矮塔斜拉桥安全专项施工计算书及相关图纸

13.1塔柱模板固定钢丝绳验算 113.1.1下塔柱拉结钢丝绳强度验算 113.1.2上塔柱拉结钢丝绳强度验算 413.20#块模架相关计算 613.2.1计算依据 613.2.2荷载分析 613.2.30#块模板验算 613.2.3.1钢模板验算 613.2.3.2箱梁内模计算 613.2.40#块支架验算 1113.2.4.1支架构造 1113.2.4.2设计参数取值及要求 1213.2.4.3荷载分析 1313.2.4.4设计荷载 1313.2.4.5荷载计算 1313.2.4.6荷载组合 1413.2.4.7模型计算 1413.2.4.8结论及注意事项 2713.3边跨现浇段模架相关计算 2713.3.1荷载分析 2713.3.2模板验算 2713.3.2.1箱梁内模及支撑体系计算 2713.3.2.2箱梁底模及木方次楞验算 3213.3.3边跨现浇段支架验算 3413.3.3.1支架构造 3413.3.3.2设计参数取值及要求 3613.3.3.3荷载分析 3713.3.3.4设计荷载 3713.3.3.5荷载计算 3813.3.3.6荷载组合 3813.3.3.7模型计算 3913.3.4其他验算 5213.3.5相关图纸 53PAGE13.1塔柱模板固定钢丝绳验算13.1.1下塔柱拉结钢丝绳强度验算塔柱整体呈V型弧形结构，随着高度的增加，塔柱倾斜的角度越大，固定模板的拉力也会进一步加大，故在下塔柱拉结钢丝绳强度验算时，取最后两个节段施工时的工况为最不利工况。将最后两个节段浇筑完成后，模板和湿重混凝土整体简化成一根杆件，与最下层支撑模板的连接处简化为一个铰支座，钢丝绳为该杆件的一个斜拉力，杆件受力状况即可看成受重力均布荷载和一个斜拉结力，在重力均布线荷载q已知的情况下，斜拉力看成一个铰支座，支座反力即为水平拉力。钢筋及混凝土自重按26KN/m³计算，根据下塔柱截面为2.5*3.5m，换算成杆件线荷载q1=26*2.5*3.5=227.5kN/m。模板自重：模板自重根据规范按照2kN/㎡计算，根据下塔柱截面为2.5*3.5m，模板面荷载换算成线荷载为q2=2*（2.5*2+3.5*2）=24kN/m。则q=234+25.2=251.5kN/m具体简化图如下图：图13.1.1-1计算简图图13.1.1-2结构力学求解器计算结果由结构力学求解器计算，得出F=196.69kN，钢丝绳穿过两斜对侧模板背楞（顺桥向）拉结，故可看成4根钢丝绳承担F=196.69kN的力，则一根钢丝绳承担的力F0=196.69/4=49.17kN。钢丝绳选用直径为24mm的6*19钢芯钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度为1770MPa，钢丝绳破断力不小于347KN（GBT34198-2017起重机用钢丝绳，表D.1）钢丝绳允许拉力按下列公式计算：[Fg]=a×Fg/K[Fg]——钢丝绳允许拉力Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN）a——换算系数，0.85K——钢丝绳的安全系数，3.5[Fg]=a×Fg/K=0.85×347/3.5=84.27KN因为[Fg]=84.27kN>F0=49.17KN，所以选用钢丝绳满足要求。13.1.2上塔柱拉结钢丝绳强度验算上塔柱拉结钢丝绳强度验算时，最后两个节段施工时的工况为最不利工况。与下塔柱一样，将上塔柱最后两个节段简化成一根杆件，与最下层支撑模板的连接处简化为一个铰支座，该杆件受力状况即可看成受重力均为荷载和2个水平拉结力，在重力均布线荷载q已知的情况下，2个未知水平拉结力可看成2个水平铰支座。钢筋及混凝土自重按26KN/m³计算，根据下塔柱截面为1.8*3.5m，换算成杆件线荷载q2=26*1.8*3.5=163.8kN/m。模板自重：模板自重根据规范按照2kN/㎡计算，根据上塔柱截面为1.8*3.8m，模板面荷载换算成线荷载为q1=2*（1.8*2+3.5*2）=21.2kN/m。则q=163.8+21.2=185kN/m图13.1.2-1计算简图图13.1.2-2结构力学求解器计算结果由结构力学求解器计算，得出F1=317.33kN，F2=40.12kN。取F=317.33kN进行验算，4根钢丝绳承担F=317.33kN的力，则一根钢丝绳承担的力F0=317.33/4=79.33kN。钢丝绳选用直径为32mm的6*19钢芯钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度为1770MPa，钢丝绳破断力不小于602KN（GBT34198-2017起重机用钢丝绳，表D.1）钢丝绳允许拉力按下列公式计算：[Fg]=a×Fg/K[Fg]——钢丝绳允许拉力Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN）a——换算系数，0.85K——钢丝绳的安全系数，3.5[Fg]=a×Fg/K=0.85×602/3.5=146.2KN因为[Fg]=146.2kN>F0=79.33KN，所以选用钢丝绳满足要求。