KN 横杆 N6 190 x15 3 84 9 8 1000 81 285 KN 6 施工人员及机具活载 N7 2 5x15x15 562 5KN N 1 2 4757 2 450 41 625 15 795 121 93 81 285 1 4 562 5 7348 902 KN A 15x15 225m2 P N A 7348 902 225 32 66KPa fg 120 Kpa 满足施工要求 BRIDGE CONSTRUCTION Curriculum Desigh for traffic engineering B ward Major traffic engineering Class N0 TRF Name YILUN XU Professor HAI FANG Term 2011 2012 2nd Highway engineering faculty Traffic academy NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYY Februrary 2012 CACULATION OF CONSTRCUCTION OF FULL FRAMING OF CAST IN SITU BOX GIRDER Abstract of the construction Quanzhou bridge is located in quanzhou city which is an important birdge of G324 in quanzhou that spans over quanzhou river It also provides acess to zhangzou longyan other region etc for people in fuzhou and quanzhou while being the main urban bridge of quanzhou city The upper structure of quanzhou bridge is continuous box girder bridge with double width Standard of load is highway I it s structure is single box girder with single room the span of each cast in situ box girder is 15m The level of concrete used in the construction is C30 the density of ferroconcrete is 26 kN m3 Load of construction personnel and materials machinery 2 5Kpa the load while vibrating concrete 2 0kPa the type of material of framework is 48 3 5mm The procedure of Full framing Arrangement of framework We use soffit scaffolding to perform its layout is the interval of horizontal upright is 80cm which is the same as vertical one then place some shearing support on two sides of plate in order to enhance the capacity of framework 120cm under the box girder we first put three horizontal sticks of which the interval is 60cm then two sticks of which the interval is 120cm finally three sticks of which the interval is 60cm to make all sticks into a framework We also need some shearing support sticks which will be put every three vertical and horizontal sticks to ensure its stability After finishing the structure of soffit scaffolding framing we place 800 10 15cm 碗扣架安装好后 对于箱梁底板部份 在可调顶托上横向铺设 800 10 15cm 的横向垫木 15cm 面竖放 共 19 根 然后在其上铺设纵向 1500 10 10cm 的垫木中心间距为 25cm 共 36 根 对于翼缘部份在翼缘底板坡面将设置 10X10cm 的横向垫木 在顶托上安装纵向 1500 10 10cm 的垫木 钢管架搭 设到翼缘底部的横向垫木上共 10 根 安装模板前 要对支架进行压预 支架预 压的目的 1 检查支架的安全性 确保施工安全 2 消除地基非弹性变形和 支架非弹性变形的影响 有利于桥面线形控制 4 