XX互通现浇箱梁钢管贝雷支架计算书资料.doc

目 录1、编制依据及规范标准11.1、编制依据11.2、规范标准12、荷载取值13、材料性质23.1、材料特性及容许应力23.2、变形控制34、计算假定35、最不利30m等截面现浇箱梁支架受力验算45.1、支架布置图45.2、箱梁底模验算45.3、底模横向方木验算65.4、10槽钢纵梁验算75.5、槽钢下顶托验算95.6、满堂架钢管验算95.7、分配梁上底托验算115.8、分配梁I20b 工字钢受力验算115.9、贝雷主梁整跨受力验算135.10、2I32b工钢主横梁验算155.11、¢380钢管受力验算175.12、钢筋砼扩大基础验算195.13、支架整体稳定验算206、结论211、编制依据及规范标准1.1、编制依据（1）、国家有关政策、建设单位、监理单位对本工程施工的有关要求。（2）、路桥施工计算手册。（3）、望东长江公路大桥WDQ-06合同段施工设计图纸（4）、公路施工手册（桥涵下册）。（5）、建筑施工计算手册。1.2、规范标准（1）、结构设计规范（GB 50017-2003）（2）、公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F50-2011）（3）、公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）（4）、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）（5）、钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001（6）、公路桥涵地基与基础设计规范JTGD63-2007。（7）、建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（8）、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)（9）、混凝土工程模板与支架技术(10)、建筑结构荷载规范GB5009-20122、荷载取值（1）砼自重：=26KN/m3。（2）模板自重：按砼1.1倍取值。（3）人群及施工荷载，取2.5kN/m2。（4）振捣荷载：取2 kN/。 (5) 倾倒砼时的冲击荷载：取2 kN/。3、材料性质3.1、材料特性及容许应力3.1.1、木材容许应力及弹性模量按JTJ025-86标准（P50页表2.1.9），木材容重为=7.0KN/m3，容许应力如下表：木材容许应力（MPa）材质顺纹受压及承压应力a顺纹弯应力 w弯曲剪应力 弹性模量E马尾松12121.99×103MPa杉 木11.011.01.79×103MPa3.1.2、竹胶板容许应力及弹性模量竹胶板容重为=9.0KN/m3。竹胶板容许应力（MPa）材质顺纹受压及承压应力a顺纹弯应力 w弯曲剪应力 弹性模量E竹胶板90501.26×103MPa3.1.3、钢材容许应力及弹性模量钢的材料特性：弹性模量Q235：175MPa =100MPa 承压应力：240MPaQ345：250MPa =150MPa 承压应力：350MPa3.1.4、贝雷桁架几何特性及桁架容许内力按中华人民共和国交通部战备办装备式公路钢桥使用手册,贝雷桁架单片重：270KN。贝雷梁桁架几何特性表桥 型不加强梁加强梁截面特性单排单层双排单层双排双层单排单层双排单层双排双层WX(cm3)3578.57157.114817.97699.115398.330641.7X(cm4)250497.2500994.42148588.8577434.41154868.84596255.2贝雷梁桁架容许内力桥 型不加强梁加强梁容许内力单排单层双排单层双排双层单排单层双排单层双排双层弯矩(KN*m)788.21576.43265.41687.533756750剪力(KN)245.2490.5490.5245.2490.5490.53.2、变形控制主要承重构件<L/400;次要构件<L/500;4、计算假定1、本次计算采用容许应力法。2、假定支撑钢管与承台之间或扩大基础之间连接为铰结。3、假定支撑钢管与横梁之间连接为铰结。4、对贝雷主纵梁进行计算时对箱梁箱室支架范围内贝雷梁与翼缘板支架范围内贝雷梁分别进行计算，临近的贝雷梁整体承受荷载。5、最不利30m等截面现浇箱梁支架受力验算5.1、支架布置图支架立面布置面现浇箱梁支架横断面图5.2、箱梁底模验算本施工方案箱梁底模采用一类一等品厚度18mm竹胶板，底模竹胶板下方横向均设置10cm×10cm方木，间距30cm。由于墩顶为箱梁自重最大处，因此仅对墩顶（梁高1.8m）处进行底模板受力验算，由于模板的连续性，在均匀荷载的作用下，计算时按4跨等跨连续梁计算。