现浇箱梁满堂支架(贝雷架)计算书.docx

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青田县瓯江四桥（步行桥）工程现浇箱梁满堂支架（贝雷架）检算书

青田县瓯江四桥（步行桥）工程

现浇箱梁满堂支架（贝雷架）

检算书

计算：

复核：

审核：

中铁四局集团有限公司

青田县瓯江四桥（步行桥）工程项目经理部

2016年11月10日

-2-

目录

1编制依据 -4-

2方案简介 -4-

3支架主要材料特性及参数 -4-

4荷载计算 -5-

4.1荷载类型 -5-

4.2荷载组合 -5-

5NU02联钢筋混凝土预应力箱梁支架结构计算 -5-

5.1计算模型及边界条件设置 -7-

5.2计算结果分析 -8-

5.2.1托架上满堂支架计算分析 -8-

5.2.2横向I20a工字钢横梁分析 -9-

5.2.3贝雷梁分析 -9-

5.2.4主横梁双榀I45a工字钢分析 -10-

5.2.5钢管桩分析 -11-

5.3底模体系计算 -11-

5.4.5支架立杆计算 -15-

5.5侧模计算 -15-

5.5.1侧模荷载计算 -15-

5.5.5横向背带钢管计算 -17-

5.5.6侧模拉杆计算 -18-

6跨江南大道防护棚架结构计算 -18-

6.1防护棚架设计 -18-

6.2计算模型及边界条件设置 -19-

6.3设计计算参数 -19-

6.4结构模型 -20-

6.5单元构件计算 -20-

6.6地基承载力 -23-

7SU03联（ NU01联）满堂支架结构计算 -24-

7.1满堂支架设计概况 -24-

7.2计算模型及边界条件设置 -26-

7.3设计计算参数 -26-

7.4梁端满堂支架计算 -26-

7.5梁中满堂支架计算 -29-

7.6支架立杆计算 -31-

7.7地基承载力计算 -33-

7.8支架稳定性计算 -33-

8跨S49省道防护棚架结构计算 -34-

8.1防护棚架设计 -34-

8.2计算模型及边界条件设置 -35-

8.3设计计算参数 -35-

8.4结构模型 -36-

8.5单元构件计算 -36-

8.6地基承载力 -40-

-4-

现浇箱梁满堂支架（贝雷架）检算书

1编制依据

（1）《青田县瓯江四桥（步行桥）工程相关设计图纸》；

（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

（3）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

（4）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；

（5）《建筑扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）；

（6）《建筑结构静力计算手册》建筑工业出版社。

（7）《路桥施工设计计算手册》周水兴编著；

（8）《建筑施工计算手册》（第二版）；

（9）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；

（10）《MIDAS/civil》计算软件；

（11）《结构力学求解器》清华大学；

2方案简介

青田县瓯江四桥（步行桥）工程，SU01联（P1#墩-P2#墩）钢筋混凝土简支箱梁，跨径22.338m，单箱双室截面，梁高2m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；

SU03联（P3#墩-P4#墩）钢筋混凝土简支箱梁，跨径20m，单箱双室截面，梁高2m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；

NU01联（P8#墩-P9#墩）钢筋混凝土简支箱梁跨径20m，单箱双室截面，梁高2m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；

NU02联（P9#墩-P10#墩）预应力混凝土简支箱梁跨径42.641m，大桩号侧横梁采用预应力结构，跨径33m，支承间距为25.8m。

纵梁单箱双室截面，梁高2.8m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；

上部构造现浇箱梁均采用支架现浇法施工，其中SU01联、NU02联上跨市政江南大道与S49省道，横跨公路处采用防管桩+型钢防护棚架作为承重支架，其余两联均采用满堂碗扣支架现浇。