满堂支架预压 本方案按分段预压法进行预压 预压方法依据箱梁砼重量分布情况 在搭好的 支架上的堆放与梁跨荷载等重的砂袋 或钢材 水箱 梁跨荷载统一考虑安全 系 1 2 施工前 每袋砂石按标准重进行分包准备好 然后用汽车吊或简易扒 杆进行吊装就位 并按箱梁结构形式合理布置砂袋数量 为了解支架沉降情况 在预压之前测出各测量控制点标高 测量控制点按顺桥 向每 2 米布置一排 每排 4 个点 在加载 50 和 100 后均要复测各控制点标 高 加载 100 预压荷载并持荷 24 小时后要再次复测各控制点标高 如果加载 100 后所测数据与持荷 24 小时后所测数据变化很小时 表明地基及支架已基 本沉降到位 可卸载 否则还须持荷进行预压 直到地基及支架沉降到位方可 卸压 支架日沉降量不得大于 2 0 毫米 不含测量误差 一般梁跨预压时间 为三天 卸压完成后 要再次复测各控制点标高 以便得出支架和地基的弹性 变形量 等于卸压后标高减去持荷后所测标高 用总沉降量 即支架持荷后 稳定沉降量 减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形 即塑性变形 量 预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架的标高 架的标高 三 支架受力验算 1 底模板下次梁 10 10cm 木枋 验算 底模下脚手管立杆的纵向间距为 0 8m 横向间距根据箱梁对应位置分别设 为 0 8m 顶托横梁按横桥向布置 间距 0 8m 次梁按纵桥向布置 间距 0 3m 因此计算跨径为 0 8m 1 按简支梁受力考虑斜腹板对应的间距为 15cm 的木枋受力验算 底模处砼箱梁荷载 P1 3 26 78 kN m2 按 3m 砼厚度计算 模板荷载 P2 200 kg m2 2 kN m2 设备及人工荷载 P3 2 5 kpa 2 5 kN m2 砼浇注冲击及振捣荷载 P4 2kpa 2 kN m2 则有 P P1 P2 P3 P4 78 2 2 5 2 84 5kn m2 W bh2 6 10X102 6 166 7 cm3 由梁正应力计算公式得 qL2 8W 84 5 0 15 1000 0 82 8 166 7 10 6 6 08 Mpa 10Mpa 强度满足要求 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得 3Q 2A 3 84 5 0 15 103 0 8 2 2 10 10 10 4 0 756 Mpa 2Mpa 参考一般木质 强度满足要求 由矩形简支梁挠度计算公式得 E 0 1 105 Mpa I bh3 12 10 x103 12 833cm4 f max 5qL4 384EI 5 84 5 0 15 103 103 0 84 384 833 10 8 1 1010 0 82mm f 1 5mm f L 400 刚度满足要求 2 底板下间距为 25cm 垫木受力验算 中间底板位置砼厚度 0 62m 考虑内模支撑和内模模板自重 垫木间距 0 25m 则有 底模处砼箱梁荷载 P1 0 62 26 16 12 kN m2 内模支撑和模板荷载 P2 400 kg m2 4 kN m2 设备及人工荷载 P3 2 5kpa 2 5 kN m2 砼浇注冲击及振捣荷载 P4 2kpa 2 kN m2 则有 P P1 P2 P3 P4 24 62 kN m2 q 24 62 0 25 6 16KN m 84 5 0 15 12 6KN m 表明底板下间距为 0 25m 的垫木受的力比斜腹板对应的间距为 0 15m 的垫木所 受的力要小 所以底板下间距为 0 25m 的垫木受力安全 以上各数据均未考虑模板强度影响 若考虑模板刚度作用和 3 跨连续梁 则以 上各个实际值应小于此计算值 顶托横梁 垫木 10X15cm 验算 脚手管立杆的纵向间距为 0 8m 横向间距为 0 8m 顶托横梁按横桥向布置 间 距 0 8m 因此计算跨径为 0 8m 为简化计算 按简支梁受力进行验算 实际为 多跨连续梁受力 计算结果偏于安全 仅验算底模下斜腹板对应位置即可 平均荷载大小为 q1 84 5 0 8 67 6kN m 计算垫木 10X15cm 几何性质 W bh2 6 10X152 6 375 cm3 I bh3 12 10 x153 12 2812 5cm4 跨内最大弯矩为 Mmax 67 6 0 8 0 8 8 5 42kN m 由梁正应力计算公式得 w Mmax W 5 42 103 375X10 6 X106 14 5 Mpa w 145Mpa 满足要求 挠度计算按简支梁考虑 得 E 0 1 105 f max 5qL4 384EI 5 67 6 1000 0 84 109 384 0 1 105 2812 5 104 1 28mm f 2 25mm f L 400 刚度满足要求 2 立杆强度验算 采用 WDJ 碗扣式多功能钢支架 对其刚度 强度 稳定性必须进行检算 钢管的内径 41mm 外径 48mm 脚手管 48 3 5 立杆的纵向间距为 0 8m 横向间距为 0 8m 因此单根立杆承受区域即为底板 0 8m 0 8m 箱梁均 布荷载 由垫木横梁集中传至杆顶 根据受力分析 不难发现斜腹板对应的立杆 受力比其余位置的立杆受力大 故以斜腹板下立杆作为受力验算杆件 则有 P 78 kN m2