匝道现浇箱梁计算书剖析

四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标汕湛高速揭博项目 T11标项目部质量/环境/职业健康安全管理体系作业文件文件名称：九和互通D匝道桥现浇箱梁支架计算书文件编号：SLQL-QEO-C-SZ-复核人：版号：A/O审核人：受控状态：批准人：编制人：生效日期：1四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标九和互通D匝道现浇箱梁支架计算书一、箱梁概况及支架设计概况1、箱梁概况端头断面图标准断面图图 箱梁横断设计概况图2、支架设计概况满堂式碗口支架满堂式碗扣式支架适用于第一联的 NO.1~3孔，和第四联的NO.10孔现浇箱。采用规格为φ48*3.5mm标准杆件进行搭设。支架间距设置为：① 沿横桥向箱梁腹板范围内立杆按间距 0.6m布置，底板范围内立杆间距按2四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标0.9m布置，翼板下立杆间距按 0.9m+1.2m设置；② 沿纵桥向立杆间距除中横隔板位置均按 0.9m布置，中横隔板下两排按纵距60cm布置；③ 横杆步距按1.2m设置。采用落地满堂碗口支架的立杆下部设置螺旋调整底座，底座与地基间摆放一层起分布荷载作用的垫木，垫木厚 5cm，按横桥向放置；采用混合支架的立杆直接置于22b#工字钢上。支架顶部设螺旋调整顶托，顶托上按顺桥向设置纵梁，纵梁采用10#槽钢，连接处设在顶托上，“[”向放置，重叠长度≥20cm。纵梁上均布10cm*10cm方木，间距30cm。钢管碗扣式混合支架钢管支墩采用φ630mm钢管，壁厚为6mm，高度为 9.0m，顶部焊接10mm厚钢板，钢板尺寸为80cm*80cm，并用1cm厚的三角钢板进行加固。两端排设置三根钢管及其钢管桩基础跨径为4.0m+4.0m布置，中间排采用6根钢管柱和基础，跨径为2.2mn+3.6m+2.2m布局，钢管支墩与基础之间通过钢板焊接连接，焊接时必须保证支墩的垂直度。横向钢管两侧之间采用[10"x"字连接，以保证整体的稳定性，具体见附图图号 SZJB-11-D7。。钢管支墩顶部横桥向设双拼I25工字钢作为主承重梁，长度980cm，纵向采用单层双排贝雷梁直接架立在工字钢上，定位后贝雷梁两侧设置钢板挡块进行限位固定。贝雷架上部顺桥向按间距90cm或60cm放置I22b工字钢作为次承重梁，长度600cm。。（详见施工图）二、支架计算内容1、在上构施工荷载工况作用下，施工支架的内力和应力情况；2、在上构施工荷载工况作用下，支架地基验算；底模主横梁的挠度和应力情况；3、在上构施工荷载工况作用下，底模体系（包括主横梁、主纵梁、面板）挠度和应力情况；三、支架计算受力验算原则：该桥现浇箱梁梁高均为1.5m，为保证支架设计的总体安全，并根据支架高度不同设计两种不同类型支架，验算必须清晰，本次支架验算按以下原则进行：3四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标现浇箱梁施工时，箱梁梁端伸缩缝处90%以上荷载由盖梁墩柱承担，横隔梁位于墩顶处时，90%以上荷载由墩柱直接受力，故此两处受力在验算时不再考虑。第二、三联每跨跨中均设置了横隔梁，受力验算时选择以下断面进行：①第一种：跨径线0.6m，为标准断面，下为碗扣式支架；②第二种：跨径线0.6或1.0m，为标准断面，下为钢管墩+贝雷梁+碗扣式组合支架。第一种支架受力验算荷载计算①梁体钢筋砼自重根据《杆件受力计算及分布图》（图号SZJB-11-D8附后），(含筋率为2.14%＞2%，取容重为26KN/m3)A）当横向杆件间距为 0.6m时，腹板下杆件 3-4区间的砼自重最大，即G=19.26KN/m，则GA=19.26/0.6=32.1KN/m2B）当横向杆件间距为 0.9m时，底板下2-3杆区间的砼自重最大，即G=14.94KN/m，则GB=12.23/0.9=16.6KN/m2另外注意：考虑中隔梁位置实心段，高 1.5m，砼自重最大：G’=1.5*0.9*26=35.1KN/m则GB’=35.1/0.9=39.0KN/m2C）当横向杆件间距为 1.2m时，翼板下5-6区域的砼自重最大，即G=5.47KN/m，则GC=5.47/1.2=4.56KN/m2② 施工人员及机具：q1=1.0KN/m2③ 倾倒砼：q2=2.0KN/m2④ 振捣混凝土：q3=2.0KN/m2⑤ 