支架稳定性验算计算书

1、xx高速公路xx连接线工程xx标段盖梁支架施工设计计算一、工程概况XX高速公路XX连接线工程主线桥墩柱结构设计为圆柱式、花瓶式。其中花瓶墩盖梁68个，门式墩盖梁1个，采用门式满堂支架和少钢管支架两种支架形式；圆柱墩盖梁51个，采用双抱箍沉重支架现浇。197号花瓶墩为过渡墩，墩身高8.192米；其盖梁结构尺寸：长24.5mX宽2mX高1.42.8m，盖梁上的背墙高70cm，宽82cm。257号花瓶墩墩身高11.47米，是全线花瓶墩盖梁最高的墩位，盖梁结构尺寸：长24.5mX宽2mX高1.152.8m。200号圆柱墩盖梁墩身高9.974米，墩柱直径1.5米，其盖梁尺寸为：长25.15mX宽2.2m

2、X高1.8m。二、计算依据(1) 公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004；(2) 公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ02586)；(3) 钢结构设计规范GB50017-2003；(4) 公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011；(5) 路桥施工计算手册人民交通出版社。(6) 各种材料的设计控制值采用钢结构设计规范GB50017-2003取值：A3钢材的允许拉、压应力。拉、压=215MPa；A3钢材的允许剪切应力t=125MPa；Mn16钢材的允许拉、压应力。拉、压=310MPa；Mn16钢材的允许剪切应力T=180MPa；变形控制按L/400进行控制。三、盖梁支架计算3.1满堂支

3、架计算(1)支架设计197号花瓶墩盖梁采用1019门式支架，门架立杆钢管为©57X2.5mm,门架加强杆为©26.8X2.2mm钢管，门架钢材均采用Q235，横向间距4X60+5X45+8X30+9X30+19+17X30+19+9X30+8X30+5X45+4X60cm，详见图31-1，纵向间距0.12cm，采用顶托与调节杆调节高度，顶托上放置10型钢。每步门架设置纵、横向水平加固杆，水平加固杆米用©48X3mm钢管，水平加固杆横向每两榀门架设置一道水平加固杆，纵向水平杆横向间距2.4m，墩柱四周每榀门架内外侧用水平杆将支架连接成整体，水平顶部纵向水平杆需增设，

4、横向间距1.2m。支架四周纵、横向由底到顶连续设置竖向剪刀撑，中间每隔2.53.5米设一道剪刀撑，剪刀撑斜杆与地面较角4560度之间，门架横向之间采用交叉拉杆连接，支架顶部设置一道水平剪刀撑，详见图3.1-2。r?1?_4曲_5吗_80_脚）_1御）_1阳）g烦咅楼十俯0一，26辱图3.1-1盖梁支架平面布置图（单位：cm）图3.1-2盖梁满堂支架模型2）荷载类型 现浇支架结构自重：按实际结构自重计算，程序自动计入; 砼自重：容重Y=26KN/ms,一次完成边跨现浇段砼加载； 模板自重：底板、侧模板按3KN/m2、顶模及支撑系统按2.0KN/m2计; 施工人员、机具荷载：按2.5KN/m2计；

5、 振捣砼产生的荷载：按4.0KN/m2计。3）（3）荷载组合荷载系数：静载系数取7广1.2，活载系数去72二14时，总荷载:Q=1.2x（q+q+q）+1.4xq1234（4）计算方法、模式支架结构采用midas程序进行验算。5）作用在分配梁上的荷载图3.1-3混凝土荷载分配情况6）支架计算。.血匸心Z523SE-CO1REACTONPCPCJMSDiSitivil口OST-PFLCCEESORFXiD.TODEnM图3.1-4支架反力图由上图可见，支架最大反力15.8KN。19MCD/CivilPCST-PR.&ZE5EORBEAMSTR=55组舍ea式肚:3.4032?e0012.

