主跨125米连续箱梁0#块与1#块现浇支架检算概要.docx

主跨125米连续箱梁0#块与1#块现浇支架检算概要.docx

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主跨125米连续箱梁0#块与1#块现浇支架检算概要

主跨125米连续箱梁0#块与1#块现浇支架检算

1、工程概况

上饶车站改扩建工程合福信江特大桥位于上饶市灵溪镇，起讫里程为DK469+156.09～DK472+905.45，中心里程DK471+030.77，全长3750.59m。

线路于DK472＋395.6～DK472+662.3处跨越信江河，线路成与河流方向成58°夹角。

本桥100#、101#、102#、103#墩处于信江河，其中100#、103#墩位于河堤，101#、102#墩处于信江河中，墩身为空心墩，上部为70m+125m+70m连续梁。

连续梁采用挂篮悬臂施工，101#和102#墩顶的0#块与1#块采用支架法现浇。

2、施工方案介绍

101#和102#墩顶的0#块与1#块采用支架法现浇，模板均采用厚15mm竹胶板；横向分配梁采用10cm×10cm的方木，腹、底板下方木中心间距为20cm，侧面模板方木中心间距为30cm，翼板下方木中心间距为40cm；翼板下支架搭设采用φ48mm×δ3.0mm钢管碗扣式脚手架；腹板、底板纵向分配梁采用I25a工字钢，翼板下纵向分配梁采用I28a工字钢，腹板下工字钢中心间距为20cm，底板下工字钢中心间距为80cm，翼板下工字钢中心间距为90cm；腹、底板墩顶主横梁采用2根I25a工字钢，临时墩上主横梁采用2根I40a工字钢；翼板下墩顶悬挑主横梁采用2根I40a工字钢，临时支墩上主横梁采用1根I40a工字钢；腹、底板下临时支墩采用外径529mm壁厚10mm的Q235钢管，翼板下临时支墩采用外径329mm壁厚10mm的Q235钢管。

支架传力途径：

模板——>横向分配梁——>（碗扣脚手架）——>纵向分配梁——>主横梁——>临时支墩——>承台

3、计算依据

1、《建筑施工手册》

2、《路桥施工计算手册》

3、《施工现场设施安全设计计算手册》

4、《混凝土结构后锚固技术规程》

5、《竹编胶合板》

6、采用结构计算分析软件SAP2000进行计算

4、结构检算

依据《路桥施工计算手册》P175及《建筑施工手册》P514箱梁混凝土竖向荷载取值为q砼=γcH，底腹板处模板荷载取值为q底=2kN/m2，翼板处的模板荷载取值为q翼=3kN/m2；设备和人员荷载取值为q均=1kN/m2；砼浇注作用于底模冲击及振捣荷载q冲=2kN/m2；砼浇注作用于侧模冲击及振捣荷载q冲=4kN/m2；风荷载为0.5kN/m2；混凝土竖向荷载和模板荷载的荷载分项系数取为1.2，施工荷载的荷载分项系数取为1.4,均布荷载作用下进行挠度计算时分项系数取1.0。

4.1、模板检算

模板采用15mm厚竹胶板，模板力学参数有：

根据《建筑施工手册》P511查得浙江产15mm厚竹胶板E=7.6×103MPa，[σ]=80.6MPa。

4.1.1、底、腹板下模板检算

根据《主编胶合板》竹胶合板长、宽规格，取915mm板带，按三跨连续梁进行计算（图4-1），跨度为200mm。

截面模量W=bh2/6=915×152/6=3.431×104mm3，惯性矩I=bh3/12=915×153/12=2.573×105mm4，[f]=L/400=105/400=0.262mm。