木模板自重：q4=1.0KN/m2根据荷载的分项系数，②、③、④项动载取安全系数 1.4，①、⑤项静载取安全系数1.2，则总荷载为：QA=(②+③+④)*1.4+(①+⑤)*1.2=（1+2+2）*1.4+（32.1+1）*1.2=46.72KN/m2用于立杆横向距离 0.6m验算（腹板）4四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标QB=(②+③+④)*1.4+(①+⑤)*1.2=（1+2+2）*1.4+（16.60+1）*1.2=28.12KN/m2QB’=(②+③+④)*1.4+(①+⑤)*1.2=（1+2+2）*1.4+（39+1）*1.2=55.0KN/m2用于立杆横向距离 0.9m验算（底、翼板及中隔梁底板）QC=(②+③+④)*1.4+(①+⑤)*1.2=（1+2+2）*1.4+（4.56+1）*1.2=13.67KN/m2用于立杆横向距离 1.2m验算（翼板）木模板受力计算箱梁砼直接支承于木模板上，木模板下为10cm×l0cm方木横向分配梁，沿顺桥向布设间隔0.3m，根据《杆件受力计算及分布图》，则方木净间距为0.2m，单块模板尺寸为1.22m×2.44m，单块模板可覆盖8条方木，按5等跨连续梁受力考虑，取2.44m长度，0.3m跨度进行复核，受力见下图：所有底模中，中隔梁处荷载最大QB’=55KN/m2，模板上每米宽度上承受的线性荷载：q=55.0KN/m2*1.0m=55.0KN/m考虑方木宽度的影响，按 5等跨连续梁进行受力验算，取净间距L=0.3m，跨中弯矩：2 2Mmax=0.078*ql=0.078*(55.0*0.3)=0.3861KN.m查《路桥施工计算手册》表8-6得木材允许拉应力[σ]=12MPa，模板截面模量W=Mmax/[σ]=0.3861/（12*103）=3.22*10-5m3根据w、b得厚度hhmin=6w63.2210-5b8.9mm2.44故模板最小厚度应大于 9mm，选用模板厚度为 15mm的木模板。5四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标取长度为2.44m，厚度15mm的模板挠度复核：模板弹性模量：E=9×106KPabh32.44*0.0153-7m4惯性矩：I126.861012模板挠度：f0.664ql40.66455.00.3410.31100EI91066.8610-720874001333100结论：采用15mm厚模板作为底模，其抗弯刚度与挠度均满足要求。横桥向10cm*10cm分配梁计算横向分配梁采用10cm*10cm方木，根据支架横向间距布置情况，间距有0.6m、0.9m、1.2m三种，从受力情况分析，可知腹板位置受力最大。以支点断面为计算模型，在此分别验算。在腹板位置横向方木跨径0.6m，取横向方木跨径0.6m复核。因横向方木直接与模板接触，荷载视为均布荷载，按最不利的简支结构计算：(查表得木材允许承压应力和弯应力 [σ]=12MPa)q 46.72 0.3 14.02KN/mMmaxql214.020.620.63KN.m0.63106N.mm88采用的是10cm*10cm方木，得：Wbh210010021.67105mm366则方木：Mmax0.631063.78MPa[]12MPaW1.671056四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标据上，方木抗弯刚度符合要求。挠度复核：木材的弹性模量：E=9.0*103MPa=9*106KPa惯性矩：Ibh30.10.138.3106m41212方木挠度：f5ql4514.020.6410.61384EI38491068.310-63157400667结论：10cm*10cm方木挠度符合要求。在底板、翼板位置，及跨中隔梁处横向方木跨径0.9m，取横向方木跨径0.9m复核。最大荷载为跨中隔梁，故取隔梁处复核。q QB'0.3 55 0.3 16.5KN/mql216.50.921.676Mmax81.67KN.m10N.mm8采用的是10cm*10cm方木，得：Wbh210010021.67105mm366则方木：Mmax1.6710610MPa[]12MPaW1.67105据上，方木抗弯刚度符合要求。挠度复核：木材的弹性模量：E=9.0*1036MPa=9*10KPa惯性矩：Ibh30.10.138.3106m41212方木挠度：f5ql4516.50.9410.91384EI38491068.310-6530400444结论：10cm*10cm方木挠度符合要求。