公路桥梁工程现浇箱梁支架计算书

大连南部滨海大道工程第三标段现浇箱梁支架计算书编制：审核：批准：中铁十九局集团第五工程有限公司南部滨海大道工程第三标段项目部2014年1月现浇箱梁支架验算1、基本资料见“南部滨海大道工程浅滩区和陆地区的现浇箱梁施工技术方案”。2、主要计算依据1、南部滨海大道工程浅滩区和陆地区的现浇箱梁施工技术方案及施工图。2、《钢结构设计规范》GB50017-2003。3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-94。4、《海港水文规范》（JTJ213-98）。5、《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)。6、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001。3、支架结构型式东连接线：A0#～A9#、B0#～B12#，共计21跨。东引桥S0#～S7#、X0#～X8#、A9#(B12#)～A13#(B16#)，共计23跨。东引桥S0#～S7#、X0#～X7#、A9#(B12#)～A12#(B15#)、东连接线A2#～A9#、B5#～B12#采用钢管桩立柱与贝雷梁组合的支架体系进行现浇施工。东连接线A0#～A2#、B0#～B3#采用满堂支架形式现浇施工。4、支架受力检算4.1满堂脚手架验算东连接线A0#～A2#、B0#～B5#采用满堂支架形式现浇施工。针对上述7孔现浇梁，以最宽、最重梁A0#～A2#断面进行检算，以此作为施工指导。4.1.1A0#～A2#A0#～A2#箱梁截面尺寸如下：A0#～A3#箱梁钢筋总重122.8t、C50混凝土866m3。A0#～A2#箱梁梁宽12.4m、高2.25m为变截面，钢筋重81.8t、砼量577.4m3。采用碗扣脚手满堂支架现浇，竹胶合板作底模和侧模。4.1.1.1荷载计算1）砼自重：A0#～A2#箱梁砼总重(砼自重取2.6t/m3箱梁方量为642m3)共计642×2.6=1669.2t2）施工荷载（模板、机具、作业人员）按0.3t/m2计，共计为：60×12.4×0.3=223.2t总荷载1669.2+223.2=1892.4t。4.1.1.2支架设计计算1、支架设计根据设计图纸和荷载情况，初步设计碗扣支架布置为：中横梁和端横梁支架纵、横方向、腹板下方立杆的间距均为60×60㎝，箱梁翼缘板部位立杆间距按照60cm×90cm梅花型布置，平杆层间距120cm，横桥向布置3＋9＋3共15列（中横梁和端横梁布置3＋13＋3共19列），纵桥向两墩28m之间布置（6＋19＋6）31排、两墩30m之间布置（6＋27＋6）39排，立杆上下采用可调丝杆上托和下托，丝杆上顶托内顺桥向放置一根15×15cm方木，纵向方木上横向摆放10×10cm方木，方木中心间距为28cm，在方木上钉15mm厚的竹胶板作为现浇箱梁底模。HB碗扣为Φ48×3.5mm钢管。立杆、横杆承载性能如下表：立杆横杆步距（m）允许载荷（KN）横杆长度（m）允许集中荷载（KKN））允许均布荷载（KKN）0.6400.94.5121.2301.23.571.8251.52.54.52.4201.82.03.02、荷载分析计算1）衡载（砼）：纵桥向根据箱梁断面变化，按分段均布荷载考虑，其布置情况如下：纵桥向荷载分布图横桥向各断面荷载分布如下：2）模板荷载：（1）内模（包括支撑架）：按q=1.2KN/m2考虑。（2）外模（包括侧模支撑架）：按q=1.2KN/m2考虑。3）施工荷载：因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，按q=1.0KN/m2考虑。4）碗扣脚手架及分配梁荷载：按2#墩最高位置且分布间距为60cm×60cm考虑，q=3.77KN/m2。3、模板受力计算1）荷载计算（1）箱梁荷载：砼自重G=577.4×26=15013KN，偏安全考虑，取安全系数r=1.2，以全部重量作用于底板上计算单位面积压力F=15013×1.2÷(8.4×60)=35.75KN/m2（2）施工荷载：F2=3KN/m2；（3）振捣混凝土产生的荷载：F3=2KN/m2；（4）箱梁芯模：F4=1.5KN/m2；（5）竹胶板：F5=0.1KN/m2；（6）方木：F6=7.5KN/m2；2）底模强度计算箱梁底模采用高强竹胶板，板厚t=15mm，竹胶板方木背楞间距为280mm，所以验算模板强度采用宽b=280mm平面竹胶板。（1）模板力学性能弹性模量E=0.1×105MPa；截面惯性矩：I=bh3/12=28×1.53/12=7.875cm4；截面抵抗矩：W=bh2/6=25×1.52/6=10.6cm3；截面积：A=bh=28×1.5=42cm2。