因为底腹板下模板的跨度均采用200mm，且腹板处混凝土厚度9.037m大于底板处混凝土厚度2.132m，故底、腹板下模板检算时取腹板下模板进行检算。

荷载计算：

腹板混凝土的自重9.037m×26.5kN/m3=239.5kN/m2（混凝土容重γ=26.5kN/m3系根据设计院给定的节点块体积与重量关系得出。

）

模板自重0.5kN/m2

活荷载1kN/m2+2kN/m2=3kN/m2

荷载组合1.2×（239.5+0.5）+1.4×3=292.2kN/m2

转化为线荷载为q=0.915×292.2=267.363kN/m

①模板弯矩Mmax=0.1×267.363×0.22=1.070kN.m

②模板的弯曲应力σmax=Mmax/W=1070000/34310

=31.186MPa<[σ]=80.6/1.55=52MPa

（依据《施工现场设施安全设计计算手册》P159和《建筑施工手册》P510模板强度设计值=强度标准值/1.55。

）

③模板挠度计算均布荷载时荷载分项系数为1.0，则q=0.915×（239.5+0.5）+3=222.345kN/m=222.345N/mm

根据《施工现场设施安全设计计算手册》P172得模板的计算跨度为l=（200-100）×1.05=105mm

查《建筑施工手册》P51可得模板跨中最大挠度系数为0.677，故得挠度fmax=

=0.677×222.345×1054/（100×0.9×7600×257300）=0.104mm<[f]=0.262mm。

（根据《建筑施工手册》P510和《施工现场设施安全设计计算手册》P159得弹性模量E应乘以0.9予以降低。

）

综上所述，底、腹板处采用15mm厚竹胶板作为底模，中心跨度为20cm满足安全施工的强度和刚度要求。

4.1.2、翼板下模板检算

根据《主编胶合板》竹胶合板长、宽规格，取915mm板带，按三跨连续梁进行计算（图4-1），跨度为400mm。

截面模量W=bh2/6=915×152/6=3.431×104mm3，惯性矩I=bh3/12=915×153/12=2.573×105mm4，[f]=L/400=315/400=0.787mm。

荷载计算：

腹板混凝土的自重0.65m×26.5kN/m3=17.225kN/m2（混凝土容重γ=26.5kN/m3系根据设计院给定的节点块体积与重量关系得出。

）

模板自重0.5kN/m2

活荷载1kN/m2+2kN/m2=3kN/m2

荷载组合1.2×（17.225+0.5）+1.4×3=25.47kN/m2

转化为线荷载为q=0.915×25.47=23.305kN/m

①模板弯矩Mmax=0.1×23.305×0.42=0.373kN.m

②模板的弯曲应力σmax=Mmax/W=373000/34310

=10.872MPa<[σ]=80.6/1.55=52MPa

（依据《施工现场设施安全设计计算手册》P159和《建筑施工手册》P510有模板强度设计值=强度标准值/1.55。

）

③模板挠度计算均布荷载时荷载分项系数为1.0，则q=0.915×（17.225+0.5）+3=20.725kN/m=20.725N/mm

根据《施工现场设施安全设计计算手册》P172得模板的计算跨度为l=（400-100）×1.05=315mm

查《建筑施工手册》P51可得模板跨中最大挠度系数为0.677，故得挠度fmax=

=0.677×20.725×3154/（100×0.9×7600×257300）=0.785mm<[f]=0.787mm。

（根据《建筑施工手册》P510和《施工现场设施安全设计计算手册》P159得弹性模量E应乘以0.9予以降低。

）

综上所述，翼板板处采用15mm厚竹胶板作为底模，中心跨度为40cm满足安全施工的强度和刚度要求。

4.1.3、侧模板检算

根据《路桥施工计算手册》P173新浇混凝土对模板侧面压力（图4-3）：

振捣混凝土时产生的荷载：

P1=4.0kN/m2

采用内部振捣器时，当混凝土浇筑速度在6m/h以下时，作用于侧面模板的最大压力可按下式计算：

Pm=K.γ.h

当v/T≤0.035时：

h=0.22+24.9×v/T

当v/T＞0.035时：

h=1.53+3.8×v/T

式中：

Pm——新浇筑混凝土对侧面模板的最大压力，kPa

h——有效压头高度，m

T——混凝土入模时的温度，℃;T=30℃

K——外加剂影响修正系数，不加时，K=1；掺缓凝外加剂时，K=1.2

v——混凝土的浇筑速度，m/h;v=3m/h

H——混凝土浇筑层（在水泥初凝时间以内）的高度，m

γ——混凝土的容重，kN/m3,γ=24kN/m3

由v/T=3/30=0.1>0.035，故h=1.53+3.8×0.1=1.91m

P2=1.0×24×1.91=45.84kN/m2

取1.0m宽板带计算，竖向方木间距取300mm，按三等跨连续梁计算（图4-4）：

截面模量W=bh2/6=1000×152/6=3.431×104mm3，惯性矩I=bh3/12=1000×153/12=2.573×105mm4，[f]=L/400=210/400=0.525mm。

