单箱双室结构立交桥施工支架计算书

1、.×××立交桥施工支架计算书一、工程概况×××立交桥为单箱双室结构，梁顶宽为12m，底宽7.5m，梁高为1.61m，主跨为20m+2*30m+20m连续箱梁结构，采用满堂支架现浇法施工。二、支架参数2.1、支架主要材料和性能参数施工时采用满堂式碗扣支架，碗扣支架的钢管为3号钢，规格为48mm×3.5mm，其性能见下表1和表2：表1 钢管截面特性规格截面积A（mm2）惯性矩I（mm4）抵抗矩W（mm3）回转半径I（mm）每米重量（kg/m）48×3.54.89×10212.19×1045.00&#

2、215;10315.783.84表2 钢材的强度设计值与弹性模量抗拉、抗弯f（N/ mm2）抗压fc（N/ mm2）弹性模量E（KN/ mm2）2052052.06×1022.2、支架布置2.2.1支架顺桥向立杆间距布置为76×0.6m2×4.5m76×0.6m=100.2m。2.2.2支架横桥向立杆间距布置为4×0.9m13×0.6m4×0.9m=15m。2.2.3支架四周设置从底到顶连续设置竖向剪刀撑，中间纵、横向由底到顶连续设置竖向剪刀撑，其间距不大于4.5m。2.2.4跨高速路门洞大钢管支架横向主梁是由2片I36b工

3、字钢并排焊接而成，立柱用每排9根406*6mm的钢管柱。横向加设18槽钢做剪刀支撑；纵向放置I25b工字钢做为纵梁，间距0.3m。具体布置如下图所示。满堂支架图示跨高速公路门洞支架图示三、荷载计算3.1、箱梁钢筋砼自重：根据设计图纸，建立主梁实体模型，假设梁体全部重量作用于箱梁底板，钢筋砼容重取26kN/m3,由此计算出箱梁底部空心部分单位面积压力F1=28.7kN/m2，实心部分F1=49kN/m2。根据规范的规定，静荷载按1.2倍选取，动荷载按1.4倍选取。四、底模计算 箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15mm。4.1竹胶板力学性能弹性模量E=0.1×105MPa；最大容许弯拉

4、应力=11MPa 4.2竹胶板强度计算竹胶板采用9cm方木支撑，在箱梁底部的支撑间距为0.6m*0.6m，翼缘板范围内的支撑间距：0.6m*0.9m。从应力图中可以看到，竹胶板在组合荷载的作用下，最大弯拉应力5.58kPa=11MPa，竹胶板板强度满足施工要求。 4.3、竹胶板变形计算在组合荷载作用下的底板变形见下图：从图中可以看出，竹胶板的最大变形量为1.487mm,小于L/400=600/400=1.5mm，竹胶板变形满足要求。五、门洞支架计算5.1门洞支架的计算模型5.1门洞横梁计算5.1.1门洞横梁的力学性能门洞横梁为2排I36b工字钢并排安放，跨径为3.5m。截横面如右图所示：门洞横

5、梁的容许弯拉应力=215MPa；容许剪应力fv125MPa。弹性模量E=2.1×105MPa截面惯性矩：I= 36607.3cm45.1.2门洞横梁强度计算根据有限元计算模型计算出横梁在组合荷载作用下的最大正应力发生在中间的横梁，上缘最大正应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大拉应力l=47.5MPa，最大压应力y=36.4MPa。下缘最大正应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大拉应力l=34.6MPa，最大压应力y=49.6MPa。正应力均小于容许应力215MPa，验算通过。最大剪应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大剪应力l=33.5MPa，小于容许剪应力125MPa，验算

6、通过。5.1.3门洞横梁变形计算根据有限元计算模型计算出横梁在组合荷载作用下的最大变形如下图所示： 从图中可以看出，最大变形量发生在中间的横梁，最大数值为2.23mm，小于容许变形L/400=1750/400=4.4mm，验算通过。5.2门洞纵梁计算5.2.1门洞纵梁的力学性能门洞纵梁为I25b工字钢，工字钢间距0.3m，跨径为4.5m。截横面如右图所示：门洞横梁的容许弯拉应力=215MPa；容许剪应力fv125MPa。弹性模量E=2.1×105MPa截面惯性矩：I= 5278cm45.2.2门洞纵梁强度计算根据有限元计算模型计算出纵梁在组合荷载作用下的上缘最大正应力分布如下图所示：

