某某大桥(现浇简支箱梁)支架计算书.doc

某某大桥支架计算书1.工程概况某某大桥8-31.1m现浇简支箱梁，截面中心处高度为3.09m。梁体为单箱单室等高度简支箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚结构。箱梁顶宽12.2m，底宽5.74m。梁顶板厚度34cm，梁端处加厚，按直线变化，厚度为3464cm；底板厚度30cm，梁端处加厚，按直线变化，厚度为3070cm；腹板厚48cm，梁端处加厚，按直线变化，厚度为48107.2cm。2.支架结构材料参数2.1.木材（A-2红杉木）顺纹弯应力=13MPa 弯曲剪应力 =2.0MPa 弹性模量E=104MPa 2.2.Q235钢材(依据现行铁路桥梁钢结构设计规范取值)：拉压应力=135MPa 弯曲应力 w=140MPa 剪应力=80MPa 弹性模量 E=2.1×105MPa 表1 扣件式钢管截面特性外径d(mm)壁厚t(mm)截面积A(mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)回转半径i（mm）每米长自重（kg）483.54.89×1021.219×1055.08×10315.788.53表立杆允许设计荷载名称步距(m)允许设计荷载(kN)立杆0.6401.2301.825 3.梁体尺寸及支架结构梁体支架采用48×3.5mmWDJ型碗扣式多功能脚手架，经加密满堂设置后，形成箱梁现浇支架。下部支撑在经硬化地面上的15cm*15cm方木上，上部通过支承方木承托梁体底模。（1）、支架基础地面硬化地基处理采用换填150cm建筑砖渣压实再浇筑20cm厚混凝土硬化，要求地基承载力不得低于200KPa。支架采用HG-30、HG、HG9和LG-60杆件形成网格，横杆竖向步矩采用0.6m。支架顶部设置U托，通过其螺栓调整标高，方木铺设在U托上形成网格支撑箱梁模板。用48无缝钢管做剪刀撑和斜撑增强其整体稳定性。（2）搭设支架顺序支架顺序为：计算立杆组拼高度铺底脚方木条块安放TZ-60 底座调整底座螺栓在同一水平面拼立杆及横杆锁紧碗扣安装U型托撑TC60托撑并调整托撑螺栓以形成纵坡安装底层、顶层方木精调方木顶标高。（3） 支架预压 支架预压采用1.2倍梁重荷载。加载前，在支架顶和底部的方木上布置观测点，并测量记录观测点的标高。加载预压时以1天为一个观测单位，若连续3天观测结果在1mm以内，则可认为地基沉降基本稳定。卸载后，及时观测支架沉降量和回弹值，计算出支架的弹性变形与非弹性变形值，非弹性变形值可在预压结束后予以消除，而弹性变形则做为支箱梁施工预留沉降量的依据。底模标高控制为：H=h+r+式中 H-底模立模标高；h-设计梁底标高；r-梁跨各断面的设计预拱度； -预压后各相应断面的弹性变形沉降量。4.模板规格底模采用20mm厚高强度pvc覆膜竹胶板，将板块之间的拼缝设置在10×10cm横向方木上（间距为25cm）5.计算荷载种类及组合5.1.计算荷载种类新浇砼容重按26kN/m3计算，超灌系数取1.05；模板、支架自重：按实际材料、尺寸计算；施工人员、施工料具堆放、运输荷载:2.5kN/m2 倾倒混凝土时产生的冲击荷载：4kN/m2 (泵送)振捣混凝土产生的荷载:4kN/m2 5.2.荷载组合计算强度时:p1= +计算刚度时:p2=+6. 支架计算(1)在纵桥向立杆间距60cm等间距布置，在横桥向按承受的荷载不同立杆间距分30cm 、60cm和90cm三种形式布置(箱梁侧模支点下方立杆间距按30cm布置，底板下方采用60cm布置，翼板中部下方立杆分担荷载很少故按间距90cm布置)。在混凝土箱梁下方，立杆可调托座(KTC-60)上方纵桥向按立杆间距布置15×15cm方木,在纵向方木上方横桥向铺设10×10cm方木，方木上方为20mm厚竹胶板底模。(2)跨路门洞设置净空4.5m，净宽4.5m的门洞，用600mm的钢管桩做支墩，支墩上铺设2根横梁(I36a)，上设置贝雷桁架，贝雷桁架上再铺设间距30cm主梁(I20a)，主梁上为WDJ型碗扣式多功能脚手架。6.1混凝土侧压力计算1）.新混凝土对模板的水平侧压力标准值按照建筑工程大模板技术规程附录B，模板荷载及荷载效应组合B.0.2规定，可按下列二式计算，并取其最小值： 式中 F-新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）。 c-混凝土的重力密度（kN/m3）取26 kN/m3。 t0-新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定，初凝时间按6小时，当缺乏实验资料时，可采用t=200/(T+15)计算。T-混凝土的温度（25°C）。