6、60504<i-0011.806Te001.00853e-001ci.oooaaQ-ooo-5.87983&-K)a0-1.3362-Hiai-s.ie+aai-2.9S275C.-H001-3.7ajcce-Haai57926001图3.1-5分配梁10型钢组合应力图由上图可见，分配梁10#型钢最大组合应力c二45.8Mpa<215Mpa=Q，满足要求。max6|0JpFMEDAS/DvilPOST-PROC：巴53尺BEAMSTRESS.3.0D433a-001-2.49227q-H3011.9BD20o-0011.4CB13a-0i9.5SOb4aOOO.4J997q

7、-HJ00O.ODOCOoOOO-S.8QlJ96-H)0QI.fl9221e-H00I1.60427B-H3CHn-2.L1&346-H301-2.6204164£01图3.1-6分配梁10型钢剪力图由上图可见，分配梁10#型钢最大剪应力T=30.04MPa<T，满足要求。MIDAS/CivilPO5T-PR0CE5SOH.DEFORJMED5hAPEXI=-L.790E-001NODE-：12<1ZNODEITEESZ-DIR-1.52NQDe=IBS6COME.=1.SS2E-KJDQnode-iaiaeS.lS$-KjG2max图3.1-7分配梁10槽钢扰

8、度变形图由上图可见，分配梁10槽钢最大挠度1.55mm，最大计算跨径Im,f=1.55mm<f=1000/400=2.5mm，满足要求。MIDAS/QIW>£T-PR.OCS£CfiEEAMSTRESS1.4j.947s+KQLia5Sfe-HKi26.7a625c-H>Dl4.35014&H-O01.7140la+W：-3.35B27O-H1D1-G.B441a-K301.43a54a-K)Dl-1.0=667S-H3口工图3.1-8钢管支架组合应力图由上图可见，钢管支架最大组合应力c二169.31Mpa<215Mpa=Q，满足要求。max

9、MDAS>ZldlPOT-PROCESSOR5EM5TRE55l.：12438e-H016.254Jifa+000GMIOD士代皿-3.92463=-KOO-1.41JD3&c：-KML.&443S&-KXL图3.1-9钢管轴力图由上图可知，钢管支架最大轴力C二44.64Mpa<125Mpa=c。满足要求。max图3.1-10满堂支架稳定性分析由上图可知，临界荷载系数为9.49>3.5,所以支架的整体稳定性满足要求。3.2钢管支架计算（1）支架设计257号花瓶墩盖梁支架采用钢管桩与贝雷梁组合式，钢管桩630X10mm，钢管桩上设置双拼I45a承重梁，承

10、重梁上设贝雷梁，贝雷梁上设间距50cmI32a分配梁，中间四根钢管桩落在承台基础上，其余四根钢管桩基础采用钢筋混凝土扩大基础。详见图3.2-1。图3.2-1钢管桩平面布置图（单位：cm）图3.2-2少钢管支架模型（2）荷载类型 现浇支架结构自重：按实际结构自重计算，程序自动计入； 砼自重（q）：容重Y=26KN/m3；1 模板自重（q）：底板、侧模板按3KN/m2；2 施工人员、机具荷载（q）：按2.5KN/m2计；3 振捣砼产生的荷载（q）：按4.0KN/m2计。4（4）荷载组合荷载系数：静载系数取7广I，2，活载系数去72二1-4时，总荷载:Q=1.2x（q+q+q）+1.4xq1234（

11、4）计算方法、模式支架结构采用midas程序进行验算。（5）作用在分配梁上的荷载单hAXNM.OT-_Jfi.OT42J8KN._.-TL"-一12.OT6）支架计算由上图可见，图3.2-4支架反力图图3.2-3混凝土荷载分配情况3支架最大反力689KN。祇K佔HPu7T-i%>Z£SA,3.4iSK4->-£<>L4£CO»*-hXC>图3.2-5分配梁I32a型钢组合应力图由上图可见分配梁I32a型钢最大组合应力c二58Mpa<215Mpa二Q，满足要求。maxBEAT4STRsSE1.74S32C-K1