7、从图中可以看出，最大拉应力l=87.2MPa，最大压应力y=53.3MPa。下缘最大正应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大拉应力l=53.1MPa，最大压应力y=87.5MPa。正应力均小于容许应力215MPa，验算通过。最大剪应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大剪应力l=18.2MPa，小于容许剪应力125MPa，验算通过。5.2.3门洞纵梁变形计算根据有限元计算模型计算出横梁在组合荷载作用下的最大变形如下图所示： 从图中可以看出，纵梁最大变形量为7.02mm，小于容许变形L/400=4500/400=11.25mm，变形验算通过。5.3门洞立柱计算5.3.1门洞立柱的力学性能门洞立

8、柱为406*6mm的钢管。截横面如右图所示：门洞立柱的容许弯拉应力=215MPa；容许剪应力fv125MPa。弹性模量E=2.1×105MPa截面惯性矩：I= 15083cm45.3.2门洞立柱强度计算根据有限元计算模型计算出立柱在组合荷载作用下最大压应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大压应力出现在中间一排立柱，y=86.1MPa，小于容许应力=215MPa。计算得到门洞立柱最大剪应力如下图所示：从图中可以看出，门洞立柱最大剪应力值为1.6MPa，小于容许剪应力125MPa，门洞立柱强度验算通过。5.3.3门洞立柱稳定性计算立柱截面积截面惯性矩细长比查钢结构设计规范得到：门洞立柱

9、稳定验算通过。5.4门洞斜撑计算5.4.1门洞斜撑力学参数斜撑采用18槽钢，属Q235钢，容许弯、拉、压应力w=215MPa，容许剪应力=125MPa；斜撑横截面如右图所示：5.4.2门洞斜撑计算5.4.2.1斜撑压应力验算根据有限元计算模型计算出斜撑在组合荷载作用下最大应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大压应力出现在中间一排斜撑，最大压应力为31.5MPa，小于容许应力=215MPa。斜撑拉压验算通过。5.4.2.2斜撑剪应力验算斜撑在组合荷载作用下最大剪应力分布如下图所示：从图中可以看出，最大剪应力出现在中间一排斜撑，最大剪应力为1.48MPa，小于容许应力=215MPa。斜撑抗剪验算

10、通过。5.4.2.3斜撑稳定性验算斜撑截面积截面惯性矩（弱轴）细长比查钢结构设计规范得到：门洞斜撑稳定验算通过。（注：斜撑与钢管柱的交叉连接点应焊接可靠，这样才能满足稳定计算中的假定条件）5.5门洞基础计算5.5.1基础反力计算门洞基础的尺寸取0.8m×1.1m×15m,根据有限元计算模型得到立柱传递给基础的反力如下图所示：从图中可以看出，最大竖向反力发生在中间的条形基础上，而且分布很不均匀，最大值已经达到573.6kN，而最小值35.5kN。现取中间一排立柱的反力如下图所示： 将上述反力作用在条形基础上，以此计算地基土与的强度和沉降量。按照设计说明，桥梁地基处的土质情况如

11、下：第一层为卵石，分布于桥位表层，层厚4.24.0m，黄灰色，稍密，潮湿，地基承载力基本容许值fa0=500kPa，钻孔桩桩侧土摩阻力标准值qik=150kPa，土石工程分级级。第2层为泥岩，揭示层厚15.818.0m，灰褐色，强风化，极软岩，弱胶结，地基承载力基本容许值fa0=400kPa，钻孔桩桩侧土摩阻力标准值qik=140kPa，土石工程分级级。5.5.2地基作用力计算第2排钢管下的条形基础的尺寸为：基础混凝土重量：按照条形基础建立实体计算模型如下图所示：混凝土基础传到地基上的作用力计算：根据上述有限元模型可以计算出条形基础对地基的作用力分布情况：从上图可以看出，基础对地基持力层的压力

