外沙大桥现浇箱梁支架计算书.docx

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外沙大桥现浇箱梁支架计算书

右幅第一联【第五跨50m】支架计算书

一、工程概况

本项目为75省道南延工程椒江段第一合同段外沙分离大桥左幅第1、第2联，右幅第1联上部砼预应力连续箱梁支架搭设方案。

上述各联支架平均高度都在25米左右，最大高度28m。

其中，右幅第五跨、左幅第六跨横跨外沙路，为保证过往车辆的安全通行，特制定此计算书。

设计基准跨取右幅第一联第五孔，跨度为50m，若其满足，其余各孔均满足。

支架采用钢管柱+碗扣式支架，该跨碗扣式支架高度平均为4m；基础采用砼扩大基础，外沙路上采用条形基础，其余部位采用块状基础，临时墩采用φ70cm*8mm、φ60cm*8mm钢管柱，柱顶标高为21.66m，钢管柱顶设双拼I40b型工字钢为横向分配梁，梁上设置贝雷桁架为纵梁，纵梁顶、碗扣式支架底铺设10#槽钢的施工方案。

支架结构见图（支架纵断面详图）：

二．计算依据

一）、规范

1、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）

2、《公路桥涵钢结构及土结构设计规范》（JTJ025-86）

3、《公路桥涵施工技术规范》实施手册

4、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

5、《公路桥涵设计技术规范》（JTG/TF50-2011）

6、《桥梁支架安全施工手册》

7、《路桥施工计算手册》

二）、荷载及参数

1、手工计算荷载取值：

①模板自重标准值

木材重度6~7KN/m³，胶合板重度7.3KN/m³，钢材重度78.5KN/m³。

②钢筋混凝土自重取26KN/m³。

③施工人员及设备荷载标准计算模板及其小楞时取2.5KN/㎡，计算支架时取1.0KN/㎡（路桥施工计算手册P172页）。

④振捣混凝土产生的荷载标准值：

对水平模板取2KN/㎡，对垂直模板取4KN/㎡。

⑤混凝土浇筑冲击荷载取2KN/m²。

2、Midas计算荷载取值：

①钢材重度78.5KN/m³（计算软件自动加载）。

②混凝土自重取26KN/m³。

软件计算将混凝土荷载以连续梁均布荷载的形式加载于模型顶部的10#槽钢之上。

根据槽钢布置间距，将箱梁断面进行分割（桥梁纵向取1m）：

P1=P15=26kn/m³×0.17581325㎡=4.5711445kn/m

P2=P14=26kn/m³×0.32175㎡=8.3655kn/m

P3=P13=26kn/m³×1.02742754㎡=26.71311604kn/m

P4=P12=26kn/m³×1.04591406㎡=27.19376556kn/m

P5=P11=26kn/m³×0.48658594㎡=12.65123444kn/m

P6=P10=26kn/m³×0.45459375㎡=11.8194375kn/m

P7=P9=26kn/m³×0.59730469㎡=15.52992194kn/m

P8=26kn/m³×1.51120313㎡=39.29128138kn/m

模型中10#槽钢顶加载混凝土自重荷载如下图（单位：

kn/m）：

③施工人员及设备荷载标准计算支架取1KN/㎡。

根据支架布置图将箱梁横向间距分割如下图（适用于施工人员及设备荷载、振捣荷载、浇筑冲击荷载）：

P1=P15=1kn/㎡×0.63m=0.63kn/m

P2=P14=1kn/㎡×0.9m=0.9kn/m

P3=P13=1kn/㎡×0.75m=0.75kn/m

P4=P12=1kn/㎡×0.75m=0.75kn/m

P5=P11=1kn/㎡×0.9m=0.9kn/m

P6=P10=1kn/㎡×0.9m=0.9kn/m

P7=P9=1kn/㎡×0.75m=0.75kn/m

P8=1kn/㎡×0.6m=0.6kn/m

模型中10#槽钢顶加载施工人员及设备荷载如下图（单位：

kn/m）：

④振捣混凝土产生的荷载标准值对支架取2KN/㎡。

P1=P15=2kn/㎡×0.63m=1.26kn/m

P2=P14=2kn/㎡×0.9m=1.8kn/m

P3=P13=2kn/㎡×0.75m=1.5kn/m

P4=P12=2kn/㎡×0.75m=1.5kn/m

P5=P11=2kn/㎡×0.9m=1.8kn/m

P6=P10=2kn/㎡×0.9m=1.8kn/m

P7=P9=2kn/㎡×0.75m=1.5kn/m

P8=2kn/㎡×0.6m=1.2kn/m

模型中10#槽钢顶加载振捣混凝土产生的荷载如下图（单位：

kn/m）：

⑤混凝土浇筑冲击荷载取2KN/m²（与振捣混凝土产生的荷载相同，加载方式及数值相同）。

⑥荷载组合方式说明：

在Midas计算软件中将上诉5种荷载进行组合，组合方式为相加，组合系数如下：

三）、各部安全计算

1、模板

底模板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度，通过对比，梁高为3m时横梁下底模受力最大，仅验算该处模板。