V-混凝土的浇灌速度（m/h）;浇筑速度约为1.8 m/h。H-混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）;取3.0m。1-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺缓凝外加剂取1.2，该工程取1.2。 2-混凝土坍落度影响系数，当坍落度小于100mm时，取1.10不小于100mm，取1.15。本计算方案取1.15。 =0.22x26x6x1.2x1.15x1.81/2=63.54kN/m2 =26x3.0=78kN/ m2混凝土对模板的水平侧压力取二者中的较小值，F=63.54kN/ m2作为模板水平侧压力的标准值。2）.倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值考虑倾倒混凝土产生的水平活载荷标准值取值4 kN/ m2（泵送混凝土）3）.振捣混凝土时产生的水平荷载标准值振捣混凝土时产生的水平荷载标准值取值4 kN/ m2 （作用范围在新浇筑的混凝土侧压力的有效压头高度之内）4）.混凝土水平侧压力分布范围有效压头高度Hy，混凝土最大垂直浇筑高度为3.09 m，侧压力取为F=63.54KN/m2，有效压头高度Hy=F/c =2.44 m。（见图-1）。当混凝土垂直浇筑高度达到3.09m时，其中相对高度h=02.44m范围内，模板的水平侧压力标准值为63.54KN/m2，相对高度Hy=2.443.09m范围内混凝土水平侧压力沿高度呈线性减小。 图-1 新浇筑混凝土对模板的侧压力图5）.水平侧压力的荷载组合新浇筑混凝土对模板的侧压力荷载分项系数取 1.2 倾倒和振捣混凝土产生的水平荷载取 1.4总体水平侧压力的设计值为F设=1.2x63.54+1.4x（4+4）=87.448kN/m2 模板受力分析采用总体水平侧压力设计值模板的变形分析采用新浇混凝土对模板水平侧压力的标准值F标=63.54+4+4=71.54kN/ m2对拉杆选用M20对拉螺栓，容许拉力F=38200N，拉杆横向间距60cm，纵向间距80cm。（横纵向间距不得同时大于70cm）拉杆拉力F=F标*A=71.54*0.6*0.8=34339.2NF,满足要求。6.2底模竹胶板(20mm厚)检算箱梁采用支架法现浇施工，底板采用竹胶合板，布置为对称中心6.0 m宽。由于箱梁横向不均匀分布，所以计算时纵向按梁端部分，横向按中间部分及腹板部分荷载计算。竹胶合板模板的中间部分与腹板部分的挠度按基本相同的原则计算，采用容许应力计算不考虑荷载分项系数，总体按1.3倍安全系数进行计算。根据路桥施工计算手册和建筑技术查得，并综合考虑浸水时间，竹胶合模板的力学指标取下值：12Mpa，1.3Mpa，E=5×103 Mpa 竹胶合板按照3跨连续梁进行计算。取模板横跨度方向1毫米宽计算。模板截面抵抗矩：W=1/6*bh2 =1*20*20/6=66.67mm3模板截面惯性矩：I=1/12*bh3 =1*20*20*20/12=666.67mm46.2.1 中间部分6.2.1.1 荷载计算由分 析可知，在墩支点附近截面荷载最大，所以取该区域荷载作为底模计算的依据。a 混凝土自重新浇砼容重按26kN/m3计算，超灌系数取1.05；q1=26kN/m3×(1.19+1.3)/1.865×1.05=36.45 kN/m2b 模板自重（按实际材料、尺寸计算）：q2=3 kN/m2c 施工人员、施工料具堆放、运输荷载: q3=2.5kN/m2d 倾倒混凝土时产生的冲击荷载：q4=4.0 kN/m2e 振捣混凝土产生的荷载: q5=4.0 kN/m26.2.1.2 强度验算：依据建筑结构静力计算手册（第二板）荷载组合q= q1+q2+q3+q4+q5=36.45+3+2.5+4+4=49.95 kPa 考虑1.3倍安全系数：q64.935 kPa10×10cm横向方木上（间距为25cm，竹胶合板按净跨度20cm进行验算）竹胶板按支承在分布方木上按3跨连续梁进行受力分析，作用在底板下底模竹胶板上的线荷载(1mm宽)为：q=64.935×10-3N/mm2跨中最大弯矩：M=0.1ql2=0.1*64.935*10-3*2002=259.74N*mm maxMmax /W0.2597×106/6.667×1043.895MPa 满足要求fql4/(150EI)64.935×2004/(150×6×103×6.6667×105)0.173mmf0200/4000.5mm 合格6.2.1.3 立杆间距验算设计立杆纵、横向间距0.6m，步距0.6m。单根立杆承受荷载：N64.935×0.6×0.6=23.4 kN立杆部分采用对接，根据 表2 查得：NN40kN(步距0.6m时，允许设计荷载40 kN) 可满足施工要求！