48m现浇箱梁支架计算.docx

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48m现浇箱梁支架计算

京津潞西路48m跨箱梁现架支架计算单

一、概述：

以潞西路处20#—21#墩48m跨箱梁为例，变更之前暂按原设计图结构计算。

二、计算说明：

1、计算纵梁受力，并求出纵梁前后支点反力。

2、检算分配梁受力能否满足要求，并求出各支点反力。

3、计算钢管桩受力。

4、计算扩大基础受力及地基承力。

5、荷载分解图（如图1）

图1

三、设计荷载：

计算模板、支架时，应考虑下列荷载并按下表进行荷载组合。

（1）模板、支架自重；

（2）新浇砼的重力；

（3）施工荷载；

（4）振捣砼时产生的荷载；

（5）新浇筑砼对侧面模板的压力；

（6）倾倒砼时产生的水平荷载；

模板，支架设计计算的荷载组合表

模板结构名称

荷载组合

计算强度用

验算刚度用

梁的底模板以及支承板、支架等

（1）+

（2）+（3）+（4）+（7）

（1）+

（2）

梁的侧模板

（4）+（5）

（5）

四、计算模板、支架的强度和刚度要求

1、验算模板、支架及拱架的刚度时，其变形值不得超过下列数值：

（1）结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1／400；

（2）结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1／250；

（3）支架受载后挠曲的杆件（纵梁），其弹性挠度为相应结构跨度的1／400；

（4）模板的弹性压缩或下沉量不得大于构件跨度的1/1000，底模应计算起拱高度。

2、支架预留拱度考虑下列因素：

（1）支架承受全部荷载时的弹性变形；

（2）加载后由构件接头挤压所产生的非弹性变形；

木材之间1-3mm/个，木钢之间1-2mm/个

（3）由于恒载及静活载作用结构所产生的挠度。

（4）由于支撑基础下沉而产生的非弹性变形。

五、计算荷载：

（一）、箱梁砼自重荷载分布（以下均以48m跨内计算）

根据设计图纸，本48m跨箱梁砼总方量为608.6m3,其中0#块墩顶（1.25m×2）方量为：

66m3，剩余45.5m长箱梁两侧翼缘砼方量为122.2m3；箱梁腹板以内中间砼方量为420.4m3。

砼按γ=2.6t/m3计算重量。

（二）、模板、支架等自重及施工荷载等

1、本桥外模采用δ=18mm厚竹胶模板，底模采用δ=18mm厚竹胶模板。

外模、底模通过纵、横肋带木支撑在钢管脚手支架上。

脚手支架底部通过横向分配梁传力于纵向分配梁（或处理后地基上），纵向分配梁传力于桩顶分配梁，桩顶分配梁传力于钢管柱，钢管柱直接支承在承台或临时支墩（砼扩大基础）上。