静荷载标准值：

（底模下方木净间距为15cm）

P1=26×3×0.25+7.3×0.015×0.25=19.5（kn/m）

活荷载标准值：

P2=（2.5+2+2）×0.25=1.625（kn/m）

竹胶板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=bh2/6=100×1.5×1.5/6=37.5cm³

I=bh3/12=100×1.5×1.5×1.5/12=28.125cm4

（1）抗弯强度计算

式中：

[

]-竹胶板的抗弯强度设计值，取15.6MPa；

模板长度/木方间距=2.44/0.35>6,根据《路桥施工计算手册》第765页，模板受力为五等跨连续梁计算模型。

最大弯矩M=0.078qL2,弯应力σ=M/W≤[σ],挠度f=0.151*qL4/100EI≤[f]

M=0.078qL²=0.078×（1.2×19.5+1.4×1.625）×0.15×0.15=0.045（kn·m）

=M/W=0.045/（37.5/1000/1000）=1200KPa=1.2MPa

模板的抗弯强度验算

<[

],满足要求。

（2）挠度计算

E=6000MPa

f=0.664*qL4/100EI=

0.04mm

模板最大挠度小于L/400=0.375mm，满足要求。

2、方木

根据设计方案可知，模板底方木最不利位置在梁高为3m、支架跨度为60cm处，仅验算该处方木（详见端部横断面图）。

10cm×10cm方木采用木材材料为A-4类，其容许应力、弹性模量按A-4类计，即：

[σ]=11MPa，E=9×10³MPa。

10cm×10cm方木截面特性：

W=10×10²/6=166.7（cm³），I=10×10³/12=833.3（cm4）

静荷载：

p1=（每平米砼自重+每平米底模自重）×方木间距+每延米方木自重

=（78+7.3×0.015）×0.25+7×0.1×0.1=19.6kn/m。

活荷载：

p2=（设备人工荷载+浇筑冲击荷载+振捣荷载）×方木间距

=（2.5+2+2）×0.25=1.6kn/m。

方木所受均布荷载：

q=1.2×p1+1.4×p2=1.2×19.6+1.4×1.6=25.8（kn/m）

M=0.078qL²=0.078×25.8×0.6²=0.72（kn·m）

=M/W=0.72/（166.7×10-6）=4346KPa<[σ]=11MPa,满足要求。

f=0.664*qL4/100EI=

0.31mm

f<[f]=L/400=1.5mm,满足要求。

3、10#槽钢

10#槽钢于3m梁高端部处纵横间距均为60cm。

W=39.7cm³，I=198.3cm4，E=2.1×105MPa

静荷载：

p1=（每平米砼自重+每平米底模自重+每平米方木自重）×槽钢间距+槽钢自重

=（78+7.3×0.015+7×0.1×0.1÷0.25）×0.6+0.1=47.1kn/m。

活荷载：

p2=（设备人工荷载+浇筑冲击荷载+振捣荷载）×槽钢间距

=（1+2+2）×0.6=3kn/m。

槽钢所受均布荷载q=1.2×p1+1.4×p2=60.7（kn/m）

M=qL²/8=60.7×0.6²/8=2.7（kn·m）

=M/W=2.7/（39.7×10-6）=68010KPa<[σ]=205MPa,满足要求。

f<[f]=L/400=1.5mm,满足要求。

利用midas整体建模验算可知：

中腹板底最不利槽钢（中腹板底）应力图如下：

10#槽钢最大应力为1.32×105KPa=132MPa<[σ]=205MPa,满足要求。

10#槽钢最大位移为竖向21.09mm。

4、碗扣式支架验算

碗扣式支架钢管采用Φ48*3.5mm钢管，根据桥梁纵向高差及支架设计方案，可知本跨碗扣式支架高度为4m。

①考虑风荷载时单肢立杆轴向力计算公式

NW=1.2（NG1+NG2）+0.9×1.4∑NQI

式中：

NG1—模板支撑架的自重，根据模板设计图确定；

NG2—新浇混凝土自重；

∑NQI—施工荷载作用于单肢立杆轴向力总和；

NG1=碗扣式支架每延米自重×（支架高度+4×½横向间距×横向连接层数）+竹胶板重量+方木重量+槽钢重量

=0.0384×（4+4×0.3×4）+7.3×0.015×0.36+7×0.1×0.1/0.25×0.36+0.1/0.6×0.36=0.538KN。

NG2=26×0.36×3=28.08KN。

NQI=（1+2+2）×0.36=1.8KN

则：

NW=1.2×（0.538+28.08）+0.9×1.4×1.8=36.61KN

②风荷载对立杆产生的弯矩

MW=1.4al02WK/10

式中：

MW—单肢立杆弯矩（kn·m）；

a—立杆纵距（m）；

WK—风荷载标准值（kn/m²），台州地区取1.05；