6.2.2腹板下部分6.2.2.1 荷载计算由分析可知，在墩支点附件截面荷载最大，所以取该区域荷载作为底模计算的依据。a 混凝土自重新浇砼容重按26kN/m3计算，超灌系数取1.05；q1=26kN/m3×3.8/1.435×1.05=72.293 kN/m2b 模板自重（按实际材料、尺寸计算）：q2=3 kN/m2c 施工人员、施工料具堆放、运输荷载: q3=2.5kN/m2d 倾倒混凝土时产生的冲击荷载：q4=4.0 kN/m2e 振捣混凝土产生的荷载: q5=4.0 kN/m26.2.2.2 强度验算依据建筑结构静力计算手册（第二板）荷载组合q= q1+q2+q3+q4+q5=72.293+3+2.5+4+4=85.793 kPa 考虑1.3倍安全系数：q111.53kPa Mmaxql2/10111.53×0.2×0.2/100.446KN*mmaxMmax /W0.446×106/6.667×1046.99MPa 满足要求fql4/(150EI)111.53×2004/(150×6×103×6.6667×105)0.297mmf0200/4000.5mm 满足要求6.2.2.3立杆间距验算设计立杆横向间距0.3m,纵间距0.6m，步距0.6m。单根立杆承受荷载：N111.53×0.3×0.6=20.08 kN立杆部分采用对接，根据表2查得：NN40 kN (步距0.6m时，允许设计荷载40 kN) 可满足施工要求6.3内模计算6.3.1竹胶板面板受力分析面板参数：竹胶合板模板；面板厚度:15mm。其材料物理性能参数：弹性模量E:7.5e3N/mm2；强度设计值:15N/mm2； 抗剪强度设计值:1.4 N/mm2；面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算，面板下木方布置间距(轴距)为300mm，净距不得超过250mm, 三跨连续梁计算跨度取300mm。取1mm宽计算单元作为模板抗弯强度和刚度分析的计算单元。 静荷载标准值 q1 = 71.54kN/m2×0.001m=7.154×10-2KN/m 活荷载标准值 q2 =3.00kN/m2×0.001m=0.003KN/m 截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为: I = 1×153/12 =281.25mm4； W =1×152/6=37.50mm3； E=7500N/mm2 = M / W < 其中 面板的抗弯强度计算值(N/mm2)； M 面板的最大弯距(N.mm)； W 面板的净截面抵抗矩； 面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2； (1)抗弯计算 M = 0.100ql2其中 q 荷载设计值(kN/m)；经计算得到 M = 0.100×(1.2×7.154×10-2+1.4×0.003)×0.252=5.6×10-4kN*m 经计算得到面板抗弯强度计算值 = M / W = 14.93N/mm2 面板的抗弯强度验算 < =15 N/mm2,满足要求! (2)抗剪计算 最大剪力的计算公式如下: Q = 0.6ql=0.6×(1.2×7.154×10-2+1.4×0.003)×0.25=0.0135kN 截面抗剪强度计算值 = 3Q/2bh=3×0.0135×103/(2×1×15)=1.35N/mm2 截面抗剪强度设计值 =1.40N/mm2 抗剪强度验算 < ，满足要求! (3)挠度计算 f = 0.677ql4 / 100EI < f = l/ 250 面板最大挠度计算值 f = 0.677×(1.2×7.154×10-2+1.4×0.003)×2504/(100×7500×281.25)=1.12mm300mm/250=1.2mm,满足要求! 6.3.2背肋方木受力计算 背肋方木采用5×10cm, 侧面背肋支撑点间距300mm，顶面背肋支撑点间距300mm，对侧面背肋进行计算。木方规格参数：5×10cm;木方弹性模量E:9500N/mm2;木方抗弯强度设计值:13.00N/mm2;木方抗剪强度设计值:1.60N/mm2面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 5.0×10.0×10.0/6=83.33cm3； I = 5×10.0×10.0×10.0/12 = 416.66cm4；内撑的计算单元宽度取300，即木方布置间距按较不利状态下的300mm进行验算。计算跨度按照桁架支架布置间距300mm，按三跨连续梁进行强度及刚度验算。 