西一大桥支架计算书

0-目录TOC\o"1-3"\h\u1.编制依据 -21-西一大桥主梁现浇箱梁模板及满堂支架方案计算书1.编制依据1.1亚行贷款酒泉市城市环境综合治理项目的有关投标文件。1.2现场调查、施工能力及类似工程施工工法、科技成果和经验；我单位为完成本合同段工程拟投入的管理人员、专业技术人员、机械设备等资源。1.1建筑部颁布的《建筑工程施工现场管理规定》、及国家建设工程强制性标准、《建筑施工手册》。1.5国家、酒泉市有关部门颁布的环保、质量、合同、安全等方面的法律法规要求。1.6国家、交通部现行的有关工程建设施工规范、验收标准、安全规则等。《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）《公路工程技术标准范》（JTG/B01-2003）路桥施工计算手册建质【2009】87号等。2.工程概况主梁结构为120m+120m预应力混凝土独塔双索面斜拉桥，桥梁宽37.6m，本桥主梁采用双边箱梁开口截面，预应力混凝土结构。箱梁底面为平坡，箱梁中心处梁高3.2m，顶面为2%双向横坡，拉索锚固在主梁两侧，风嘴部分宽50cm。标准段箱梁顶板厚30cm，底板以及两侧边腹板厚40cm，箱梁顶面全宽37.6m，外侧边腹板与顶板交汇处实体段为拉索锚固区与风嘴区，合计厚250cm，箱梁底板宽之和8m。为了改善桥面板的受力，主梁纵向在顶板下缘设置了2道加劲肋，加劲肋宽30cm，高70cm，纵梁与桥面板相交处设20×20cm倒角。主梁按照横梁位置划分梁段，全桥共划分2×20=40个梁段，桥塔无索区2×2=4个梁段，长24.8m；拉索区共2×17个标准梁段，每个标准梁段6m，共2×102m，端部无索区各1个梁段，梁段长2×5.48m，主梁分为2×（21.88+5×18）+16m共13个施工节段，主梁采用支架现浇。3.现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求采用碗扣式脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设10×15cm方木；横向设10×10cm的纵向方木，模板用15mm的优质竹胶合板。主梁支架搭设采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×120cm（斜腹板）+90cm×60cm×120cm（中间箱式）+60cm×60cm×120cm（斜腹板侧）支架结构体系，支架纵横均设置剪刀撑，其中纵、横桥向斜撑每隔5格设一道。4.现浇箱梁支架验算主梁段0#1#2#3#4#5#6#6#端横梁梁端长（m)16181818181819.522.48混凝土方量(m³)770.94733.67562.46562.46562.46562.46573.89298.4根据主梁分段长度、混凝土方量、主梁断面构造等分析，每号块主梁分3个中横梁，中横梁之间标准间距为6m，0#号块横梁间距为6.4m。由于0#块主梁混凝土方量最大，且横梁间距离为6.4m，取0#块横梁间距离荷载进行计算可代表其他主梁段荷载验算。6#块端横梁为实心混凝土，荷载较大，需单独计算。0#块计算原则：分别以6.4m长0#块（砼方量最大，可代表1#~6#块）斜腹板、中梁，1#索张拉完后拆除中间箱式，保留两侧斜腹板支撑整体梁重为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。4.1荷载计算4.1.1荷载分析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：⑴q1——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0KN/㎡（偏于安全）。⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5KN/㎡；当计算肋条下的梁时取1.5KN/㎡；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0KN/㎡。⑷q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0KN/㎡，对侧板取4.0KN/㎡。⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0KN/㎡。⑺q7——支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：满堂钢管支架自重立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距支架自重q7的计算值(kPa)60cm×60cm×120cm2.8290cm×60cm×120cm2.074.1.2荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺⑴＋⑵＋⑺4.1.3荷载计算根据现浇箱梁结构特点，取0#块斜腹板、中梁的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。