木材按γ=0.75t/m3计算重量。

2、模板重量：

a、内模竹胶板（0.018×4.74+0.012×5.8）×45.5×0.85=6t；

纵肋0.1×0.12×45.5×17×0.75=7t；

横肋0.06×0.08×10.54×134×0.75=5.1t；

b、内模支撑：

①、立杆，布置为5×53排。

共重：

5×53×3×3.85/1000=3.1t

②、纵横水平杆布置3层

共重：

（11.7×53+17×45.5）×3.85/1000=5.4t

③、剪刀撑纵、横向间距3道布置。

共重：

（13×52+14×17）×3.85/1000=3.5t

④、其它碗扣及顶托。

一个1.5kg。

共重：

（7×53+17×53）×1.5/1000=1.9t

c、外模竹胶板0.018×6.7×45.5×0.85=4.66t；（一侧）

纵肋0.1×0.12×45.5×12×0.75=4.91t；

横肋0.06×0.08×6.7×134×0.75=3.23t；

d、外模支撑：

（路中间架空部分20m长）

①、立杆，布置为5×22排。

共重：

5×23×3.5×3.85/1000=1.55t

②、纵横水平杆布置4层

共重：

（12×22+20×20）×3.85/1000=2.6t

③、剪刀撑纵、横向间距3道布置。

共重：

（10×15+10×24+10×22）×3.85/1000=2.3t

④、其它碗扣及顶托。

一个1.5kg。

共重：

（5×22+30×22）×1.5/1000=1.2t

e、外模支撑：

（路面以下部分25m长）

①、立杆，布置为5×44排。

共重：

5×44×8.7×3.85/1000=7.4t

②、纵横水平杆布置8层

共重：

（24×42+25×40）×3.85/1000=7.7t

③、剪刀撑纵、横向间距3道布置。

共重：

（22×14+22×24+10×42）×3.85/1000=4.84t

④、其它碗扣及顶托。

一个1.5kg。

共重：

（5×44+45×44）×1.5/1000=3.3t

f、底模竹胶板0.018×6.5×45.5×0.85=4.52t；

纵肋0.08×0.1×45.5×21×0.75=5.73t；

横肋0.1×0.12×6.56×77×0.75=4.55t；

g、底模钢管脚手支架自重：

（路面以下部分25m长）

①、立杆，布置为9×42排。

共重：

9×42×5.5×3.85/1000=8t

②、纵横水平杆布置6层

共重：

（45×42+25×54）×3.85/1000=12.5t

③、剪刀撑纵、横向间距3道布置。

共重：

（12×40+14×34）×3.85/1000=3.7t

④、其它碗扣及顶托。

一个1.5kg。

共重：

（9×42+54×42）×1.5/1000=4t

3、纵、横分配梁自重：

计算时考虑进去。

4、施工荷载：

计算模板及纵横肋按q=0.25t/m2考虑，计算纵、横梁及立柱按q=0.1t/m2考虑。

5、振捣砼时产生的荷载：

按q=0.2t/m2考虑。

6、新浇筑砼对侧面模板的压力：

按q=3.81t/m2考虑。

7、倾倒砼时产生的水平荷载：

按q=0.2t/m2考虑。

六、结构计算：

（一）底模验算

根据砼荷载分布情况布置脚手支架位置，如所附：

“支架断面图”所示。

模板支架自重计入全部内模及支架重量和一半的外模重量，共49.32t，平均q=49.32/（45.5×6.5）=0.167t/m2。

1、竹胶板面板检算：

按连续梁计算,用80mm×100mm的方木作为小肋，

①腹板底下间距L=200mm，按全断面高度4.05m计算。

q=（4.05×2.6+0.167+0.25+0.2）=11.15t/m2

M=ql2/10=11.15×0.22/10=0.0446t-m

σ=M/W=0.0446×105/（100×1.82/6）=82.6kg/cm2=8.26Mpa<[σ]=9Mpa（可）

q=（4.05×2.6+0.167）=10.7t/m2

f=qL4/（128EI）=10.8×103×（0.2-0.08）4/（128×4.5×105×1×0.0183/12）

=0.08mm（可）

②非腹板底下间距L=360mm，按断面高度1.2m计算。

q=（1.2×2.6+0.167+0.25+0.2）=3.74t/m2

M=ql2/10=3.74×0.362/10=0.0485t-m

σ=M/W=0.0485×105/（100×1.82/6）=89.8kg/cm2=8.98Mpa<[σ]=9Mpa（可）

q=（1.2×2.6+0.167）=3.29t/m2

f=qL4/（128EI）=3.29×103×（0.36-0.08）4/（128×4.5×105×1×0.0183/12）

=0.72mm（可）

2、纵向带木80×100检算：

按连续梁计算,用100mm×120mm的方木作为大肋，

纵向计算跨度@为L=0.6m。

①腹板底下间距L=200mm

q=11.15t/m2

M=ql2×@/10=11.15×0.62×0.2/10=0.08t-m

