箱梁现浇支架计算书.docx

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箱梁现浇支架计算书

第六章主梁支架计算书

目录

【1】支架概述-2-

【2】编制依据-2-

【3】中跨支架计算-2-

3.1钢管型钢支架概述-2-

3.2分析计算数据-2-

3.2.1箱梁荷载-3-

3.3支架各组成部分验算-3-

3.3.1竹胶板检算-3-

3.3.2横向分配梁检算-4-

3.3.3纵向分配梁检算-5-

3.3.4碗扣立杆检算-6-

3.3.5纵梁56b工字钢验算-7-

3.3.6横梁56b工字钢验算-10-

3.3.7钢管立柱检算-12-

3.3.8立柱基础检算-14-

【4】边跨支架计算-14-

4.1碗扣支架概述-14-

4.2分析计算数据-14-

4.3支架各组成部分验算-15-

4.3.1竹胶板检算-15-

4.3.2横向分配梁检算-16-

4.3.3纵向分配梁检算-17-

4.3.4碗扣立杆检算-18-

【1】支架概述

XX经济开发区工业园XX高速路跨线桥项目上部构造为预应力混凝土连续箱梁，布置形式为39m+66m+39m，箱梁为单箱三室变高度直腹式箱梁，梁体高度2～4m，连续梁底板下缘采用1.8次抛物线曲线

XX跨线桥主梁支架包括二部分，一部分是边跨落地碗扣式支架，一部分是上跨XX高速路钢管型钢支架，上面搭设碗扣架。

具体布置见《箱梁支架布置图》。

【2】编制依据

（1）《XX经济开发区工业园XX高速路跨线桥项目》（《第二分册》）

（2）《XX经济开发区工业园XX高速路跨线桥箱梁施工方案图》

（3）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。

（4）《钢结构》（第三版戴国欣主编）

（5）《材料力学》（李庆华主编）

（6）《路桥施工计算手册》（周水兴、何兆益等编著）

（7）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

【3】中跨支架计算

根据现场实际情况，我部分别在XX高速路行车道外边缘和中央隔离带外侧，沿高速路线路方向浇筑高0.5m，宽0.6m，长47.4m的C25混凝土条形基础，砼基础内预埋钢板。

结合现场实际测量数据，保证高速路行车净宽度为7.5m，支架上空净高为5.5m。

XX高速路横断面共设置4排3跨条形基础。

基础上面采用Φ426×14mm钢管作为支架立柱，钢管顺高速路方向采用2[14b横向连接，将钢管四周围焊在基础预埋板上，钢管底部设置加劲肋，高速路横断面方向钢管的间距为8.35m，钢管顶面布置横向分配3I56b工字钢，3I56b工字钢顶面布置I56b纵跨高速路。

纵向I56b上布置碗扣支架

3.1钢管型钢支架概述

为确保整个支架系统有足够的安全系数，检算时按砼一次性浇筑完成考虑，内容为：

该处的底模板、分配梁、钢管及条形基础受力情况。

3.2分析计算数据

上跨高速路支架位于箱梁正投影5#～10#梁段，主梁高度及腹板厚度越往中跨靠近尺寸就越小，此处取最大5#梁段作为计算依据。

5#梁段荷载分布图

3.2.1箱梁荷载

根据设计图纸及支架布设图，按1.2倍系数考虑，由于箱梁为单箱三室变截面，梁体横截面呈变化状态，此处取2个截面为计算对象。

（1）箱梁实体荷载

a.截面1实体荷载

q1-1=24.9KN/m2。

b.截面2实体荷载

q2-1=77.6KN/m2。

（2）施工荷载

因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，取q2=2.5KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。

（3）水平模板的砼振捣荷载：

q3=2KN/m2。

3.3支架各组成部分验算

3.3.1竹胶板检算

竹胶板规格为2440mm×1220mm×12mm,其静曲强度：

[σw]≥50MPa,弹性模量：

E≥10×103MPa,净跨径为20cm,W=b×h2/6=0.001×0.0122/6=2.4×10-8m3,I=b×h3/12=1.44×10-10m4。

将底模竹胶板简化为1mm宽的连续梁，其最大线荷载处（腹板）的计算模型如下图所示：

强度:

q=（q2-1+q2+q3）×0.001=（77.6+2.5+2）×0.001=0.0821KN/m=82.1N/m

M=q×L2/10=82.1×0.22/10=0.3284N.m

σ=M/W=0.3284/（2.4×10-8）=13683333Pa=13.7MPa<[σw]=50MPa

结论:

