碗扣支架计算书

1、西安至银川高铁 DK110+217DK138+干板沟特大桥( 40+64+40) m 连续梁桥现浇支架计算书中铁十二局集团有限公司陕西通宇公路研究所有限公司二零一七年四月第一部分 概述一、编制依据1、现行铁路工程施工技术指南、规程、验收标准及工程建设的相关文件；2、施工单位提供的有关资料。二、计算及参考依据计算及参考的依据主要有：1、铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程( TB10110-2011) 2、铁路桥涵施工规范( TB10203-2002)3、建筑结构荷载规范( GB50009-2012)4、钢结构设计规范( GB50017-2014)5、铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范(

2、)6、铁路桥涵设计基本规范( )三、工程概况西安至银川高铁 DK110+217DK138干+板沟特大桥( 40+64+40) m连续梁 桥，采用支架现浇法施工，箱梁为变截面箱梁。本桥采用双线矩形空心桥台 基础，圆端形实体桥墩、 圆端形空心桥墩， 桩基共有 150、125 两种形式， 全桥均采用钻孔灌注桩基础。第二部分 现浇支架计算一、支架布置干板沟特大桥支架体系自上而下依次为 6mm定制钢模， I20 工字钢分配梁， 48碗口脚手架，立杆底托安置在厚 30cm C20混凝土硬化层上，采用 15cm10cm木垫板支垫，纵桥向立杆间距为 60cm，横桥向立杆间距 60cm，立杆步距 60cm， 1

3、2#， 11#桥墩两侧梁体腹板区横、纵桥向立杆间距加密为 30cm， 10#、13#现浇 直线段横桥向立杆间距加密为 30cm。支架在桥纵向每 360cm 间距设置剪力撑， 剪力杆与地面成 45 度，剪力撑按构造要求布置。支架布置示意图如下所示。图 1 纵桥向支架布置图（单位： cm）图 2 中跨现浇支架布置示意图（单位： cm）二、荷载分析施工期间需要考虑的荷载有： 混凝土自重、 模板及其它支撑体系自重、 支架 自重、施工荷载、混凝土振捣荷载等。各项荷载按照铁路混凝土梁支架法现浇 施工技术规程（TB10110-2011）取用。根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：（1

4、）q1 箱梁自重荷载。（2）q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑、分配梁荷载。（3）q3 施工人员、施工材料和机具荷载。（4）q4 振捣混凝土产生的荷载。（5）q5 新浇混凝土对冲击压力。（ 6） q6 风荷载其中： q1混凝土容重按 26kN/m3计。q2箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑，分配梁荷载分别为m2、 KN/m2、KN/m2、 KN/m2。q3 施工人员和机具等荷载为 KN/m2；q4 混凝土振捣荷载按 KN/m2 取值；q5 浇筑混凝土时的冲击荷载按 KN/m2 取值；q6 风荷载按公式 wk 0.7 s zw0 计算强度荷载组合采用倍的（ 1）+（2）恒载与倍的（ 3）+

5、（ 4）+（5）活载。刚 度荷载组合采用（ 1）+（ 2）恒载。稳定性计算荷载组合采用倍的（ 1）+（2）恒 载与倍的（ 3）+（4）+（5）+（6）。因为 10 号与 13 号墩周围支架布置形式以及支架上方梁体结构相同，且 13 号墩身高度大于 10号墩，按照最不利条件验算， 验算 13号周围支架结构。同理， 比较 12号墩与 11号墩，验算 12号墩周围支架结构。 13号墩上的梁块为 9#梁块， 12 号墩上的梁块为 1 号梁块图 3 13 号墩上的 9# 梁块图 4 12 号墩上的 1# 梁块三、底模板检算模板面板为 5mm的 q235 钢板，面板下为 10#槽钢横向分布肋，间距为、竖

