现浇箱梁满堂支架方案计算3标.doc

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目录

一、编制依据 -1-

二、工程概况 -1-

三、现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求 -1-

四、现浇箱梁支架验算 -2-

4.1荷载计算 -2-

4.1.1荷载分析 -2-

4.1.2荷载组合 -2-

4.1.3荷载计算 -3-

4.2结构检算 -4-

4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算 -4-

4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算 -7-

4.2.3箱梁底模下横桥向方木验算 -8-

4.2.4扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算 -9-

4.2.5底模板计算 -11-

4.2.6侧模验算 -12-

4.2.7立杆底座和地基承载力计算 -13-

4.2.8支架变形 -14-

五、支架搭设施工要求及技术措施 -14-

5.1模板支架立杆、水平杆的构造应符合下列要求 -15-

5.2满堂模板支架的支撑设置应符合下列规定 -15-

5.3支架拆除要求 -15-

5.4支架预压及沉降观测 -16-

六、安全防护措施及安全交底 -17-

6.1安全防护措施 -17-

6.2安全交底 -18-

K11+380车行天桥现浇箱梁模板

及满堂支架方案计算书

一、编制依据

1、施工图设计文件及地勘报告相关文件。

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，以及现行有关施工技术规范、标准等。

3、参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《铁路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。

二、工程概况

该桥起讫桩号：

K0+86.792～K0+182.792（车行天桥），对应主线桩号为K11+380，全长96m。

K11+380车行天桥位于河源市连平县上坪镇布联村内，平面位于直线上，桥面横坡为单向1%，纵断面位于R=1300m的竖曲线上，桥梁与路线右交角90°，桥梁跨越主线，桥下预留净空5.5m。

上部结构采用25+40+25m变梁高预应力混凝土连续箱梁，1#、2#桥墩采用薄壁花瓶墩，墩柱截面1.1m*1.5m，独桩独柱结构，0#台为柱式台、3#台为座板式桥台桩，钻孔灌注桩基础。

25+40+25m变梁高预应力混凝土连续箱梁，梁高及底板厚度均为二次抛物线，通过调整铺装层厚度形成桥梁横坡，箱梁顶底面水平，边竖腹板竖直，箱梁顶宽5.3m，箱梁底宽2.3m，单侧悬臂长1.5m，悬臂端厚15cm，悬臂根部厚35cm。

箱梁腹板厚度由箱梁梁体1#、2#主墩墩顶位置由60cm变至第二跨跨中及桥台附近梁段45cm。

底板在箱梁梁体1#、2#主墩墩顶位置由厚40cm变至第二跨跨中及桥台附近梁段厚25cm；顶板厚25cm。

顶板设40×15cm的倒角，底板设30×30cm的倒角。

三、现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求

采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。

立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设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间距不大于0.25m（净间距0.15m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m）。

模板宜用厚12mm的优质竹胶合板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。

桥梁纵向桥墩两侧6米及靠近桥台侧6米范围内立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距60cm×60cm×60cm。

桥梁纵向其余位置在底板范围内横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距60cm×90cm×60cm，在翼板范围内横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距90cm×90cm×60cm。

纵向、横向和水平向都需要设剪刀撑，横桥向设置一道剪刀撑；纵向每5.4米设一道剪刀撑，水平向每3米设一层剪刀撑，使支架成为整体。

四、现浇箱梁支架验算

本计算书分别以最大截面预应力混凝土箱形连续梁和最小截面预应力混凝土箱形连续梁处为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。

4.1荷载计算

4.1.1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。

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）。

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。

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表所示：

满堂钢管支架自重

立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距

支架自重q7的计算值（kPa）

60cm×60cm×60cm

4.8

4.1.2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

⑴＋⑵＋⑺

侧模计算

⑸＋⑹

⑸

4.1.3荷载计算

⑴箱梁自重——q1计算

根据现浇箱梁结构特点，我们取C－C截面（最大截面）、D－D截面（最小截面）两个代表截面进行箱梁自重计算，并对两个代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。

C-C截面处q1计算

根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=4.29m2则：

q1＝=＝

取1.2的安全系数，则q1＝48.49×1.2＝58.19kPa

注：

B——箱梁底宽，取2.3m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

D-D截面处q1计算

根据横断面图，用CAD算得梁体截面积A=2.94m2则：

q1＝=＝

取1.2的安全系数，则q1＝33.23×1.2＝39.876kPa

注：

B——箱梁底宽，取2.3m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算

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=20℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

q5=

K为外加剂修正系数，取掺缓凝外加剂K=1.2

当V/t=1.2/20=0.06＞0.035；

h=1.35+3.8V/t=1.578m

q5=

4.2结构检算

4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算

碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。

本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。

⑴C-C截面处两侧

在5-5截面处两侧，钢管扣件式支架体系采用60×60×60cm的布置结构，

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为60cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=40kN（参见公路施工手册-桥涵中［N］=40kN）。