12、D27.54B55H-»3D1L.5C-2L10-HXIL-?.3D255e-KiOL：L.lD72fle+002-L.423fle-Ki02图3.2-6分配梁I32a型钢剪力图由上图可见，分配梁I32a型钢最大剪应力t=26.9MPa<b，满足要求。maxMlDASjtiVllPOST-PROZEEECFLEFCfi胡印5H*PE升折空爲K"DIR=O.DDDETffijWODE=1Y-DTFCLDOOE十DCONODE-1Z-DIR=i.9D£E-D01NOD£=14fl7CQM0,=9,9O=E<JDNODE=l-WT惡飯1.222E+

13、DD2图3.2-7分配梁I32a型钢扰度变形图由上图可见，分配梁I32a型钢最大挠度0.99mm，最大计算跨径2m,f=0.99mmVf=2000/400=5mm，满足要求。MDDSjviIPOST啊兀凸込图3.2-8贝雷梁组合应力图由上图可见，贝雷梁最大组合应力c二174.6Mpa<310Mpa=c，满足要求。maxMIDAS日时TRE5S需力T：9.4240r«-HODl7.5Z737-H3011.711*4001jSH74Ett-KSDlfl£>2O3De-nD0O-1.35579*-K10L-33S24&-H301-5.749D5a-KCiL-?

14、568e-H301-9.5423la-K10L1,1=539=-HDCI2图3.2-9贝雷片剪力图由上图可见，贝雷梁最大剪应力t=114.4MPa<b，满足要求。max图3.2-10贝雷梁扰度变形图由上图可见，贝雷梁最大挠度10mm，最大计算跨径9.5m,f=10mmVf=9500/400=23.75mm，满足要求。吆丄勿口MIDAS?CivilPOST-PROCESSORBEAMSTRESSL31250e-C01O.OOOCOe-KlOO-4.98577e+C0L4.0273E+C02图3.2-11双拼I45a型钢承重梁组合应力图由上图可见，承重梁双拼I45a型钢最大组合应力c二54.

15、86Mpa<215Mpa=Q，满max足要求。MIDAS/Civ:lPOST-PROCESSOR画口BEMSTRESS势力卞5.O51Z0eODl-4.13322e-HZI01Z21524e-HDG12.29726e-HD011.22500014.61304eOCOO.ODDOOe-bOro-137465e-K)01-229263e-H_i01-3.21D6La-M301-4.12B55=-fr001-5D4657e-HD014.027SE-FCI02图3.2-12双拼I45a型钢承重梁剪力图由上图可见，承重梁双拼I45a型钢最大剪应力t=50.5MPa<b，满足要求。max图3.

16、2-13双拼I45a型钢扰度变形图由上图可见，双拼I45a承重梁最大挠度3mm,最大计算跨径3m,f=3mmVf=3000/400=7.5mm，满足要求。图3.2-14630X10mm钢管支架组合应力图由上图可见，钢管桩最大组合应力o=55.33Mpa<215Mpa=Q，满足要求。max图3.2-15630X10mm钢管轴力图MlDASXJVilBEAMSTRESS-Z6573Sc：4DD1由上图可知，钢管桩最大轴力o=35.4Mpa<215Mpa=o。满足要求。max(7)钢管桩稳定性计算单根©630X10钢管桩反力设计值最大值为F二35.4N/mm2xl94.779c

17、m2二686KN截面面积：A=194cm2,钢管桩抗弯惯性矩I=93615.532cm4,回转半径：i(I/A2)0.515.7;强度检算：N/A=686*10/194=35.4Mpa<f=190Mpa强度满足要求。弯矩作用平面内稳定性检算：计算长度L取10m。长细比九=IIi=1000/15.7=63.7<九=100杆件刚度符合要求。由入=63.7查表可得稳定系数©x=0.813故有N/gxA)=686*10/(0.813*194)=43.5Mpa<f=190Mpa符合要求。08)条形基础计算中间四根钢管柱利用承台基础，在承台施工时，在承台顶对应钢管柱位置预埋80

