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匝道支架方案

北京东路匝道桥现浇箱梁模板及满堂支架方案

计

算

书

贵州建工集团总公司

北京东路E标段项目经理部

2010年4月4日

一、编制依据

1、贵阳市北京东路道路工程E标段桥梁工程施工图设计文件及地勘报告，以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。

2、国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文（城市建设部分），以及现行有关施工技术规范、标准等。

3、参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2002）和《混凝土工程模板与支架技术》、《公路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》等进行计算，参考《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（报批稿）有关要求。

二、工程概况

绕城调头匝道桥位于北京东路K7+420处，其主要作用是连接北京东路左、右幅车道。

桥梁的起点桩号为K0+197.19,终点桩号K0+297.19，全桥长100米（不包括桥台的长度），为单幅匝道桥。

桥宽8米。

钢筋砼现浇箱梁主要材料数量表

表1-1

联别

整幅

跨径组合（孔-米）

25+25+25+25

起讫桩号

K0+197.19-k0+297.19

断面形式

等截面单箱单式

全长（米）

100

梁高（米）

1.50

梁宽

8.0

支架体积（空间立方米）

10000

备注

现浇砼连续箱梁

三、支架设计要点

1、支架地基处理

根据地勘提供的资料，地质情况从上到下为亚粘土层、弱风化白云岩及强风化白云岩等。

从地勘资料和现场实际反映，箱梁下部地基为亚粘土层，无软基情况。

因此地基整体不需处理，整平压实即可。

满堂支架范围:

梁宽的投影面左右各加宽1m。

首先对支架布设范围内的表土、杂物及淤泥进行清除，并将桥下范围内泥浆池及基坑采取抽水排干后，用砂石将泥浆池及基坑回填密实，以防止局部松软下陷。

在桥的左右侧距支架范围2m外沿桥方向开挖一条60cm×60cm的排水沟，用于雨季排洪和降低地下水位。

一般地段地基处理：

将原地面的浮土清除，有淤泥地段将淤泥清除，用石料回填并夯实。

根据梁底的高度，对其地面进行整平（斜坡地段做成台阶），回填或换填部位每30cm厚采用重型压路机碾压密实（压实度≥90%），达到要求后，采用标准贯入试验，如粘质土N＞7，则σ＞190MPa；如砂类土（中、粗砂）N＞15，则σ＞250MPa，承载力可满足要求。

再填筑50cm的建筑弃渣或土石混碴，分层填筑，分层碾压，使压实度达到94%以上。

最后铺筑15cm厚水泥稳定碎石层，养生后再铺筑20cmC25砼作为满堂支架的基础，其上搭设满堂支架。

2、做好原地面排水，防止地基被水浸泡

桥下支架地基基础表面设2%的人字型横坡以利于排水，并在支架基础两侧设置排水沟，排水沟采用砂浆摸面，防止积水使地基软化而引起支架不均匀下沉。

3、现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求

现浇箱梁满堂支架采用扣件式钢管支架搭设，立杆顶设二层方木，立杆上纵向设15×15cm方木；纵向方木上设10×10cm的横向方木，其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下及跨中间距不大于0.1m（净间距0.05m）。

模板宜用厚1.2cm的优质竹胶合板，横板边角用4cm厚木板加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。

支架纵横均按图示设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每2.7m设一道，纵桥向斜撑沿横桥向共设4～5道，支架外表面必须满布剪刀撑。

每根立杆底部立在混凝土基础上，同时支架立杆必须设置纵、横向扫地杆。

剪刀撑、斜撑搭设应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。

匝道桥立杆的纵、横向间距及横杆步距等搭设要求如下：

⑴采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×100cm和60cm×70cm×100cm及60cm×90cm×100cm三种布置形式的支架结构体系，其中：

墩旁两侧各2m范围内的支架采用60cm×60cm×100cm的布置形式；除墩旁两侧各2m之外的其余范围内的支架采用60cm×70cm×100cm的布置形式，翼缘板采用60cm×90cm×100cm,但纵横隔板梁下2m范围内的支架立杆的间距应加密至60cm（即采用60cm×60cm×100cm支架布置形式）。