l0—立杆计算长度（m）；

则：

MW=1.4×0.6×4²×1.05/10=1.411（kn·m）

③立杆压弯强度

NW/（φA）+0.9βMW/[γW（1-0.8NW/NE）]≤f

式中：

β—有效弯矩系数，取1.0；

f—钢材强度设计值，取205mpa；

γ—截面塑性发展系数，钢管截面为1.15；

W—立杆截面模量，取5.08cm²；

φ—轴心受压杆件稳定系数；

回转半径i=

=15.8，长细比λ=L/i=1200÷15.8=76，查《路桥计算施工手册》附录三：

φ=0.678。

NE—欧拉临界力，NE=π²EA/λ²（λ为压杆长系比）；

NE=π²EA/λ²=3.142×2.1×108×0.0005÷（76）2=179.2kn

A—立杆截面面积，A=πR²-πr²=0.0005㎡；

NW/（φA）+0.9βMW/[γW（1-0.8NW/NE）]

=36.61÷（0.678×0.0005）+0.9×1.0×1.411÷[1.15×5.08×10-4×（1-0.8×36.61÷179.2）]=110592KPa=110.6MPa<205MPa，满足要求。

利用midas整体建模验算：

碗扣式支架最大应力为1.4×105KPa=140MPa<205MPa，满足要求。

碗扣式支架最大位移为Y横桥向的13mm，Z竖向20mm。

5、12.6#工字钢

12.6#工字钢于3m梁高端部处间距分别为60cm，工字钢净跨度为L=0.9m。

W=77.4cm³，I=488cm4，E=2.1×105MPa

静荷载：

p1=（每平米砼+底模+方木+槽钢+支架自重）×工字钢间距+工字钢自重

=（78+7.3×0.015+7×0.1×0.1/0.25+0.1/0.6+1.76）×0.9+0.14=72.4kn/m。

活荷载：

p2=（设备人工荷载+浇筑冲击荷载+振捣荷载）×工字钢间距

=（1+2+2）×0.9=4.5kn/m。

q=1.2×p1+1.4×p2=93.18（kn/m）

M=qL²/8=93.18×0.9²/8=9.43（kn·m）

=M/W=9.43/（101.7×10-6）=92767KPa=92.7MPa<[σ]=205MPa,满足要求。

f<[f]=L/400=2.9mm,满足要求。

利用midas整体建模验：

最不利单元应力图如下：

12.6#工字钢最大应力为4.6×104KPa=46MPa<[σ]=205MPa,满足要求。

12.6#工字钢最大位移为竖向18.54mm。

6、贝雷桁架

贝雷梁采用国产贝雷梁，通用单片长3m、高1.5m。

利用midas整体建模验算：

最不利贝雷单元应力图如下：

贝雷桁架最大应力2.23×105KPa=223MPa<[

]=273MPa

贝雷桁架最大位移为18.28mm。

贝雷桁架最大剪应力为1.47×105KPa=147MPa<[

]=208MPa，符合要求。

7、I40b工字钢

最不利工字钢单元应力图如下：

I40b工字钢最大应力为8.37×104KPa=83.7MPa<[σ]=205MPa,满足要求。

I40b工字钢最大位移为5.111mm。

I40b工字钢最大剪应力为6.36×104KPa=63.6MPa<[σ]*0.8=164MPa,满足要求。

8、钢管柱

钢管柱计算长度为18m。

支座反力图如下：

钢管柱所受最大压力P=926KN。

风荷载对立杆产生的弯矩

MW=1.4dl02WK/10

式中：

MW—单肢立杆弯矩（kn·m）；

d—立杆直径（m）；

WK—风荷载标准值（kn/m²），台州地区取1.05；

l0—立杆计算长度（m）；

MW=1.4dl02WK/10=1.4×0.7×18²×1.05/10=33.3kn·m

立杆压弯强度

P/（φA）+0.9βMW/[γW（1-0.8P/NE）]≤f

式中：

β—有效弯矩系数，取1.0；

f—钢材强度设计值，取205mpa；

γ—截面塑性发展系数，钢管截面为1.15；

W—立杆截面模量，W=π/4×（R³-r4/R）,R、r分别为内外半径；

W=π/4×（R³-r4/R）=π/4×（0.7³-0.6924/0.7）×106=12105.5cm²

φ—轴心受压杆件稳定系数；

回转半径i=

=246，长细比λ=

，查《路桥计算施工手册》附录三：

φ=0.900

A—立杆截面面积，A=πR²-πr²=0.035㎡；

NE—欧拉临界力，NE=π²EA/λ²（λ为压杆长系比）；

NE=π²EA/λ²=

kn

P/（φA）+0.9βMW/[γW（1-0.8P/NE）]

=

=29418KPa=29.4MPa<205MPa，满足要求。

钢管柱最大应力为8.0×104KPa=80MPa<205MPa，满足要求。

钢管柱最大位移为Y横桥向0.5mm，Z竖向4.591mm。