13.20#块模架相关计算13.2.1计算依据（1）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）；（2）《组合钢模板技术规范》GB50214-2013：（3）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008；（4）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011：（5）《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)；（6）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）；（7）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）；（8）设计图纸及相关详勘报告。13.2.2荷载分析支架承受的荷载主要有：箱梁自重、模板、主次龙骨及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载、其他荷载等。13.2.30#块模板验算13.2.3.1钢模板验算0#块侧模和底模使用厂制定型化钢模板，计算书见“附件：矮塔斜拉桥15#-16#墩0#块外侧模验算书”13.2.3.2箱梁内模计算隔墙模板及腹板内模板，采用20mm厚的双面覆膜板，内模支撑杆均采用Φ48钢管，竖杆底部固定在箱梁内室底模；内模顶面和侧面覆膜板背肋均采用10×10cm方木，顶面方木下设顶托，侧模板方木采用横向双排钢管加固；竖杆横桥向间距按60cm设置，顺桥向按80cm设置。横杆间距按80cm设置，竖杆顶部横杆加密按30cm设置，对角位置设置剪刀撑。详见隔墙模板及腹板内模板布置图。1、20mm厚模板计算取顶板混凝土厚0.5m部位考虑如下图所示：图13.2.3-1内模支撑图底模采用满铺20mm模板，计算宽度取1m，截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：W=bh2/6=1000×202/6=66666.7mm3，I=bh3/12=1000×203/12=666666.7mm4弹性模量E=5000N/mm²，抗弯强度fm=12N/mm²，抗剪强度fv=1.5N/mm²顶板下模板跨度为300mm最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龙骨：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×1=20KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×1=31KN/m18mm厚模板按三跨连续梁计算，支撑跨径取l=300mm图13.2.3-2模板受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2l2/10=31×3002/10=279000N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=2279000/66666.7=4.19N/mm²＜12N/mm²满足！抗剪验算：剪力：V=0.6q2l=0.6×31×300=5.58KN最大剪应力τmax=3V/2bh=3×5580/（2×1000×20）=0.42N/mm²＜1.5N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=0.677q114/100EI=0.677×20×3004/（100×5000×666666.7）=0.32mm＜1/400=300/400=0.75mm满足！2、100mm×100mm木方计算取空箱下顶板混凝土厚0.75m，木方跨度取0.6m，间距取0.3m木方计算截面90mm×90mm，截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=121500mm³；单根惯性矩I=5467500mm4；弹性模量E=9000N/mm²，抗弯强度fm=13N/mm²,抗剪强度fV=1.4N/mm²最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龙骨：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×0.3=6KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.3=9.3KN/m按简支梁计算，支撑跨度取l=600mm图13.2.3-3受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2l2/8=9.3×6002/8=418500N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=418500/121500=3.44N/mm²＜13N/mm²满足！抗剪验算：剪力：V=q2l/2=9.3×600/2=2.88KN最大剪应力τmax=3V/2bh=3×2880/（2×90×90）=0.53N/mm²＜1.4N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=5q114/384EI=5×6×6004/（384×9000×5467500）=0.21mm＜1/400=600/400=1.5mm满足！