c. 在翼板位置横向方木跨径 1.2m，取横向方木跨径 1.2m复核：q 13.67 0.3 4.1KN/mMmaxql24.11.220.74KN.m0.74106N.mm887四川路桥建设股份有限公司汕湛高速公路揭博项目T11标采用的是10cm*10cm方木，得：Wbh210010021.67105mm366则方木：Mmax0.741064.4MPa[]12MPaW1.67105据上，方木抗弯刚度符合要求。挠度复核：木材的弹性模量：E=9.0*1036MPa=9*10KPa惯性矩：Ibh30.10.138.3106m41212方木挠度：5ql454.11.2411.21384EI38491068.310-6675400334f据上，10cm*10cm方木挠度符合要求。结论：横桥向横向分配梁 10cm*10cm方木抗弯刚度、挠度均符合要求。墩顶位置受力横向方木跨径60cm，取横向60cm跨径复核：墩顶实心段受力计算：梁高1.5m，墩顶宽度2.0m横向宽度4.5m，该处G=1.5*4.5*26=175.5KN/mG’=175.5/4.5=39KN/㎡ 看出墩顶处受力情况与跨中隔梁实心段一致， 本项b）条中，方木跨径为 0.9m计算抗弯刚度、挠度均符合要求，其跨径调整到60cm，故横向方木无需再次计算复核与计算。墩顶处由于只有 30cm高度，纵向分配槽钢按照其他梁体一致布设，槽钢下面采用C30砼块卸落，拆除底模时，凿除砼块即可。8四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标纵桥向纵向10#槽钢受力计算纵向分配梁采用10#槽钢，间距为0.9m（或0.6m，腹板处），横向分配梁的间距为0.3m，横向分配梁直接放置于纵向分配梁上面。因每根槽钢长度为6.0m，按集中力计算，取最不利布置腹板位置计算纵向槽钢的抗弯刚度与弯矩，按五等跨连续梁、支点间分布二个集中荷载计算。10#槽钢截面特性如下：截面抵抗矩： Wx=39.4×103mm3惯性矩：Ix=198.3cm4=1.983×106mm4弹性模量：E=2.1×l05MPa=2.1×105N/mm2单个集中力为： P 46.72 0.3 0.9 12.61KN抗弯刚度验算：查《路桥施工计算手册》附表 2-11表，在集中荷载作用下，最大弯矩发生在边跨，则弯矩：Mmax系数pl0.2412.610.92.72.m2.72106N.mKN应力：9四川路桥建设股份有限公司汕湛高速公路揭博项目T11标查《路桥施工计算手册》8-7表弯应力查应力[σ]=145MPaMmax2.7210669.0MPa[]145MPaWx39.4103挠度计算：在集中荷载下，最大挠度在边跨，则：312.61（0.933900f系数pl10）0.2mm1.7951002.11051.9831062.3mm100EI400结论：纵向10#槽钢分配梁经受力计算，受力符合要求。碗扣架受力计算立杆采用外直径φ48mm，壁厚3.5mm，截面积A=4.89cm2，惯性矩I=12.15cm4，回转半径r=1.59cm的钢管。取箱梁中横隔梁位置复核：按纵、横杆间距为0.6m×0.9m验算，并取纵横分配梁的自重为2KN/mm2，砼截面高度为1.5m，静载安全系数取1.2，动载安全系数取1.4。单根立杆承受力： P （[1.5 26 1 2）1.2（1 2 2）1.4] 0.6 0.9 31.0KN按照强度计算钢管受压应力：N31.010363.4MPa215MPa符合要求A4.89102按照稳定性验算立杆受压应力：根据碗扣架的搭设，其步距为 1.2m，碗扣架的长细比 l0 120 75.5i 1.59查《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）表A.0.5得稳定系数 =0.75N 31.084.5MPa 215MPaA 0.75 489结论：根据上述验算，当支架横向间距为 0.6m，纵向间距为 0.9m，步距为1.2m时，碗扣支架在腹板、中横隔板位置均符合要求。