6、向肋板为 5mm钢板，间距为、。所有连接孔用 M20螺栓。模板材料的力学特性1、模板面板、纵肋均采用 q235 钢板厚 5mm钢板(取宽计算) 弹性模量： E 2 105MPa截面惯性矩： I (b h3)/12= 300 53/12=3125 mm4 截面抗矩： W (b h2)/6= 300 52/6=1250mm3 容许弯应力： 容145MPa容许剪应力： 容 85MPa截面积： S300 51500mm22、10#槽钢竖向肋（横向分布肋） 弹性模量： E 2 105MPa 截面惯性矩： I 截面抗矩： W 容许弯应力：容 145MPa 容许剪应力：容 85MPa 截面积： S因为在 9

7、#梁块腹板下的钢模板处在最不利条件下， 验算取本块模板进行计算9#梁块腹板下的钢模板验算（1）面板选用梁体腹板下 板格进行计算，板格所受面载为m2 本块模板属于空间受力板单元结构， 其边界条件可简化为 2 面简支 2 面固定，在 Midas FEA 中建立模型其应力云图结果如下在模板中心的上顶面出现最大应力 215MPa满足强度要求其变形结果如下图所示最大纵向变形为 L/400= 变形满足要求四、底模下横向工字钢检算9#梁块底模下的横向工字钢验算横向分布梁采用 I20 工字钢，钢材抗弯强度设计值 215MPa，弹性模量 206GPa。腹板下工字梁承受的荷载为：强度荷载组合： 26+ =m刚度荷

8、载组合： 26+ =m 底板下的纵向方木承受的荷载为： 强度荷载组合： 26+ =m 刚度荷载组合： 26+ =m 计算时采用腹板下的荷载数值。1、应力验算荷载 q=m，按连续梁验算。截面抵抗矩截面抗弯强度，抗弯强度满足要 求。截面抗剪强度抗剪强度满足要求。2、变形验算截面最大挠度刚度满足要求综上，横向工字钢安全满足要求1#梁块底模下的横向工字钢验算横向分配梁采用 I20 工字钢，工字钢分配梁间距为 , 其均布荷载分布将下图 计算时采用腹板下的荷载数值。 腹板下的横向工字钢承受的荷载为： 强度荷载组合： 26+ =m刚度荷载组合： 26+ =m，抗弯强度满足要求 截面抗剪强度抗剪强度满足要求。

9、2）变形验算截面最大挠度刚度满足要求五、支架立杆检算考虑到碗扣支架的周转使用，给支架一个折旧系数。9#梁块下支架立杆检算1立杆强度验算图 5 13# 桥墩支座上梁体截面（ 1）腹板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布 60cm30cm，层距 60cm。 连续梁单侧腹板面积： a=2；腹板处断面面积为 2， 26/ m2， 单根立杆的计算恒载： （+） = 单根立杆的计算活载： 5 = 则单根立杆受力为： N += 40kN=32kN（满足）。（ 2）中底板下立杆 荷载分析：碗扣式立杆分布 60cm60cm，层距 60cm。连续梁中底板面积： b=2 26/ m2， 单根立杆的计算恒载： （+） =

10、单根立杆的计算活载： 5 =则单根立杆受力为： N += 40kN=32kN（满足）。 2立杆稳定性（1）立杆计算长度 Lo=层距+2a=，其中层距。a- 模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取。（2）钢管截面特性外直径 48mm，壁厚，截面积 A=，惯性矩 I= ，回转半径 r= ，立杆截面抵抗 矩 W= 3。（3）立杆稳定性计算长细比 =Lo/r=190/=120 ，查表知折减系数 =不考虑风荷载N_max/A=（ 103 ）/（ 102 ）=考虑风荷载：作用于脚手架上的水平 风荷载标准值，按下式计算：k = 0. 7z s 0式中：z风压高度变化系数；s脚手架风荷载体型系数

11、；0 基本风压； 根据建筑结构荷载规范 （GB50009-2012），桥位处地面粗糙程度为 B 类， 风压高度变化系数 z 取，如表所示：风压高度变化系数离地面高度510152030405060风压高度变化系数s为脚手架风荷载体型系数，根据规范，敞开式脚手架的风载体型系数s stw ，stw值是将脚手架视为桁架， 按照建筑结构荷载规范 （GB50009-2015）单榀桁架的体型系数 s1s0 ，对于圆形截面杆件， s0 =1.2， 为挡风系数：AwAn为桁架构件和节点挡风的净投影面积，Aw 为桁架构件和节点迎风的净投影面积：2Aw 0.6 0.6 0.36m2， Aw(0.6 0.6 0.62