线荷载：

q=1.2×（45.84+4）×1=59.81kN/m

①查《建筑施工手册》P51得均布荷载下产生的最大弯矩为：

Mmax=0.1×q×l2=0.1×59.81×0.32=0.54kN.m

②σmax=Mmax/W=540000/34310=15.74<[σ]=80.6/1.55=52MPa

（依据《施工现场设施安全设计计算手册》P159和《建筑施工手册》P510有模板强度设计值=强度标准值/1.55。

）

③模板挠度计算均布荷载时荷载分项系数为1.0，则q=1.0×（45.84+4）=49.84kN/m=49.84N/mm

根据《施工现场设施安全设计计算手册》P172得模板的计算跨度为l=（300-100）×1.05=210mm

查《建筑施工手册》P51可得模板跨中最大挠度系数为0.677，故得挠度fmax=

=0.677×49.84×2104/（100×0.9×7600×257300）=0.373mm<[f]=0.525mm。

（根据《建筑施工手册》P510和《施工现场设施安全设计计算手册》P159得弹性模量E应乘以0.9予以降低。

）

综上所述，侧面模板采用15mm厚竹胶板作为侧模，中心跨度为30cm满足安全施工的强度和刚度要求。

4.2、横向分配梁方木检算

横向分配梁均采用10cm×10cm松木，根据《建筑施工手册》P79查得松木的力学参数如下：

E=9.0GPa，[σ]=10MPa，[τ]=1.4MPa，W=bh2/6=166.7cm3，I=bh3/12=833.3cm4，A=100cm2，[f]=L/400。

梁体底、腹板下间距为20cm，翼板下间距为40cm，侧面模板处间距为30cm。

4.2.1、腹板下横向分配梁检算

腹板处模板以上砼最高为9.037m，方木布置间距为0.2m，跨度为0.2m，依据《施工现场设施安全设计计算手册》按简支梁计算，图（4-5）。

横向分配梁下方的纵向分配梁采用I25a工字钢，跨度b=11.6cm，根据《施工现场设施安全设计计算手册》P172得横向分配梁的计算跨径为

L=（20-11.6）×1.05=8.85cm

q=[1.2×（9.037×26.5+2）+1.4×（1+2）]×0.2=293.977kN/m

Mmax=qL2/8=293.977×0.08852/8=0.288kN.m

Qmax=qL/2=293.977×0.0885/2=13.010kN

σmax=Mmax/W=288/166.7=1.73MPa<[σ]=10MPa

τmax=Qmax/A=13010/0.01=1301000Pa=1.301MPa<[τ]=1.4MPa

fmax=5qL4/（384EI）=5×293977×0.08854/（384×9×109×833.3×10-8）

=0.003mm<[f]=88.5/400=0.221mm

综上所述，腹板处横向分配梁采用10cm×10cm方松木，间距为20cm，跨度为20cm，满足安全施工的强度和刚度要求。

4.2.2、底板下横向分配梁检算

底板处模板以上砼最高为2.132m，方木布置间距为0.2m，跨度为0.8m，依据《施工现场设施安全设计计算手册》按简支梁计算，图（4-6）。

横向分配梁下方的纵向分配梁采用I25a工字钢，跨度b=11.6cm，根据《施工现场设施安全设计计算手册》P172得横向分配梁的计算跨径为

L=（80-11.6）×1.05=71.82cm

q=[1.2×（2.132×26.5+2）+1.4×（1+2）]×0.2=14.880kN/m

Mmax=qL2/8=14.880×0.71822/8=0.960kN.m

Qmax=qL/2=14.880×0.7182/2=5.344kN

σmax=Mmax/W=960/166.7=5.759MPa<[σ]=10MPa

τmax=Qmax/A=5344/0.01=534400Pa=0.5344MPa<[τ]=1.4MPa

fmax=5qL4/（384EI）=5×14880×0.71824/（384×9×109×833.3×10-8）

=0.687mm<[f]=718.2/400=1.800mm

综上所述，底板处横向分配梁采用10cm×10cm方松木，间距为20cm，跨度为80cm，满足安全施工的强度和刚度要求。

4.2.3、翼板下横向分配梁检算

翼板处模板以上砼最高为0.65m，方木布置间距为0.4m，跨度为0.9m，依据《施工现场设施安全设计计算手册》按简支梁计算，图（4-7）。

横向分配梁下方的纵向分配梁采用10cm×10cm方木，根据《施工现场设施安全设计计算手册》P172得横向分配梁的计算跨径为

L=（90-10）×1.05=84cm

q=[1.2×（0.65×26.5+2）+1.4×（1+2）]×0.4=10.908kN/m

Mmax=qL2/8=10.908×0.842/8=0.962kN.m

Qmax=qL/2=10.908×0.84/2=4.582kN

σmax=Mmax/W=962/166.7=5.771MPa<[σ]=10MPa

τmax=Qmax/A=4582/0.01=515400Pa=0.458MPa<[τ]=1.4MPa

fmax=5qL4/（384EI）=5×10908×0.844/（384×9×109×833.3×10-8）

=1.51mm<[f]=945/400=2.362mm

综上所述，翼板处横向分配梁采用10cm×10cm方松木，间距为40cm，跨度为90cm，满足安全施工的强度和刚度要求。

4.3、侧面模板内、外围楞检算

侧面模板内围楞采用10cm×10cm方木，间距为30cm，跨度为60cm；外围楞采用两根φ48mm×δ3.0mm钢管，用蝴蝶卡拉筋进行固定，外围楞间距为60cm，跨度为60cm。