竹胶板：=9.0KN/m3、w=90.0MPa、E=6.0×103 MPa、=0.018m。取竹胶板的板宽一米进行计算。1、荷载：（1）、模板自重q1=0.018×1.0×9=0.16KN/m（2）、砼自重q2=1.8×1.0×26=46.8KN/m（3）、施工荷载：均布荷载2.5KN/m2q3=2.50×1.0=2.50KN/m（4）、振捣砼时产生的荷载2.00KN/m2，q4=2.0×1.00=2.00KN/m（5）、浇筑砼时产生的冲击荷载4.00KN/m2，q5=4.0×1.00=4.00KN/m2、强度验算：（1）、计算模式：按4跨连续梁计算路桥施工计算手册P765页 ，附表2-10四跨等跨连续梁内力和挠度系数竹胶板受力计算简图(2)截面特性：A=b×h=1×0.018=0.018m2 W=bh2/6=1×0.0182÷6=6.7×10-5m3=5.0×104mm3 I=bh3/12=1.0×0.0183÷12=5.0×10-7m4=4.86×105mm4(3)荷载组合：q=q1+q2+q3+q4+q5=1.2×(0.162+46.8)+1.4×(2.50+2.00+4.00)=68.3KN/m(4)强度验算：支点B负弯矩最大M支=-0.107ql2 =-0.107×68.3×0.32=-0.657KN.mmax=M支/W=-0.657×106÷（5×104）=-13Mpa <w=90MPa满足要求。3、刚度验算：（1）、荷载组合（考虑1.2的安全系数）：q=1.2×（q1+q2）=1.2×（0.16246.8）=56.35KN/m（2）、挠度验算：由路桥施工计算手册P765页 附表2-10，四跨等跨连续梁内力和挠度系数可知：挠度最大在第一、四跨，计算跨度20cm(扣除方木宽度10cm)。fmax=0.632ql4/100EI =0.632×56.4×103×0.24 ÷(100×6×103×106×2.81×10-7) =0.0003 m <f=0.2/400=0.0005m所以刚度满足要求。5.3、底模横向方木验算木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时多为杉木和松木。根据方木下贝雷梁布置情况（贝雷间距90cm），按四等跨连续梁进行计算。查路桥施工计算手册表8-6各种常用木材的容许应力和弹性模量表知，方木：=5.0KN/m3、w =11.0Mpa、=1.7Mpa，弹性模量E=9×103Mpa。1、荷载：底模横向方木间距30cm，故每根承受0.3m宽度范围荷载，跨度90cm。（1）、模板、方木自重q1=0.162+0.1×0.1×9=0.252KN/m（2）、砼自重q2=1.8×0.3×26=14KN/m（3）、施工荷载：均布荷载2.5KN/m2q3=2.50×0.3=0.75KN/m（4）、振捣砼时产生的荷载2.00KN/m2，q4=2.0×0.3=0.6KN/m2、强度验算：（1）、计算模式：按4跨连续梁计算路桥施工计算手册P765页 ，附表2-10四跨等跨连续梁内力和挠度系数方木受力计算简图(2)截面特性：A=b×h=0.1×0.1=0.01m2 W=bh2/6=0.1×0.12÷6=1.67×10-4m3=1.67×105mm3 I=bh3/12=0.1×0.13÷12=8.33×10-6m4=8.33×106mm4(3)荷载组合：q=q1+q2+q3+q4=0.252+14+0.75+0.6=15.6KN/mq=1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4)=1.2×(0.252+14)+1.4×(0.75+0.6)=19KN/m (4)强度验算：支点B负弯矩最大M支=-0.107ql2 =-0.107×19×0.92=-1.65 KN.mmax=M支/W=-1.65×106÷（1.67×105）=-9.88Mpa <w=11MPa支点B左剪力最大QB左=-0.607ql=-0.607×19×0.9=-10.38KNmax= QB左/A=-10.38×103/0.01×106=1.04<=1.7Mpa满足要求。3、刚度验算：（1）、荷载组合（考虑1.2的安全系数）：q=1.2×（q1+q2）=1.2×（0.25214）=17.1N/m（2）、挠度验算：由路桥施工计算手册P765页 附表2-10，四跨等跨连续梁内力和挠度系数可知：挠度最大在第一、四跨，计算跨度90cm。fmax=0.632ql4/100EI =0.632×15.6×103×0.94 ÷(100×9×103×106×8.33×10-6) =0.0014 m <f= 0.9/400=0.00225m所以刚度满足要求。