（1）0#块斜腹板自重：根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积（一半）A=15.7m2则：主桥0#块斜腹板支架每延米现浇段混凝土方量为15.7m³，则斜腹板箱梁每㎡所产生的荷载q1为：q斜=15.7×2600×10/10.65=38.33kN/㎡（2）0#块中梁自重：根据横断面图，用CAD算得梁体截面积（一半）A=2.74m2，则主梁中板每延米混凝土方量为2.74m³，均布荷载为q顶=2.74×2600×10/7.8=9.13KN/㎡。（3）主桥0#A类横梁荷载：A类横梁面积为2.1㎡，每延米混凝土量为2.1m³，均布荷载qA=2.1×2600×10/0.9=60.7KN/㎡。（4）6#块端横梁为2.48m宽，3.2m高实心混凝土，每平方米均布荷载为q端=1×1×3.2×2600×10=83.2KN/㎡。4.2结构检算4.2.1碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。主梁支架构造图：4-1主梁支架标准纵断面4-2主梁支架横断面图4-3主梁支架平面图立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=33kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5碗口式构件设计荷载［N］=33kN、路桥施工计算手册中表13－5钢管支架容许荷载［N］=33.1kN）。立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力ΣNQK—施工荷载标准值；于是，（1）斜腹板立杆荷载有：NG1K=0.6×0.6×q斜=0.6×0.6×38.33=13.8KNNG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KNΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+2.82)=2.1KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（13.8+0.36）+0.85×1.4×2.1=19.49KN＜［N］＝33kN，强度满足要求。（2）中箱室有：NG1K=0.6×0.9×q顶=0.6×0.9×9.13=4.93KNNG2K=0.6×0.9×q2中=0.6×0.9×1.0=0.54KNΣNQK=0.6×0.9×(q3+q4+q7)=0.54×(1.0+2.0+2.07)=2.74KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（4.93+0.54）+0.85×1.4×2.74=9.82KN＜［N］＝33kN，强度满足要求。（3）A类横梁有：NG1K=0.6×0.6×qA=0.6×0.6×60.7=21.85KNNG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KNΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+2.45)=1.96KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（21.85+0.36）+0.85×1.4×1.96=28.98KN,28.98KN为2根立杆的荷载，单根荷载为14.49KN＜［N］＝33kN，强度满足要求。（4）6#端横梁有：NG1K=0.6×0.3×q端=0.6×0.3×83.2=14.98KNNG2K=0.6×0.3×q2=0.6×0.3×1.0=0.18KNΣNQK=0.6×0.3×(q3+q4+q7)=0.18×(1.0+2.0+2.45)=0.98KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（14.98+0.18）+0.85×1.4×0.98=19.36KN＜［N］＝33kN，强度满足要求。立杆稳定性验算根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/ΦA+MW/W≤fN—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。长细比λ＝L/i。L—水平步距，L＝1.2m。于是，λ＝L/i＝76，参照材料力学查得Φ＝0.813。MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10WK=0.7uz×us×w0uz—风压高度变化系数，参考《桥梁支架安全施工手册》表2-1得uz=1.0us—风荷载脚手架体型系数，查《桥梁支架安全施工手册》表2-3得：us=1.0w0—基本风压，查《桥梁支架安全施工手册》附录1以50排计算（考虑36m长支架），w0=0.55KN/m2故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1×1×0.55=0.385KNLa—立杆纵距0.6m；h—立杆步距1.2m，故：MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.04KNW—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：W=5.08×103mm3则，N/ΦA+MW/W＝27.48（最大轴力）×103/（0.829×489）+0.04×106/（5.08×103）＝75.66KN/mm2≤f＝205KN/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。 