12、分布是不均匀的，中间压力较大，现取中间1m范围的条形基础进行分析（见右图），计算地基的承载力和沉降情况。根据作用与反作用原理，单位长度上的地基受力为：基础对地基单位面积上产生的压应力：大于地基承载力基本容许值fa0=500kPa门洞地基承载力不满足要求。为解决上述问题，将门洞基础宽度扩大到1m。按照前面的方法重新计算后得到作用在地基土上的应力为：压应力小于地基土的极限承载力，地基土应力验算通过。条形基础在组合荷载的作用下纵向应力的分布情况见下图：从上图中可见，条形基础上部的最大压应力达到了14.3MPa，已接近C20混凝土的抗压强度标准值13.4MPa，对此将基础混凝土的强度等级提高到C30。

13、从上图中可见条形基础下部的最大拉应力达到了8.9MPa，已超出C20混凝土的抗拉强度标准值1.54MPa，在此部位的素混凝土将发生断裂。所以通过增加受拉钢筋防止其断裂。根据计算，在荷载组合作用下的条形基础受到的弯矩为：从图中可知，跨中最大弯矩为1183.2kNm，按照此内力在基础下部应通长配置11根22的普通钢筋。5.2.3门洞地基的沉降计算由前面的计算可知，地基上作用的最大压应力为423kPa，按照公路桥涵地基基础设计规范中的规定，在此应力下的最终沉降量由下式计算：式中： s最终沉降量（mm）；s按分层总和法计算出的沉降量（mm）；s沉降计算经验系数；n沉降计算深度范围内所划分的土层数；P0

14、对应荷载标准值时的基础底面处的附加压力（kPa）；Esi基础底面下第i层土的压缩模量（Mpa）；zi、zi-1基础底面至第i层土、第i+1层土地面的距离（m）；、基础底面计算点至第i层土、第i1层土底面范围内平均附加应力系数。对于矩形均布荷载，平均附加应力系数的计算公式如下： 其中m=L/B，n=zi/B。式中：L矩形基础的长边长度（m）； B矩形基础的短边长度（m）；经计算得到基底下0.4m9m处的附加应力z (见下表) 。z(m)0.4123456789i0.250.2180.1640.1260.1020.0850.0730.0640.0570.051地基土的平均压缩模量取7MPa，按照规

15、范s取值为0.7，最后将不同深度的应力系数代入下式计算出地基土的最大沉降：（注：严格意义上的地基土的压缩模量应该取试验值，如果有了比较精确的试验值则可以代入上式重新计算地基的沉降量。）6、 满堂支架计算由于满堂支架左右对称，所以仅选取一半进行分析。6.1计算模型和荷载分布根据支架设计图，计算模型和荷载分布情况如下图所示：6.2碗扣式钢管支架单肢立杆计算6.2.3强度计算结果从图中可以看出，钢管的最大应力出现在桥墩支点处，最大值为64.4MPa，小于容许应力值215MPa，碗扣式钢管支架单肢立杆强度验算通过。6.2.3变形计算结果从图中可以看出，碗扣式钢管支架的最大竖向变形发生在桥墩支点上方，竖

16、向变形值只有1.49mm，满足施工要求，变形验算通过。 6.2.4稳定性计算结果钢管截面积截面惯性矩细长比查钢结构设计规范得到：支架稳定性满足要求。综上所述，碗扣支架受力满足要求。6.3碗扣支架斜撑计算6.3.1强度计算结果从上图可以看出，碗扣支架斜撑在组合荷载作用下的最大应力为33MPa，小于容许应力值215MPa，碗扣支架斜撑强度验算通过。6.3.2变形计算结果从图中可以看出，碗扣式钢管支架的最大竖向变形值为0.84mm，满足施工要求，变形验算通过。6.3.3稳定性计算结果斜撑截面积截面惯性矩（弱轴）细长比查钢结构设计规范得到：斜撑稳定验算通过，通过的前提是斜撑必须与所有与之交叉的杆件进行结构连接，否则在斜撑长度较长的情况下就有可能发生失稳现象。6.3.4立杆地基承载力计算根据计算模型，在组合荷载作用下得到立杆底部的反力如下图所示：从上图可以看出，红点之处为最大反力位置，反力最大值为152kN。根据上述立杆反力图，从中摘出最大反力点四周的范围进行地基承载力的分析。立柱反力的分布情况如下图所示：。从上图可以得到总力值为286.8kN，受力面积为1.44m2，因此单位面积上所受到的力为199.2kPa，小于地基容许承载力500kPa，立杆下的地基强度满足要求。6.3.5满堂支架下地基的沉降计