（2）模板受力计算F=F1+F2+F3+F4=35.75+3+2+1.5=42.25KN/m2q=F×b=42.25×0.28=11.83KN/m（3）跨中最大弯矩：M=qL2/8=11.83×0.282/8=0.116KN·m（4）弯拉应力：σ=M/W=0.116×103/10.6×10-6=10.95MPa<[σ]=11MPa竹胶板板弯应力满足要求。（5）挠度：从竹胶板下方木背楞布置可知，竹胶板可看做多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：f=0.677qL4/100EI=(0.677×11.83×0.284)/(100×0.1×105×8.44×10-8)=0.58mm<L/400=0.7mm竹胶板挠度满足要求。综上，竹胶板受力满足要求。3）横梁强度计算横梁为10×10cm方木，跨径为0.6m，中对中间距为0.28m。截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3截面惯性矩：Ι=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4作用在横梁上的均布荷载为：q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.28=(35.75+3+2+1.5+0.1)×0.28=11.858KN/m跨中最大弯矩：M=qL2/8=11.858×0.62/8=0.53KN·m落叶松容许抗弯应力：[σ]=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa。横梁弯拉应力：σ=M/W=0.53×103/1.67×10-4=3.4MPa<[σ]=14.5MPa横梁弯拉应力满足要求。横梁挠度：f=5qL4/384EI=(5×11.858×0.64)/(384×11×106×8.33×10-6)=0.2mm<L/400=1.5mm横梁挠度满足要求。综上，横梁强度满足要求。4）纵梁强度计算纵梁为15×15cm方木，跨径为0.6m，间距为0.6m。截面抵抗矩：W=bh2/6=0.15×0.152/6=5.63×10-4m3截面惯性矩：Ι=bh3/12=0.15×0.153/12=4.22×10-5m40.6m长纵梁上承担2根横梁的重量为：0.1×0.1×0.6×7.5×2=0.09KN横梁施加在纵梁上的均布荷载为：0.09÷0.6=0.15KN/m作用在纵梁上的均布荷载为q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.6+0.15=(35.75+3+2+1.5+0.1)×0.6+0.15=25.56KN/m跨中最大弯矩：M=qL2/8=25.56×0.62/8=1.16KN·m落叶松容许抗弯应力：[σ]=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa。纵梁弯拉应力：σ=M/W=1.16×103/5.63×10-4=2.07MPa<[σ]=14.5MPa纵梁弯拉应力满足要求。纵梁挠度：f=5qL4/384EI=(5×25.56×0.64)/(384×11×106×4.22×10-5)=0.09mm<L/400=1.5mm纵梁挠度满足要求。综上，纵梁强度满足要求。4、碗扣立杆受力计算1）在A－A断面底腹板位置，分布荷载q=54.36+1.2+1.2+1.0+3.77=61.53KN/m2碗扣立杆分布按60cm×60cm，横杆层距按120cm考虑，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.6×61.53=22.2KN<[N]=30KN2）在B－B断面腹板位置，分布荷载q=58.76+1.2+1.2+1.0+3.77=65.93KN/m2碗扣立杆分布按60cm×60cm，横杆层距按120cm考虑，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.6×65.93=23.84KN<[N]=30KN在B－B断面底板和顶板位置，分布荷载q=13.27+1.2+1.2+1.0+3.77=20.44KN/m2碗扣立杆分布按120cm×120cm梅花错格加密，横杆层距按120cm考虑，则单根立杆受力为：N＝0.84×0.84×20.44=14.5KN<[N]=30KN3）在C－C断面腹板位置，分布荷载q=58.5+1.2+1.2+1.0+3.77=65.67KN/m2碗扣立杆分布按60cm×60cm，横杆层距按120cm考虑，则单根立杆受力为：N＝0.6×0.6×65.67=23.65KN<[N]=30KN在C－C断面底板和顶板位置，分布荷载q=26.39+1.2+1.2+1.0+3.77=33.56KN/m2碗扣立杆分布按120cm×120cm梅花错格加密，横杆层距按120cm考虑，则单根立杆受力为：N＝0.84×0.84×33.56=23.68KN<[N]=30KN4）翼缘板位置立杆计算荷载分布：q=7.8+1.2+1.2+1.0+3.77=14.97KN/m2碗扣立杆分布为120cm×120cm，横杆层距按120cm考虑，则单根立杆受力为：N＝1.2×1.2×14.97=21.56KN<[N]=30KN经以上计算，立杆均满足受力要求。