静荷载标准值 q1 = 71.54kN/m2×0.3m=21.462KN/m 活荷载标准值 q2 =3.00kN/m2×0.3m=0.9KN/m 按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下: 最大弯矩 M = 0.1ql2=0.1×（1.2×21.462+1.4×0.9）×0.32=0.243kN*m (1)、方木抗弯强度计算 抗弯计算强度 =M/W=0.243×106/83330=2.916N/mm2=13.0N/mm2,满足要求! (2)、方木抗剪计算 最大剪力的计算公式如下: Q = 0.6ql=0.6×（1.2×21.462+1.4×0.9）×0.3=4.863KN 截面抗剪强度必须满足: = 3Q/（2bh） < 截面抗剪强度计算值 =3×4863/(2×50×100)=1.459=1.60N/mm2 满足要求!(3)、方木挠度计算f = 0.677ql4 / （100EI） < f = l / 250 最大变形 f =0.677×（1.2×21.462+1.4×0.9）×3004/(100×9500×4166600)=0.037mm600mm/250=2.4mm,满足要求!6.3.3纵桥向主背肋方木受力计算 (1)、主背肋采用15×15cm方木，侧面纵桥向内支撑梁高方向上间距80 cm。木方规格参数：15×15cm;木方弹性模量E:9500N/mm2;木方抗弯强度设计值:13.00N/mm2;木方抗剪强度设计值:1.60N/mm2 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 15.0×15.0×15.0/6=562.5cm3； I = 15×15.0×15.0×15.0/12 = 4218.75cm4； 1）、方木抗弯强度计算 P=71.54×0.8×0.3=17.17KNM=P×0.3=17.17×0.3=5.151kN*m 抗弯计算强度 =M/W=5.151×106/562500=9.157N/mm213.0N/mm2,满足要求! 2）、方木抗剪计算 最大剪力的计算公式如下: Q = P =17.17KN 截面抗剪强度必须满足: = 3Q/（2bh） < 截面抗剪强度计算值=3×17170/(2×150×150)=1.145N/mm2 =1.60N/mm2 满足要求!3）、方木挠度计算f = 23Pl3 / 24EI < f = l / 250 最大变形 f =23×17.17×1000×3003/(24×9500×42187500)=1.085mm600mm/250=2.4mm,满足要求! (2)、顶面纵桥向内支撑间距按90cm,主背肋采用10×10cm方木。 木方规格参数：10×10cm;木方弹性模量E:9500N/mm2;木方抗弯强度设计值:13N/mm2;木方抗剪强度设计值:1.60N/mm2面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 10.0×10.0×10.0/6=166.66cm3； I = 10×10.0×10.0×10.0/12 = 833.33cm4； 1）、方木抗弯强度计算 P=26×0.3×0.9×0.64=4.493KNM=P×0.6=8.986×0.6=1.348kN*m 抗弯计算强度 =M/W=1.348×106/166660=8.09N/mm213.0N/mm2,满足要求! 2）、方木抗剪计算 最大剪力的计算公式如下: Q = P =4.493KN 截面抗剪强度必须满足: = 3Q/2bh < 截面抗剪强度计算值 =3×4493/(2×100×100)=0.674N/mm2 =1.60N/mm2 满足要求!3）、方木挠度计算f= 23P l3 / 24EI < f = l / 250 最大变形 f =23×4.493×1000×3003/(24×9500×8333300)=1.47mm600mm/250=2.4mm,满足要求!6.4考虑风荷载时支架稳定性检算支架横杆步距为0.6m，立杆纵向间距0.6m,横向间距随所处段位不同而变化。由风荷载引起的支架立杆内力包括两部分：一部分为箱梁模板所受风荷载传到立杆上的内力；另一部分为支架立杆本身承受的风荷载引起的内力。风荷载标准值：(依据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范JGJ 166-2008)Wk = 0.7z ·s·Wo式中：Wk风荷载标准值（kN/m2 ）； z 风压高度变化系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001）规定采用 1.25；s风荷载体型系数，竖直面取 0.8；2Wo 基本风压（kN/m ），吉林延吉取0.35 。