云湛连续梁0#块支架计算书.docx
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云湛连续梁0#块支架计算书
汕（头）湛（江）高速公路
云浮至湛江段及支线工程
鉴江大桥连续梁
0#块支架计算书
编制：
复核：
审核：
中铁二十二局集团有限公司
云湛高速公路TJ21合同段项目经理部
鉴江大桥连续梁0#块支架计算书
一、工程概况
鉴江大桥于高州市石鼓镇土岭村、排楼山村之间跨越鉴江，起讫桩号为K202+845.2～K203+684.8，全长839.6m，分左右幅桥。
大桥主桥（19#墩～22#墩）上部结构设计为62+110+62m预应力钢筋混凝土变截面连续箱梁，采用挂篮悬浇施工，主墩下部结构设计为矩形实心墩，钻孔灌注桩群桩基础。
悬浇梁0#块设计长度12m，顶宽13.25m，底宽7.5m。
梁体中隔板厚3.0m，中截面设计高度6.6m；中隔板两侧截面梁高6.6m，腹板厚1.25m，顶板厚0.7m，底板厚1.2m；节块端截面梁高6.038m，腹板厚0.75m，顶板厚0.28m，底板厚0.641m。
0#节块混凝土体积345.92m3，混凝土强度设计等级为C55。
二、支架设计
1、临时固结设计
临时固结采用Φ800×12mm钢管立柱排架，每侧3根立柱。
钢管顶部及底部焊接100×100×2cm钢板，每块上、下钢板通过36根Φ32mm锚固钢筋分别与梁体和承台联接。
排架临时墩钢管间用I20工字钢及［20槽钢设稳定撑和连墙件，详见支架设计图。
2、支架设计
0#块施工支架采用型钢托架，在临时支墩钢管立柱上焊接I50工字钢牛腿，在牛腿上横向搭设I63工字钢横梁，然后顺桥向搭设I40工字钢纵梁，纵梁顶部设置用I10工字钢制作的三角支撑桁架，桁架顶面铺设方木和胶合板底模。
节块外模、箱室两侧芯模及顶板底模均采用厂家定做的定型钢模板，中隔板两侧采用木模板,芯模支架采用满堂式钢管脚手架。
三、临时固结计算
1、不平衡力矩
悬臂最远端13#梁段体积37.98m3，重987.48KN，设计及施工规范要求悬臂浇筑梁段混凝土施工应对称、平衡浇筑，单个挂篮重控制在0.3～0.5倍梁段重，设计采用挂篮重800KN，单只挂篮400KN。
为确保施工安全，最大偏载按13#梁段单节重量的1/2计算，13#梁段中点距墩中心线52m，最大不平衡弯矩为：
M1=987.48÷2×52=25674.5KN*m
2、稳定力矩
1）Φ800×12mm钢管提供的力：
（1）钢管截面特性：
截面积：
A=π×（R2-r2）=π×（0.42-0.3882）=0.0297m2
截面惯性矩：
I=π（D4-d4）/64=π（0.84-0.7764）/64=2.306×10-3m4
回转半径：
i=sqrt（0.82+0.7762）/4=0.2786m
（2）钢管提供最大稳定力计算：
钢管立柱按两端固定计算，最高立柱为21#墩固结排架，钢管立柱高度为9.25m，则计算长度L0=9.25×0.5=4.625m
杆件长细比：
λ=L0/i=4.625÷0.2786=16.6
查表的压杆稳定系数φ=0.956
钢管立柱容许应力：
[σ]=205MPa
三根钢管提供的支撑力N=3×φ×A×[σ]=3×0.956×0.0297×205×106÷1000=17461KN
另一侧三根钢管提供的拉力：
N=3×A×[σ]=3×0.0297×205×106÷1000=18266KN
（3）稳定力矩
钢管中心距墩中心3.6m，钢管提供的最大稳定力矩为：
M2=17461×3.6+18266×3.6=128617KN*m
3、结论
安全系数n=M2/M1=128617÷25674.5=5.01＞2
满足要求。
四、0#块支架承载能力计算
1、底模面板计算
梁段底模采用厚18mm优质胶合板，取1m宽板面按三等跨连续梁进行计算。
1）1m宽胶合板特性
断面面积A=bh=1×0.018=0.018m2
贯性矩I=bh3/12=1×0.0183/12=4.86×10－7m4
截面抵抗矩W=bh2/6=1×0.0182/6=5.4×10-5m3
静曲强度：
[σ]=11MPa；
弹性模量：
E=7000MPa；
容重：
g=7.5KN/m3。
2）腹板及中隔板下面板验算
腹板及中隔板下方木为满铺，故不需要对底模面板进行验算。
3）箱室下底模验算
（1）荷载
箱室处胶合板底模下横桥向方木为20cm均布，作用在胶合板底模上的荷载q=[1.2×（0.7+1.2）×26+1.4×（2.5+2+2）]×1+0.018×7.5=68.52KN/m
（2）强度验算
按三等跨连续梁模型计算，计算模型如下图：
跨内最大弯矩Mmax=0.1ql2=0.1×68.52×0.22=0.274KN•m
弯曲应力σ=Mmax/W=0.274/（5.4×10-5）/1000=5.07MPa＜［σ］=11MPa
