40+56+40m支架法连续梁支架及门洞计算书.docx
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40+56+40m支架法连续梁支架及门洞计算书
附件4：
支架及门洞结构受力分析验算书
一、工程概况
辽河2#特大桥40+56+40m连续梁（DK549+989.6），桥址位于山东省邹城市大束镇匡庄村境内，该连续梁全长137.7m，与东西走向的S342岚济线（省道）斜交，斜交角度116°0＇（大里程方向右角）。
桥梁从S342省道上部跨越，公路上部连续梁孔跨距公路路面7.5m左右。
本段线路为直线地段，桥梁设计二期恆载为120KN/m～140KN/m。
梁体为单箱单室、变高度、变截面结构；箱梁顶宽12.0m，箱梁底宽6.7m。
顶板厚度40cm，腹板厚度48～80cm，底板厚度40～80cm；梁体计算跨度为40+56+40m，中支点处梁高4.35m，跨中10m直线段及边跨17.75m直线段梁高为3.05m，边支座中心线至梁端0.75m，边支座横桥向中心距5.6m，中支座横桥向中心距5.9m。
全联在端支点、中支点及跨中共设5个横隔板，隔板设有孔洞（孔洞尺寸：
高×宽=120cm×150cm），供检查人员通过。
本连续梁设计采用满堂支架现浇施工。
跨S342省道部位预留两个宽×高=5.0×4.5m交通门洞。
二、计算依据
1.铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）
2.铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）
3.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）
4.铁路工程抗震设计规范（GB50111－2006）
5.铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）
6.工程设计图纸及地质资料。
7.《公路桥涵施工手册》及其他有关的现行国家及地方强制性规范和标准。
8.《路桥施工计算手册》（2001）.人民交通出版社
9.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
三、支架材料要求
根据施工单位的施工技术条件，采用满堂碗扣式支架。
钢管规格为φ48×3.5mm，有产品合格证。
钢管的端部切口应平整，禁止使用有明显变形、裂纹和严重绣蚀的钢管。
扣件应按现行国家标准《钢管支架扣件》（GB15831）的规定选用，且与钢管管径相配套的可锻铸铁扣件，严禁使用不合格的扣件。
新扣件应有出厂合格证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证，当对扣件质量有怀疑时，应按现行国家标准《钢管支架扣件》（GB15831）的规定抽样检测。
旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形、锈蚀的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。
支架材料及施工必须满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）的规定。
所有钢材均为A3钢，所有木材均为红松，根据《路桥施工计算手册》P176-P177规定，A3钢材容许应力分别为：
抗拉、抗压轴向力[σ]=140MPa、
弯曲应力[σw]=145MPa、剪应力[τ]=85MPa、E＝2.1×105MPa。
红松顺纹容许弯应力[σw]=12MPa、E＝0.9×104MPa。
四、支架布置和验算
（一）支架布置
采用满堂碗扣式支架，顺桥向间距均为0.6m，中支座6m及边支座3m范围内，支架顺桥向间距为0.3m，横桥向箱梁腹板下1.8m范围内，支架间距为0.3m，共6排，其余位置横桥向间距均为0.6m。
支架搭设联系横杆步距为1.2m，支架搭设宽度较梁每边宽1.5m，共15m宽。
每根立杆下端均设定C20混凝土垫层，厚200mm，用以扩散支架底托应力。
立杆顶端安装可调式Ｕ形支托，先在支托内安装纵向方木（12cm×14cm），长4m，间距为0.3m，再按设计间距和标高安装横向方木（12cm×14cm），长4m，间距为0.6m，其上安装底模板。
（二）支架验算
1.荷载计算
（1）箱梁自重：
梁底宽6.7m，取单位节段1m，箱梁底总面积为6.7m2，箱梁砼总重量G=γ·v=γ·S·l=26×13.91（截面积）×1=361.66kN，每平方米的重量为361.66÷6.7=53.98kN/m2=5.4t/m2
（2）模板自重：
竹胶板容重7.5kN/m3，厚18mm,每平方米的重量为：
外模板：