4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw采用18m验算支架抗倾覆能力：支架宽40m，长20m采用60×90×120cm支架来验算全桥：支架横向45排；支架纵向34排；高度7.8m；顶托TC60共需要45×34=1530个；立杆需要45×34×7.8=11934m;纵向横杆需要45×7.8/1.2×20=5850m；横向横杆需要34×7.8/1.2×40=8840m；故：钢管总重（11934+5850+8840）×3.84=102.2t;顶托TC60总重为：1530×7.2=11t；故q=102.2×9.8+11×9.8=1109KN；稳定力矩=y×Ni=10×1109=11090KN.m依据以上对风荷载计算：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1×1×0.55=0.385KN/m220m共受力为：q=0.385×7.8×40=120KN；倾覆力矩=q×5=120×5=700KN.mK0=稳定力矩/倾覆力矩=11090/700=15.84>1.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求4.2.3立杆底座和地基承载力计算60(90)cm60(90)cm60(90）cm⑴立杆承受荷载计算(以6#端横梁支架为例计算)在两侧立杆的间距为60×30cm，每根立杆上荷载为：N＝a×b×q＝a×b×(q端+q2+q3+q4+q7)＝0.6×0.3×（(1.2×83.2+1.4×（1.0+1.0+2.0+2.94)）=19.72kN⑵立杆底托验算立杆底托验算：N≤Rd通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为：N＝a×b×q＝a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)＝19.72kN底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd=40KN;得：19.72KN＜40KN立杆底托符合要求。⑵立杆地基承载力验算原地面为河卵石地层，设计地勘承载力特征值为500Kpa，通过50t压路机压实，经实验室检测地基承载力为154Kpa，压实面顶浇筑15cm厚C20混凝土作为调平层。立杆地基承载力验算：≤K·k式中：N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；Ad——为立杆底座面积Ad=10cm×10cm=100cm2；按照最不利荷载考虑，立杆底拖下砼基础承载力：N/A=19.72/0.01=1972Kpa＜[fcd]=20000Kpa，底拖下砼基础承载力满足要求。底托坐落在15cm砼层上，按照力传递面积计算：A=(2×0.15×tg450+0.15)2=0.2025㎡按照最不利荷载考虑：=19.72/0.2025=97.4KPa≤154KPa，地基承载力满足施工要求。4.2.4斜腹板箱梁底模强度计算（1）斜腹板荷载计算斜腹板均布荷载q斜=38.33KN/㎡，模板体系荷载按规范规定=0.75kN/㎡，混凝土施工倾倒荷载按规范规定=4.0kN/㎡，混凝土施工振捣荷载按规范规定=2.0kN/㎡，施工机具人员荷载按规范规定=2.5kN/㎡。则P1计=(38.33+0.75)×1.2+(4.0+2.0+2.5)×1.4=58.8kN/㎡。箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15mm，竹胶板方木背肋间距为200mm，模板受力计算按三跨等跨连续梁考虑，验算模板强度采用宽b=1000mm平面竹胶板。a.模板力学性能（1）弹性模量E=0.1×105MPa。（2）截面惯性矩：I=bh3/12=100×1.53/12=28.12cm4（3）截面抵抗矩：W=bh2/6=100×1.52/6=37.50cm3（4）截面积：A=bh=100×1.5=150cm2b.模板受力计算(按三跨等跨连续梁考虑)底模板均布荷载:q1=P1计×b=58.8×1=58.8KN/m由三跨等跨连续梁最大正应力计算公式（《路桥施工计算手册》）：σmax=0.100ql2/w=0.100×58.8×0.22×106/（37.50×103）=6.27MPa≤[σ]=19MPa

竹胶板强度满足要求。c.挠度计算从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：

f=q1L4/128EI=58.8×204/(128×0.1×105×28.12)=0.26mm＜L/400=0.5mm竹胶板刚度满足要求。综上，竹胶板受力满足要求。4.2.5模板底横向方木（10×10cm）验算：方木横向间距为0.3m，跨径为0.6m，则：q2=P1计×0.3=58.8×0.3=17.64最大弯矩W=0.1×q2l2=0.1×17.64×0.62