18、*80cm厚为2.0cm钢板，并漏出混凝土面lcm,安装时将钢管柱与预埋钢板进行焊接。另外两端四根钢管柱落在原地面上，由于全线均为软基，施工前需要进行软基处理。在软基上填筑一层80cm的宕渣，用压路机碾压密实，同时硬化区域四周修筑排水沟(40cmX40cm)，防止雨季导致便道泥泞，影响现场通行及场地清洁。两端钢管柱基础采用C25条形钢筋混凝土基础，条形基础平面尺寸为4.2mX1.0X0.5m，基础内部铺设16、10钢筋;基础顶对应钢管柱位置预埋80*80cm厚为2.0cm钢板，并露出混凝土面1cm,条形基础结构见下图;1)计算参数C35混凝土：fc=11.9Mpa,ft=1.28Mpa钢筋：1

19、级(d)：fy=210MpaII级()：fy=300Mpa2)配筋计算将条形基础按倒梁法计算，则作用在梁上部的均布荷载：q=F/1=(360.1+385.8)/4.2=177.8kn/m总条形基础最大跨度为2.7m，按单跨简支梁，计算最大跨中弯矩和支座剪力：M二0.125*177.8*12二22.3kn*mmaxF=0.5q1=0.5*177.8*1=88.9KN按照原条形基础配筋，主筋As=2011mm2，箍筋1020进行截面校核巴二央=(300*2011)/(11.9*1000*4002)=0.000316V.=0.517M=£*(1-£)fbh0=0.000316*(

20、1-0.000316)*11.9*1000*4002=601.4KN*m>Muc0max故主筋满足要求。0.7ftbh0=0.7*1.28*1000*400=35.8KNVF=177.8KNnAsvlV-ELTtlibgm三讣=(177.8-35.8)*500/(210*400)=0.084采用10双肢箍，SW2*78.5/0.084=1869mm即采用10200mm,满足要求。故条形基础配筋满足要求。2) 强度计算以钢管柱与混凝土接触面进行计算。接触面面积=0.301m2,单根钢管桩所受最大压力=386KN。混凝土强度设计值(N/mm2)N=_!竺=1286.66KPa=1.3MPa&

21、lt;fc=11.9MPa，满足规范要求。A0.301(9)地基承载力计算建筑地基基础设计规范(GB50007-2011),本文简称地基规范建筑抗震设计规范(GB50011-2010),本文简称抗震规范1设计资料1.1 已知条件(1)计算简图(2)设计参数基础宽B(m)2.000轴力标准值(kN/m)55.340弯矩标准值M(kN.m/m)25.000基础与覆土平均容重(kN/m3)20.000地面标高(m)0.000基底标高(m)-0.800考虑地震V基底零应力区容许率(%)0软弱下卧层验算方法应力扩散角法(3)土层数据土层数:21.2 计算内容层土类名称号层厚重度饱和重度承载力特深度宽度承

22、载力压缩模量(m)(kN/m3)(kN/m3)征值(kPa)fak修正nd修正nb抗震调整(MPa)1砾砂0.8018.00250.001.0001.0001.0010.002淤泥15.0018.0019.00401.0001.0001.0010.00(1) 基底反力计算(2) 地基承载力验算(3) 软弱下卧层验算2计算过程及计算结果计算时按单位米计算。2.1 基底反力计算(1) 基底全反力计算基底面积A=BX1.000=2.000X1.000=2.000m2竖向荷载N=55.340kN,G=AXyXh=2.000X20.000X0.800=32.000kNkk0偏心距e=M/(F+G)=0.

