边跨现浇段支架施工设计计算书

1、新立堡跨浑河桥工程边跨现浇段施工支架计算单计 算： 复 核：项目负责：副 部 长：部 长： 中铁大桥局集团第二工程有限公司设计事业部二一二年一月14 / 15文档可自由编辑打印一、边跨现浇段简述边跨现浇段为C50预应力混凝土箱梁，单箱双室结构，桥面双向1.5%横坡通过调整主梁腹板高度来形成，其中7#（10#）墩支点处梁高4.35m（梁外侧），6#（11#）墩边跨直线段梁高2.35m（梁外侧），梁高由中支点向边支点按1.5次抛物线渐变。主桥桥面全宽40m，分上下行两幅桥，单幅箱梁顶宽19.99m，悬臂翼缘宽4.6m，箱梁底宽10.8m。箱梁顶板厚0.28m，底板厚在梁高变化范围内按1.5次抛物线

2、由0.9（0.7）m变至0.3m。支点范围内腹板厚0.9m，跨中范围腹板厚0.5m，中间用局部变厚段过渡。边跨现浇段全长68m。二、设计说明边跨现浇段支架采用钢管脚手满堂支架施工，钢管脚手架支承在钢管贝雷梁支架上。满堂支架使用48，=3.5mm碗扣式钢管脚手架，下部采用630×8和800×10两种规格钢管柱作为立柱，双HM588型钢作分配梁，上面摆放贝雷梁组，钢管脚手架通过方木支撑在贝雷梁组上。详见“边跨现浇段结构图”图1. 边跨现浇段施工支架布置图（mm）三、设计参数设计计算荷载：(1)、箱梁砼(q0)重：按26kN/m3考虑；(2)、施工荷载：q1=2.5kN/m2；(

3、3)、振捣荷载：q2=2.0kN/m2（仅在计算底模时计入）；(4)、内模自重：q3=1.0kN/m2（仅在计算底模时计入）；(5)、底模、侧模和脚手架自重：q4=2.5kN/m2（仅在计算底模时计入）；四、设计验算1、模板计算箱梁底模采用木模，小肋沿顺桥向布置，大肋沿横桥向布置，小肋使用80mm×100mm方木，大肋使用120mm×150mm方木，模板计算按三跨连续梁计算。面板采用12mm竹胶板。腹板下小肋间距取150mm，底板其余位置小肋间距取250mm，大肋间距取600mm。竹胶板取单位宽度（1cm）计算：E5×109Pa，=30Mpa，M=，f=，I=1.

4、44×103mm4 100×80mm方木：E9×109Pa，10MPa，W=，150×120mm方木：E9×109Pa，10MPa，W=，1.1 面板（12mm厚竹胶板）验算荷载计算：腹板处砼荷载：qa=4.5×26=117kN/m2； 其余底板砼荷载：qb=1.5×26=39kN/m2；腹板下荷载：q =( q1+q2+qa)×0.01=1.215kN/m其余底板下荷载：q=( q1+q2+q3+ qb)×0.01=0.445kN/m (1)、腹板位置=11.4(MPa)< ，满足要求。 (2)、

5、其余底板位置=11.6(MPa)< ，满足要求。1.2 小肋（100mm×80mm方木）验算由支架布置图易知，小肋受力最不利位置在靠近7#（10#）墩附近，此处腹板高度最大，为4.5m，同时顶底板厚度和达到最大，为1.5m。将箱梁顶板加底板与腹板位置的混凝土重换算为小肋线荷载有：腹板下荷载： kN/m其余底板下荷载： kN/m直接取最大线荷载17.55kN/m验算小肋。荷载集度 kN/m。小肋计算跨度即为大肋间距。=4.9(MPa)< ，满足要求。1.3 大肋验算大肋横桥向布置，脚手架横桥向间距有300、600、900mm三种。其中300mm间距是在腹板下，其余均在非腹板

6、位置的底板下。(1)、腹板位置：由于腹板位置小肋间距为150mm，所以按最不利摆法，大肋取如下计算模型：图2：腹板位置大肋计算模型集中力P=ql=18.23×600=10938N，满足要求(2)、中间底板位置：由于此位置小肋间距为250mm，所以按最不利摆法，大肋取如下计算模型：图3：其余底板位置大肋计算模型集中力P=ql=9.75+(2+2.5+1)×0.25×600=6675N根据有限元模型建模计算得到：图4：其余底板位置大肋应力计算结果最大应力5.9MPa，满足要求。图5：其余底板位置大肋变形计算结果 最大变形0.734mm，满足要求。2、脚手架验算箱梁截面