3、双48钢管计算取顶板混凝土厚0.75m，钢管跨度取0.6m，间距取0.8m截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：双根截面抵抗矩W=10520mm³；双根惯性矩I=254200mm4；弹性模量E=206000N/mm²，抗弯强度fm=205N/mm²最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龙骨：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×0.6=12KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.6=18.6KN/m按简支梁计算，支撑跨度取l=800mm图13.2.3-4受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2l2/8=18.6×8002/8=1488000N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=1488000/10520=141.4N/mm²＜205N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=5q114/384EI=5×12×8004/（384×206000×254200）=1.2mm＜1/250=800/250=3.2mm满足！4、钢管承载力计算：单根钢管承载的混凝土面积为S=0.6m×0.8m=0.48㎡，横向间距为0.6m，纵向间距为0.8m，取端横梁处最大支撑混凝土厚度75cm计算。荷载：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.48㎡×0.75m=9.36KN；b、模板及主次龙骨：0.5KN/㎡×0.6m×0.8m=0.24KN；c、支撑架体自重：0.15KN/m³×0.6m×0.8m×3m（架体高度）=0.216KN；d、施工人员及设备荷载：3KN/㎡×0.6m×0.8m=1.44KN；e、振捣荷载：2KN/㎡×0.6m×0.8m=0.96KN。荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4钢管荷载设计值：q1=（a+b+c）+（d+e）=12.22KNq2=1.2×（a+b+c）+1.4×（d+e）=15.14KN单根钢管的承载力为：标准值：q1=12.22KN设计值：q2=15.14KN5、钢管支架稳定性验算：根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中5.2.6规定，按不组合风荷载计算：N/ΦA≤f式中：N--立杆轴向力设计值（KN），由上述计算可知：N=15.14KN；φ--轴心受压构件的稳定系数，应根据立杆长细比λ=l0/i按本规程附录A表A.0.6取值；A--立杆的截面积，应按本规程附录B表B.0.1采用；f--钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值（N/mm²），应按本规程表5.1.6采用。48钢管的截面特性：截面积A=506mm²，回转半径i=15.9mm，强度设计值f=205N/mm²立杆计算长度：l0=kμh式中：lo--支架立杆计算长度（m）；k--满堂脚手架立杆计算长度附加系数，取1.155；μ--支架立杆计算长度系数，取3.482；h--步距（m），取h=0.6m；经计算：l0=kμh=1.155×3.482×0.6m=2.41m长细比λ=l0/i=2410/15.9=151.6，查附录A表A.0.6，当λ=151.6时，轴心受压构件的稳定系数Φ=0.303稳定性验算：N/ΦA=15140/（0.303×506）=99N/mm²＜f=205N/mm²满足！经计算内模满堂脚手架稳定性满足要求。13.2.40#块支架验算13.2.4.1支架构造根据现场实际情况，Y15#、Y16#墩0#块采用钢管桩支架进行设计施工。在承台上横桥向布置5排φ630mm螺旋钢管桩立柱，每排4根，均为壁厚10mm的钢管桩，间距：2.8+4.45+2.8=10.05m，钢管桩共20根，全部布置在承台上，和承台上预埋高强螺栓连接；根据结构设计加工安装。钢管桩间设置两道纵横向水平撑，均采用[20a槽钢连接，横向水平撑间设置两道竖向剪刀撑，剪刀撑采用[20a槽钢连接，剪刀撑与竖向钢管桩夹角为45°。钢管桩顶设置δ20mm桩帽板，桩帽板采用10mm厚三角板加强，桩帽板必须在同一高度上，后安装HM488×300×11/18型钢垫梁，垫梁上放置贝雷梁和分配梁，最后安装模板。图13.2.4-1支架结构图13.2.4.2设计参数取值及要求1、结构验算标准如下：序号类型范围值符号意义1满足钢构设计规范2结构表面外露的模板容许挠度值L/400L-构件计算跨度3钢模板面板的变形<1.5mm4钢模板钢棱<1/5005Q235弯曲ω215MPa6Q235ω。140Mpa7结构悬臂构件容许挠度值ωL/400L-构件计算跨度8Q345弯曲ω305MPa9Q345ω175Mpa2、钢材强度设计值由钢结构设计标准“表4.4.1钢材的设计用强度指标查的”，相应材料设计强度指标取值如下：钢材牌号厚度(mm)抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)抗剪fv(Mpa)Q235≤16215125Q235＞16，≤40205120Q345≤16305175注：国产321贝雷梁16Mn钢，按照钢结构设计标准（GB50017-2017）的Q345钢取值。