5、地基受力计算由工程地质勘察报告，地基容许承载力[N]=100KN1）墩顶横隔板位置：因墩顶横隔板位于盖梁和墩两侧承台处，钢管支撑直接传递与承台承受，地基是可以满足受力要求的。2）墩顶腹板加厚段：按B—B断面计算由上计算可知，单根立杆承载力为N＝23.84KN，分布地基受力面积为0.6m×0.6m，则：地基应力σ＝66.3Kpa<[σ]=100Kpa地基传力方式如下：3）标准断面段：按B—B断面计算由上计算可知，单根立杆承载力为N＝14.5KN，分布地基受力面积为0.8m×0.8m，则：地基应力σ＝22.7Kpa<[σ]=100Kpa地基传力方式如下：4）翼缘板位置：由上计算可知，单单根立杆承载载力为N＝21.566KN，分布地地基受力面积积为0.8mm×0.8m，则则：地基应力σ＝333.7Kpaa<[σ]=100Kppa地基传力方式如下下：6、脚手架部分支架架预留沉落量量计算塑性变形：脚手架塑性变形主主要发生在结结点处的缝隙隙压缩值，本本脚手架各接接缝间接缝压压缩值：木木结点：1.5mmm木木结点：1.55mm木钢结点：1mmm钢钢结点：1mmm钢钢结点：1mmm钢木结点：1mmm木土结点：1mmm结点压缩总值Σ==1.5+1.55+1+1++1+1+11=8mm地基沉降量：地基沉降与地基土土密实程度、及及土基含水率率、及土的天天然空隙及土土的性质有关关，因该桥处处地质情况没没有详细资料料，故只能估估算其值为22mm，以连续续3天无明显沉沉降作为地基基沉降完成的的标志，完成成后不反弹，属属塑性变形。压杆弹性变形：压杆按照最大受力力计算，则NN=30KNN取冲击系数1.005，E=22.1×105MppaA=（0.04882-0.04412）π/4=4.9×10-4m2∆=该项目可略去不计计。梁体挠度值：设计未要求设置挠挠度值。支架抬高值应由下下式计算：Σ＝脚手架塑性变变形＋地基沉沉降量＋梁体体挠度值4.2钢管贝雷梁梁支架验算东引桥S0#～SS7#、X0#～X7#、A9#(BB12#)～～A12#((B15#))、东连接线线A2#～A9#、B5#～B12#采用用钢管桩立柱柱与贝雷梁组组合的支架体体系进行现浇浇施工。针对上述梁跨形式式，分别对SS线、X线、A匝道、B匝道的现浇浇梁进行受力力分析，具体体如下：4.2.1S线线单层现浇梁梁1、支架总体布置置S线单层采用单箱箱三室结构，现现浇梁采用少少支架法施工，贝雷雷梁柱式支架架的总体布置置见下图所示。钢管贝雷梁支架结结构主要由钢钢管立柱、工工字钢横梁、贝贝雷片纵梁、分分配梁组成。支支架结构传力力途径为:模板-方木-横梁分配梁梁-贝雷片纵梁梁-工字钢横梁梁-钢管立柱-岩石地基。2、荷载计算箱梁标准截面梁高高2.25m，底板宽11..25m，顶板宽15.25m。考虑到支支架最高达330m，为简化计算算，确保安全，假定箱梁纵纵向为一均布布荷载，跨中横隔梁梁按集中荷载载考虑。S0#～S7#箱梁截面尺尺寸为：施工荷载主要由钢钢筋混凝土自自重q1，模板自重q22，贝雷片自重重q3，施工荷载q4构成。钢筋筋混凝土密度度采用26kkN/m3，冲击系数取取1.1，箱梁标准截截面面积111.14m22。截面均布荷载q11=1.1×26×11.144=318..604KNN/m；跨中横隔梁混凝土土体积为100m3，集中荷载载P=1.1×26×10=2660KN；模板自重包括竹胶胶板、方木（内内模及支架、外外膜）合计取取q=2.44KN/m22，截面均布布荷载q2=2.44×(15.225+2.44×2)=477.52KNN/m；贝雷片每片每延米米取1KN/m(包括支撑架架等附属物)),贝雷片按18排布置,截面均布布荷载q3=1×18=188KN/m。施工荷载取4KNN/m2，顶板宽度15.25m，则截面均布布荷载q4=4×15.255=61KN/mm。支架承受的截面总总荷载q=q1+qq2+q3+q44=445..124KNN/m。3、贝雷梁的布置置与验算贝雷片采用国产“321”公路钢桥桁架,纵向根据箱梁跨度分5跨布置，44.5m跨度按10.5m+4m+10.6m+4m+10.5m(盖梁宽3.4m)布置。