火车站大桥支架支架设计计算.docx

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火车站大桥支架支架设计计算

固原市火车站大桥施工工程

箱梁支架搭设专项方案

编制：

审核：

批准：

中国二冶集团有限公司

固原火车站大桥项目经理部

2012年10月

1工程概况1

2编制依据1

3脚手架布置1

4支架计算参数5

5支架计算及地基处理6

6支架搭设17

7安全管理与维护20

现浇箱梁碗扣式支架搭设方案

1、工程概况

本工程位于固原市火车站西侧，距离火车站约150m,是火车站西侧城市主干路北环路上的重要桥梁，工程设计起点为北环路-东关路交叉口，桩号为MK-1+994.839，工程设计终点接为北环路-清河北路交叉口，桩号MK0+620.507,路线全长约625.668米，桥梁全长164米，引道长462.358米，设计车速为50km/h,火车站大桥桥梁宽为29米。

本桥桥型采用天鹅型斜拉式连续梁桥，桥塔造型为天鹅型，向西侧倾斜14°，塔高65.8米。

主桥采用预应力钢筋混凝土箱梁，跨径为4×41米。

箱梁平均高度2.2米，由6室构成；横梁宽2米，高2米；边梁属于变截面结构，高度由3729渐变至2.2米，下口宽度渐变，上口宽度2.5米。

2、编制依据

2.1《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）；

2.2《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）；

2.3《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

2.4《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

2.5《砼模板与支架技术》（杜荣军著，机械工业出版社）

2.6《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

2.7《路桥施工计算手册》（周兴水等著，人民交通出版社）以下简称手册

2.8《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50－2011）

2.9《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076－95）

2.10《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）

2.11《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）

3脚手架布置

3.1概述：

满堂式碗扣支架体系由支架基础（厚30cm砂砾石，15cm—20㎝厚C20混凝土面层）、Φ48×3.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、10cm×15cm枕木分配梁，10cm×10cm木方做横向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。

10cm×15cm木方分配梁沿横向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，10cm×10cm木方纵向布置于横向木方之上，箱梁底模板采用厚15mm尺寸2440mm×1220mmA型竹材覆胶胶合板，后背10cm×10cm木方，然后直接铺装在10cm×15cm木方分配梁上进行连接固定；侧模、翼缘板模板采用定型钢模板。

3.2传力路径：

箱梁上荷载竹胶板10cm×10cm木方10cm×15cm枕木

支托支架底托基础。

3.3根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过估算，初步确定支架立杆布置如下：

3.3.1．立杆布置:

（1）横桥向:

2、3、4跨箱梁部分（2×90㎝+4*60cm+2×90㎝+2*60cm+3×90㎝+2*60cm+4×82.5㎝＋60㎝）×2=3060㎝,共计41排。

1跨（5*60cm+2×90㎝+4*60cm+2×90㎝+2*60cm+3×90㎝+2*60cm+4×82.5㎝＋60㎝）×2=3600㎝,共计51排。

横梁部分：

48×60㎝+2×90㎝=3060㎝，共计51排。

（2）.纵桥向：

箱梁部分第1、4跨2*60cm+42*90cm+1*60cm+140㎝=410㎝，45排，两跨共90排。

第2、3跨1*55cm+1*60cm+43*90cm=410㎝，共45排；两跨共90排。

边梁部分:

塔脚间距由30㎝开始10㎝/9m渐渐增大，到0号桥台时为60㎝，共82排。

3.3.2、立杆：

隔板、横梁采用横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×120cm支架结构体系，支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每1.8m设一道，纵桥向斜撑沿横桥没1.8m道。

边梁采用横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×30cm×120cm支架结构体系，支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每1.8m设一道，纵桥向斜撑沿横桥没1.8m道。

箱梁空心段采用横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×90cm×120cm支架结构体系，支架纵横均设置剪刀撑，横桥向斜撑每1.8m设一道，纵桥向斜撑沿横桥没3.6m道。