7、下布置钢管脚手架，综合考虑取顺桥向钢管脚手架间距为600mm；横桥向腹板下脚手架间距为300mm，中间底板下脚手架间距为600900mm。据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范进行验算。碗扣式满堂支架是组装构件，单根碗扣在承载力允许范围内就不会失稳，因此以轴心受压的单根立杆进行验算：公式：梁体及围挡水平风荷载计算：k = 0.7z·s·0式中：k风荷载标准值（kN/m2）；z风压高度变化系数，按建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范附录D规定采用1.0；s风荷载体型系数，按建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范4.3.2采用；悬挂密目式安全立网的支撑架体型系数：s=1.3 ，为

8、密目式安全立网挡风系数，可取0.8，实体取1.0；0基本风压（kN/m2），按现行国家标准建筑结构荷载规范规定采用0.55；梁体风荷载Wk梁 = 0.7z·s·Wo=0.7×1.0×1.3×1.0×0.55=0.5kN/m2围挡风荷载Wk围 = 0.7z·s·Wo·=0.7×1.0×1.3×0.8×0.55=0.40kN/m2脚手架采用外径48mm，壁厚3.5mm钢管，A4.893cm2，惯性半径i=1.576cm横杆步距为120cm，立杆计算长度l0=h+2a=1

9、20+2×29=178，其中a为立杆伸出顶层水平杆长度。钢管长细比L/i=178/1.576=112.9<=250取113；查表得:2.1 不组合风荷载：腹板处：在钢管脚手架支承范围内腹板最厚处在中支点附近，约在700900mm渐变段中点处，腹板高度为43314500mm渐变。估算的腹板下钢管最大轴力：单根钢管轴力为20.7+0.6×(2.5+2)=23.4kN。荷载组合下：N= 其余底板处：在钢管脚手架支承范围内底板最厚处在中支点附近，在700900mm渐变段处，取平均值800mm，顶板厚度为480600mm渐变，取平均值540mm，估算的钢管最大轴力：单根钢管轴力

10、为18.8+0.6×(2.5+2+1)=22.1kN。荷载组合下：N= ，满足要求。2.2 组合风荷载：腹板处：中间底板处： ，满足要求。2.3 在风荷载作用下，斜杆扣件强度计算图6：斜杆扣件受力图示其中，h=1.2m，Lx=0.9m，风荷载转化为节点荷载：W1=（Wk梁+Wk围）·S格·，W=Wk围·S格·S格=1.2×0.9m2；=1.4，可变荷载安全系数。W1=（0.50+0.40）×1.2×0.9×1.4=1.35kN；W=0.40×1.2×0.9×1.4=0.6kN

11、依据力的平行四边形关系：Ws1=；Ws=钢管扣件抗滑移承载力按建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范5.6.4-3条公式计算：即：8 kN> Ws1+3 ×Ws=1.69+3×0.75=3.94kN，合格。3、钢管贝雷梁支架验算钢管贝雷梁支架采用MIDAS/CIVIL 2006建立整体模型计算，计算整体模型如下：图7：支架整体模型模型中各构件材质规格及布置形式见“边跨现浇段结构图”。箱梁混凝土荷载、模板和脚手架自重及施工荷载（q0+q1+q4+q5）转化为线荷载，加在贝雷梁上弦上，具体为：图8：贝雷片分组示意图（1） 腹板下布置四片贝雷梁作为腹板组。腹板组线荷载值随箱梁

12、腹板高度厚度变化取20.0743.41kN/m不等；（2） 其余底板位置布置三片贝雷梁，作为底板组。底板组线荷载值随箱梁腹板厚度变化取20.8744.52kN/m不等；（3） 翼缘下布置二组共四片贝雷梁，作为两个翼缘组，其中靠近腹板的翼缘组线荷载取19.20kN/m，远离腹板的翼缘组线荷载为12.28kN/m； 计算中考虑底模及其他施工器械重量，结构自重取1.1倍增大系数。混凝土荷载考虑整体换算线荷载时产生误差及箱梁本身的横桥向变高，取1.05倍增大系数，结构计算中混凝土荷载产生的总反力和为3324t，与估计值吻合，说明建模荷载加载较合理。结构验算按照容许应力法进行，贝雷梁容许应力取210MP