立杆实际承受的荷载为：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）

NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；

NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力

ΣNQK—施工荷载标准值；

于是，有：

NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×58.19=20.95KN

NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN

ΣNQK=0.6×0.6×（q3+q4+q2）=0.36×（1.0+1.0+2）=1.44KN

则：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（20.95+0.36）+0.85×1.4×1.44=27.28KN＜［N］＝40kN，强度满足要求。

②、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=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；

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—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。

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＝15.8㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝0.6m。

于是，λ＝L/i＝38，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.893。

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=3.12

us—风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表7.3.1第36b项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.3KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×3.12×1.2×0.3=0.78KN/m2

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距0.6m，

故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.02KN

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＝27.28×103/（0.893×489）+0.02×106/（5.08×103）＝66.4KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

⑴D-D截面处两侧

在D-D截面处两侧，钢管扣件式支架体系采用60×90×60cm的布置结构，

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为60cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=40kN（参见公路施工手册-桥涵中［N］=40kN）。

立杆实际承受的荷载为：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）

NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；

NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力

ΣNQK—施工荷载标准值；

于是，有：

NG1K=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×39.87=21.52KN

NG2K=0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.0=0.54KN

ΣNQK=0.6×0.9×（q3+q4+q2）=0.54×（1.0+1.0+2）=2.16KN

则：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（21.52+0.81）+0.85×1.4×2.16=29.36KN＜［N］＝40kN，强度满足要求。

②、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=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；

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—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。

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＝15.8㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝0.6m。

于是，λ＝L/i＝38，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.893。

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=3.12

us—风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表7.3.1第36b项得：

us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.3KN/m2

故：

WK=0.7uz×us×w0=0.7×3.12×1.2×0.3=0.78KN/m2

La—立杆纵距0.9m；

h—立杆步距0.6m，

故：

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.03KN

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＝29.36×103/（0.893×489）+0.03×106/（5.08×103）＝73.1KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

4.2.2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

采用跨中16m验算支架抗倾覆能力：

跨中支架宽3m，长16m采用60×90×60cm跨中支架来验算全桥：

支架横向6排；

支架纵向18排；

高度5.4m；

顶托TC60共需要6×18=108个；

立杆需要6×18×5.4=583.2m;

纵向横杆需要6×17×（5.4/0.9）×0.9=550.8m；

横向横杆需要18×5×（5.4/0.6）×0.6=486m；

故：

钢管总重（583.2+550.8+486）×3.84/1000=6.2t;

顶托TC60总重为：

108×7.2/1000=0.78t；

故q=（6.2+0.78）×9.8=68.4KN；

稳定力矩=y×Ni=5.4×68.4=369.36KN.m

依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×us×w0=0.7×3.12×1.2×0.3=0.78KN/m2

跨中16m共受力为：

q=0.78×5.4×16=62.4KN；

倾覆力矩=q×2.7=62.4×2.7=168.48KN.m

K0=稳定力矩/倾覆力矩=369.36/168.48=2.2>1.3

计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求

4.2.3箱梁底模下横桥向方木验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L＝60cm进行受力计算,在中支点截面及跨中横隔板梁处按L＝60cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。

如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

⑴支点C-C截面处

按中支点截面处3米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝60cm进行验算。

①方木间距计算

q＝（q1+q2+q3+q4）×B＝（58.19+1.0+2.5+2）×3=191.07kN/m

M＝（1/8）qL2=（1/8）×191.07×0.62＝8.6kN·m

W=（bh2）/6=（0.1×0.12）/6=0.000167m3

则：

n=M/（W×［δw］）=8.6/（0.000167×11000×0.9）=5.2（取整数n＝6根）

d＝B/（n-1）=3/5=0.6m

注：

0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于0.6m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.3m，则n＝3/0.3＝10。

②每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.1×0.13）/12=8.33×10-6m4

则方木最大挠度：

fmax=（5/384）×［（qL4）/（EI）］=（5/384）×［（191.07×0.64）/（12×9×106×8.33×10-6×0.9）］=3.98×10-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m（挠度满足要求）

③每根方木抗剪计算

τ=MPa＜［τ］=1.7MPa

符合要求。

4.2.4扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算

本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用15×15cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L＝60cm（横向间隔l＝60cm布置）进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距在中支点桥墩两侧均按0.25m（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按30cm布设，如下图布置，将方木简化为如图的简支结构（偏于安全）。