3.3.3、竹胶板安在方木（10㎝×10㎝）之上，布置方式：

箱梁空心部分尽间距30㎝，边梁为20㎝，其余为25㎝。

方木与枕木（10㎝×15㎝）正交，安在整木之上。

4支架计算参数

4.1材料

（1）10㎝×15cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力，弹性模量按A－3类计，即：

[σw]＝12Mpa；E＝10×103；W＝10×152/6＝375cm3.；惯性矩I=10×153/12=2812.54cm4；τ=2.0mpa。

（2）10㎝×10cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力，弹性模量按A－3类计，即：

[σw]＝12Mpa，E＝10×103；W＝10×102/6＝167cm3；惯性矩I=10×103/12=833.34m4；τ=2.0mpa。

（3）WJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管；其截面特性为截面积A=4.89cm2；惯性矩I=12.19cm4；截面模量W=5.08cm3；回转半径i=1.578cm；P235A抗拉、压和弯强度设计值205N/㎜2，单根允许承载力【N】=40kn。

（4）立杆、横杆承载性能：

立杆

横杆

步距（m）

允许载荷（KN）

横杆长度（m）

允许集中荷载（KN））

允许均布荷载（KN）

0.6

40

0.9

4.5

12

1.2

30

1.2

3.5

7

1.8

25

1.5

2.5

4.5

2.4

20

1.8

2.0

3.0

（5）根据《工程地质勘察报告》，本桥支架基础取角砾层做基础持力层，该层地基容许承载力在280Kpa以上。

（6）永久荷载分项系数取1.2；可变荷载分项系数取1.4.

4.2荷载分析

（1）箱梁实体荷载：

箱梁钢筋砼配筋率大于2%，故钢筋砼自重取26kn/m3,箱梁空心段荷载为q1-0，按腹板q1-1、隔板q1-2、端头q1-3、边梁q1-4作为最不利工况分别计算砼的自重如下：

边梁段砼自重：

q1-0=89.2kpa

横梁段砼自重：

q1-1=57.2kpa

纵隔板段砼自重：

q1-2=57.2kpa

边支点翼缘板荷载砼自重：

q1-3=33.55kpa

箱梁空心段荷载为：

q1-4=13.0kpa

（2）模板荷载q2：

a、内模（包括支撑架）：

取q2－1=1.2kpa（15㎜厚竹胶板+10㎝×10㎝方木＋60㎝间距钢管支架＋支托）。

b、外模（包括侧模支撑架）：

取q2－2=1.2KN/m2；（外侧模为定型钢模，厂家提供参数1KN/m）

c、底模（包括背木）：

取q2－3=0.8KN/m2（q（竹胶板）=0.105kpa,q（横木）=0.375kpa,q（纵木）=0.32kpa,）；

（3）施工荷载：

施工人员及机械设备荷载标准值，均布荷载取q3-1=2.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。

（4）碗扣脚手架及分配梁荷载：

按支架搭设高度≤10米计算：

q4=1.5KN/m2（钢管）。

（5）水平模板的砼振捣荷载，取q3-2=2KN/m2；侧模板震动荷载为2KN/m2综合考虑在混凝土自重之中,只取q3-2=2KN/m2。

5支架计算及地基处理验算：

5.1.梁底模板（竹胶板按单跨计算）

模板（竹胶板）力学性能

E=4500Mpa，

0=60Mpa,τ0=0.8Mpa,

1m宽竹胶板的截面几何特性计算结果如下：

W=bh2/6=1000*152/6=37500mm3

I=bh3/12=1000*153/12=281250mm4

5.1.1．边梁段（按单跨计算）

（1）应力验算

竹胶板简化为1*0.20米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

线性荷载q=（89.2+1.2＋0.105）*1.2+4×1.4=114.21Kpa

Mmax=114.21*0.22÷8=0.57kn.m

=Mmax/W=15.2Mpa<

0=60Mpa不考虑方木尺寸，剪应力按照跨径0.20m计算为：

Qmax=114.21*0.2*0.5=11.42kn

τ=Qmax*s/（I*b）=1.14Mpa>τ0=0.8Mpa

考虑方木尺寸，剪应力按照净跨径0.10m计算为：

Qmax=0.5*114.21*0.10=5.71kn

τ=Qmax*s/（I*b）=0.57Mpa<τ0=0.8Mpa

故实际施工时竹胶板的净跨径为0.10m，采用1.5cm竹胶板，在底部方木中心距为20cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算（为安全起见，计算刚度荷载取强度荷载，以下同）：