当支架横向间距为0.9m，纵向间距为0.9m，步距为1.2m时，验算如下：单根立杆承受力：P（[0.57452612）1.2（122）1.4]0.90.923.1KN按照强度计算钢管受压应力：10四川路桥建设股份有限公司汕湛高速公路揭博项目T11标N23.1103A4.8910247.2MPa215MPa符合要求按照稳定性验算立杆受压应力：根据碗扣架的搭设，其步距为 1.2m，碗扣架的长细比 l0 120 75.5i 1.59查《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）表A.0.5得稳定系数 =0.75N 23.165.6MPa 215MPaA 0.75 489结论：根据上述验算，当支架横向间距为0.9m，纵向间距为0.9m，步距为1.2m时，碗扣支架在腹板、中横隔板位置均符合要求。支架横向间距为1.2m，设置在翼板处，受力更小，故不再验算。地基验算考虑地基表面的排水沟按横向布置，碗扣支架置放底托，为了达到更有效的力分散效果，在底托下铺设木板，木板按横断面方向铺设，木板尺寸2m×0.2m0.05m。每块木板上承受3个立杆，选取横隔梁位置的立杆进行验算，则总重量：N31.0KN/根3根93.0KN考虑搭设满堂支架位置均为挖方段，土质和承载力较好，挖平碾压后采用10cm石渣+10cm厚C20砼作为整体基础，选取扩散角为 30°。N地基承载力：fAd KN---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，面积 Ad=15cm*15cm=225cm2；K---调整系数，砼基础系数 K=1.0。N93.0139.3KPa考f0.2）（0.12tag30AdK（0.12tag302）1.0虑搭设落地满堂支架段落全部为开挖段， 地质条件较好，在地基整平后用 20t压路机碾压密实，再铺设 10cm硬质石渣，碾压密实，后浇 10cmC20砼，试验室进行静力触探，必须承载力大于 150KPa。第二种支架受力验算上部碗扣支架验算同第一种支架，不再重复验算；11四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标荷载计算梁体钢筋砼自重根据《杆件受力计算及分布图》(图号SZJB-11-D8附后)，每根22b#@90cm工字钢需承担箱梁断面一半的重量，箱梁现浇部分的断面面积为4.54m2，总宽度为8.5m，则箱梁混凝土自重为(含筋率为2.14%＞2%，取容重为26KN/m：G4.542613.88KN/m28.5②施工人员及机具：q1=1.0KN/m2；③倾倒砼：q2=2.0KN/m2；④振捣砼：q3=2.0KN/m2；⑤木模板自重：q4=1.0KN/m2；⑥分配梁自重：q5=1.0KN/m2；⑦碗扣架自重：q6=2.0KN/m2；根据荷载的分项系数，②、③、④项动载取安全系数 1.4，①、⑤、⑥、 ⑦项静载取安全系数 1.2，则总荷载为：Q=（②+③+④）×1.4+（①+⑤+⑥+⑦）×1.2=（1+2+2）×1.4+（13.88+1+1+2）×1.2=28.46KN/m222#工字钢验算22#工字钢置放在贝雷梁上，跨径为 4.0m，上承6根杆件，间距如下图所示根据《杆件受力计算及分布图》 （图号SZJB-11-D8附后），每根杆件的受力均不一样，为了简化计算，以均布荷载进行计算。12四川路桥建设股份有限公司汕湛高速公路揭博项目T11标22b#工字钢自重为36.5Kg/m，即0.365KN/m，截面特性如下:53截面抵抗矩:Wx=3.26×10mm惯性矩:Ix=3.5874×10mm552弹性模量:E=2.1×10MPa=2.1×10N/mm每排工字钢的间距为 0.9m，根据荷载计算， 22b#工字钢的线性荷载为：q Q 0.9 0.365 28.46 0.9 0.3651.2 26.052KN/m 26.052N/mm抗弯刚度验算：按照简支梁计算，据上图可知：RAqla225.05240.92（1）2（1）78.2KN2l42（1-0.922RBql（1-a2）26.0524）49.47KN2l24弯矩：ql2a2226.052420.9226Mmax8（1-l2）8（1-42）46.96KN.m46.9610N.mm应力：Mmax46.96106。W3.26105144.05MPa215MPa挠度验算：qal32a3）26.0520.9312（0.920.93L（a34103）fc4l2l3-1242.11053.581074423-16.3mm10mm24EI4400符合要求结论：22b#工字钢按间距0.9m，跨径4.0m，净跨径3.55m进行布置，结构受力符合要求。贝雷梁桁架受力验算贝雷梁桁架采用单层双排贝雷片组装进行支承，每跨纵向三片，间距4.0m，由于该现浇箱梁半径过小（R=90m），贝雷梁的长度均不相同，取贝雷梁长度18m，最大跨径为9.0m+9.0m。