1×（6.7+2×4.35+2×2.65）×0.018×0.75÷6.7=0.042t/m2
内模板：
1×（6.7+2×4.35）×0.018×0.75÷6.7=0.031t/m2
（3）方木自重：
方木容重7.5kN/m3，每平方米的重量为：
内楞方木：
（6.7÷0.3×1×0.12×0.14）×0.75÷6.7=0.042t/m2
外楞方木：
（1÷0.6×6.7×0.12×0.14）×0.75÷6.7=0.021t/m2
（4）支架自重：
支架重量0.0384kN/m，每平方米的重量为：
立杆：
（1÷0.6）×（6.7÷0.6＋6）×9×0.00384÷6.7=0.148t/m2
横杆:
[1÷0.6×6.7+（6.7÷0.6＋6）×1]×（9÷1.2）×0.00384÷6.7=0.122t/m2
考虑扣件的重量和箱梁内支架重量，支架高度均取9m。
（5）施工荷载：
取2.5kN/m2
（6）倾倒与振捣荷载：
取2kN/m2
（7）其他荷载（张拉施工）：
取2kN/m2
每平方米的总重量：
5.4+0.073+0.063+0.27+0.25+0.2+0.2＝6.41t/m2
2.碗扣支架立杆抗压强度验算
荷载按1.3倍的系数考虑，则每平方米的重量为6.41×1.3=8.3t。
对于碗扣支架钢管（Φ48mm，壁厚3.5mm），容许抗压强度[σ]=68KN，根据以往施工经验，单根钢管按小于40KN（4t）进行复核。
支架采用多功能碗扣式支架，沿桥纵向步距60cm，横向步距60cm，每根立杆受正向压力为：
8.3×0.6×0.6=2.9t，小于碗扣式支架立杆允许承载力4.0t，满足要求。
3.支架稳定性验算
对于碗扣支架钢管（Φ48mm，壁厚3.5mm），中间横杆间距1.2m，
I＝π（D4－d4）/64=π（4.84－4.14）/64=12.18cm4
根据欧拉公式：
［Pcr］＝π2EI/（μH）2＝π2×2.1×105×12.18/（1×1.2）2＝175kN>29kN
满足稳定性要求
4.模板强度、刚度验算
方木间距、跨度按30cm×60cm排列，计算荷载q=8.3t/m2
竹胶板模板抗弯截面系数：
惯性矩：
板承受线荷载：
=49.8KN/m
板跨中弯矩：
弯拉应力:
（厂家提供标准）
竹胶板弹性模量：
挠度：
m
模板强度和刚度都满足要求。
5.大、小横杆验算
（1）小横杆纵向方木（12cm×14cm），长4m，间距为0.3m。
I＝bh3/12=12×143/12=2744cm4
W=bh2/6=12×142/6=392cm3
Q总=8.3×9.8=81.34kN/m2
M=q总L2/8=81.34×0.3×0.62/8=1.09kN·m
σ＝M/W=1.09/392×10-6=2.70MPa＜［σ］=12MPa，强度满足要求。
δ＝5q总L4/384EI=5×81.34×0.3×0.64/384×0.9×104×2744×10-8
=0.17mm
δ/L=0.17/0.6×103=0.11/400＜［0.3/400］,刚度满足要求。
（2）大横杆横向方木（12cm×14cm），长4m，间距为0.3m。
由于大横杆与小横杆之间的每个节点下部都有一根钢管立柱支撑，因此大横杆只在交点处受压，弯矩及变形无需计算。
6.碗扣节点承载力验算
立杆承受大横杆传递来的荷载：
Pc=q总L2/2=81.34×0.6×0.6/2=14.6kN≤Qb=[60]kN
节点承载力满足要求。
7.基础验算
立杆下端均设定刚性C20混凝土垫层，厚200mm，扩散角为θ=45°。
地基承载力标准值按fgk=260kN/m2计算，脚手架地基承载力调整系数：
kc=0.5。
每根立杆受正向压力为：
8.3×0.6×0.6=2.9t，
有效受压面积S=（0.6+0.2/tan45°×2）2=1m2
p＝2.9×9.8/（1×1）=28.42kN/m2≤fg=260×0.5=130kN/m2
地基承载力满足要求。
8、内模支撑验算
a.荷载计算
（1）箱梁自重：
取端部顶板最厚处梁体单位节段进行计算，梁底计算宽度取5.5m，单位节段长1m，箱梁底总面积为5.5m2，箱梁砼总重量G=γ·v=γ·S·l=26×4.36（截面积）×1=113.36kN，每平方米的重量为113.36÷5.5=20.61kN/m2=2.1t/m2
（2）模板自重：
竹胶板容重7.5kN/m3，厚15mm,每平方米的重量为：
内模顶模：
1×5.5×0.015×0.75÷5.5=0.011t/m2
（3）顶模支撑桁架：
槽钢+联系杆组合件
按每平方米的重量为0.05t/m2计算
（4）施工荷载：
取2.5kN/m2
（5）倾倒与振捣荷载：
取2kN/m2
（6）其他荷载（张拉施工）：
取2kN/m2
每平方米的总重量：
2.1+0.011+0.05+0.25+0.2+0.2＝2.811t/m2
b.碗扣支架承载力验算
荷载按1.2倍的系数考虑，则每平方米的重量为2.811×1.2=3.37t。