边梁段底模竹胶板简化为1*0.20米跨度的连续梁进行计算，

线性荷载q=（89.2+1.2＋0.105）*1.2+4×1.4=114.21Kpa

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.117mm<[f]=l00/400=0.25mm

满足要求（其中l=100mm）

5.1.2横梁

（1）应力验算

边梁段底模竹胶板简化为1*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

q=（57.2+0.105）*1.2＋4*1.4=74.37Kpa

单位板宽线性荷载q1=74.37kn/m

Mmax=74.37*0.252÷8=0.58kn.m

=Mmax/W=9.35Mpa<

0=60Mpa

不考虑方木尺寸，剪应力按照跨径0.25m计算为：

Qmax=74.37×0.25*0.5=9.30kn

τ=Qmax*s/（I*b）=0.93Mpa>τ0=0.8Mpa

考虑方木尺寸，剪应力按照净跨径0.145m计算为：

Qmax=0.5*74.37*0.145=5.39kn

τ=Qmax*s/（I*b）=0.54Mpa<τ0=0.8Mpa

故实际施工时竹胶板的净跨径为0.145m，采用1.5cm竹胶板，在底部方木中心距为25cm时能够满足受力要求。

（2）板刚度验算

边梁段底模竹胶板简化为2*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

q=（57.2+0.105）*1.2＋4*1.4=74.37Kpa

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.338mm<[f]=145/400=0.363mm

满足要求（其中l=145mm）

5.1.3纵隔板

（1）应力验算

边梁段底模竹胶板简化为1*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

q=（57.2+0.105）*1.2＋4*1.4=74.37Kpa

单位板宽线性荷载q1=74.37kn/m

Mmax=74.37*0.252÷8=0.58kn.m

=Mmax/W=9.35Mpa<

0=60Mpa

不考虑方木尺寸，剪应力按照跨径0.25m计算为：

Qmax=74.37×0.25*0.5=9.30kn

τ=Qmax*s/（I*b）=0.93Mpa>τ0=0.8Mpa

考虑方木尺寸，剪应力按照净跨径0.145m计算为：

Qmax=0.5*74.37*0.145=5.39kn

τ=Qmax*s/（I*b）=0.54Mpa<τ0=0.8Mpa

故实际施工时竹胶板的净跨径为0.145m，采用1.5cm竹胶板，在底部10㎝×10㎝方木中心距为25cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算

边梁段底模竹胶板简化为2*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

q=（57.2+0.105）*1.2＋4*1.4=74.37Kpa

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.34mm<[f]=150/400=0.363mm

故实际施工时竹胶板的跨度为0.25m，采用1.5cm竹胶板，在底部10㎝×10㎝方木中心距为25cm时能够满足要求.

5.1.4箱梁空心段

（1）应力验算

箱梁底板部分竹胶板简化为1*0.3米跨度的连续梁进行计算，取1m板宽；

线性荷载q2=（13+0.105+1.2）*1.2+4×1.4=24.77kn/m

Mmax=24.77*0.32÷8=0.28kn.m

=Mmax/W=7.5Mpa<

0=60Mpa不考虑方木尺寸，剪应力按照跨径0.3m计算为：

Qmax=0.5*24.77*0.3=3.71kn

τ=Qmax*s/（I*b）=0.37Mpa<τ0=0.8Mpa

故实际施工时竹胶板的跨度为0.30m，采用1.5cm竹胶板，在底部10㎝×10㎝方木中心距为30cm时能够满足要求满足受力要求。

（2）刚度验算

箱梁底板部分竹胶板简化为2*0.3米跨度的连续梁进行计算，取1m板宽；

线性荷载q2=（13+0.105+1.2）*1.2+4×1.4=24.77kn/m

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.41mm<[f]=200/400=0.50mm

故实际施工时竹胶板的跨度为0.30m，净跨为0.20m时，采用1.5cm竹胶板，在底部10㎝×10㎝方木中心距为30cm时能够满足要求满足受力要求。

5.1.5边支点翼缘板

（1）应力验算

箱梁底板部分竹胶板简化为1*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1m板宽；

线性荷载q2=（33.55+0.105+2.4）×1.2+4×1.4=48.87kn/m

Mmax=48.87*0.252÷8=0.38kn.m

=Mmax/W=10.1Mpa<

0=60Mpa;