查《路桥施工计算手册》P438得单根φ48mm×δ3.0mm钢管力学参数为：

A=424mm2，I=1.078×105mm4，W=4.493×103mm3，i=15.95mm。

根据《路桥施工计算手册》内、外围楞按三等跨连续梁计算，图4-8，图4-9。

①抗弯强度检算

Mmax=P.a.b2/10=1.2×（45.84+4）×0.3×0.62/10=0.646kN.m

σ内，max=Mmax/W内=646/（166.7×10-6）=3.876MPa<[σ]=10MPa

σ外，max=Mmax/W外=646/（2×4.493×10-6）

=71.890MPa<ψ[σ]=0.894×145=129.63MPa

（压杆的长细比λ=l0/i,l0取为2×0.6m,则λ=l0/i=37.6,则压杆的承载力折减系数ψ取值为0.894）

②挠度检算

f内，max=P.a.b4/（150.E.I）=1.2×（45.84+4）×0.3×0.64/（150×9×109×833.3×10-8）=0.207mm<[f]=L/400=600/400=1.5mm

f外，max=P.a.b4/（150.E.I）=1.2×（45.84+4）×0.3×0.64/（150×2.06×1011×2×10.78×10-8）=0.350<[f]=L/400=600/400=1.5mm

按以上计算，内楞采用10cm×10cm方木，间距为30cm，跨度为60cm，外楞采用两根φ48mm×δ3.0mm钢管，间距为60cm，跨度为60cm，满足安全施工要求。

4.4、侧面模板拉杆检算

侧面模板间采用φ16mm对拉螺栓，采用梅花型交错布置，设置间距为600mm×600mm，则每根对拉螺栓杆的受力面积为：

A=0.6×0.6=0.36m2

N=qA=1.2×（45.84+4）×0.36=21.532kN=21532N<[N]=24500N

综上所述，侧面模板对拉杆采用φ16mm对拉螺栓，设置间距为600mm×600mm，满足安全施工要求。

4.5翼板下纵向次分配梁检算

翼板下纵向次分配梁采用10cm×10cm松木，根据《建筑施工手册》P79查得松木的力学参数如下：

E=9.0GPa，[σ]=10MPa，[τ]=1.4MPa，W=bh2/6=166.7cm3，I=bh3/12=833.3cm4，A=100cm2，[f]=L/400。

翼板下纵向分配梁间距为90cm，跨度为60cm，支承在钢管顶托上。

依据《施工现场设施安全设计计算手册》按简支梁进行检算，图4-10。

.

