二期现浇箱梁支架计算书20m1775m196m.docx

二期现浇箱梁支架计算书20m1775m196m.docx

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二期现浇箱梁支架计算书20m1775m196m

夏道大桥及接线二期工程

北立交匝道桥现浇箱梁支架计算书

（20m、17.75m、19.6m跨径）

夏道大桥及接线二期工程项目经理部

2014.02

目录

1工程概况1

1.1工程简介1

1.2地质状况2

2支架结构设计2

3上部结构计算过程（手算）4

3.1计算依据4

3.2主要计算内容4

3.3工况分析5

3.4荷载分析5

3.5竹胶板验算6

3.5.1计算公式6

3.5.2竹胶板数据采集6

3.5.3荷载计算7

3.5.4强度验算7

3.6纵向方木验算8

3.6.1计算公式8

3.6.2方木数据采集9

3.6.3计算荷载9

3.6.4强度验算10

3.7横向方木验算10

3.7.1纵向方木反力计算10

3.7.2截面特性计算11

3.7.3强度验算11

3.8横向分配梁[20b槽钢验算11

3.8.1计算公式12

3.8.2[20b槽钢数据采集12

3.8.3荷载计算12

3.8.4强度验算13

3.9贝雷梁验算14

3.9.1荷载计算图示14

3.9.2荷载计算14

3.9.3贝雷梁强度验算16

3.9.4贝雷梁刚度验算16

4主横梁验算17

4.1荷载计算17

4.2弯曲应力计算17

4.3剪应力计算18

4.4挠度计算19

5钢管立柱验算19

5.1荷载计算19

5.2钢管立柱刚度验算20

5.3钢管立柱强度验算21

5.4钢管立柱强度验算21

5.5外侧斜撑验算21

6地基承载力验算21

1工程概况

1.1工程简介

1）南立交H匝道桥

H匝道桥上部结构采用钢筋混凝土等截面连续箱梁，下部结构桥墩采用花瓶式墩（前期已施工的PH0、PH11为柱式墩），基础均为钻孔灌注桩基础。

H匝道桥起点位于HK0+33.481，与南接线桥相接，终点位于HK0+241.681，前进方向接朱熹路，桥梁全长208.2m，桥跨布置为（4×17.75）m+（4×19.6）m+（3×19.6）m。

2）北立交C匝道桥

C匝道桥起点位于CK0+86.785，与B匝道相接，终点位于CK0+346.785，前进方向接滨江东路，桥梁全长260.0m，桥跨布置为（4×20）m+（4×20）m+（5×20）m。

上部结构采用钢筋混凝土等截面连续箱梁，单箱单室截面，下部结构桥墩采用花瓶式墩，矮墩（H≤10m）墩身截面尺寸为1.2m×2.0m，在墩柱顶部3.0m范围，墩柱向横桥向倾斜加宽，顶部全宽3.0m，支座间距为1.8m。

高墩（H>10m）墩身截面尺寸为1.6m×2.0m，在墩柱顶部3.0m范围，墩柱向横桥向倾斜加宽，顶部全宽3.0m，支座间距为1.8m。

桥台采用薄壁台，台身厚2.3m；基础桥墩根据地质情况和墩高采用扩大基础、桩基础，高墩和制动墩桩基础分为4根1.0m直径桩，其它桥墩两根1.2m直径桩，桥台采用两根1.2m直径桩基础，全桥桩基共计40根，其中桩径为Φ1.2米16根，桩径为Φ1.0米24根。

。

3）北立交F匝道桥

F匝道桥起点位于FK0+17.738，与E匝道和Z匝道相接，终点位于FK0+257.738，前进方向夏道大桥，桥梁全长240m，桥跨布置为（4×20）m+（4×20）m+（4×20）m。

上部结构采用钢筋混凝土等截面连续箱梁，单箱单室截面，下部结构桥墩采用花瓶式墩，矮墩（H≤10m）墩身截面尺寸为1.2m×2.5m，在墩柱顶部3.0m范围，墩柱向横桥向倾斜加宽，顶部全宽3.5m，支座间距为2.2m。

高墩（H>10m）墩身截面尺寸为1.6m×2.5m，在墩柱顶部3.0m范围，墩柱向横桥向倾斜加宽，顶部全宽3.0m，支座间距为2.2m。

桥台采用薄壁台，台身厚2.3m；基础桥墩根据地质情况和墩高采用扩大基础、桩基础，高墩和制动墩桩基础分为4根1.0m直径桩，其它桥墩两根1.2m直径桩，扩大基础尺寸为：