横向截面布置根据箱梁具体结构布置，每个腹板下采用间距为450mm双排单层贝雷片，每个底板下采用间距为900mm双排单层贝雷片,两侧翼板下采用间距为900mm双排单层贝雷片，见下图所示。贝雷片纵向每3m上下都用[10号槽钢作为横向联系，用U形卡扣扣住,把贝雷片联成整体，使每排贝雷片受力较为均衡。考虑到截面横向的的不均匀,每一排贝雷雷片受力情况况也不一样,,两侧翼板板下的贝雷片片受力相对较较小。经过分分析,翼板下贝雷雷片受力大约约为底板下贝贝雷片所受力力的一半,考虑模板、方方木以及横向向联系能起到到一部分分散散荷载作用,,所以只取166排贝雷片进进行验算,并且要求满满足安全系数数在1.3以上,贝雷片整体体能承受的最最大弯矩[M]=7888.2×16/1.3=97000.9kN·m，最大剪力[QQ]=248.2×16/1.3=30554.8kN。取44.5m跨度进行行验算,计算简图见见下图所示。用力矩分配法可计计算出最大弯弯矩Mmaxx=4438.32KN·mm，位置在BB、C支座处处；最大剪力力Qmax==2992.99KN，位置置在B支座左侧和和E支座右侧，由由于Mmaxx<[M]，Qmax<<[Q]，贝贝雷片强度满满足要求。因贝雷片每节结构构形式相同，可可看作匀质梁梁，并以简支支梁模型验算算，最大挠度度为：贝雷梁弹性挠度可可近似按下式式计算：上式中：0.77m为贝雷梁梁的半高度，即即上下弦杆中中心距离的一一半。贝雷梁挠度满足要要求。4、钢管柱及工字钢横横梁布置与验验算钢管柱采用直径为为630mm、壁壁厚为10mmm的Q2335螺旋焊管，钢钢管接长采用用焊接，纵向向按以上贝雷雷片跨度布置置，钢管横向向布置在腹板板下，组成排排柱式墩，柱柱顶设置4排I36b的工字钢，柱柱底为强风化化岩石面。如如下图所示：：根据上述述贝雷梁的受受力计算可得得，钢管处的的支座反力为为4158..2KN。底板每排贝雷梁集集中力为：PP=41588.2/166=259..89KN翼缘板下每排贝雷雷梁集中力为为：P=2559.89//2=1299.95KNN计算简图如下图所所示：截面为普工36bb截面Ix=11.66e++008mmm4截面Wx=99222222mm3面积矩Sx=5370117mm33腹板总厚12mm塑性发展系数γxx=1..05整体稳定系数φbb=0..6由最大壁厚155.8mmm得：截面抗拉抗压抗弯弯强度设计值值f=215MMPa截面抗剪强度设计计值fv=1255MPa第1跨计算结果果：跨度为1.1225M剪力范围为-998.35559--3..789933e-0066KN弯矩范围为2..701177e-0066--51..6701KN.M最大挠度为0..6943991mm(挠跨比比为1/11620)由VmaxxSx/(IxxxTw)得计算得最大剪应力力为26..5155MPa满足!由Mx/(γγxxWWx)得计算得强度应力为为53.33598MMPa满足!由Mx/(φφbxWWx)得计算得稳定应力为为93.33797MMPa满足!第2跨计算结果果：跨度为3.18875M剪力范围为-1145.5441--1116.8899KN弯矩范围为-220.84112--955.71022KN.MM最大挠度为0..1774999mm(挠跨比比为1/117957))由VmaxxSx/(IxxxTw)得计算得最大剪应力力为39..236MMPa满足!由Mx/(γγxxWWx)得计算得强度应力为为98.88401MMPa满足!由Mx/(φφbxWWx)得计算得稳定应力为为172..97MPPa满满足!第3跨计算结果果：跨度为4.3225M剪力范围为-1164.3994--1663.9122KN弯矩范围为-774.15117--955.71022KN.MM最大挠度为2..8063mm((挠跨比为11/15411)由VmaxxSx/(IxxxTw)得计算得最大剪应力力为44..3185MPa满足!由Mx/(γγxxWWx)得计算得强度应力为为98.88401MMPa满足!由Mx/(φφbxWWx)得计算得稳定应力为为172..97MPPa满满足!第4跨计算结果果：跨度为3.18875M剪力范围为-1120.1229--1442.3011KN弯矩范围为-221.10221--955.12855KN.MM最大挠度为0..1855113mm(挠跨比比为1/117182))由VmaxxSx/(IxxxTw)得计算得最大剪应力力为38..3624MPa满足!由Mx/(γγxxWWx)得计算得强度应力为为98.22394MMPa满足!由Mx/(φφbxWWx)得计算得稳定应力为为171..919MMPa满足!第5跨计算结果果：跨度为1.1225M剪力范围为322.49---98.35559K