Mmax=qL2/8=[1.2×（0.65×26.5+2）+1.4×（1+2）]×0.9×0.62/8=0.994kN.m

Qmax=qL/2=[1.2×（0.65×26.5+2）+1.4×（1+2）]×0.9×0.6/2=7.363kN

σmax=Mmax/W=994/166.7=5.963MPa<[σ]=10MPa

τmax=Qmax/A=7363/0.01=736300Pa=0.737MPa<[τ]=1.4MPa

fmax=5qL4/（384EI）=5×27270×0.64/（384×9×109×833.3×10-8）

=0.614mm<[f]=600/400=1.5mm

综上所述，翼板下次纵向分配梁采用10cm×10cm方松木，间距为90cm，跨度为60cm，满足安全施工的强度和刚度要求。

4.6翼板下钢管立杆检算

翼板下的钢管支架采用φ48mm×δ3.0mm钢管，查《路桥施工计算手册》P438得单根φ48mm×δ3.0mm钢管力学参数为：

A=424mm2，I=1.078×105mm4，W=4.493×103mm3，i=15.95mm。

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001）立杆的稳定性应按下列公式计算：

其中f=205N/mm2

钢管横向间距为90cm，纵向间距为60cm，步距为120cm，翼板处混凝土最高为65cm，图4-11。

故单根钢管的荷载为

N=1.2（0.6×0.9×26.5×0.65+2）+1.4（1+3）=19.162kN

立杆计算长度：

L0=1.155×1.8×120=249.5cm

长细比：

λ=L0/i=249.5/1.595=156.5

查《建筑施工手册》P197表5-18得：

ψ=0.285

19162/（0.285×424）=158.6

综上所述，翼板下钢管柱按横向间距90cm，纵向间距60cm，步距120cm，满足承载力及稳定性要求。

4.7、工字钢纵分配梁检算

4.7.1、腹板处纵分配梁检算

腹板处纵向分配梁采用单根I25a工字钢，横向中心间距为20cm，长600cm，布置如图4-12、图4-13所示。

查表得I25a工字钢力学参数为：

A=48.5cm2，Ix=5023.54cm4，Wx=401.88cm3，ix=10.18cm，Ix/Sx=21.58cm，d=0.8cm。

根据《路桥施工计算手册》临时结构允许应力可提高1.2倍,故工字钢组合梁容许应力[σ]1.2×[σw]=174MPa，1.2×[τ] =102MPa，[f]=L/400。

（1）、0#块施工工况下

0#块箱梁在支架上部分，腹板处混凝土高度为9.037m—8.815m，纵向分配梁布置间距为0.2m，其上单根方木有效作用宽度为0.2米，计算模型如图4-14所示。

F1=[1.2×（9.037×26.5+2）+1.4×（1+3）]×0.2×0.2=11.815kN

F11=[1.2×（8.815×26.5+2）+1.4×（1+3）]×0.2×0.2=11.533kN

△F=（F1-F11）/10=0.0282kN

经建模分析，如果第三个支撑点进行连接，浇筑混凝土后会对第三排中支墩产生拉力，如图4-15所示。

图4-15第三个支撑点连接计算支反力

因第三个支撑点进行连接产生拉力数值较大FT=6697N，这不利于中支墩的稳定，故实际施工中，对第三个支撑点不采取连接。

重新建模分析如下：

①建模加载

图4-16加载图

②变形图

4-17变形图

③剪力图

图4-18剪力图

④弯矩图

图4-19弯矩图

⑤支反力图

图4-20支反力图

⑥最大挠度图

图4-21最大挠度图

⑦计算结果分析

最大弯矩：

Mmax=26851N.m；

最大弯应力：

σmax=Mmax/W=26581/401.88MPa

=66.15MPa<ψ[σ]=0.814×1.2×145MPa=141.636MPa

（根据路桥施工计算手册λe=α×l0×γx/h/γy=61,查表允许应力折减系数ψ2=0.814）

最大剪力：

Qmax=56413N；

最大剪应力：

τmax=Qmax/（Ix/Sx）/d=56413/21.58/8/10MPa

=32.677MPa<[τ]=102MPa

最大挠度：

fmax=1.1mm<[f]=2000/400=5.0mm

综上所述，0#块施工时，腹板下纵向分配梁采用I25a工字钢，横向中心间距为20cm满足安全施工的强度和刚度要求。

（2）、1#块施工工况下

1#块箱梁腹板处混凝土高度为8.815m—8.449m，纵向分配梁布置间距为0.2m，其上单根方木有效作用宽度为0.2米。

考虑0#块混凝土已经凝固，可以靠自身结构稳定，故计算时不再考虑0#块段的荷载。

计算模型如图4-22所示。

F1=[1.2×（8.815×26.5+2）+1.4×（1+3）]×0.2×0.2=11.533kN

F16=[1.2×（8.449×26.5+2）+1.4×（1+3）]×0.2×0.2=11.067kN

△F=（F1-F16）/15=0.0311kN

①建模加载图

图4-23加载图

②变形图

图4-24变形图

③剪力图

图4-25剪力图

④弯矩图

图4-26弯矩图

⑤支反力图

图4-27支反力图

⑥最大挠度图

4-28最大挠度图

⑦计算结果分析

最大弯矩：

Mmax=19779N.m；

最大弯应力：

σmax=Mmax/W=19779/401.88MPa

=49.216MPa<ψ[σ]=0.814×1.2×145MPa=141.636MPa

（根据路桥施工计算手册λe=α×l0×γx/h/γy=61,查表允许应力折减系数ψ2=0.814）

最大剪力：

Qmax=63262N；

最大剪应力：

τmax=Qmax/（Ix/Sx）/d=63262/21.58/8/10MPa

=36.644MPa<[τ]=102MPa

最大挠度：

fmax=0.42mm<[f]=2000/400=5.0mm

在第一支撑点处，纵向分配梁会对0#块混凝土产生P=3605N的压力，该压力通过10cm×10cm方木作用于0#混凝土，作用宽的为11.6cm×10cm，故该压力对梁体产生的压应力为σc，max=P/A=3605/（0.116×0.10）=0.311MPa<[fc,k]=28.5MPa（梁体采用的是C50混凝土