不考虑方木尺寸，剪应力按照跨径0.3m计算为：

Qmax=0.5*48.87*0.25=7.33kn

τ=Qmax*s/（I*b）=0.73Mpa<τ0=0.8Mpa

满足受力要求。

（5）刚度验算

箱梁底板部分竹胶板简化为1*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1m板宽；

线性荷载q2=（33.55+0.105+2.4）×1.2+4×1.4=48.87kn/m

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.25mm<[f]=250/400=0.625mm

故实际施工时竹胶板的跨度为0.25m，采用1.5cm竹胶板，在底部10㎝×10㎝方木中心距为25cm时能够满足要求。

。

5.2.背木（100㎜×100㎜）验算（按不利的情况计算）

W＝1/6bh2＝1÷6×10×102＝167㎝3，b＝10㎜，h＝10㎜

I＝1/12bh3＝1/12×10×103＝833.34㎝4,

S＝1/8bh2＝1/8×10×102＝125㎝3,

E=1000Mpa，

0=12Mpa，<τ0=2.0Mpa

5.2.1边梁段木方：

（1）应力验算

边梁段横梁简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

线性荷载q=（89.2+1.2＋0.105+0.375）*1.2+4×1.4=114.66Kpa

P=114.66×0.25=28.66kn

最大弯矩Mmax=28.66*0.62÷8=1.29kn/m

最大剪力Qmax=28.66*0.6*0.5=8.60kn

=Mmax/W=7.73Mpa<

0=12Mpa、

τ=Qmax*s/（I*b）=1.29Mpa<τ0=2.0Mpa

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算：

边梁段横木简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，

P=114.66×0.25=28.66kn

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.58mm<[f]=500/400=1.25mm

故实际施工时采用10㎝×10cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求满足要求（其中l=600mm）

5.2.2横梁段

（1）应力验算

边梁段底模竹胶板简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

q=（57.2+0.105+0.375）*1.2＋4*1.4=74.82Kpa

P=74.82×0.25=18.71kn

最大弯矩Mmax=18.71*0.62÷8=0.84kn/m

最大剪力Qmax=18.71*0.6*0.5=5.61kn

=Mmax/W=5.03Mpa<

0=12Mpa、

τ=Qmax*s/（I*b）=0.84Mpa<τ0=2.0Mpa

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算：

边梁段横木简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，

P=114.66×0.25=18.71kn

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.39mm<[f]=600/400=1.5mm

故实际施工时采用10㎝×10cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求满足要求（其中l=600mm）

5.2.3、纵隔板

（1）应力验算

边梁段底模竹胶板简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

q=（57.2+0.105+0.375＋1.2）×1.2＋4×1.4=76.26Kpa

P=76.26×0.25=19.07kn

最大弯矩Mmax=19.07*0.62÷8=0.86kn/m

最大剪力Qmax=19.07*0.6*0.5=5.22kn

=Mmax/W=6.88Mpa<

0=12Mpa、

τ=Qmax*s/（I*b）=0.78Mpa<τ0=2.0Mpa

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算：

边梁段横木简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，

P=114.66×0.25=28.66kn

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.39mm<[f]=600/400=1.5mm

故实际施工时采用10㎝×10cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求满足要求（其中l=600mm）

5.2.4．箱梁空心段

（1）应力验算

箱梁底板部分竹胶板简化为0.9*0.3米跨度的连续梁进行计算，取1m板宽；

线性荷载q2=（13+0.105+0.375+2.4）*1.2+4×1.4=24.66kn/m

P=24.66×0.3=7.28kn

最大弯矩Mmax=7.28*0.92÷8=0.74kn/m

最大剪力Qmax=7.28*0.9*0.5=3.28kn

=Mmax/W=5.92Mpa<

0=12Mpa、

τ=Qmax*s/（I*b）=0.49Mpa<τ0=2.0Mpa

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在底部方木中心距为90cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算：