4.0m×3.2×1.8m，桥台采用两根1.2m直径桩基础，全桥桩基共计34根，桩径为Φ1.2米10根，桩径为Φ1.0米24根。

20m跨径梁体顶宽8.807m（F匝道）和7.302m（C匝道），底宽分别为4.3m和3.2m，箱梁高均为1.6m，翼缘板宽均为1.9m。

图1.1箱梁截面构造图

1.2地质状况

查相关文件。

2支架结构设计

根据设计图纸，跨径20m、17.75m、19.6m梁高均为1.6m；根据支架布置图，跨径为20m的贝雷梁跨径最大，L=17.6m。

本计算书以北立交F匝道桥20m跨为标准进行编制。

按简支梁进行计算。

支架采用钢管贝雷+木楔结构型式。

纵横向变截面坡度采用木楔调整。

支架结构采用卸落砂筒进行卸架。

钢管立柱采用φ630x8mm钢管。

根据现场地形地质条件，支架基础采用混凝土扩大基础；钢管立柱落于扩大基础或承台之上；钢管立柱顶设置型钢纵横梁，贝雷梁放置在型钢主横梁上，工字钢纵、横梁与贝雷梁之间，工字钢与下部钢管之间均用特制的“L”型钢板卡扣或者骑马螺栓加固牢固。

在分配梁顶设置碗扣支架进行卸落及调坡。

贝雷梁上铺设[20槽钢分配梁，间距80cm。

分配梁上设置木楔调整横坡。

木楔上设置10×10cm纵向方木，间距80cm，纵向方木上分配10×10cm横向方木，间距30cm或45cm，上铺12mm厚竹胶板，作为现浇箱梁底模。

横桥向:

由两片或三片贝雷片组成一组贝雷梁。

翼缘板底设置一组单层双排贝雷梁，腹板和底板底设置两组单层三排贝雷梁；钢管立柱横向间距1.73m，单排设置5根，双排支墩10根，横向设置钢管角撑。

纵桥向：

根据贝雷支撑位置，在距墩柱旁设置钢管边墩，每组由一排钢管立柱组成，边支墩立在扩大基础上或承台上，边支墩中心距离为17.6m，即贝雷梁最大跨径为17.6m。

主横梁：

2Ⅰ36b双拼工字钢，共4组（8根）主横梁，。

平联：

采用[20b槽钢，沿钢管方向，每隔2.5m设置一道。

钢管立柱：

采用φ630x8mm钢管，双排支墩10根钢管立柱，单排支墩5根钢管立柱。

基础：

有承台桥墩可利用承台作为基础，并加宽承台平台尺寸。

无承台时，采用C25砼预制条形扩大基础。

图2-1支架布置图

图2-2支架断面图（墩右侧）

3上部结构计算过程（手算）

3.1计算依据

1）夏道大桥及接线二期工程两阶段施工图设计

2）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；

3）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007；

4）《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011；

5）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；

6）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86；

7）《钢结构设计规范》GB50017-2003；

8）《钢结构工程施工质量及验收规范》GB50205-2001；

9）《装配式公路钢桥多用途使用手册》广州军区工程科研所。

10）《路桥施工计算手册》

3.2主要计算内容

1）模板、方木、碗口支架、分配梁、贝雷梁、主横梁等强度、刚度验算。

2）钢管强度、刚度及稳定性验算。

3）扩大基础承载力验算。

4）地基承载力验算。

3.3工况分析

1）支架架设；

2）支架预压；

3）浇注现浇段箱梁混凝土，强度龄期达到要求后张拉预应力；

4）拆除支架。

3.4荷载分析

1）新浇筑混凝土自重q1：

悬臂下：

q1=26×（0.2+0.45）/2=8.45kN/m2；

腹板下：

q1=26×1.6=41.6kN/m2；

上下底板：

q1=26×（0.25+0.22）=12.22kN/m2；

2）施工人员及施工设备荷载：

q2=2.5kN/m2；

3）振捣混凝土是产生的荷载：

q3=2.0kN/m2；

4）倾倒混凝土时产生的荷载:

q4=2.0kN/m2；

5）竹胶板自重：

q5=0.1KN/m2；

6）纵向方木自重：

q6=0.075KN/m；

7）横向方木自重：

q6=0.075KN/m；

8）内膜支撑、模板:

q7=2.0KN/m2；

9）风荷载：

根据《高耸结构设计规范》GBJ135-90，公式3.2.1，风荷载计算公式为：

ω=βzμsμzμrω0

ω:

作用在高耸结构单位面积上的风荷载；

ω0：

基本风压，取0.55KN/m2（12级台风）；

μr:

重现期调整系数，取1.1；

μz：

z高度处的风压高度变化系数，当z=5时，μz

=1.17；z=16时，μz

=2.42；

μs：

风荷载体型系数，取0.6×2=1.2；

βz：

z高度处的风振系数，当z=5时，βz=1.12；z=16时，βz=2.52；

Z=5:

ω=0.55×1.1×1.17×1.2×1.12=0.95KN/m2；

Z=16:

ω=0.55×1.1×2.42×1.2×2.52=4.40KN/m2。

各构件风荷载汇总如下表所示。

表3.4风荷载计算

构件名称

模板

贝雷梁

钢管立柱

平联

风载值（KN/m）

4.65

1.34

0.87

0.54

3.5竹胶板验算

3.5.1计算公式

弯矩M=（ql^2）/8

剪力Q=ql/2

强度计算：

σ=M/W<[σ]

τ=Q/A<[τ]

挠度计算：

f=（ql^4）/384EI

3.5.2竹胶板数据采集

查《混凝土模板用竹胶合板》（LY/T1574-2000），B胶合板50型湿状态：

纵向抗弯强度[σ]

=40MPa，弹性模量E=4×103MPa，密度ρ=0.85g/cm3，剪切强度参照查阅《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）P50表14-15，取最小值[τ]=1.2MPa。

竹胶板计算模型如图3.1所示。

图3.5.2竹胶板计算模型

竹胶板的截面积A、截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

I=bh3/12

=14.4cm4

W=bh2/6=24cm3

A=bh=100×1.2=120cm2

3.5.3荷载计算

梁高为1.6m时箱梁腹板下底模板受力最大，因此仅进行该处模板验算。

竹胶板跨径L计算如表3.5.3所示

表3.5.3竹胶板跨径L计算表

序号

名称

说明

方木布距（m）

竹胶板跨径L

（m）

1

底板底

板厚47cm

0.4

0.3

2

腹板底

板厚160cm

0.3

0.2

底板底方木间距为0.40m，竹胶板计算跨径为l=0.30m，腹板底方木间距为0.30m，竹胶板计算跨径为l=0.20m，取板宽b=1m。

底板底均布荷载（板厚47cm）：

q=1.2x（q1+q5）xb+1.4x（q2+q3+q4）xb=1.2x（12.22+0.1）x1+1.4x（2.5+2+2）x1

=23.884KN/m

腹板底均布荷载（板厚160cm）：

q=1.2x（q1+q5）xb+1.4x（q2+q3+q4）xb=1.2x（41.6+0.1）x1+1.4x（2.5+2+2）x1

59.14KN/m

图3.5.3竹胶板受力示意图

3.5.4强度验算

查《路桥计算手册》，考虑到竹胶板的连续性，底板、腹板底竹胶板弯矩、剪力计算如表所示。

表3.5.4-1弯矩、剪力计算表

序号

名称

说明

q（KN/m）

L（m）

M（KNm）

Q（KN）

1

底板底

板厚47cm

23.88

0.3

0.21

2.39

2

腹板底

板厚160cm

59.14

0.2

0.24

3.94

1）强度计算：

σ=M/W=0.24/（24×10-3）=10MPa＜[σ]=40MPa，满足要求。

τ=Q/A=3.94/（120×10-1）=0.3MPa＜[τ]=1.2MPa，满足要求。

2）挠度计算：

查《路桥施工计算手册》，有：

底板底（板厚47cm）：

q=1.2x（q1+q5）xb=14.8KN/m

腹板底（板厚160cm）：

q=1.2x（q1+q5）xb=50.0KN/m

底板底：

f=ql4/（384EI）=14.8×304/（384EI）=0.3mm＜l/400=300/400=0.75mm，满足要求。

腹板底：

f=ql4/（384EI）=50.0×204/（384EI）=0.185mm＜l/400=200/400=0.5mm，满足要求。

3.6纵向方木验算

纵向方木横桥向间距如表3.5.3所示。

方木采用木材材料为A-4类。

横向方木顺桥向间距如表3.6所示。

表3.6纵向方木跨径计算

序号

名称

说明

横向方木布距（m）

纵向方木跨径L（m）

1

底板底

板厚47cm

0.80

0.7

2

腹板底

板厚160cm

0.80

0.7

3.6.1计算公式

弯矩M=（ql^2）/8

剪力Q=ql/2

强度计算：

σ=M/W<[σ]τ=Q/A<[τ]