23、286mkkk基底全反力(kPa):最大p=81.170,最小p=6.170,平均p=43.670kmaxkmink端点p=6.170,p=81.170k1k2(2) 基底附加应力计算最大p=66.770,最小p=0.000,平均p=29.270amaxamina角点p=0.000,p=66.770a1a22.2 地基承载力验算根据建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)式5.2.4计算f=fk+b(b3)+d(d0.5)kbdm修正后的抗震地基承载力特征值=95.400(kpa)验算p=43.670<f=95.400ka验算p=81.170<1.2f=114.480kma

24、xa地基承载力验算满足2.3反力简图3.3抱箍支撑体系计算3.3.1、抱箍设计抱箍具体尺寸见抱箍设计图，主要包括钢带与外伸牛腿的焊接设计两方面的内容，其中牛腿为小型构件，一般不作变形计算，只作应力计算。3.3.2、受力计算（1）施工荷载1）盖梁混凝土和钢筋笼（86.81方，平均密度2.5吨/m3）自重为：2.5X86.81=217.025（吨）2）钢模（每平方米100kg）自重为：10（吨）3）脚手架钢管（采用50钢管，线密度为3.7kg/m，模板底部10根，每根长4m；模板两侧护栏20根，每根长1.5m；模板两侧扶手4根，每根长18m）自重为：1（吨）4）支垫槽钢（采用16型槽钢，理论线密度

25、19.752kg/m，共63根，每根长4m）自重为：0.019.752X4X63=4.98吨）5）工字钢（采用45b型工字钢，理论线密度为87.485kg/m，共2根，每根长27.15m）自重为：2X27.15X0.087485=4.75（吨）6）工字钢拉杆（每根直径18mm，共5根，每根长1.5m）自重为：5X1.5X0.00617X182x10-3=0.015（吨）7）连接工字钢的钢板（共4块，每块重79kg）自重为：4X0.079=0.316（吨）8）施工活荷载：10人+混凝土动载+振捣力+风荷载+振动荷载=10X0.075+0.5X1.2+0.3+0.3+0.25=2.2（吨）9）总的

26、施工荷载为：217.025+10+1+4.98+4.75+0.015+0.316+2.2=240.286（吨）10）考虑安全系数为1.2，则施工总荷载为：240.286*1.2=288.343（吨）11）单个牛腿受力：288.343宁8=36.04吨）（2）计算钢带对砼的压应力钢带对立柱的压应力3可由下式计算求得：poBnD=KG1其中：p摩阻系数，取0.35B钢带宽度，B=300mmD立柱直径，D=1500mmK荷载安全系数，取1.2G作用在单个抱箍上的荷载，G=720.8kN则：=1.y=KG/（pBnD）=1.2X720.8X1000/（0.35X300X2X3.14X1500）=0.8

27、74Mpa丿=16.8Mpa，满足要求。其中：一砼立柱抗压强度容许值，其值不大于0.8Rab，立柱砼标号为30Mpa,轴心抗压强度Rab=0.7X30=21Mpa,0.8Rab=0.8X21=16.8Mpa(3) 钢带内应力°2的合成图如下：化简得：°8=oD/221其中：5钢板厚度求得°2=°iD/(2U=0.874X1500/(2X10)=65.55MPa<f=215Mpa，满足要求。其中：f查钢结构设计规范GB500172003，厚度<16mm的Q235钢抗拉、压、弯强度设计值，为215Mpa。(4) 牛腿螺栓受力计算1) 牛腿螺栓抗拉

28、承载力计算牛腿腹板采用10根10.9级M24高强螺栓(布置方式见设计图)，螺栓直径为24mm。钢带所受拉力：F=°2A=65.55X10X300X2X10-3=393.3kN，则单个螺栓所受拉力为：N=F/5=393.3/10=39.33kN<Nt=180kN,满足要求。其中：Nt10.9级M24高强螺栓设计拉力。查钢结构设计规范GB50017200310.9级M24螺栓预拉力P=225kN，Nt=0.8P=180kN2) 牛腿螺栓抗剪承载力计算已计算得作用在单个牛腿上的竖向荷载为G=36.04吨，螺栓连接方式为双剪结合，如下图：单个螺栓所受的竖向总荷载为：T=360.4/10