边梁段横木简化为0.9*0.30米跨度的连续梁进行计算，

P=24.66×0.3=7.28kn

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.75mm<[f]=900/400=2.25mm

故实际施工时采用10㎝×10cm木方，在底部方木中心距为90cm时能够满足受力要求满足要求（其中l=900mm）

5.2.5边支点翼缘板位置

（1）应力验算

箱梁底板部分竹胶板简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，取1m板宽；

线性荷载q2=（33.55+0.105+0.375+2.4）×1.2+4×1.4=49.32kn/m

P=49.32×0.25=12.33kn

最大弯矩Mmax=12.33*0.62÷8=0.56kn/m

最大剪力Qmax=12.33*0.6*0.5=3.70kn

=Mmax/W=4.48Mpa<

0=12Mpa、

τ=Qmax*s/（I*b）=0.55Mpa<τ0=2.0Mpa

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算：

边梁段横木简化为0.6*0.25米跨度的连续梁进行计算，

P=49.32×0.25=12.33kn

饶度f=5*ql4/（384*EI）=1.26mm<[f]=600/400=1.5mm

故实际施工时采用10㎝×10cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求满足要求（其中l=600mm）

5.3横木验算（10cm×15cm木方按不利的情况计算）

W＝1/6bh2＝1÷6×10×152＝375cm3，b＝10cm，h＝15cm

I＝1/12bh3＝1/12×10×153＝2812.5cm4,b＝10cm,h＝15cm

S＝1/8bh2＝1/8×10×152＝218.25cm3,

E=1000Mpa，

0=12Mpa，<τ0=2.0Mpa

5.3.1边梁部位

（1）应力验算

边梁段横梁简化为0.6*0.3米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

线性荷载q=（89.2+1.2×2＋0.105+0.375+0.32）*1.2+4×1.4=116.48Kpa

P=116.48×0.6×0.3=20.97kn

最大弯矩Mmax=20.97*0.62÷8=0.94kn/m

最大剪力Qmax=20.97*0.6*0.5=6.29kn

=Mmax/W=2.52Mpa<

0=12Mpa、

τ=Qmax*s/（I*b）=0.63Mpa<τ0=2.0Mpa

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在方木中心距为30cm时搭设支撑能够满足受力要求。

（2）刚度验算：

边梁段横木简化为0.6*0.3米跨度的连续梁进行计算，

P=116.48×0.6×0.3=20.97kn

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.13mm<[f]=300/400=0.75mm

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在方木中心距为30cm时搭设支撑能够满足受力要求。

5.3.2横梁部位

（1）应力验算

边梁段横梁简化为0.6*0.6米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

线性荷载q=（57.2+1.2＋0.105+0.375+0.32）*1.2+4×1.4=76.64Kpa

P=76.64×0.6×0.6=27.59kn

最大弯矩Mmax=27.59*0.62÷8=1.24kn/m

最大剪力Qmax=27.59*0.6*0.5=8.28kn

=Mmax/W=3.31Mpa<

0=12Mpa、

τ=Qmax*s/（I*b）=0.83Mpa<τ0=2.0Mpa

故实际施工时采用10㎝×15cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求。

（2）刚度验算：

边梁段横木简化为0.6*0.6米跨度的连续梁进行计算，

P=76.64×0.6×0.6=27.59kn

饶度f=5*ql4/（384*EI）=0.17mm<[f]=600/400=1.5mm

故实际施工时采用10㎝×10cm木方，在底部方木中心距为60cm时能够满足受力要求满足要求（其中l=500mm）

5.3.3纵隔应力验算

（1）应力验算

边梁段横梁简化为0.6*0.6米跨度的连续梁进行计算，取1米板宽。

q=（57.2+1.2×2＋0.105+0.375+0.32）*1.2+4×1.4=78.08Kpa

P=78.08×0.6×0.6=28.11