σ=M/W=0.08×105/（8×102/6）=60kg/cm2=6Mpa<[σ]=10Mpa（可）

q=10.7t/m2

f=q×@l4/（128EI）=10.7×0.2×103×0.64/（128×9×105×0.08×0.13/12）

=0.36mm（可）

②非腹板底下间距L=360mm

q=3.74t/m2,计算不控制。

3、横向带木100×120检算：

纵向间距@均已固定为0.6m，

①腹板底下跨度L=0.6m，按全断面高度4.05m计算，

q=11.15t/m2

M=ql2×@/10=11.15×0.62×0.6/10=0.24t-m

σ=M/W=0.24×105/（10×122/6）=100kg/cm2=10Mpa<[σ]=10Mpa（可）

q=10.7t/m2

f=5q@l4/（384EI）=5×10.7×0.6×103×0.64/（384×9×105×0.1×0.123/12）

=0.8mm（可）

为保证安全，梁高3.5m以上腹板底下钢管适当加密。

②非腹板底下跨度L=0.9m，按断面高度1.2m计算。

q=3.74t/m2

M=ql2×@/10=3.74×0.92×0.6/10=0.18t-m

σ=M/W=0.18×105/（10×122/6）=75kg/cm2=7.5Mpa<[σ]=10Mpa（可）

q=3.29t/m2

f=5q@l4/（384EI）=5×3.29×0.6×103×0.94/（384×9×105×0.1×0.123/12）

=1.3mm（可）

（二）、钢管支架验算

1、钢管立杆承力：

本桥钢管立杆均为φ48×3.5，根据其横杆步距按1.5米计，

查规范对接每根容许承载力为：

[N]=3t

根据上述计算，如所附：

“支架断面图”所示,

①单侧翼缘部分25m总计有立杆210根，总荷载

G=33.5×2.6+12.8×25/45.5/2+23.24+3.35×（0.25+0.2）×25=151.54t

单根钢管施工荷载为：

（计入1.3的偏载系数）

P=1.3×G/210=0.94t＜[N]=3t（可）

25m底板下模板支架及施工总荷载：

G1=53.9+7.03+6.5×（0.25+0.2）×25=134.1t

立杆共有378根

单根钢管平均承载：

N1=134.1/378=0.355t

②25m腹板中间部分单根钢管承砼最大荷载：

取4m梁高最不利处计算，腹板下为3根/0.6m

N2=3.58×2.6×0.6/3=1.86t

单根钢管承重最大荷载为：

P=N1+N2=2.2t＜[N]=3t（可）

③25m腹板底下部分单根钢管承砼最大荷载：

取3m梁高最不利处计算，腹板下为3根/0.6m

N2=2.89×2.6×0.6/3=1.5t

单根钢管承重最大荷载为：

P=N1+N2=1.9t＜[N]=3t（可）

2、横向水平钢管计算：

根据施工技术规范，砼倾倒所产生的水平荷载按0.2t/m2考虑。

横向水平钢管由于立柱间距＜1.05m，满足不需计算的条件，故不需对横向水平杆进行抗弯强度、抗弯刚度及扣件抗滑移计算。

3、立柱稳定（脚手架整体稳定）计算：

本桥立柱自由计算长度为1.5m，为单根轴心受压结构。

其计算公式为：

kN≤φAfc

其中N=2.2tA=4.89cm2fc=2.05t/cm2

i=1.58cmμ=1h=1.5mk=2（安全系数）

λ=μh/i=1×150/1.58=95查表得φ=0.64

φAfc=0.64×4.892.05=6.42t

2N=4.4＜φAfc=6.42t（可）

（三）、架空部分横向分配梁验算

横向分配梁采用100x120带木，间距0.7m。

底模支垫按q=0.1t/m2

根据“支架断面图”应选取端部处最不利荷载按多跨连续梁进行计算。

p1=（3.6×2.6+0.3+0.3）×0.7=6.97t/m

p2=（1.02×2.6+0.3+0.3）×0.7=2.28t/m

计算结果：

Mmax=0.16t-mQmax=1.33t

根据上述计算结果：

跨中挠度：

fmax=0.1mm

剪应力：

τmax=1.1Mpa<[τ]=1.4Mpa（可）

弯曲应力：

σmax=6.7Mpa<[σ]=10Mpa（可）

（四）、纵梁计算：

纵梁按2跨连续梁进行计算（如图2），荷载取跨中2节间长度砼、模板及自重。

图2

底模模板支架自重计入内模及支架重量和一半的外模重量，共26.2t，平均q=26.2/（20×6.5）=0.2t/m2。

底模支垫按q=0.1t/m2，施工荷载按q=0.1t/m2考虑,振捣砼荷载按q=0.2t/m2考虑。

Ⅰ、腹板底下

L=9.0m

qi+1=qi-1=3.17×2.6+1.925×0.6=9.4t/m

qi=2.624×2.6+1.925×0.6=8.0t/m

Mmax=88.48t-mQ=48.85t

R1=R3=41.8tR2=97.7t

纵梁4I45a,几何特性：

W=5720cm3，I=128960cm4；A=408cm2

σ=Mmax/W=88.48×1e5/5720=1547kg/cm2=154.7Mpa

τ=QS/Id=48.85×1e3/（38.6×4×1.15）=275kg/cm2=27.5Mpa