挠度计算：

f=（5ql^4）/384EI

3.6.2方木数据采集

查阅《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）P50表14-15：

含水率15%顺纹弯曲许用应力：

[σ]=11MPa

含水率15%弯曲剪力许用应力：

[τ]=1.7MPa

密度ρ=700kg/m3，弹性模量E=9.0×103MPa

计算模型如图3.3所示

图3.6.2方木计算模型

方木的截面积A、截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

I=（bh^3）/12=（10×10^3）/12=833.3cm4

W=（bh^2）/6=（10×10^2）/6=166.7cm3

A=bh=10×10=100cm2

3.6.3计算荷载

均布荷载:

q=1.2×（（q1+q5）×b1+q6）+1.4×（q2+q3+q4）×b1

计算结果如下表3.6.3所示。

表3.6.3计算结果如下表所示

序号

名称

说明

方木布距（m）

q1+q5

（KN/m2）

q6

（KN/m2）

q2+q3+q4

（KN/m2）

q

（KN/m）

1

底板底

板厚47cm

0.4

12.32

0.075

6.5

9.64

2

腹板底

板厚160cm

0.3

41.7

0.075

6.5

17.83

3.6.4强度验算

查《路桥计算手册》，考虑到方木的连续性：

表3.6.4-1方木弯矩剪力计算表

序号

名称

说明

q

（KN/m）

l

M

Q

1

底板底

板厚47cm

9.64

0.70

0.59

3.38

2

腹板底

板厚160cm

17.83

0.70

1.09

6.24

1）强度计算：

σ=M/W=1.09/（166.7×10-3）=6.55MPa＜[σ]=11MPa，满足要求。

τ=Q/A=6.24/（100×10-1）=0.624MPa＜[τ]=1.7MPa，满足要求。

2）挠度计算：

q=1.2×（（q1+q5）×b1+q6）

计算结果如表所示

表3.6.4-2挠度计算

序号

名称

说明

q（KN/m）

L（m）

E（MPa）

I（cm4）

f（mm）

[f]（mm）

1

底板底

板厚47cm

6.00

0.7

9000

833.3

0.150

1.75

2

腹板底

板厚160cm

15.10

0.7

9000

833.3

0.378

1.75

由表可知最大挠度为f=0.378mm＜l/400=700/400=1.75mm，满足要求。

3.7横向方木验算

方木采用木材材料为A-4类。

3.7.1纵向方木反力计算

纵向方木反力计算结果如下表所示。

表3.7.1反力计算

序号

名称

说明

q

（KN/m）

l

反力P

（KN）

1

底板底

板厚47cm

9.64

0.70

3.4

2

腹板底

板厚160cm

17.83

0.70

6.2

3.7.2截面特性计算

方木采用厚15cm，宽10cm。

I=（bh^3）/12=（10×15^3）/12=2812.5cm4

W=（bh^2）/6=（10×15^2）/6=375cm3

A=bh=10×15=150cm2

3.7.3强度验算

图3.7.3计算图示

图中a=0。

跨中最大弯矩、最大剪力计算如表所示。

表3.7.3弯矩剪力计算

序号

名称

说明

反力P

（KN）

跨径L

M

Q

1

底板底

板厚47cm

3.4

0.7

0.59

1.69

2

腹板底

板厚160cm

6.2

0.7

1.09

3.12

方木自重产生的弯矩：

M1=0.075x0.72/8=0.004KNm；

方木自重产生的剪力Q1=0.075x0.7/2=0.004KN。

由上表取最大弯矩和最大剪力进行计算。

σ=M/W=（1.09+0.004）/（375×10-3）=2.91MPa＜[σ]=11MPa，满足要求。

τ=Q/A=（3.12+0.004）/（150×10-1）=0.21MPa＜[τ]=1.7MPa，满足要求。

3.8横向分配梁[20b槽钢验算

分配梁纵桥向间距为80cm。

工字钢采用材料为Q235。

3.8.1计算公式

[20b槽钢分配梁受力情况，如图所示。

图3.8.1受力示意图

查《路桥施工计算手册》第740页，内力计算公式如下：

Fa=Fb=P/2+ql/2

Mmax=PL/4+ql2/8

Qmax=P/2+ql/2

f=PL3/48EI+（5ql^4）/384EI

强度计算：

σ=M/W<[σ]τ=Q/A<[τ]

挠度计算：

f

3.8.2[20b槽钢数据采集

查《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86），Q235钢材，[σ]=145MPa，[τ]=85MPa，由于支架结构为临时结构体系，因此容许应力可提高1.4。

[σ]=203MPa，[τ]=119MPa。

槽钢分配梁截面特性如表3.9.2所示.