4、支架总高度：按照中跨最大梁下净空19.5m进行计算。13.2.4.3荷载分析支架承受的荷载主要有：箱梁自重、模板、主次龙骨及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载、其他荷载等。13.2.4.4设计荷载1、箱梁荷载根据箱梁的结构形式，将箱梁顺桥向划分为三个区段，取其中三个区段中具有代表性的截面作为支架承载力计算的依据，箱梁混凝土容重取26kN/m3。箱梁荷载分布见下图。⑵一跨模板自重(木模，包括背楞、支撑等)。⑶施工活载：1kN/m2。倾倒砼时产生的冲击荷载4KN/m2，振捣砼产生的荷载：2KN/m2。钢管桩、工字钢、槽钢、钢板均为Q235钢，容许应力[σ]=215MPa，混凝土容重26kN/m³。13.2.4.5荷载计算1、梁段混凝土对应分配梁的荷载将截面竖向划分为若干个竖向区间、分区间计算梁体湿重。每个区间梁体湿重（kN）=截面区间面积（㎡）×悬臂梁长（m）×混凝土容重（26kN/m³）每个区间梁体湿重由其对应的分配梁来承受，将梁体湿重转化为均布荷载加在对应的工字钢上。每个工字钢承受的集度（kN/m）=截面区间面积（㎡）×混凝土容重（26kN/m³）把梁体划分成几个部分，即ABCD。每部分梁体间的梁体湿重按面荷载计算。图13.2.4-20#块结构自重荷载分布自重面荷载分区（KN/m2）DCBABCD截面编号横坐标m纵坐标m86.33.8390.52500.5253.8396.38012.2473.49103.50117.00103.5073.4912.240-01.7512.2454.7748.57117.0048.5754.7712.240'-0'4.7512.2442.4226.9486.8226.9442.4212.241'-1'6.112.2441.7725.2183.1125.2141.7712.241-11112.2441.5924.7382.0924.7341.5912.242-213.2.4.6荷载组合⑴计算工况：取一次浇筑完作为最不利工况，取此工况进行计算。⑵荷载组合：根据箱梁实际施工流程，箱梁浇筑即将完成时支架的受到的作用力最大。强度计算组合：q=1.2×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.4×施工活载。刚度计算组合：q=1.0×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.0×施工活载。13.2.4.7模型计算1、有限元整体模型利用有限元软件midas建立有限元模型。工25a分配梁模拟为梁单元；贝雷连接处模拟为铰接；贝雷花架、钢管桩立柱平联、剪刀撑模拟为桁架单元；钢管桩基础底端处理为固结。具体如下图：图13.2.4-3支架整体建模图2、应力计算（工况一）⑴工25a分配梁计算结果图13.2.4-4工25a分配梁组合应力云图由计算可知，工25a分配梁最大组合应力为37.1Mpa＜f=215Mpa。图13.2.4-5工25a分配梁剪应力云图由计算可知，工25a分配梁最大剪应力为20.1Mpa＜fv=125Mpa。图13.2.4-6工25a分配梁变形云图由计算可知，工25a分配梁最大变形为4.8mm＜2080mm/400=5.2mm。⑵贝雷梁计算结果图13.2.4-7贝雷组合应力云图由计算可知，贝雷最大组合应力为259.0Mpa＜f=305Mpa。图13.2.4-8贝雷剪应力云图由计算可知，贝雷最大剪应力为117.1Mpa＜fv=175Mpa。图13.2.4-9贝雷、花架整体变形云图由计算可知，贝雷、花架整体最大变形为6.6mm＜4450mm/400=11mm。⑶花架计算结果图13.2.4-10贝雷花架组合应力云图由计算可知，贝雷花架最大组合应力为126.4Mpa＜f=215Mpa。⑷桩顶双肢H488承重梁计算结果图13.2.4-11桩顶双肢HM488承重梁组合应力云图由计算可知，桩顶双肢H488承重梁最大组合应力为47.4Mpa＜f=205Mpa。图13.2.4-12桩顶双肢HM488承重梁剪应力云图由计算可知，桩顶双肢H488承重梁最大剪应力为61.7Mpa＜fv=120Mpa。图13.2.4-13桩顶双肢H488承重梁变形云图由计算可知，桩顶双肢H488承重梁最大变形为3.5mm＜2510mm/400=6.2mm。⑸φ630×10立柱计算结果图13.2.4-14φ630×10钢管桩立柱组合应力云图由计算可知，φ630×10立柱最大组合应力为100.9Mpa＜f=215Mpa。图13.2.4-15φ630×10钢管桩立柱剪应力云图由计算可知，φ630×10立柱最大剪应力为6.7Mpa＜fv=125Mpa。图13.2.4-16φ630×10钢管桩立柱变形云图由计算可知，φ630×10立柱最大变形为2.6mm＜17000mm/400=42.5mm。⑹[20a平联及剪刀撑计算结果图13.2.4-17[20a平联及剪刀撑组合应力云图由计算可知，[20a平联及剪刀撑最大组合应力为42.3Mpa＜f=215Mpa。图13.2.4-18[20a平联及剪刀撑变形云图由计算可知，[20a平联及剪刀撑最大变形为2.4mm＜2760mm/400=6.9mm。⑺[]32b槽钢斜撑计算结果图13.2.4-19[]32b槽钢斜撑组合应力云图由计算可知，[]32b槽钢斜撑最大组合应力为22.9Mpa＜f=215Mpa。