支架采用多功能碗扣式支架，按沿桥纵向步距60cm，横向步距60cm计算。
每根立杆受正向压力为：
3.37×0.6×0.6=1.21t，安全系数按1.3考虑，则每根立杆受正向压力为：
1.21×1.3=1.58t，小于碗扣式支架立杆允许承载力4.0t，符合要求。
c.碗扣节点承载力验算
立杆承受上部桁架传递来的荷载：
Pc=q总L2/2=1.21×9.8×0.6×0.6/2=2.13kN≤Qb=[60]kN
节点承载力满足要求。
d.支架稳定性验算
对于碗扣支架钢管（Φ48mm，壁厚3.5mm），中间横杆步距0.6m，
I＝π（D4－d4）/64=π（4.84－4.14）/64=12.18cm4
根据欧拉公式：
［Pcr］＝π2EI/（μH）2＝π2×2.1×105×12.18/（1×0.6）2＝222.75kN>15.8kN
符合稳定性要求。
（三）门洞布置及验算
1.门洞布置
跨S342省道设置机动车门洞2个，门洞净宽5m，高4.5m。
沿262＃墩至263＃墩设置钢管门柱。
门柱下部为钢筋混凝土条形扩大基础，扩大基础顶面预埋16mm厚钢板，门柱与钢板之间焊接，焊接方式为围焊，四周设加劲缀板;门柱上设置工字钢纵梁。
门柱钢管采用热轧无缝钢管，直径Φ351mm，壁厚16mm，计算长度4.5m。
门洞立柱设三排，每排间距1m，每根立柱上部设封口钢板，钢板厚16mm。
每排门柱上设一道32b号工字钢横梁（横桥向），横梁上根据支架横桥向排距依次布设63b号工钢纵梁，其上铺放12cm×14cm枕木搭设满堂支架。
所有型钢间连接点均点焊加固，各向型钢横纵梁间设联系杆，提高传力体系整体性。
门洞顶部应搭设不透水防护棚，保证下部行车及行人安全。
具体形式见门洞结构布置图。
各种钢管及型钢必须是有生产资质的厂家生产，质量标准要满足相关规范要求。
使用前要逐件进行外观和质量检查，决不允许有裂痕、变形或锈蚀等缺陷的构件使用。
2.门洞验算
（1）跨S342省道交通门洞，净宽5m，斜宽5.6m，高4.5m，跨越门洞纵梁为63b号工字钢，纵梁最大间距0.9m，最小间距0.3m。
纵梁：
I=98171cm4，E=2.1×105MPa，W=3117cm3,每片纵梁自重798kg。
横梁：
I=11626cm4，E=2.1×105MPa，W=727cm3,每片横梁单位长度自重65kg
a、纵梁验算
箱梁底板6.7m范围内按支架间距考虑18片纵梁，则纵梁总重为：
0.798×18×9.8/6.7=21.4kN/m
门洞上部支架自重：
0.27KN/m2
Ix＝98171cm4
Wx=3117cm3
q总=8.3×9.8+0.27=81.61kN/m2
M=q总L2/8=（81.61×0.6＋21.4）×5.62/8=275.8kN·m
σw=M/Wx=88.5MPa＜[σw]=145MPa
强度满足要求。
δ＝5q总L4/384EI
=5×（81.6×0.6＋21.4）×5.64/384×2.1×105×98171×10-8=4.4mm
δ/L=4.4/5.6×103=0.31/400＜［5.6/400］,刚度满足要求。
b、横梁验算
横梁承受由纵梁及上部荷载传来的力，由于门洞立柱间距为1m，则按照简支梁验算跨度L=1.0m时工字钢的受弯及剪切破坏：
横梁单位长度荷载：
0.58KN/m；
纵梁自重传递到横梁上的线荷载：
21.4×6.7/5.6=25.6kN/m；
Ix＝11626cm4
Wx=727cm3
q总=8.3×9.8+0.27=81.61kN/m2
M=q总L2/8=（81.61×0.6＋25.6+0.58）×12/8=9.4kN·m
σw=M/Wx=12.9MPa＜[σw]=145MPa
强度满足要求。
δ＝5q总L4/384EI
=5×（81.61×0.6＋25.6+0.65）×14/384×2.1×105×11626×10-8=0.04mm
δ/L=0.04/3×103=0.005/400＜［1/400］,刚度满足要求。
（2）门柱承受竖向力
G=q总×S/n=81.61×74.37/14=433.52kN
Φ351×16mm钢管的面积
，钢管回转半径为：
门柱间设横向及斜向联系杆以增加受力，门柱受压验算长度按4.5m计算：
长细比
查《钢结构设计规范》（GB50017-2003），得
.
强度验算：
抗压强度故满足要求。
稳定性验算：
，满足要求。
门洞立柱扩大基础采用C20素砼，基础与地面基础面积S=长×宽=13×1.0=13m2；上部结构传递到扩大基础上的总荷载G总=q总×S/3=81.61×74.37/3=2023.1KN。
门洞下部扩大基础地基承载力验算：
P=G总/S=2023.1/13=155KPa＜[260KPa]实测值
地基承载力满足要求。
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