四、现浇箱梁支架验算

本计算书分别以跨径25m等截面现浇混凝土箱形连续梁为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。

㈠、荷载计算

1、荷载分析

根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

⑴q1——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。

钢筋混凝土的重量由相对应的支架承担，按照箱梁对应的面积，虽然是分为两次浇筑，但荷载是全部压在支架上的，所以将箱梁分为翼板、底板和顶板、腹板和顶板,梁端和横隔板五部分进行支架计算。

箱梁自重荷载，

翼板：

2.86吨/m，

底板和顶板：

3.7吨/m，

腹板和顶板：

4.68吨/m，

梁端：

15.6吨/m

横隔板：

15.6吨/m。

⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。

内模与外膜采用2.44*1.22*0.012竹胶板,

⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。

⑷q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。

⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。

因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=26℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

q5=

K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2

当V/t=1.2/26=0.046＞0.035

h=1.53+3.8V/t=0.23m

q5=PM=K×r×h=1.2×26×0.23=7.17KPa

⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。

⑺q7——支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下所示：

钢管支架：

根据《K7+420匝道桥支架布置方案》（翼板支架高度按11.3米,底板按10米）计算：

翼板对应部分支架需用钢管长度为101*5*11.3+10*2*101+90.5*5*10=12251.5米，重量为47.1吨；

腹板的钢管用量为164*2*10+0.6*164*10+98*2*10=6224米，重量为24吨；

底板对应的支架钢管用量为127*6*10+3*127*10+6*88.9*10=16764米，重量为64.374吨；

对应的钢管长度为6*10*7+4*3*10+1.6*7*10=652米，重量为2.5吨。

⑻q8——底模下方楞木重量：

采用立杆上纵向设10×15cm方木；纵向方木上设10×10cm的横向方木，梁端实体、腹板、横隔板、底板和翼板位置间距10㎝,查表得方楞木容重为0.9*103㎏/m3，那么腹板对应位置的每平方米10×10cm方楞木的长度为10米,重量为10*0.1*0.10*9=0.9KN/M2;15×15cm方楞木长度为2米,重量为2*0.15*0.15*9=0.41KN/M2，翼板对应的位置每平方米15×15cm方楞木长度为4米,重量为4*0.15*0.15*9=0.81KN/M2，10×10cm方楞木长度为5米,重量为5*0.1*0.1*9=0.45KN/M2,梁端实心和横隔板部分对应位置每平方米15×15cm方楞木长度为2米,重量为1.7*0.15*0.15*9=0.34KN/M2，10×10cm方楞木的长度为25米,重量为25*0.1*0.1*9=2.25KN/M2.底板对应的位置每平方米15×15cm方楞木长度为2米,重量为2*0.15*0.15*9=0.405KN/M2，10×10cm方楞木长度为5米,重量为5*0.1*0.1*9=0.45KN/M2,

2、荷载组合

模板、支架设计计算荷载组合

模板结构名称

荷载组合

强度计算

刚度检算

底模及支架系统计算

⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺+⑻

⑴＋⑵＋⑺

侧模计算

⑸＋⑹

⑸

四、支架计算

支架采用∮48×3.5mm扣件式钢管，除顶面部分（不超过3.0m范围内）因钢管的长度受到限制，采用搭接外，其余均采用对接形式。

1、钢管支架的截面特性和容许荷载

查相关手册，得到截面特性如下：

外径

（mm）

壁厚

（mm）

截面积

A（mm2）

惯性矩

（mm4）

抵抗矩

（mm3）

回转半径

（mm）

每延米自重

（kg）

48

3.5

4.89×102

1.215×105

5.078×103

15.78

3.84

钢管支架的容许荷载［N］

横杆间距L（cm）

∮48×3.5mm扣件式钢管

对接立杆（KN）

搭接立杆（KN）

100

35.7

13.9

钢管的容许压应力［σ］＝215Mpa

单个扣件的容许抗滑力为［Rc］=8.5KN

2、箱梁对应得各部分支架立杆计算

1.梁端实心部分及横隔板对应的支架计算（支架高度10m）扣件式钢管支架体系采用60×60×100cm的布置结构，如下图：

混凝土重量G1＝156*1.6=249.6KN

模板重量G2＝1*1.6*4＝6.4KN

模板下分配方楞木重量G3＝2.59*1.6*4＝16.576KN

施工荷载:

临时堆放材料及风荷载G4＝（2+2.5+2+2）*1.6*4＝54.4KN

钢管支架荷载G5-1＝25*3÷10＝7.5KN（支架顶面以下3米范围内）

钢管支架荷载G5＝25KN（支架顶面以下10米范围内）

、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），总荷载G3.0＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5-1＝249.6＋6.4＋16.576＋54.4＋7.5＝334.474KN

、在支架顶面以下10米范围内，总荷载G17＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5＝249.6＋6.4＋16.574＋54.4＋25＝351.974KN

②、梁端实心部分及横隔板对应的立杆数量为n=42根，单根钢管的受力情况为：

、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），考虑0.5系数;N＝1.5*G3.0/n＝1.5*334.474KN/42=11.95KN

N＜［N］＝13.9KN，满足强度要求

N＞［Rc］＝8.5KN，扣件抗滑不能够满足要求,施工时使用2到3个扣件来满足抗滑要求。

、在支架顶面以下10米范围内,考虑、5系数：

N＝1.5*G17/n＝1.5*351.974KN/42=12.571KN

N＜［N］＝35.7KN，满足强度要求

因采用对接扣件，不考虑扣件抗滑要求

立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架

立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=12.246KN

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—支架立杆的截面积A＝489mm2（取φ48mm×3.5mm钢管的截面积）

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.78㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1m。

于是，λ＝L/i＝63.71，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.752。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距1×La×h2/10=0.06

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：

W=5.08×103mm3

则，N/ΦA+MW/W＝12.246×103/（0.829×489）+0.06×106/（5.08×103）＝42.02KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

2、翼板部分的各种荷载计算（钢管支架高度11.3m高计）：

翼板支架布置图如下：

钢筋混凝土重量G1＝28.6*90.5=2588.3KN

模板重量G2＝1*90.5*4=362KN

模板下分配方楞木重量G3＝1.26*90.5*4=456.12KN

施工荷载;临时堆放材料荷载、风荷载G4＝（2+2.5+2+2）*4*90.5=3077KN

钢管支架荷载G5-1＝471*3÷11.3＝125.044KN（支架顶面以下3米范围内）

钢管支架荷载G5＝471KN（支架顶面以下11.3米范围内）

、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），总荷载G3.0＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5-1＝2588.3＋362＋456.12＋3077＋125.044＝6608.464KN

、在支架顶面以下11.3米范围内，总荷载G22.5＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5＝2588.3＋362＋456.12＋3077＋471＝6954.42KN

翼板的立杆数量为n=1010根，单根钢管的受力情况为：

、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），考虑0.5系数N＝1.5*G3.0/n＝1.5*6608.464KN/1010=9.81KN

N＜［N］＝13.9KN，满足强度要求

N＞［Rc］＝8.5KN，扣件抗滑不能够满足要求,施工时使用2到3个扣件来满足抗滑要求。

、在支架顶面以下11.3米范围内）考虑0.5系数，N＝1、5*G22.5/n＝1、5*6954.42KN/1010=10.32KN

N＜［N］＝35.7KN，满足强度要求

因采用对接扣件，不考虑扣件抗滑要求

立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架

立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=10.43KN

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—支架立杆的截面积A＝489mm2（取φ48mm×3.5mm钢管的截面积）

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.78㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1m。

于是，λ＝L/i＝63.71，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.752。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2

La—立杆纵距0.9m；

h—立杆步距1×La×h2/10=0.09

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：

W=5.08×103mm3

则，N/ΦA+MW/W＝10.43×103/（0.829×489）+0.09×106/（5.08×103）＝43.445KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的

3.底板对应的支架计算（支架高度10m）

混凝土重量G1＝37*88.9=3289.3KN

模板重量G2＝266.7KN

模板下分配方楞木重量G3＝228.02KN

施工荷载:

临时堆放材料及风荷载G4＝（2+2.5+2+2）*88.9*3＝2266.95KN

钢管支架荷载G5-1＝643.74*3÷10＝193.122KN（支架顶面以下3米范围内）

钢管支架荷载G5＝643.74KN（支架顶面以下10米范围内）

、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），总荷载G3.0＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5-1＝3289.3＋266.7＋228.02＋2266.95＋193.12＝6244.09KN

、在支架顶面以下10米范围内，总荷载G17＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5＝3289.3＋266.7＋228.02＋2266.95＋643.74＝6694.71KN

底板对应的立杆数量为n=762根，单根钢管的受力情况为：

、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），考虑0.5系数，N＝1.5*G3.0/n＝1.5*6244.09KN/762=12.29KN

N＜［N］＝13.9KN，满足强度要求

N＞［Rc］＝8.5KN，扣件抗滑不能够满足要求,施工时使用2到3个扣件来满足抗滑要求。

、在支架顶面以下10米范围内考虑0.5系数，N＝1.5*G17/n＝1.5*6694.71KN/762=13.17KN

N＜［N］＝35.7KN，满足强度要求

因采用对接扣件，不考虑扣件抗滑要求

立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架

立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=13.63KN

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—支架立杆的截面积A＝489mm2（取φ48mm×3.5mm钢管的截面积）

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.78㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1m。

于是，λ＝L/i＝63.71，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.752。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2

La—立杆纵距0.7m；

h—立杆步距1×La×h2/10=0.07

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：

W=5.08×103mm3

则，N/ΦA+MW/W＝13.63×103/（0.829×489）+0.07×106/（5.08×103）＝47.402KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

4.腹板对应的支架计算（支架高度10m）

腹板支架布置图如下所示：

钢筋混凝土重量G1＝46.8*88.9＝4160.52KN

模板重量G2＝96.9KN

模板下分配方楞木重量G3＝116.459KN

施工荷载:

临时堆放材料荷载及风荷载G4＝（2+2.5+2+2）*1*68.9+（2+2.5+2+2）*1.4*20＝823.65KN

钢管支架荷载G5-1＝240×3÷10＝72KN（支架顶面以下3米范围内）

钢管支架荷载G5＝240KN（支架顶面以下10米范围内）

腹板对应的立杆数量为n=664根，单根钢管的受力情况为；

、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），总荷载G3.0＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5-1＝4160.52＋96.9＋116.459＋823.65＋72＝5269.529KN

、在支架顶面以下10米范围内，总荷载G10＝G1＋G2＋G3＋G4＋G5＝4160.52＋96.9＋116.459＋823.65＋240＝5437.529KN

Ⅰ、在支架顶面以下3米范围内（容许搭接部分），考虑0.5系数N=1、5*G3.0/n＝11.91KN

N＜［N］＝13.9KN，满足强度要求

N＞［Rc］＝8.5KN，扣件抗滑不能够满足要求,施工时使用2到3个扣件来满足抗滑要求。

、在支架顶面以下10米范围内,考虑0.5系数N=1、5*G17/n=12.28KN

N＜［N］＝35.7KN，满足强度要求

因采用对接扣件，不考虑扣件抗滑要求

立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架

立杆的稳定性计算公式：

N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=12.28KN

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—支架立杆的截面积A＝489mm2（取φ48mm×3.5mm钢管的截面积）

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.78㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1m。

于是，λ＝L/i＝63.71，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.752。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距1×La×h2/10=0.06

W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：

W=5.08×103mm3

则，N/ΦA+MW/W＝12.28×103/（0.829×489）+0.06×106/（5.08×103）＝42.11KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

2、满堂支架整体抗倾覆验算

依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。

K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw

采用第二跨25m验算支架抗倾覆能力：

桥宽度8m，长25m采用60×70×120cm和60×60×120cm及60×9×120cm跨中支架来验算全桥：

支架横向17排；

支架纵向底板区33排，腹板区38排；翼板区25排

高度10m；

立杆需要5170m;

纵向横杆需要3825m；

横向横杆需要2770m；

故：

钢管总重（5170+3825+2770）×3.84=45.17T;

故q=45.17×9.8=442.666KN；

稳定力矩=y×Ni=16×442.