图13.2.4-20[]32b槽钢斜撑剪应力云图由计算可知，[]32b槽钢斜撑最大剪应力为4.46Mpa＜fv=125Mpa。图13.2.4-21[]32b槽钢斜撑变形云图由计算可知，[]32b槽钢斜撑最大变形为1.4mm＜4670mm/400=11.6mm。⑻0#块支架计算结果汇总表9.4-10#块支架计算结果汇总表结构部位组合应力(Mpa)设计组合应力(Mpa)剪应力(Mpa)设计剪应力(Mpa)最大变形(mm)容许变形(mm)工25a分配梁37.121520.11254.85.2贝雷梁259.0305117.11756.611贝雷花架126.4215/125双肢H488承重梁47.420567.71203.56.2φ630×10mm立柱100.92156.71252.642.5[20a槽钢平联、剪刀撑42.3215/1252.46.9[]32b槽钢斜撑22.92154.41251.411.6说明：贝雷下双肢H488垫梁在桩顶处均增焊劲板进行加强。计算结论：各结构部位应力及变形均能满足规范要求。3、钢管桩支反力计算（工况一）图13.2.4-22钢管桩立柱支反力图由上图可知钢管桩最大反力为758.1KN。钢管桩采用A310㎜的钢管钢管截面惯性矩I=3.14/64×(D4-d4)=3.14/64×(6304-6104)=935680750㎜4截面面积 A=3.14/4×(D2-d2)=3.14/4×(6302-6102)=19468㎜2惯性半径i=√I/A=√935680750/19468=219.2㎜钢管桩按承台端固定,桩头自由考虑，钢管桩设置水平撑，最大间矩以钢管桩验算长度长取6m，则：柔度=2×6000/219.2=54.7按图表可查出，当柔度为54时，压杆的折减系数为0.837当柔度为55时，压杆的折减系数为0.833用直线插入法确定当柔度为54.7时,压杆的折减系数为0.835则钢管桩的容许荷载为:145×19468×0.835/1000=2357KN＞758.1KN（符合要求）5、稳定性计算（工况一）由上图知支架整体稳定系数为5.77E+000，稳定系数均大于4，符合要求。13.2.4.8结论及注意事项1、根据midas分析就0#块钢管桩支架应力、变形及整体稳定性进行验算，经过计算，该支架符合安全及使用要求。2、施工时钢管桩纵横向水平撑必须焊接牢固。3、支架焊缝必须符合钢结构施工规范要求。13.3边跨现浇段模架相关计算13.3.1荷载分析边跨现浇段支架承受的荷载主要有：箱梁自重、模板、主次龙骨及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载、其他荷载等。13.3.2模板验算13.3.2.1箱梁内模及支撑体系计算边跨现浇段腹板内模板，采用18mm厚的双面覆膜板，内模支撑杆均采用Φ48钢管，竖杆底部固定在箱梁内室底部；内模顶面和侧面覆膜板背肋均采用5×7cm方木，顶面方木下设顶托，侧模板方木采用横向双排钢管加固；竖杆横桥向间距按60cm设置，顺桥向按80cm设置。横杆间距按60cm设置，竖杆顶部横杆加密按30cm设置，对角位置设置剪刀撑。如下图所示：图13.3.2-1箱梁内模及支撑体系图1、18mm厚模板计算取顶板混凝土厚0.75m（最不利）部位考虑。顶板底模采用满铺18mm模板，计算宽度取1m，截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4弹性模量E=5000N/mm²，抗弯强度fm=12N/mm²，抗剪强度fv=1.5N/mm²木方间距为300mm，取模板跨度为300mm最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板自重：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×1=20.0KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×1=31KN/m18mm厚模板按三跨连续梁计算，支撑跨径取L=300mm图13.3.2-2模板受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2L2/10=31×3002/10=279000N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=279000/54000=5.17N/mm²＜12N/mm²满足！抗剪验算：剪力：V=0.6q2L=0.6×31×0.3=5.58KN最大剪应力τmax=3V/2bh=3×5580/（2×1000×18）=0.47N/mm²＜1.5N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=0.677q114/100EI=0.677×20.0×3004/（100×5000×486000）=0.45mm＜L/400=300/400=0.75mm满足！