强度满足要求。

刚度:

f=qL4/128EI=82.1×0.24/（128×10×109×1.44×10-10）=0.00071m=0.71mm<1mm

结论:

刚度满足要求。

3.3.2横向分配梁检算

横向木枋规格为：

10×10cm，其顺纹抗弯容许强度为[σw]=9MPa,E=9×103MPa，

W=b×h2/6=0.1×0.12/6=1.666×10-4m3,I=b×h3/12=8.333×10-6m4

木枋承受竹胶板传递来的均布荷载，视为连续梁，受力图如下：

强度：

（1）截面1

q=（q1-1+q2+q3）×0.3=（24.9+2.5+2）×0.3=8820N/m

M=q×L2/10=8820×0.62/10=317.5N.m

则σ=M/W=317.5/（1.666×10-4）=1905762Pa=1.91MPa<[σw]=9MPa

（2）截面2

q=（q2-1+q2+q3）×0.3=（77.6+2.5+2）×0.3=24630N/m

M=q×L2/10=24630×0.32/10=221.7N.m

则σ=M/W=221.7/（1.666×10-4）=1330732Pa=1.33MPa<[σw]=9MPa

结论:

强度满足要求。

刚度:

（1）截面1

f=qL4/128EI=8820×0.64/（128×9×109×8.333×10-6）

=0.00011m=0.1mm<[f]=L/500=1.2mm

（2）截面2

f=qL4/128EI=24630×0.34/（128×9×109×8.333×10-6）

=0.00018m=0.18mm<[f]=L/500=0.6mm

结论:

刚度满足要求。

3.3.3纵向分配梁检算

木枋断面为15×10cm,顺纹容许抗弯应力：

[σw]=9MPa，弹模取为：

[E]=9×103MPa

W=b×h2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-3m3,I=b×h3/12=2.8125×10-5m4，受力图如下:

强度:

（1）截面1

q=（24.9+2.5+2）×0.6=17640N/m（取最不利状态进行计算）

M=q×L2/10=17640×0.62/10=635Nm

则σ=M/W=635/（3.75×10-4）=1693333Pa=1.69MPa<[σw]=9MPa

（2）截面2

q=（77.6+2.5+2）×0.3=24630N/m

M=q×L2/10=24630×0.62/10=886.7Nm

则σ=M/W=886.7/（3.75×10-4）=2364533Pa=2.36MPa<[σw]=9MPa

结论:

强度满足要求。

刚度:

（取最不利状态进行计算）

f=qL4/128EI=24630×0.64/（128×9×109×2.8125×10-5）

=0.0009m=0.9mm<[f]=L/500=1.2mm

结论:

刚度满足要求。

3.3.4碗扣立杆检算

碗扣立杆纵桥向布置均为60cm，受力截面1最大处的布置为：

60×60cm,截面2受力最大布置为60×30cm，其横杆层距（即立杆步距）60cm，其控制受力条件为N≤[N]=30KN。

（1）截面1

单根立杆受力最大为：

Nmax＝（24.9+2.5+2）×0.6×0.6=10.6KN<[N]=30KN

（2）截面2

单根立杆受力最大为：

Nmax＝（77.6+2.5+2）×0.3×0.6=14.8KN<[N]=30KN

结论:

立杆强度满足要求。

立杆稳定性:

碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：

公式：

N≤[N]=φAf

碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝4.89×10-4m2,A3钢，E=206×103MPa,I＝10.78×10-8m4，则回转半径i=（I/A）0.5=0.0158m,检算处立杆步距h=L=1.5m。

将立杆视为两端铰支的杆,则计算长度系数μ=1,其容许长细比[λ]=150

长细比λ＝μL/i=1.5/0.0158=94.9<[λ]=150，取λ＝95

此类钢管为a类，轴心受压杆件，查《钢结构设计规范》附录C得:

φ=0.0.676

f=205MPa

[N]=φAf=0.676×4.89×10-4×205×106=67765N=68KN

而Nmax=14.8KN<[N]