按两等跨均布荷载进行计算。上部荷载由3排纵向贝雷梁承载：左双拼贝雷梁+中间排双拼贝雷梁+右双拼贝雷梁型式，贝雷梁上22b#工字钢共n=21排，根据工字钢的支点反力，则中间排双拼贝雷梁的承受重量最大，故选它为验算对象。13四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标其承受的重量为：G=2Rb*n=（49.33×2）×21=2071.86KN贝雷梁桁架标准节段长 3m，高1.5m，重约270kg/节，则贝雷片总重量：G=270×10×12=32.4KN则贝雷梁自重线性荷载：N2071.8632.4q116.9KN/mL18查《装配式公路钢桥使用手册》桁架容许应力表，单排单层允许弯矩[M]=788.2KN.m，剪力[Q]=245.2KN。抗弯刚度验算：弯矩：Mmax系数ql20.125116.9921183.6KN.m2M1576.4KN.m考虑贝雷梁位置调整，经反算，最大允许跨径 L=10.15m。中间排贝雷梁剪力也是最大，其剪力：Q 系数 ql 0.625116.9 9 657.6KN 2Q 490.4KN不满足要求由于本桥处于R=90圆曲线和与之相切的缓和曲线上，内弧、外弧不可避免的有支点位置未处于有竖杆节点位置， 本方案考虑在支点处采用双背靠背槽钢“ ][”包夹腹杆支承在上下弦杆上，上下采用短钢管焊接牢固，形成“ H”形状，槽钢截面计算如下：剪力差值：F=657.6-490.4=167.2KN钢材容许应力[σ]=145Mpa截面积=167.2/145=1153.1mm22查型钢手册，选取12.6#热轧普通槽钢2片，截面积为1569*2=3138mm,即可满足要求，槽钢加强如下图。14四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标挠度复核：贝雷梁弹性模量：2.1×105MPa，惯性矩I=1154868.8cm4挠度最大位置发生在跨中fmax系数ql4116.99410121.6mm0.5211002.11051154868.8104100EI贝雷梁由6节组成，则贝雷梁非弹性挠度（销孔间隙产生）f0 0.05（n2-1）0.05（62-1）1.7mm合f=fmax+f0=1.7+1.6=3.3mm＜L/400=9000/400=22.5mm，挠度满足要求。结论:贝雷梁按双片单层共三排、跨径9m进行搭设，受力符合要求。中间排钢管墩支点反力:RA=0.375ql=0.375 ×116.9×9=394.5KNRB=1.25ql=1.25 ×116.9×9=1320.4KN同理进行边侧双拼贝雷梁支点反力计算边侧贝雷梁均布荷载：边侧贝雷梁其承受的重量为： G=Ra*n=77.97×21=1637.37KN贝雷梁桁架标准节段长 3m，高1.5m，重约270kg/节，则贝雷片总重量：G=270×10×12=32.4KNN1637.3732.4q92.8KN/mL18可以看出侧排贝雷梁受力比中间排受力小，故抗弯强度和剪力、挠度不再验算，现计算支座反力如下：RA=0.375ql=0.375 ×92.8×9=313.2KNRB=1.25ql=1.250 ×92.8×9=1044.0KN综合上述计算，绘制受力平面图如下：15四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标5) 承重主梁双拼工字钢计算双拼25#工字钢沿现浇箱梁横断面方向两端放置在 3根钢管墩上，中间排63a#工字钢放在 6根钢管墩上，钢管墩顶焊接 800mm*800mm*10mm厚钢板，两侧用三角铁焊接定位，现对双拼工字钢验算如下：①从支座受力分布图可以看出，对于两端头25a#工字钢，由于贝雷梁放在管墩顶部，工字钢只起力的传递作用，受力不再验算。② 对于中间一排 63a#工字钢，6个支点，验算如下：采用迈达斯软件建模计算支座反力、弯矩如下：16四川路桥建设股份有限公司 汕湛高速公路揭博项目 T11标支点反力Ra=225.8*2=451.6KN，Rb=289.6*2=579.2KN，Rc=336.7*2=673.4KNMmax=246.4*2=492.8KN.m双拼63a#工字钢自重为2*121.353Kg/m，即2.43KN/m，截面特性如下:63截面抵抗矩:Wx=5.97×10mm94惯性矩:Ix=1.88×10mm552弹性模量:E=2.1×10MPa=2.1×10N/mmMmax492.810682.5MPa[]215MPa符合要求Wx5.97106挠度验算