2、50mm×70mm木方计算取空箱顶板混凝土厚0.75m（最不利），木方跨度取0.6m，间距取0.3m木方计算截面50mm×70mm，截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=bh2/6=50×702/6=40833mm³；单根惯性矩I=bh3/12=50*703/12=1429167mm4；弹性模量E=9000N/mm²，抗弯强度fm=13N/mm²,抗剪强度fV=1.4N/mm²最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及木方自重：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×0.3=6KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.3=9.3KN/m按简支梁计算，支撑跨度取L=600mm图13.3.2-3受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2L2/8=9.3×6002/8=418500N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=418500/40833=10.2N/mm²＜13N/mm²满足！抗剪验算：剪力：V=q2L/2=9.3×0.6/2=2.80KN最大剪应力τmax=3V/2bh=3×2800/（2×50×70）=1.20N/mm²＜1.4N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=5q114/384EI=5×6×6004/（384×9000×1429167）=0.79mm＜L/400=600/400=1.5mm满足！3、双48钢管计算取顶板混凝土厚0.75m，钢管间距取0.6m，跨度立杆支撑间距为0.8m截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：双根截面抵抗矩W=10520mm³；双根惯性矩I=254200mm4；弹性模量E=206000N/mm²，抗弯强度fm=205N/mm²最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龙骨：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×0.6=12KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.6=18.6KN/m按简支梁计算，支撑跨度取L=800mm图13.3.2-4受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2L2/8=18.6×8002/8=1488000N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=1488000/10520=141.4N/mm²＜205N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=5q114/384EI=5×12×8004/（384×206000×254200）=1.2mm＜1/250=800/250=3.2mm满足！4、立杆48*3mm钢管承载力计算：单根钢管承载的混凝土面积为S=0.6m×0.8m=0.48㎡，横向间距为0.6m，纵向间距为0.8m，取端横梁处最大支撑混凝土厚度75cm计算。荷载：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×0.48㎡×0.75m=9.36KN；b、模板及主次龙骨：0.5KN/㎡×0.6m×0.8m=0.24KN；c、支撑架体自重：0.15KN/m³×0.6m×0.8m×2.5m（架体高度）=0.18KN；d、施工人员及设备荷载：3KN/㎡×0.6m×0.8m=1.44KN；e、振捣荷载：2KN/㎡×0.6m×0.8m=0.96KN。荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4钢管荷载设计值：q1=（a+b+c）+（d+e）=12.18KNq2=1.2×（a+b+c）+1.4×（d+e）=15.10KN单根钢管的承载力为：标准值：q1=12.18KN设计值：q2=15.10KN5、钢管支架稳定性验算：根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中5.2.6规定，按不组合风荷载计算：N/ΦA≤f式中：N--立杆轴向力设计值（KN），由上述计算可知：N=15.10KN；φ--轴心受压构件的稳定系数，应根据立杆长细比λ=L0/i按本规程附录A表A.0.6取值；A--立杆的截面积，应按本规程附录B表B.0.1采用；f--钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值（N/mm²），应按本规程表5.1.6采用。48钢管的截面特性：截面积A=506mm²，回转半径i=15.9mm，强度设计值f=205N/mm²立杆计算长度：L0=kμh式中：Lo--支架立杆计算长度（m）；k--满堂脚手架立杆计算长度附加系数，取1.155；μ--支架立杆计算长度系数，取3.482；h--步距（m），取h=0.6m；经计算：L0=kμh=1.155×3.482×0.6m=2.41m长细比λ=L0/i=2410/15.9=151.6，查附录A表A.0.6，当λ=151.6时，轴心受压构件的稳定系数Φ=0.303稳定性验算：N/ΦA=15100/（0.303×506）=98.4N/mm²＜f=205N/mm²满足！