结论：

支架立杆满足稳定要求。

立杆压缩量计算：

控制条件为△L≤L/1000

立杆受力图示为：

取受力最大的立杆进行计算，其L=1.5m,E=206×103MPa

外力N（77.6+2.5+2）×0.3×0.6=14778N

则△L=N×L/EA=14778×1.5/（206×109×4.89×10-4）

=0.00022m=0.22mm

结论：

压缩量满足规范要求

3.3.5纵梁56b工字钢验算

纵梁工字钢截面2由三根工字钢组合而成，截面1最大间距为60cm，截面2为3根I56b焊接而成，间距为30cm，工字钢承受立杆传来的荷载，立杆视为集中荷载。

工56b材质为Q235,弹模:

E=206×103MPa,容许抗弯、抗压强度[σ]=170MPa,容许抗剪强度[τ]=85MPa,Wx=2.446428×10-3m3,Ix=6.8500×10-4m4，SX=1.447×10-3，工56b的自重为1154N/m

截面1单根纵梁受到上部立杆传来的集中荷载，由前面计算得知，单根立杆荷载为10.6KN，立杆纵向间距为0.6m，截面2单根立杆荷载近视化为14.8KN，由三根工字钢承受，一根工字钢承受的集中荷载为14.8×2÷3=9.86KN，所以此处仅取截面1作为计算对象。

受力图如下：

利用SAP2000建立模型得到：

计算得到支座反力为：

计算得到弯矩、剪力为：

抗弯强度验算：

σ=62.3Mpa<170Mpa

结论:

强度满足要求

抗剪强度验算

结论:

抗剪强度满足要求

局部压应力:

因作用于横梁上的荷载有集中荷载,所以需要进行局部压应力的检算

σc=ψF/twlz=1.0×10.6×103/（0.0145×0.1）=7310344Pa=7.31Mpa<[σ]=170MPa（按立杆支座10×10cm考虑）

结论:

局部压应力满足要求。

折算应力:

纵梁支座处同时受较大的正应力和剪应力及局部压应力,其检算条件是:

≤β[σ]

按偏于安全取值:

σ=62.3Mpaσc=7.31MPaτ=10.4MPa

则

=√（62.32+7.312-62.3×7.31+3×10.42）=61.7MPa≤β[σ]=1.1×170MPa

结论:

折算应力满足要求。

整体稳定性：

结论:

整体稳定性满足要求

刚度:

fmax=8.7mm<[f]=L/500=9.28/500=19mm

刚度满足要求

3.3.6横梁56b工字钢验算

横梁工字钢由3根工字钢焊接组合而成，承受纵向工字钢传递来的集中荷载，按最不利考虑，根据前面计算得知纵梁工字钢最大支座反力为146.26KN，此处取一根进行验算。

工56b材质为Q235,弹模:

E=206×103MPa,容许抗弯、抗压强度[σ]=145MPa,容许抗剪强度[τ]=85MPa,Wx=2446536×10-9m3,Ix=68503×10-8m4，工56b的自重为1151N/m

单根纵梁最大受力图示为：

一根工字钢受到集中荷载为146.26/3=48.8KN，利用sap2000建立模型得到：

（按5跨按连续梁考虑）

SAP2000建立模型得：

计算得到支座反力为：

弯矩、剪力图

抗弯强度验算：

σ=86.9Mpa<170Mpa

结论:

强度满足要求

抗剪强度验算

=41.5Mpa<120Mpa

结论:

抗剪强度满足要求

局部压应力:

因作用于横梁上的荷载有集中荷载,所以需要进行局部压应力的检算

σc=ψF/twlz=1.0×48.8×103/（0.0145×0.1）=33655172Pa

=33.6Mpa<[σ]=170MPa（按立杆支座10×10cm考虑）

结论:

局部压应力满足要求。

折算应力:

纵梁支座处同时受较大的正应力和剪应力及局部压应力,其检算条件是:

≤β[σ]

按偏于安全取值:

σ=86.9Mpaσc=33.6MPaτ=41.5MPa

则

=√（86.92+33.62-86.9×33.6+3×41.52）=104.5MPa≤β[σ]=1.1×170MPa

结论:

折算应力满足要求。

整体稳定性：

检算条件：

Mmax/（ψbWx）=σmax/ψb≤[σ]

纵梁受压翼缘的自由长度为5m,查《钢结构设计规范》附表B.2表得:

ψb=0.895

σmax/ψb=86.9/0.895=97.1MPa<[σ]=170MPa

结论:

整体稳定性满足要求

刚度:

fmax=1.25mm<[f]=L/500=4.95/500=9.9mm

刚度满足要求

3.3.7钢管立柱检算

钢管采用∮325×11mm，Q235材质，钢管参数如下：

由前面的计算可得:

钢管最大各自承受的压力为Nmax=3×611.61=1834.8KN。

强度：

σmax＝N/A=1834.8/0.010851=169093KPa=169MPa<[σ]=170MPa

强度满足要求

立杆压缩量计算：

控制条件为△L≤L/1000

立杆受力图示为：

取受力最大的立杆进行计算，其L=4.4m,E=206×103MPa,自重约0.98KN/m

外力N=1834.8KN

自重Q=4.4×0.98=4.3KN

则△L=（N+Q）×L/EA=（1834830+4300）×4.4/（206×109×0.010851）

=0.0036m=3.6mm

压缩量满足要求

3.3.8立柱基础检算

该处砼基础平面尺寸为：

0.7×4.95/2m,其下的高速路路面容许地基承载力可取为1MPa

σmax=Nmax/A=1834.8/（0.7×4.95）=529KPa

【4】边跨支架计算

XX经济开发区工业园XX高速路跨线桥项目上部构造为预应力混凝土连续箱梁，布置形式为39m+66m+39m，箱梁为单箱三室变高度直腹式箱梁，梁体高度2～4m，连续梁底板下缘采用1.8次抛物线曲线

4.1碗扣支架概述

满堂式碗扣支架体系的支架基础换填页岩或砂砾石后的基础，承载力较好，上面浇筑条形砼基础进行调平。

支架由Φ48×3mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、可调节底座、15cm×10cm木枋做纵向分配梁、10cm×10cm木枋做横向分配梁；模板系统由侧模、底模、内模、端模等组成。

15cm×10cm木枋分配梁沿纵桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁底模板、侧模、翼缘板模板采用定型大块竹胶模板，后背10cm×10cm木枋，底模板、翼缘板直接铺装在10cm×10cm木枋分配梁上进行连接固定，侧模通过普通架管和拉杆定位，箱内利用10×10cm的木枋做内模支架，模板均采用5cm厚的木板。

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，通过计算确定，其立杆纵距采用60cm和30cm，横距布置见施工布置图，满堂支架断开处用普通架管设置斜撑连接，以确保满堂碗扣架整体稳定。

为确保整个支架系统有足够的安全系数，检算时按砼一次性浇筑完成考虑，内容为：

该处的底模板、分配梁、钢管及条形基础受力情况。

4.2分析计算数据

边跨支架此处取0#梁段为计算对象，0#梁段处碗扣立杆纵向间距布置为60cm，截面1横向布置为60cm，截面2横向布置为30cm。

由于3#梁段处截面1处横向布置为90cm。

所以此处取最不利状态，0#梁段截面1假定按90cm布置。

（1）箱梁实体荷载，根据设计图纸及支架布设图，按1.2倍系数考虑则：

a.截面1

q1-1=1.2×1.33m×26KN/m3=41.5KN/m2。

b.截面2

q2-1=1.2×3.78m×26KN/m3=118KN/m2。

（2）施工荷载

因施工时面积分布广，需要人员及机械设备不多，取q2=2.5KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）。

（3）水平模板的砼振捣荷载：

q3=2KN/m2。

4.3支架各组成部分验算

4.3.1竹胶板检算

竹胶板规格为2440mm×1220mm×12mm,其静曲强度：

[σw]≥50MPa,弹性模量：

E≥10×103MPa,净跨径为20cm,W=b×h2/6=0.001×0.0122/6=2.4×10-8m3,I=b×h3/12=1.44×10-10m4。

将底模竹胶板简化为1mm宽的连续梁，其最大线荷载处（腹板）的计算模型如下图所示：

强度:

q=（q2-1+q2+q3）×0.001=（118+2.5+2）×0.001=0.1225KN/m=122.5N/m

M=q×L2/10=122.5×0.22/10=0.49N.m

σ=M/W=0.49/（2.4×10-8）=20416666Pa=20.4MPa<[σw]=50MPa

结论:

强度满足要求。

刚度:

f=qL4/128EI=122.5×0.24/（128×10×109×1.44×10-10）=0.0009m=0.9mm<1mm

结论:

刚度满足要求。

4.3.2横向分配梁检算

横向木枋规格为：

10×10cm，木枋布置间距为20cm，净跨径为10cm，其顺纹抗弯容许强度为[σw]=9MPa,E=9×103MPa，

W=b×h2/6=0.1×0.12/6=1.666×10-4m3,I=b×h3/12=8.333×10-6m4

木枋承受竹胶板传递来的均布荷载，视为连续梁，受力图如下：

强度：

（1）截面1

q=（q1-1+q2+q3）×0.2=（41.5+2.5+2）×0.2=9200N/m

M=q×L2/10=9200×0.92/10=745.2N.m

则σ=M/W=745.2/（1.666×10-4）=4472989Pa=4.47MPa<[σw]=9MPa

（2）截面2

q=（q2-1+q2+q3）×0.2=（118+2.5+2）×0.2=24500N/m

M=q×L2/10=24500×0.32/10=220.5N.m

则σ=M/W=220.5/（1.666×10-4）=13235294Pa=1.32MPa<[σw]=9MPa

结论:

强度满足要求。

刚度:

（1）截面1

f=qL4/128EI=9200×0.94/（128×9×109×8.333×10-6）

=0.00063m=0.63mm<[f]=L/500=1.8mm

（2）截面2

f=qL4/128EI=24500×0.34/（128×9×109×8.333×10-6）

=0.00002m=0.02mm<[f]=L/500=0.6mm

结论:

刚度满足要求。

4.3.3纵向分配梁检算

木枋断面为15×10cm,顺纹容许抗弯应力：

[σw]=9MPa，弹模取为：

[E]=9×103MPa

W=b×h2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-3m3,I=b×h3/12=2.8125×10-5m4，受力图如下:

强度:

（1）截面1

q=（41.5+2.5+2）×0.9=41400N/m

M=q×L2/10=41400×0.62/10=1490.4Nm

则σ=M/W=1490.4/（3.75×10-4）=3974400Pa=3.97MPa<[σw]=9MPa

（2）截面2

q=（118+2.5+2）×0.3=36750N/m

M=q×L2/10=36750×0.62/10=1323Nm

则σ=M/W=1323/（3.75×10-4）=3528000Pa=3.52MPa<[σw]=9MPa

结论:

强度满足要求。

刚度:

（取最不利状态进行计算）

f=qL4/128EI=41400×0.64/（128×9×109×2.8125×10-5）

=0.00016m=0.16mm<[f]=L/500=1.2mm

结论:

刚度满足要求。

4.3.4碗扣立杆检算

碗扣立杆纵桥向布置均为60cm，受力截面1最大处的布置为：

60×90cm,截面2受力最大布置为60×30cm，其横杆层距（即立杆步距）120cm，其控制受力条件为N≤[N]=25KN。

立柱最大的层距为7层，3m的立杆每根理论重量为：

173N,0.6m的横杆每根理论重量为：

29N。

（1）截面1

单根立杆受力最大为：

（腹板处倒角按最大矩形算）

Nmax＝（41.5+2.5+2）×0.6×0.9+（2×173+7×4×29）/1000=25.99KN<[N]=30KN

（2）截面2

单根立杆受力最大为：

Nmax＝（118+2.5+2）×0.3×0.6+（2×173+7×4×29）/1000=23.2KN<[N]=30KN

结论:

立杆强度满足要求。

立杆稳定性

碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：

公式：

N≤[N]=φAf

碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝4.89×10-4m2,A3钢，E=206×103MPa,I＝10.78×10-8m4，则回转半径i=（I/A）0.5=0.0158m,检算处立杆步距h=L=1.2m。

将立杆视为两端铰支的杆,则计算长度系数μ=1,其容许长细比[λ]=150

长细比λ＝μL/i=1.2/0.0158=75.9<[λ]=150，取λ＝76

此类钢管为a类，轴心受压杆件，查《钢结构设计规范》附录C得:

φ=0.807

f=205MPa

[N]=φAf=0.807×4.89×10-4×205×106=80897N=81KN

而Nmax=25.99KN<[N]

结论：

支架立杆满足稳定要求。

立杆压缩量计算：

控制条件为△L≤L/1000

立杆受力图示为：

取受力最大的立杆进行计算，其L=7.7m,E=206×103MPa

外力N（41.5+2.5+2）×0.6×0.9=24840N

自重Q=（2×173+7×4×29）=1158N

则△L=（N+Q）×L/EA=（24840+1158）×7.7/（206×109×4.89×10-4）

=0.0019m=1.9mm

结论：

压缩量满足规范要求