Wk = 0.7×1.25×0.8×0.35=0.245kN/m26.4.1 箱梁模板承受的风荷载模板高3.09m，立杆步距0.6m范围内承受的风荷载为：P1=0.245×3.09×0.6=0.455kN，该荷载作用在模板形心，作用点距离脚手架底部立杆距离为17.76m，由此在腹板位置处立杆中产生的轴力为：N0.455×17.76/7.3=1.107kN6.4.2 脚手架立杆承受的风荷载立杆纵距a=0.6m M =1.4Wkal02 / 10=1.4×0.245×0.6×0.62=0.053kN*m a立杆纵矩(m) l0 立杆计算长度(m) Wk风荷载标准值(kN/m)6.4.3 立杆稳定性检算立杆计算长度l0=kh式中： k计算长度附加系数，其值取1.155。 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，1.2； h立杆步距，h=1.2m。l0=1.155×1.2×1.21.6632m钢管回转半径I=15.78mm长细比=l0/I=1663.2/15.8=105.3则立杆的稳定系数0.543立杆稳定性验算：碗扣支架立杆： (23.4+1.107)×1000/(0.543×489)+0.053×106/ 5080=102.73 MPa =135MPa （满足要求）6.5门洞结构计算6.5.1贝雷梁结构计算单层单排贝雷梁截面特性如下：为安全起见，假定腹板部位荷载由腹板底3排贝雷片承担，底板部位荷载由底板底排贝雷片承担。6.5.1.1 强度计算腹板部位荷载为111.53kN/m2，每排贝雷片承担的荷载为：q111.53×1.435/353.35 kN/m 底板部位荷载为64.935 kN/m2，每排贝雷片承担的荷载为：q64.935×3.73/640.37 kN/m根据上面计算知：腹板处的贝雷梁受力最大，为最不利杆件，因此选取腹板部位贝雷梁进行计算。贝雷梁计算跨度为9m，偏安全按简支梁计算：Mmax=0.125ql2=0.125×53.35×9×9=540.17kN*m <M=788.2 kN*mQmax=0.125ql=0.125×53.35×9=60.02kN*m<Q=245.2 kN强度满足要求！6.5.1.2变形计算：由前面分析可知，腹板部位贝雷梁受力最大。按简支梁计算，跨度为9m，腹板下贝雷片间距为0.45m，假定底板部位混凝土荷载完全由底板下3排贝雷梁承受。贝雷的挠度由两部分组成，一是由销与销的间隙产生的非弹性挠度，另一部分由承受荷载引起的弹性挠度。弹性挠度fmax=5ql4/(384EI)9000/400=22.5mm6.5.2 钢管立柱上横梁计算1、梁段重量：1062t×5/32=166t；2、施工荷载：20t；3、以上两种荷载合计186t，即186KN。横梁由2根I36a工字钢组成，视此梁承受梁段重量为186÷5=37.2KN。每根工字钢承受18.6KN；考虑横梁上密布分配梁，视其荷载为均布荷载。I36a工字钢:IX=11080cm4；WX=1300cm3， A=93cm2,E=2.1×105Mpa；f=5ql4/384EI=(5×18.6×27004)/384×2.1×105×11080×104=0.55mm<f=l/400=3000/400=7.5mmM=ql2/8=18600×2.72/8=16949.25N*m正应力：弯=M/W=16949.25×103/1300×103=13.04Mpa弯=140 Mpa6.5.3钢管立柱计算立柱采用600×12钢管，截面特性如下：截面积：A=22167mm2弹性模量：E=2.1×105MPa回转半径：i=208mm 由立柱上横梁传给立柱最大的集中荷载为：N=18.6kN钢管架计算长度:l0=5000mm长细比:=l0/i=5000/208=24.04查表得拆减系数:=0.9钢管应力N/A=18.6×103 /0.9×22167=0.933MPa< =122MPa所以立柱强度及稳定均满足要求。6.6 地基承载力计算钢管单桩受力为：P = 186+1.455*5=193.28KN基础最小承载面积A0 = 193.28×1.2/200 =1.16m2钢管立柱下采用C20混凝土条形基础，平面尺寸可设置为12×1.2m。目录某某大桥支架计算书11.工程概况12.支架结构材料参数12.1.木材（A-2红杉木）12.2.Q235钢材13.梁体尺寸及支架结构24.模板规格35.计算荷载种类及组合35.1.计算荷载种类35.2.荷载组合36. 支架计算36.1混凝土侧压力计算46.2底模竹胶板(20mm厚)检算66.2.1 中间部分76.2.2腹板下部分106.3内模计算116.4考虑风荷载时支架稳定性检算176.5门洞结构计算186.6 地基承载力计算19