经计算内模满堂脚手架稳定性满足要求。13.3.2.2箱梁底模及木方次楞验算边跨现浇段底模采用18mm厚的双面覆膜板，木方采用100*100mm规格，间距为30cm，在边墩箱梁实心处间距加密为20cm。图13.3.2-5箱梁底模及木方布置图1、18mm厚模板计算取混凝土厚3.0m（最厚）部位考虑项目底模采用满铺18mm模板，计算宽度取1m，截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4弹性模量E=5000N/mm²，抗弯强度fN=12N/mm²，抗剪强度fv=1.5N/mm²边墩实心处木方加密间距为200mm，取模板跨度为200mm。最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×3.0m=78KN/㎡；b、模板自重：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×1=78.5KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×1=101.2KN/m18mm厚模板按三跨连续梁计算，支撑跨径取L=300mm图13.3.2-6模板受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2L2/10=101.2×2002/10=404800N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=910800/54000=7.50N/mm²＜12N/mm²满足！抗剪验算：剪力：V=0.6q2L=0.6×101.2×0.2=12.14KN最大剪应力τmax=3V/2bh=3×12140/（2×1000×18）=1.0N/mm²＜1.5N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=0.677q114/100EI=0.677×78.5×2004/（100×5000×486000）=0.35mm＜L/400=200/400=0.5mm满足！2、100mm×100mm木方次楞计算取箱梁实心处混凝土厚3m（最不利），木方跨度取0.4m，间距取0.2m。木方计算截面90mm×90mm，截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=bh2/6=90×902/6=121500mm³；单根惯性矩I=bh3/12=90*903/12=5467500mm4；弹性模量E=9000N/mm²，抗弯强度fm=13N/mm²,抗剪强度fV=1.4N/mm²最大荷载为：a、钢筋及混凝土自重：26kN/m³×3.0m=78KN/㎡；b、模板及木方自重：0.5KN/㎡；c、施工人员及设备：3KN/㎡；d、振捣荷载：2KN/㎡。荷载组合：标准值：q1=（a+b）×0.2=15.7KN/m设计值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.2=20.24KN/m按简支梁计算，支撑跨度取L=400mm图13.3.2-7受力计算简图强度验算：弯矩：Mmax=q2L2/8=20.24×4002/8=404800N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=404800/121500=3.3N/mm²＜13N/mm²满足！抗剪验算：剪力：V=q2L/2=20.24×0.4/2=4.05KN最大剪应力τmax=3V/2bh=3×4050/（2×100×100）=0.61N/mm²＜1.4N/mm²满足！挠度验算：最大挠度：ωmax=5q114/384EI=5×15.7×4004/（384×9000×5467500）=0.11mm＜L/400=400/400=1.0mm满足！13.3.3边跨现浇段支架验算13.3.3.1支架构造根据现场实际情况，矮塔斜拉桥Y14#、Y17#墩边跨现浇段边墩采用钢管柱支架进行设计施工。在横桥向布置2排φ630mm*10螺旋钢管桩立柱，每排3根，钢管横桥向间距4.8m，顺桥向间距2.75m，钢管桩共6根，全部布置在混凝土条形基础上，和条形基础预埋高强螺栓连接。Y14#墩边跨现浇段钢管桩间设置两道纵横向水平撑，Y17#墩边跨现浇段钢管桩间设置一道纵横向水平撑，均采用[20a槽钢连接，横向水平撑间设置两道竖向剪刀撑，剪刀撑采用[20a槽钢连接。钢管桩顶设置δ20mm桩帽板，桩帽板采用10mm厚三角板加强，桩帽板必须在同一高度上，后安装HM488×300×11/18型钢垫梁，垫梁上放置贝雷梁和分配梁，最后安装模板。本次验算选用最不利情况进行验算，由于Y14#墩支架高度为17.5m，Y17#墩支架高为7.5m，故选用Y14#墩边跨支架进行验算。图13.3.3-1支架结构图13.3.3.2设计参数取值及要求1、结构验算标准如下：序号类型范围值符号意义1满足钢构设计规范2结构表面外露的模板容许挠度值L/400L-构件计算跨度3面板的变形<1.5mm4钢模板钢棱<1/5005Q235设计拉压强度[σ]=215Mpa6Q235[τ］=125Mpa7结构悬臂构件容许挠度值ωL/400L-构件计算跨度8Q345设计拉压强度[σ]=305MPa9Q345[τ］=175Mpa2、钢材强度设计值由钢结构设计标准“表4.4.1钢材的设计用强度指标查的”，相应材料设计强度指标取值如下：钢材牌号厚度(mm)抗拉、抗压和抗弯f(Mpa)抗剪fv(Mpa)Q235≤16215125Q235＞16，≤40205120Q345≤16305175Q345＞16，≤40295170注：国产321贝雷梁16Mn钢，按照钢结构设计标准（GB50017-2017）的Q345钢取值。