12、 0.62 ) 0.048 0.098m2 ，所以挡风系数：Aw0.0980.360.272 ，所以桁架的体型系数：s1s0 0.272 1.2 0.326脚手架沿横桥向有 26 排，所以：0 为基本风压，查建筑结构荷载规范 (GB50009-2012)中全国基本风压 分布，西安地区 10年一遇基本风压 0 0.25kN / m 2 ，50年一遇基本风压 0 0.35kN/m2，100年一遇基本风压 0 0.40kN / m2 , 对于 100年一遇的风 荷载，离地面高度 15m时，得水平风荷载标准值为=结论： 13#墩连续梁端立杆稳定性。3碗口式支架竖向位移计算(中底板)式中 立杆计算恒载；

13、H 立杆总高度；E 钢材弹性模量；立杆接头变形；A 立杆截面面积，x=10313103)/ 105 102 )+21=+21=1#梁块下支架立杆检算图 6 14# 桥墩支座上梁体截面1立杆强度验算（1）腹板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布 30cm 30cm，层距 60cm。 连续梁单侧最大截面腹板面积： a=； 连续梁单侧最大截面中板面积： b=； 腹板处断面面积为 m2， 26/ m2， 单根立杆的计算恒载： （+） = 单根立杆的计算活载： 5 = 则单根立杆受力为： + 40 kN=32kN（满足） （2）底板下立杆荷载分析碗扣立杆分布 60cm60cm，层距 60cm。 底板处断面面积

14、为， 26/ 52kN/m2， 单根立杆的计算恒载： （52+） = 单根立杆的计算活载： 5 = 则单根立杆受力为： + 40 kN=32kN（满足）2、立杆稳定性立杆计算长度Lo=层距+2a=，其中层距。a- 模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取。 钢管截面特性外直径 48mm，壁厚，截面积 A=，惯性矩 I= ，回转半径 r= ，立杆截面抵抗 矩 W= 。立杆稳定性计算长细比 =Lo/r=1 20/= ，查表知折减系数 =不考虑风荷载Nma/xA=（103 ）/ （ 102 ）=215MPa=172MPa 考虑风荷载后，风荷载计算方法与 13#墩同理结论：立杆稳定性满足3

15、碗口式支架竖向位移计算（腹底板）式中 立杆计算恒载；H 立杆总高度；E 钢材弹性模量；立杆接头变形；A 立杆截面面积，六临时钢管柱验算1#梁块下临时钢管柱验算在主墩两侧的承台上分别支立 2根 609mm壁厚 16mm的钢管作为临时支撑。 两个钢管横向间距为两米。钢管顶底部用直径 800mm厚 16mm的钢板封口。封 底钢板预埋在承台内，封顶钢板与 0#块底板混凝土表面接触，钢板上设 25 锚 固钢筋和钢板满焊。每侧 2根钢管内预埋共 4 根精轧螺纹钢，一端预埋在承台内， 深入承台底部，一端从钢管中穿至 1#节段底板顶面以上 50cm。待 0#块混凝土强 度达到要求后， 每根钢管内精轧螺纹钢施加

16、 50T预应力，并且在主墩墩顶两侧分 别预埋 2 根32精轧螺纹钢，预埋深度 1m，深入连续梁腹板 1m，起抗倾覆作用， 待边跨合龙后拆除临时支撑。具体结构尺寸见下图。钢管采用 q235 型号钢材。图 5 连续梁临时支撑体系示意图1. 临时钢管强度验算 单根钢管直径为，按最不利荷载计算其顶部支撑荷载： 立杆处在 1 号块底板下方单根钢杆的计算恒载：（226+） =单根钢杆的计算活载： 5= 则单根立杆受力为： N +=单根钢管截面面积为 104mm2单根钢杆所能承受轴力为 235 104= , 钢管强度验算合格。2. 临时钢管稳定性验算钢管长细比为 =L0/i=30000/=稳定系数 0.339计入风荷载影响七、地基承载力计算