5.4、10槽钢纵梁验算根据设计要求，箱室底板处槽钢间距60cm,跨度90cm，中横梁底板处间距60cm，跨度60cm，取箱室范围内槽钢纵梁按照3等跨连续梁进行计算，计算按最不利60cm×90cm,混凝土厚1.8米计算。1、荷载：（1）、模板、方木及工钢自重q1=0.018×0.6×9+0.1×0.1×0.6×7×3/0.9+0.1=0.32KN/m（2）、砼自重q2=1.8×0.6×26=28.08KN/m（3）、施工荷载：均布荷载2.5KN/m2q3=2.50×0.6=1.5KN/m（4）、振捣砼时产生的荷载2.00KN/m2，q4=2.0×0.6=1.2KN/m2、强度验算：（1）、计算模式：按3跨连续梁计算路桥施工计算手册P764页 ，附表2-9三跨等跨连续梁内力和挠度系数槽钢纵梁受力计算简图(2)截面特性：A=12.7cm2 Wx=39.7cm3 Ix=198cm4 Ix/SX=8.42cm(3)荷载组合：q=q1+q2+q3+q4=0.32+28.08+1.5+1.2=31.15KN/mq= q=1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4)=1.2×(0.32+28.08)+ 1.4×(1.5+1.2)=37.92KN/m (4)强度验算：支点B负弯矩最大M支=-0.100ql2 =-0.100×37.92×0.92=-3.1KN.mmax=M支/W=-2.5×106÷（39.7×103）=-77.4Mpa <w=175MPa支点B左剪力最大QB左=-0.600ql=-0.600×37.92×0.9=-20.47KNmax= QB左S/It =20.47×103×23.5×103/(198×104×5.3) =45.85Mpa <=100Mpa满足要求。3、刚度验算：（1）、荷载组合（考虑1.2的安全系数）：q=1.2×（q1+q2）=1.2×（0.3228.08）=34.08KN/m（2）、挠度验算：由路桥施工计算手册P763页 附表2-9，三跨等跨连续梁内力和挠度系数可知：挠度最大在第一、三跨，计算跨度90cm。fmax=0.677ql4/100EI =0.677×34.08×103×0.94 ÷(100×2.1×105×106×1.98×10-6) =0.001 m <f= 0.9/400=0.00225m所以刚度满足要求。5.5、槽钢下顶托验算1、强度验算：顶托工作长度不超过35cm，不考虑其稳定性，现取箱室范围内，间距按最不利90cm考虑，单个顶托承受的压力为：F=ql=37.92×0.9=34KN顶托钢管采用48×3.5mm,其中A=489.303mm2max=N/A =34×103/489.3=69.7 MPa <w=175MPa5.6、满堂架钢管验算 5.6.1荷载计算(1）恒载: 模板及方木自重q1=0.018×0.9×0.6×9+0.1×0.1×0.6×7+0.1×0.9=0.22KN（kN/根）。砼荷载q2=26×1.8×0.6×0.9=25.27（kN/根）。立杆自重（高3m计，采用48×3.5mm，单位重量3.865kg/m）q3=0.115kN横杆自重（步距为120cm，共计3排）q4=0.03865×3×(0.9+0.6)=0.17kN(2）活载：施工人员和施工机具行走荷载: 2.5 kN/m2, 振捣砼产生的荷载: 2kN/m2。q5=（2.5+2）×0.6×0.9=2.43 kN5.6.2荷载组合 单根钢管轴力设计值N= 1.2×(0.22+25.27+0.115+0.17)+1.4×2.43=34.33 kN。5.6.3、无风荷载时，单肢立杆承载力计算强度验算 由于=1200/15.8=76,按a类截面查表得=0.74494.4MPa满足要求。5.6.4、组合风荷载时单肢立杆承载力计算：(1）风荷载计算根据建筑结构荷载规范中，wk =0.7ZS w0wk：风荷载标准值（KN/m2）。Z：风压高度变化系数，可查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范附录D或建筑结构荷载规范（GB50009-2001）表7.2.1风压高度变化系数，地表类型为海岸A类，高度为20m，得Z =1.63。S：风荷载体型系数，查建筑结构荷载规范表7.3.1风荷载整体体型系数第32项，得S =1.3。w0：各地基本风压（KN/m2），查建筑结构荷载规范，望江五十年一遇风压基本值为0.4。依据以上对风荷载计算k=0.7zs0=0.7×1.63×1.3×0.4=0.6kN/m2风荷载对立杆产生弯矩按下式计算： （5.3.21）式中：Mw单肢立杆弯矩（KN·m）；a立杆纵矩（m）；Wk风荷载标准值（kN/m2）；l0立杆计算长度（m）。