表3.8.2截面特性表

名称

I（cm4）

W（cm3）

A（cm2）

g（kg/m）

E（MPa）

[20b

144

25.9

35.8

25.8

210000

3.8.3荷载计算

[20b槽钢自重均布荷载q=0.258KN/m。

分配梁以上部分结构均布荷载计算如下表所示。

表3.8.3荷载计算

名称

q

梁长

底宽

间距

荷载KN

合计

均布荷载

KN/m2

竹胶板1.2cm

0.1

20

4.3

/

8.60

38.16

0.44

纵向方木10*10cm,间距30cm

0.075

20

4.3

0.3

21.50

横向方木10*10cm,间距80cm

0.075

20

4.3

0.8

8.06

上部结构作用在分配梁上均布荷载为0.44x0.8=0.352KN/m。

梁体作用在分配梁上均布荷载12.22x0.8=9.8KN/m；41.6x0.8=33.3KN/m。

可变荷载作用在分配梁上均布荷载为6.5x0.8=5.2KN/m。

计算图示如下图。

图3.8.3作用力示意图

3.8.4强度验算

弯矩剪力计算结果如表所示。

表3.8.3-1荷载计算1

序号

名称

说明

梁体q1

上部结构

型钢自重

可变荷载

q

1

底板底

板厚47cm

9.776

0.355

0.258

5.2

17.8

2

腹板底

板厚160cm

33.28

0.355

0.416

5.2

43.3

表3.8.4-2荷载计算2

序号

名称

说明

q

（KN/m）

跨径

L（KN）

M

（KNm）

Q

（KN）

1

底板底

板厚47cm

17.77

0.75

1.25

6.66

2

腹板底

板厚160cm

43.33

0.45

1.10

9.75

强度计算：

σ=M/W=1.25/（25.9×10-3）=48.25MPa＜[σ]=203MPa，满足要求。

τ=Q/A=9.75/（35.8×10-1）=2.72MPa＜[τ]=119MPa，满足要求。

挠度计算：

按最不利考虑，取q=17.77KN/m，l=100cm。

f=5ql4/（348EI）=5x17.77x754/（348x210000x144）=0.28mm

﹤L/400=750/400=1.875mm，满足要求。

3.9贝雷梁验算

混凝土浇筑施工时，贝雷梁为整体受力较复杂。

为了简便计算，可将每片贝雷梁对应的混凝土荷载、上部结构荷载等直接作用在贝雷梁上。

贝雷梁最大计算跨径为l=17.6m。

3.9.1荷载计算图示

荷载图示如图3.9.1。

图3.9.1梁体截面荷载布置

3.9.2荷载计算

现浇梁长20m，墩柱厚度1.6m，顶宽8.8m。

1）均布荷载计算

（1）新浇混凝土自重容重取26KN/m3；

（2）竹胶板、方木、分配梁均布荷载0.44x20x4.3x100=3784kg

分配梁：

总长8.8m，间距0.8m的根数（20-1.6）/0.8+1=24根；单位重25.8kg/m，则总重G4=8.0x25.8x24=4747.2kg。

共重：

G=3784+4747.2=8531.2kg

箱梁宽度8.8m，总长18.4m

单位荷载g=8531.2/100/10.0/18.4=0.464kg/m2。

（3）活载：

6.5KN/m2

（4）单片贝雷自重取1KN/m。

20m跨均布荷载计算结果如表3.9.2所示。

表3.9.2-1边跨均布荷载计算

名称

项目

20m-跨均布荷载计算

腹板

顶底板

翼缘板

混凝土

内侧截面积

1.36

0.8

0.62

偏载系数

1.05

1.05

1.05

重力密度

26

26

26

分项系数

1.2

1.2

1.2

内侧均布荷载

44.6

26.2

20.3

竹胶板、方木、

分配梁

均布荷载

0.44

0.44

0.44

作用宽度

1.70

1.59

1.90

分项系数

1.2

1.2

1.2

小计

0.9

0.8

1.0

可变荷载

施工荷载及人群

2.5

2.5

2.5

振捣

4

4

4

风荷载

0.3

0.3

0.3

作用宽度

1.7

1.59

1.9

分项系数

1.4

1.4

1.4

小计

16.2

15.1

18.1

内侧均布荷载总计

61.8

42.3

39.6

注：

表中混凝土内侧均布荷载=