3、支架总高度：按照Y14#墩边跨现浇梁净空17.5m进行计算。13.3.3.3荷载分析支架承受的荷载主要有：箱梁自重、模板、主次龙骨及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载、其他荷载等。13.3.3.4设计荷载1、箱梁荷载根据箱梁的结构形式，将箱梁顺桥向划分为三个区段，取其中三个区段中具有代表性的截面作为支架承载力计算的依据，箱梁混凝土容重取26kN/m3。箱梁荷载分布见下图。（1）一跨模板自重(木模，包括背楞、支撑等)。（2）施工活载：1.5kN/m2。倾倒砼时产生的冲击荷载4KN/m2，振捣砼产生的荷载：2KN/m2。钢管桩、工字钢、槽钢、钢板均为Q235钢，容许应力[σ]=215MPa，[τ］=125Mpa，贝雷片Q345钢，容许应力[σ]=305MPa，[τ］=175Mpa，为混凝土容重26kN/m³。13.3.3.5荷载计算1、梁段混凝土对应分配梁的荷载将截面竖向划分为若干个竖向区间、分区间计算梁体湿重。每个区间梁体湿重（kN）=截面区间面积（㎡）×悬臂梁长（m）×混凝土容重（26kN/m³）每个区间梁体湿重由其对应的分配梁来承受，将梁体湿重转化为均布荷载加在对应的工字钢上。每个工字钢承受的集度（kN/m）=截面区间面积（㎡）×混凝土容重（26kN/m³）把梁体划分成几个部分，即ABCD。每部分梁体间的梁体湿重按面荷载计算。图13.3.3-2边跨现浇段结构自重荷载分布自重荷载分区（KN/m2）DCBABCD截面编号横坐标m纵坐标m86.34.5420.42500.4254.5426.38012.247812.246'-6'0.2412.2443.1333.027848.5754.7712.246-63.2412.2434.2214.0755.70126.9442.4212.245-513.3.3.6荷载组合⑴计算工况：取一次浇筑完作为最不利工况，取此工况进行计算。⑵荷载组合：根据箱梁实际施工流程，箱梁浇筑即将完成时支架的受到的作用力最大。强度计算组合：q=1.2×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.4×施工活载。刚度计算组合：q=1.0×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.0×施工活载。13.3.3.7模型计算1、有限元整体模型利用有限元软件midas建立有限元模型。工20a分配梁模拟为梁单元；贝雷连接处模拟为铰接；贝雷花架、钢管桩立柱平联、剪刀撑模拟为梁单元；钢管桩基础底端处理为固结，贝雷梁和分配梁、桩顶横梁之间使用弹性连接。具体如下图：图13.3.3-3支架整体建模图2、强度、刚度计算结果（1）10cm*10cm方木分配梁计算结果由上图可知，方木分配梁最大组合应力为21.8Mpa＜[σ]=45Mpa,最大剪应力为2.3Mpa＜[τ］=5Mpa。图13.3.3-4方木分配梁变形云图由计算可知，最大变形为3.97mm＞4000mm/400=1mm，但变形为绝对变形，相对变形应通过下部构建计算。（2）工20a小纵梁计算结果图13.3.3-5工20a小纵梁组合应力云图由计算可知，工20a小纵梁最大组合应力为46.5Mpa＜[σ]=215Mpa。图13.3.3-6工20a小纵梁剪应力云图由计算可知，工20a小纵梁最大剪应力为12.0Mpa＜[τ］=125Mpa。图13.3.3-7工20a小纵梁变形云图由计算可知，工20a小纵梁最大变形为3.5mm＜2500mm/400=6.25mm。（2）贝雷梁计算结果图13.3.3-8贝雷组合应力云图由计算可知，贝雷最大组合应力为212.0Mpa＜[σ]=305Mpa。图13.3.3-9贝雷剪应力云图由计算可知，贝雷最大剪应力为81.4Mpa＜[τ］=175Mpa。图13.3.3-10贝雷、花架整体变形云图由计算可知，贝雷、花架整体最大变形为3.5mm＜2500mm/400=6.25mm。（4）桩顶双肢H488承重梁计算结果图13.3.3-11桩顶双肢HM488承重梁组合应力云图由计算可知，桩顶双肢H488承重梁最大组合应力为29.8Mpa＜[σ]=215Mpa。图13.3.3-12桩顶双肢HM488承重梁剪应力云图由计算可知，桩顶双肢H488承重梁最大剪应力为20.2Mpa＜[τ］=125Mpa。图13.3.3-13桩顶双肢H488承重梁变形云图由计算可知，桩顶双肢H488承重梁最大变形为1.8mm＜2510mm/400=6.2mm。（5）φ630×10立柱计算结果图13.3.3-14φ630×10钢管桩立柱组合应力云图由计算可知，φ630×10立柱最大组合应力为37.9Mpa＜[σ]=215Mpa。图13.3.3-15φ630×10钢管桩立柱剪应力云图由计算可知，φ630×10立柱最大剪应力为2.5Mpa＜[τ］=125Mpa。图13.3.3-16φ630×10钢管桩立柱变形云图由计算可知，φ630×10立柱最大变形为1.3mm，属于压缩变形。（6）