29、=36.04kN,单个螺栓所受剪力Q=T/2=18.02kN。螺栓截面为圆形,故其截面所受的最大切应力为：Tmax4Q3A其中：AeM24螺栓的有效面积，为353mm2T4QT则max3Ae=4*18.02*1000/3*353=71.72Mpa螺栓的许用切应力：T=°s/n其中：°s材料的屈服极限，10.9级螺栓的屈服极限为940Mpa（摘自GB3098.182）n安全系数，静载时取2.5则许用应切力：t=°s/n=940/2.5=376Mpa。故Lx<T，满足条件。3）牛腿螺栓紧固力计算紧固螺栓时要按照钢板容许应力控制紧固力。考虑2倍的安全系数，紧固力取

30、393.75X2=787.5kN，每个螺栓紧固力为：787.510=78.75kN。查公路桥涵施工技术规范041-2000P236公式：TC=KPCd其中：TC终拧扭矩（NM）K高强度螺栓连接扭矩系数平均值，范围为0.110.15之间，取0.15。PC高强度螺栓施工预拉力(kN)D高强度螺栓公称直径(mm)单个螺栓终拧扭矩TC=KPCd=0.15X78.75X24=283.5Nm,扳手手柄加长到80cm，紧固螺栓时可脚踩加长手柄，踩不动即能满足要求。(5) 焊缝受力计算采用506焊条，手工焊，钢材全部采用Q235钢，焊缝型式为角焊缝。1) 翼缘水平焊缝应力计算按照焊缝传递应力与母材所承受应力相

31、协调的原则，由于腹板焊缝传递弯矩很小，可忽略不记。即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩。受力简图如图：V=G/41刊受力破坏时牛腿沿如图所示“铰”旋转，建立力矩平衡方程：VX150=HX300,则H=90.2X150/300=45.1kN，在水平力的作用下焊缝应力为：°fl=H/(hsllwl)=45.1X1000X2/(0.7X10X300)=42.95pa。其中：hsl焊缝有效宽度，取hsl=0.7hfhf焊缝焊角高度，采用20mm焊角高lwl一焊缝长度，为280mm2) 腹板焊缝受力计算在剪力V作用下腹板侧焊缝切应力为：t1=V/(hs2lw2)=90.2X1000/

32、(2X0.7X10X300)=9.67Mpa。3) 由于螺栓压力P作用需进行的焊缝受力计算五个螺栓的拉力P=39.3X10=393kN螺栓压力由翼缘焊缝和腹板焊缝共同承担，所以在螺栓压力F的作用下°p=393X1000/0.7X10X(300+300+300)X2=31.19Mpa4) 翼缘焊缝综合应力计算o翼二'"J+Gp=（31.42+31.19辺厂l/2=31.35Mpa<ffw=160Mpa,满足要求。其中：ffw角焊缝抗拉、压、剪强度设计值，取ffw=160MPa5）腹板焊缝综合应力计算。腹二产2+（%化"=27.34Mpa<ffw=

33、160Mpa,满足要求。其中：卩f正面焊缝增大系数，取卩f=1.22（6）抱箍抗滑移计算M24高强螺栓紧固力为N=156.14kN,单个牛腿由10个螺栓连接，则抱箍钢带所受的最大拉力：F=10N=1561.4kN,钢带横截面承受的最大正应力：F°max=BxS=1561.4*1000/300*10*2=260.23Mpa。其中：B钢带高度6钢带厚度则钢板所受墩柱的最大压应力为：°8max°0=D/2=260.23*10/750=3.47Mpa其中：D墩柱直径抱箍与墩柱间的最大压力为：Nmax°nDB0=3.47X3.14X1500X600X10-3=9806.22kN取摩阻系数口=0.35，