σz=

=162Mpa（可）

计算变形时：

qi+1=qi-1=3.17×2.6+1.925×0.3=8.82t/m

qi=2.624×2.6+1.925×0.3=7.4t/m

fmax=10.9mm

Ⅱ、底板中间

L=9.0m

qi+1=qi-1=2.64×2.6+2.85×0.6=8.57t/m

qi=2.28×2.6+2.85×0.6=7.64t/m

Mmax=82.8t-mQ=45.9t

R1=R3=38.8tR2=91.8t

纵梁4I45a,几何特性：

W=5720cm3，I=128960cm4；A=408cm2

σ=Mmax/W=82.8×1e5/5720=1448kg/cm2=144.8Mpa

τ=QS/Id=45.9×1e3/（38.6×4×1.15）=259kg/cm2=25.9Mpa

σz=

=152Mpa（可）

计算变形时：

qi+1=qi-1=2.64×2.6+2.85×0.3=7.72t/m

qi=2.28×2.6+2.85×0.3=6.78t/m

fmax=9.8mm

Ⅲ、翼缘板

外模模板支架自重计入支架重量和一半的外模重量，共10.46t，平均q=10.46/（20×3.35）=0.156t/m2。

施工荷载按q=0.1t/m2考虑,振捣砼荷载按q=0.2t/m2考虑。

L=9.0m

qi+1=qi=qi-1=1.342×2.6+3.35×0.456=5.0t/m

Mmax=51.7t-mQ=29t

R1=R3=23.4tR2=58.1t

纵梁3I45a几何特性：

W=4290cm3，I=96720cm4；A=306cm2

σ=Mmax/W=51.7×1e5/4290=1205kg/cm2=120.5Mpa

τ=QS/Id=29×1e3/（38.6×3×1.15）=218kg/cm2=21.8Mpa

σz=

=126.3Mpa（可）

计算变形时：

qi+1=qi=qi-1=1.342×2.6+3.35×0.156=4.0t/m

fmax=7.3mm

纵梁受力均满足要求。

检算梁的整体稳定性：

根据钢结构设计规范，

本支架在纵梁顶，底面间距1.8m左右设置横向联接，与纵梁牢固连接，保证其共同受力，并阻止侧向位移。

（五）、桩顶分配梁计算：

根据箱梁荷载分解图及纵梁受力计算得反力Ri，分配后加于分配梁上，

Ⅰ、路边上，桩顶分配梁受力如图3

图3

计算得

R1=24.6tR2=48.1tR3=28.1t

Mmax=9.36t-m

分配梁为2[25c，2[25c几何特性；W=590cm3，I=7392cm4；A=89.8cm2

σ=Mmax/W=9.36×1e5/590=1586kg/cm2=158.6Mpa（可）

fmax=3.4mm

Ⅱ、路中间，桩顶分配梁受力如图4

图4

计算得

R1=60.1tR2=110.6tR3=66.9t

Mmax=20.7t-m

分配梁为2[36a，2[36a几何特性：

W=1320cm3，I=23740cm4；A=121.8cm2

σ=Mmax/W=20.7×1e5/1320=1568kg/cm2=156.8Mpa（可）

fmax=3.7mm

（六）、钢管桩计算：

根据以上计算，钢管桩顶反力最大为110.6t。

钢管桩均置于扩大基础上，φ600mmδ=8mm钢管按L=4m计算,自重为0.47t

单根桩上纵横梁及联接系重：

0.3t

单桩总荷载为：

P=110.6+0.47+0.3=111.4t

钢管容许承载力

[P]=φAσg/K

L=4m,φ=0.98σg=235MpaK=2.0

[P]=0.98×π×0.6×0.008×23500/2.0=173.6t>P（可）

翼缘部分受力较小，均采用φ600mmδ=8mm钢管。

综上所述，钢管桩均采用φ600mmδ=8mm钢管。

七、扩大基础的计算：

扩大基础由C20砼浇注，成长条形，宽1m,高1m，取路面上斜向长条计算。

路面上中间扩大基础计算图式如下：

按弹性地基梁计算得：

地基反力σ=（ΣPi+G砼）/A=（412.3+15.15×1×1×2.4）/15.15=29.6t/m2

Mmax=31.56t-mQ=57t

配筋：

上下配φ20钢筋@150布置。

路面上边上扩大基础计算图式如下：

按弹性地基梁计算得：

地基反力σ=（ΣPi+G砼）/A=（177.95+15.15×1×1×2.4）/15.15=14.1t/m2

Mmax=15.1t-mQ=23.5t

配筋：

上下配φ16钢筋@150布置。

八、地基承载力计算

路面上地基承载力一般为60t/m2，能满足要求。

路面以下，单根钢管施工荷载最大为2.2t，承载面积为0.6×0.3m2

R=N/A=2.2/0.6/0.3=12t/m2。

路面以下满堂架的搭设要求：

为了提高地基承载能力，施工时将地基填平压实，浇30cm厚三合土垫层，然后在此地面上铺上15cm厚度的枕木，接着每根立杆必须配有上下顶托以加强整体受力，最后按100%设计荷载进行预压，保证地基承载力不小于25t/m2。

此外桥两侧应挖1m深，0.5m宽排水沟，以保证地基承载力，避免出现不均匀沉降。