则(2）立杆压弯强度计算：f （5.3.23）式中：有效弯矩系数，采用1.0；截面塑性发展系数，钢管截面为1.15；W立杆截面模量；NE欧拉临界力，=3.142×2.05×105×489/762=171.2KN（E为材料弹性模量，为压杆长细比）。 带入数据有=1MPa 满足要求。5.7、分配梁上底托验算由上单根钢管所承受的荷载，则单个顶托承受的压力为：F=34.33KN顶托钢管采用48×3.5mm,其中A=489.303mm2max=N/A =34.33×103/489.3=70.16 MPa <w=175MPa5.8、分配梁I20b 工字钢受力验算根据设计要求，I20b 工字钢置于贝雷梁上，中横梁处间距60cm，其他间距均为90cm。I20b 工字钢上底托间距箱室底板处间距60cm，翼板处为90cm。1、 计算模型（按简支梁计算）取最不利受力跨，跨中受力，如图。 此图所受弯矩及挠度值最大 此图所受剪力值最大2、强度验算(1）截面特性： A=39.5cm2 Wx=250cm3 Ix=2500cm4 Ix/SX=17.11cm (3)荷载组合：q= 34.33KN(设计值)q= 0.22+25.27+0.115+0.17+×2.43=28.2kN（标准值）。 (4)强度验算：支点B负弯矩最大M支=ql2/8 =0.125×34.33×0.92=3.48KN.mmax=M支/W=3.48×106÷（39.5×103）=88Mpa <w=175MPa剪力最大Q=q=34.33KNmax= QS/It =34.33×103×23.5×103/(198×104×5.3) =76.90Mpa <=100Mpa满足要求。3、刚度验算：（1）、荷载组合（考虑1.2的安全系数）：q=1.2×28.2=33.84KN/m（2）、挠度验算：fmax=ql3/48EI =33.84×103×8503 ÷(100×2.1×105×2500×104) =0.04 mm <f= 850/400=2.125m5.9、贝雷主梁整跨受力验算 1、计算模型30米跨受力简图A、B、C、D四点为四排钢管立柱。由于AB跨和CD跨贝雷布置一样，特选择AB跨验算。AB跨受力简图2、荷载（1） 砼自重砼容重取r砼=26KN/m3墩顶至A支点0.9米范围内梁体横截面积为31.2m2， q1=31.2×26=811.2KN/m跨中处q2=16.1×26=418.6KN/m（2） 模及支架重量按跨中砼10%计q3=418.6×0.1=41.9KN/m（3）贝雷纵梁AB跨为34排贝雷，单片贝雷重275kg，支撑架为10角钢，单个支撑架重125kg。q4 =28×1.34= 37.5KN/m（6）人群及工作荷载此处取1.5KN/m2q5=25.1×1.5= 37.7KN/m3、竖向荷载组合Q1=梁自重+底模重+侧模重+内模重+贝雷纵梁重+人群及工作荷载=811.2+41.9+37.5+37.7=928.3 KN/mQ2=418.6+41.9+37.5+37.7=535.7 KN/m4、强度验算利用midas 进行内力计算 经计算的跨中最大弯矩为M=9818.6 KN.m，剪力最大值为V=3408.4KN。支点最大反力F=4683KN。由于方木横向刚度较弱，翼缘板下只考虑一片参与受力，同时考虑1.2安全系数，则单片贝雷片承受弯矩：M1=9818.6×1.2/26=453.2KN.mM=788.2KN.m剪力V1=3408.4×1.2/26=157.3KNQ=245.2KN满足要求。5、挠度计算计算纵梁挠度，考虑1.2的系数，按最不利简支梁模型计算跨中挠度，fmax=5ql4÷(384EI)=(5×1.2×535.7×103×12.54) ÷(384×2.1×105×106×2.505×10-3×26)=1.5cm<f=L÷400=1250÷400=3.1cm满足规范要求。5.10、2I32b工钢主横梁验算横梁使用双拼I32b工字钢,其力学性质如下：Ix=11620cm4 Wx=726cm3 Ix/S=27.1cm A=73.4cm2 Q=57.7kg/m5.10.1、荷载计算经上述计算得支点最大反力为4683KN，转化为均布荷载，考虑1.3的不均匀系数，则q=1.3×4683/24=253.7 KN/m.5.10.2、工字钢强度验算 A支点工字钢受力简图用MIDAS/Civil计算：经计算得工字钢横梁最大弯曲应力为71MPa< =175MPa，剪应力为=48.5MPa <= 100MPa,满足要求。5.10.3、工字钢刚度验算 A支点工字钢位移图工字钢最大位移为1mm，容许位移为L/400=2000/400=5mm，满足要求。5. 10.4、工字钢反力计算 经计算的横梁最大反力N=572.5KN。5.11、¢380钢管受力验算5.11.1、荷载计算荷载包括由分配梁传递下来的上部荷载、以及支架自身重量。