13、a，竖杆容许轴力取210kN，斜杆容许轴力取171.5kN。Q235钢材容许正应力取140MPa。3.1、钢管立柱验算。在施加的荷载下，钢管立柱反力如下图：图9：钢管立柱反力结果（t）（1）立柱稳定性验算最大反力出现在6#（11#）墩承台上的立柱，为170.2t，此立柱规格为800×10，回转半径，截面积。打入的立柱规格为630×8，回转半径，截面积，最大反力91.8t。立柱在地面以上长度。立柱计算长度依据建筑桩基技术规范5.8.4条计算，有：对于630×8立柱，地基土水平抗力系数比例系数m取5.0；立柱在地面以下长度；故打入立柱计算长度；7、10#墩承台上的63

14、0×8钢管立柱长细比；查表得:6、11#墩承台上的800×10钢管立柱长细比；查表得:对于打入630×8钢管立柱长细比；查表得:对于800×10立柱， ，满足要求。对于承台上的630×8立柱， ，满足要求。对于打入630×8立柱， ，满足要求。（2）立柱打入深度验算 对于630×8立柱，周长U=1.979m，打入深度以15.3m计。根据设计院提供地质资料，打入桩范围内土层参数如下表：表1：6-7#墩地层参数表6-7#墩参数填土层淤泥质土砾砂层圆砾层层厚9.350.62.23.15桩侧摩阻力（kPa）452080120表2：1

15、0-11#墩地层参数表10-11#墩参数填土层淤泥质土砾砂层圆砾层层厚6.550.55.92.35桩侧摩阻力（kPa）452080120对于6、7#墩附近钢管立柱，桩侧摩阻力为：>918kN对于10、11#墩附近钢管立柱，桩侧摩阻力为：>918kN3.2、钢管联结系验算。钢管联结系使用 20a型钢结构。联结系应力情况如下图：图10：钢管立柱联结系应力图(MPa) 最大组合应力为66.7MPa，满足要求。3.3、斜撑验算分配梁3的斜撑使用377×6钢管，截面面积，回转半径。斜撑轴力如下图：图11：斜撑轴力图(kN)斜撑最大轴力为690kN，斜撑计算长度取4m。斜撑细比；查表

16、得:。3.4、分配梁验算。分配梁规格均为2H588，分配梁4直接摆放在钢管立柱顶，在双排桩桩顶分配梁13摆在分配梁4上，其余位置也直接摆在钢管立柱顶。分配梁13的应力情况如下图：图12：分配梁1应力图(MPa)最大组合应力为138.8MPa，满足要求。图13：分配梁2应力图(MPa)最大组合应力为84.1MPa，满足要求。图14：分配梁3应力图(MPa)最大组合应力为75.5MPa，满足要求。分配梁1最大应力最大，故变形最大。变形情况如下图：图15：分配梁1位移图(mm) 最大位移为13.6mm。此处立柱变形为2.0mm，故分配梁1最大变形为11.6mm。分配梁4应力情况如下图：图16：分配梁

17、4应力图(MPa)最大组合应力为114.5MPa，满足要求。分配梁4变形情况如下图图17：分配梁4位移图(mm) 最大位移为3.3mm。此处立柱变形为2.0mm，故分配梁1最大变形为1.3mm。3.5、贝雷梁验算。（1）标准贝雷梁验算标准贝雷梁应力状况如下：图18：贝雷梁应力图（边腹板下）(MPa)最大组合应力为189.1MPa，满足要求。标准贝雷梁竖杆轴力状况如下：图19：贝雷梁竖杆轴力图（边腹板下）(kN)最大轴力为154.2kN，满足要求。标准贝雷梁斜杆轴力状况如下：图20：贝雷梁斜杆轴力图（边腹板下）(kN)最大轴力为113.2kN，满足要求。（2）新制贝雷片验算新制贝雷片采用210和28制成，其应力状况如下图：图21：新制贝雷片应力图(MPa)最大组合应力为89.1MPa，满足要求。（3）加强立柱验算新制加强立柱采用210制成，其应力状况如下图：图22：加强立柱应力图(MPa)最大组合应力为62.4MPa，满足要求。3.6、贝雷梁顶方木分配梁验算贝雷梁顶方木规格为150×120mm，其结构参数同前。在腹板位置，其受力状况如下：图23：贝雷梁顶方木腹板位置受力图示 集中力取单根钢管的轴力23.4kN。在其他底板位置，其受力状况如下：图24：贝雷梁