结论：
满足要求。
（3）抗弯刚度：
按三等跨连续梁模型计算，最不利截面挠度值：
f=0.677ql4/（100EI）=0.677×68.52×0.24/（100×7×106×4.86×10－7）
=2.18×10－4m=0.218mm＜[f]=200/400=0.5mm
结论：
满足要求。
2、横向方木计算
1）计算荷载
中隔板及腹板下单根方木承受的均布荷载最大，荷载值为：
q=[1.2×6.6×26+1.2×7.5×0.018+1.4×（2.5+2）]×0.1+0.1×0.1×6=21.3KN/m
2）10×10cm方木特性
断面面积A=a2=0.1×0.1=0.01m2
贯性矩I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10－6m4
截面抵抗矩W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
半截面积矩Sx=bh2/8=0.1×0.12/8=1.25×10-4m3
容许应力：
弯曲应力[σ]=12MPa；弯曲切应力[τ]=1.9MPa
弹性模量：
E=9×103MPa
3）强度验算
横向方木跨径组合为0.087+0.142+0.942+0.142+0.566+0.7+0.7+0.942
+0.7+0.7+0.566+0.142+0.942+0.142+0.087m，用迈达斯软件计算内力，同时进行强度验算。
（1）抗弯强度验算
最大弯矩Mmax=1.33KN•m
σ=Mmax/W=1.33/1.67×10-4=7964KPa=8.0MPa＜[σ]=12MPa
满足要求。
（2）抗剪强度验算
最大剪力Qmax=10.2KN
τmax=Qmax*Sx/（b*I）=10.2×1.25×10-4/（0.1×8.33×10－6）=1530KPa=1.53MPa＜[τ]=1.9MPa
满足要求。
（3）挠度验算
f=ql4/384EI=21.3×0.9424÷（384×9×106×8.33×10－6）=5.83×10-4m=0.583mm＜[f]=942/400=2.36mm
满足要求。
3、I40型钢主纵梁验算
1）荷载计算
底板下I40工字钢纵梁承受腹板和箱室混凝土荷载、底模和三角支撑架荷载、施工荷载及自重荷载。
（1）荷载分布
中隔板两侧混凝土荷载：
腹板下荷载：
q1=6.6×26=171.6KPa
箱室下荷载：
q2=9.5（混凝土截面积）÷5（箱室宽）×26=49.4KPa
梁段端截面混凝土荷载：
腹板下荷载：
q3=6.038×26=157.0KPa
箱室下荷载：
q4=6.351（混凝土截面积）÷6（箱室宽）×26=27.52KPa
底模、芯模、三角桁架自重取180kg/m2，产生荷载：
q5=1.8KPa
施工荷载：
q6=1.5+2.0=3.5KPa
I40工字钢自重荷载：
q7=67.56÷1000×10=0.68KN/m
（2）各H型钢纵梁上分配荷载计算
近端腹板下荷载组合：
q8=1.2×171.6+1.4×（1.8+3.5）=213.3KN/m
近端箱室下荷载组合：
q9=1.2×49.4+1.4×（1.8+3.5）=66.7KN/m
远端腹板下荷载组合：
q10=1.2×157+1.4×（1.8+3.5）=195.8KN/m
远端箱室下荷载组合：
q11=1.2×27.52+1.4×（1.8+3.5）=40.4KN/m
边部立柱两侧为双拼I40工字钢纵梁，中间分布单根I40工字钢梁，间距为0.158+1.084+0.637+0.7+0.7+0.942+0.7+0.7+0.637+1.084+0.158，根据实际荷载，用midas软件计算分布在各道钢梁上的荷载。
中隔板下部分荷载分配图：
中隔板两侧断面荷载强度分配图：
梁段端部荷载强度分配图：
计算结果：
按照以上计算结果综合分析，边部立柱两侧型钢为最不利位置，均采用双拼I40工字钢，各截面荷载分配强度分别为：
边立柱外侧工字钢荷载强度：
中隔板下位置：
q12=132.7/2=66.4KN/m；中隔板两侧：
q13=134.3/2=67.2KN/m；0#块两端：
q14=112.4/2=56.2KN/m；
边立柱内侧工字钢荷载强度：
中隔板下位置：
q15=223.4/2=111.7KN/m；中隔板两侧：
q16=183/2=91.5KN/m；0#块两端：
q17=83.3/2=41.7KN/m；
2）箱室下I40工字钢主纵梁强度验算
根据钢梁各截面荷载强度，用midas软件对钢梁进行受力计算。
（1）边立柱外侧工字钢
①反力：
墩身处至远端各点反力：
R1=51.6KN；R2=22.1KN；R3=217.3KN。
②应力：
最大组合应力：
σ=88.39MPa＜[σ]=205MPa，满足要求。
③挠度：