风荷载理论可沿横桥向和纵桥向两个方向加载，但横桥向风荷载较大，同时考虑上部荷载偏心10cm。（1) 主横梁以上部分最大轴向力：Q1=572.5KN（2) 柱顶偏心弯矩M1=572.5×0.05=28.6kN*m。（3）单根钢管立柱自重(柱子最高15米)：Q2=0.73×15=11KN则单根钢管受到荷载为P= Q1+ Q2=572.5+11=583.5KN。（4）风荷载；根据公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004公式4.3.7.14.3.7.3，三式合并得风载计算公式：。式中Fwh：横向风荷载标准值（KN）；W0：基本风压（KN/m2），望江地区，按10年一遇取值W0=0.25KN/m2；Awh：横向迎风面积（m2），直径为380mm钢管，迎面面积Awh=15×0.38 =5.7m2；K0：设计风速重新期换算系数，此处取0.9；K1：风载阻力系数，此处取1.1；K2：风速高度变化修正系数，此处取0.86；K3：地形、地理条件系数，此处取1.0；K5：阵风风速系数，此处为1.7。综上，单根钢管受到的风荷载：取安全系数1.2，则风荷载为1.2×2.9=3.5KN。风荷载作用于柱子中间，故柱子中部所受弯矩为。5.11.2、强度计算查表得柱子截面积A=93.5cm2，截面惯性矩Ix=16180cm4，截面抵抗矩Wx=Ix/D/2=851.6cm3,转动半径i=13.2cm。根据钢结构设计规范（GB 50017-2003）下面公式验算强度:<175MPa强度满足要求。3）刚度计算钢管立柱高度为L=15m（最高），钢管立柱之间平联间距按最不利取10m。两端铰结的压杆，其长度系数为=1，则计算长度=10m。钢管横截面的惯性半径r为13.2cm,长细比=/r=1000/13.2=76=150,刚度满足要求。4）稳定性计算 立柱的长细比为76，且立柱截面属于b类，查表得。弯矩作用平面内的稳定性按下式计算其中：为等效弯矩系数，取=1。 带入上式子有 稳定性满足要求。5.12、钢筋砼扩大基础验算5.12.1、扩大基础局部承压承载力验算预制块局部承压面积矩形局部承压面积边缘至预制块边缘最小距离为525mm<750mm，故得到局部承压时计算底面积Ab及边长为：L1=750+525×2=1800mmL2=750+525×2=2400mmAb=1800×2400=4320000mm2而局部承压面积Al=750×750=562500mm2则砼局部承压强度提高系数为ß= (Ab/Al)0.5=(4320000/562500) 0.5=2.77局部承压承载力性验算，不考虑间接钢筋的作用0.9 ßfcdAl=0.9×2.77×11.5 ×562500=16126.6KN>583.5KN所以局部承压区承载能力满足要求。5.12.2、地基承载力验算对钢筋砼预制块基础扩大基础进行模拟分解,以前面计算得出的受力最大的钢管对应的基础面积进行分配，预制块长×宽×高=200×140×40cm,配置双层钢筋网，底层纵横向配12钢筋, 钢筋间距15cm，顶层配10钢筋，钢筋间距30cm，钢筋净保护层7cm。则基底反力N=583.5+25×2×1.4×0.4=613.5.由于位于承台开挖范围，地基承载力较小，现对地基采用碎石换填方法进行加固处理。砂砾垫层长4m，宽3m，换填厚度为1m。查公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）有碎石垫层承载力容许值 fa =250 kPa。由前述计算知基底应力p =613.5/2/1.4=219kPa fa =250 kPa ，满足要求。5.13、支架整体稳定验算当支架搭设完毕，而主梁未开始作业时，支架自重小，整体稳定性最差，故选此状态对支架进行整体稳定性计算。根据JTG TF502011公路桥涵施工技术规范5.2.8条稳定性要求，支架在自重和风荷载等作用下的抗倾覆稳定时，倾覆稳定系数不得小于1.3，即K0=MW（稳定力矩）/MQ（倾覆力矩）1.3支架自重按2.0KN/m2计算，取A、B支点计算，桁架迎风长度：15米,（支架梁高）按4米计，支架单排采用13根钢管，钢管横向间距2m，纵向间距12.5m，钢管立柱高度按15米考虑，则自重=15×20×2.0= 750KN稳定力矩Mw=750×12.5=9375KNm依据以上对风荷载计算支架迎风面积S=15×4=60m2，该钢管支架共受力P=0.5×60=30kN；倾覆力矩MQ =30×（15+4/2）=510kN.m；K0=MW/MQ=9375/510=18.41.3,所以支架满足抗倾覆要求。6、结论 由以上计算可知，支架各项指标符合设计及施工规范要求，本支架方案安全可靠，完全满足现浇箱梁的施工要求。