木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

⑴支点两侧截面（按5－5截面受力）处

①方木抗弯计算

p=lq/n＝l（q1+q2+q3+q4）×B/n＝0.6×（58.19+1.0+2.5+2）×24/80=11.46kN

Mmax＝（a1+a2）p＝（0.45+0.15）×11.46=6.876kN·m

W=（bh2）/6=（0.15×0.152）/6=5.6×10-4m3

δ=Mmax/W=6.876/（5.6×10-4）=12.27MPa＜0.9［δw］＝13.05MPa（符合要求）

注：

0.9为方木的不均匀折减系数。

②方木抗剪计算

Vmax=3p/2=（3×11.46）/2=17.19kN

τ=MPa＜0.9×［τ］＝1.7×0.9=1.53MPa

符合要求。

③每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.15×0.153）/12=4.2×10-5m4

则方木最大挠度：

fmax=

=4.912×10-5＜0.9×L/400=0.9×0.9/400m=2.025×10-3m

故，挠度满足要求

4.2.5底模板计算

箱梁底模采用竹胶板，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图：

通过前面计算，横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置，则有：

竹胶板弹性模量E＝5000MPa

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（1.0×0.0153）/12=2.8125×10-7m4

⑴C－C截面处底模板计算

①模板厚度计算

q=（q1+q2+q3+q4）l=（58.19+1.0+2.5+2）×0.25=15.9kN/m

则：

Mmax=

模板需要的截面模量：

W=m2

模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：

h=

因此模板采用1220×2440×12mm规格的竹胶板。

②模板刚度验算

fmax=＜0.9×0.25/400m=6.25×10-3m

故挠度满足要求。

4.2.6侧模验算

根据前面计算，分别按10×10cm方木以25cm和30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有：

⑴10×10cm方木以间距30cm布置

①模板厚度计算

q=（q4+q5）l=（4.0+58.19）×0.3=18.657kN/m

则：

Mmax=

模板需要的截面模量：

W=m2

模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：

h=

模板采用1220×2440×12mm规格的竹胶板。

②模板刚度验算

fmax=＞0.9×0.3/400m=7.5×10-3m

故采用30cm间距时，刚度不满足要求。

⑵10×10cm方木以间距25cm布置

①模板厚度计算

q=（q4+q5）l=（4.0+58.19）×0.25=15.54kN/m

则：

Mmax=

模板需要的截面模量：

W=m2

模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：

h=

因此模板采用1220×2440×12mm规格的竹胶板。

②模板刚度验算

fmax=＜0.9×0.25/400m=6.25×10-3m

故侧模10×10cm方木以25cm布置。

4.2.7立杆底座和地基承载力计算

⑴立杆承受荷载计算

在支点C-C截面两侧立杆的间距为60×60cm，每根立杆上荷载为：

N＝a×b×q＝a×b×（q1+q2+q3+q4+q7）

＝0.6×0.6×（58.19+1.0+1.0+2.0+4.8）=24.12kN

⑵立杆底托验算

立杆底托验算：

N≤Rd

通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载为24.12kN，底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd=40KN;

得：

24.12KN＜40KN立杆底托符合要求。

⑵立杆地基承载力验算

地基薄弱地段分层填筑基填方用土，使压实度达到96％以上后，根据经验及试验，地基承载力达到[fk]=200Kpa以上（参考《建筑施工计算手册》。

在1m2的地基上最大承载P为：

P=a×b×（q1+q2+q3+q4+q7）

=1×1×（58.19+1.0+1.0+2.0+4.8）=66.99KPa＜[k]=190KPa

则经过处理后，可以满足要求。

4.2.8支架变形

支架变形量值F的计算：

F＝f1＋f2＋f3

①f1为支架在荷载作用下的弹性变形量

由上计算每根钢管受力为24,.12KN，φ48mm×3.5㎜钢管的截面积为489mm2。

于是f1=б×L/E

б＝24.12÷489×103＝49.32N/mm2，

则f1＝49.32×10÷（2.06×105）＝2.39mm。

②f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量

支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括杆件接头的挤压压缩δ1和方木对方木压缩δ2两部分，分别取经验值为2mm、3mm，即f2＝δ1＋δ2＝5mm。

③f3为支架地基沉降量取经验值5mm。

故支架变形量值F为:

F＝f1＋f2＋f3=2.39+5+5=12.39mm

五、支架搭设施工要求及技术措施

现浇箱梁支架采用满堂扣件钢管脚手架或碗口式钢管架搭设。

搭设时，先在混凝土上放置15cm×15cm钢板垫在钢管底下。

支架顶部设置顶托，顶托上设纵梁和横梁，其上铺设梁体模板。

支架纵横向设置剪力撑