最大挠度f=4mm＜[f]=1824/400=4.6mm，满足要求。
（2）边立柱内侧工字钢
①反力：
墩身处至远端各点反力：
R1=100.5KN；R2=78.5KN；R3=185KN。
②应力：
最大组合应力：
σ=74.2MPa＜[σ]=205MPa，满足要求。
③挠度：
最大挠度f=3mm＜[f]=1824/400=4.6mm，满足要求。
3）焊缝验算
预埋钢板和I40工字钢下翼板、牛腿之间的焊缝要求焊脚宽度不小于12mm，计算厚度he=0.7×12=8.4mm；焊缝总长度为300+350×4=1700mm，计算长度lw=1700-5×2×12=1580mm。
焊缝剪应力
τ=N/（he×lw）=51.6×2×103/（8.4×1580）=7.8MPa＜[τ]=160MPa
满足要求。
5）预埋筋抗剪强度验算
9根Φ32钢筋截面积：
A=π×162×9=7238mm2
τ=N/A=51.6×2×103/7238=14.3MPa＜[τ]=120MPa
满足要求。
4、翼板下纵向钢梁计算
1）荷载计算
翼板外边缘厚0.18m，根部厚0.7m，按单梯形计算偏于安全，根部混凝土荷载为0.7×26=18.2KPa，边部混凝土荷载为0.18×26=4.68KPa。
钢模板及支架自重取180kg/m2，产生荷载为1.8KPa，翼板＋模板产生的荷载为：
q根=18.2+1.8=20KPa
q边=4.68+1.8=6.5KPa
施工荷载：
取q=5.5KPa
I40工字钢自重：
67.56÷1000×10=0.68KN/m
荷载组合：
根部荷载：
q1=20×1.2+5.5×1.4=31.7KPa
边部荷载：
q2=6.5×1.2+5.5×1.4=15.5KPa
顺桥向取1m长翼板，用midas软件计算下部纵向钢梁的荷载如下：
翼板混凝土浇筑完毕工况外侧工字钢最大荷载50.6KN/m，此荷载由两根工字钢承受，单根工字钢承受的荷载为25.3KN/m，工字钢自重荷载0.68KN/m，则单根工字钢承受的总荷载q3=25.98KN/m。
2）I40纵向钢梁验算
（1）反力：
最大114.6KN，最小41.3KN。
（2）应力：
最大组合应力：
σ=62.2MPa＜[σ]=205MPa，满足要求。
（3）挠度
最大挠度f=2mm＜[f]=1824/400=4.6mm，满足要求。
5、排架墩顶横梁验算
1）计算荷载
混凝土荷载：
0#块两侧箱室段长度4.5m，排架墩距中隔板边部距离2.1m，接近箱室段中心，按箱室顶板、底板、腹板混凝土荷载全部作用在临时墩钢梁上且不考虑倒角空心部分偏于安全，取箱室段中截面面积计算混凝土荷载。
腹板混凝土荷载：
q1=（6.6+6.038）×4.5÷2×26=739.3KN/m；单侧腹板作用宽度为：
1.0m。
箱室混凝土荷载：
q2=（0.641+0.28+1.2+0.42+0.28）×4.5÷2×26=165.0KN/m；作用宽度5.5m。
模板及支撑型钢荷载：
取180kg/m2，产生荷载：
q3=180×4.5÷1000×10=8.1KN/m
纵向I40工字钢荷载：
q4=14×4.5×67.56÷1000×10÷7.5=5.68KN/m
单根横向I63工字钢梁自重荷载：
q5=121.36÷1000×10=1.2KN/m
施工荷载：
q6=3.5×4.5=15.75KN/m
单根钢梁承受荷载组合：
腹板处：
q7=[（739.3+8.1+5.68）×1.2+15.75×1.4]÷4+1.2×1.2=232.8KN/m
箱室处：
q8=[（165.0+8.1+5.68）×1.2+15.75×1.4]÷4+1.2×1.2=60.6KN/m
翼板荷载：
内侧P1=17.3×6÷4=25.95KN
外侧P2=50.6×6÷4=75.9KN
2）横梁承载能力计算
横梁由钢管立柱上的工字钢牛腿支撑，跨度3.05m，用midas软件对钢梁进行受力计算。
（1）反力
最大支撑力R=499.8KN。
（2）应力
最大组合应力：
σ=86.4MPa＜[σ]=205MPa，满足要求。
（3）挠度
最大挠度f=4.25mm＜[f]=2183/400=5.5mm，满足要求。
6、牛腿验算
牛腿采用I50工字钢，单端承受荷载：
P=499.8×2=999.6KN，用迈达斯软件建模计算。
最大组合应力：
σ=94.6MPa＜[σ]=205MPa，满足要求。
7、钢管立柱承载能力验算
单根钢管承受的压力：
P=999.6×2=1999.2KN
由本计算书第三条第2项计算得单根钢管承受的最大支撑力R=17461÷3=5820KN＞P=1766KN，满足要求。
五、结论
通过计算，鉴江大桥连续梁0#块支架设计能满足施工需要，确保施工安全。
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