3支架主要材料特性及参数

支架采用Q235钢材材料参数见下表：

表3.1主要材料设计指标

材料

牌号

抗拉、抗弯、抗压容许应力（Mpa）

抗剪容许应力（Mpa）

一般型钢构件

Q-235

215

125

48mm*3.0mm钢管

Q-235

215

125

木材

8.5

1.5

4荷载计算

4.1荷载类型

①模板、支架自重

②新浇筑混凝土自重

③施工人员、材料及机具等施工荷载（2.5kN/m2）

④倾倒混凝土产生的冲击荷载（2kN/m2）

⑤振捣混凝土产生的荷载（2kN/m2）

4.2荷载组合

验算构件强度：

1.2倍恒载+1.4倍活载；

验算构件刚度：

1.0倍恒载+1.0倍活载。

5NU02联钢筋混凝土预应力箱梁支架结构计算

NU02联为钢筋混凝土预应力结构箱梁，采用由于上跨S49省道，施工时必须搭设防护棚架，涉路两侧采用贝雷梁+碗扣满堂支架组合支架作为承重支架。

支架布置形式贝雷梁采用90cm一组间距90cm布置六组。

贝雷梁上部采用60cm间距I20a工字钢作为分配梁，分配梁上搭设碗扣式满堂支架，支架基本步距1.2m，横梁处间距60cm×60cm，。

支架总体高度2m。

支架顶部横向铺设15cm×10cm方木，面板采用15mm厚竹胶板，面板下30cm布置10cm×10cm方木。

贝雷梁下布置间距为4m的三根φ529mm×8mm钢管桩，钢管桩下部浇筑60cm高C20混凝土基础。

防护棚架设计：

防护棚架采用三根φ529mm×8mm管桩+I45a工字钢组合钢结构设计，管桩顶部采用双榀45a工字钢作为横梁，横梁上纵向铺设45a工字钢分配梁，间距布置60cm，分配梁顶部采用方木竹胶板底模，最大跨度12m。

图5-1NU02联支架布置立面图

图5-2NU02联支架布置断面图

图5-3NU02联防护棚架布置断面图

托架承受的荷载按贝雷梁上面满堂碗扣支架间距进行混凝土及其他荷载的分配。

表5-4横梁梁体荷载分区计算表

序号

区号

高度（m）

宽度（m）

计算荷载P（KN/m2）

1

①

0.3

1.5

3.18

2

②

2.95

0.7

73.75

3

③

0.62

2.45

15.5

4

④

2.95

0.7

73.75

5

⑤

0.62

2.45

15.5

6

⑥

2.95

0.7

73.75

7

⑦

0.3

1.5

7.5

表5-5标准梁体荷载分区计算表

序号

区号

高度（m）

宽度（m）

计算荷载P（KN/m2）

1

①

0.3

1.5

3.18

2

②

2.75

0.45

68.75

3

③

0.62

2.825

15.5

4

④

2.75

0.7

68.75

5

⑤

0.62

2.825

15.5

6

⑥

2.75

0.45

68.75

7

⑦

0.3

1.5

7.5

5.1计算模型及边界条件设置

图5.1为NU02联现浇箱梁托架midas分析模型图，梁体两端由于上跨省道，两端均采用贝雷梁+满堂支架形式，计算采取靠近大里程方向布置，模型计算采用整体模拟。

其中，管桩、横梁、贝雷梁、纵横分配梁均采用梁单元构件建模，材质为Q235。

边界条件及连接设置如下：

（1）纵横梁连接：

纵向贝雷梁与横梁采用弹性联接,弹性刚度按经验取值100kN/mm，横梁与分配梁采用弹性连接，弹性刚度按经验取值100kN/mm。

（2）一般支承设置：

管桩底端均按固定端处理约束Dx,Dy,Dz，Rx，Ry，Rz。

图5.1-1NU02联现浇箱梁托架midas分析模型图

图5.1-2NU02联现浇箱梁托架midas模型荷载布置图

5.2计算结果分析

图5.2-1整体结构模型计算

结构整体应力计算，由计算结果可知：

强度最大荷载作用下纵梁最大应力为<215Mpa,故结构整体设计满足安全要求。

5.2.1托架上满堂支架计算分析

满堂支架强度计算结果：

图5.2.1-1强度荷载下满堂支架应力图

由计算结果可知：

强度荷载作用下满堂支架立杆最大应力为<215Mpa,故满堂支架设计满足安全要求。

5.2.2横向I20a工字钢横梁分析

横向I20a工字钢横梁强度计算结果：

图5.2.2-1强度荷载下横梁应力图

由计算结果可知：

强度荷载作用横梁最大应力为<215Mpa,故横向分配梁设计满足安全要求。

5.2.3贝雷梁分析

贝雷梁计算结果：

图5.2.3-1强度荷载下贝雷梁应力图

由计算结果可知：

强度荷载作用牛腿最大应力为<215Mpa,故贝雷梁设计满足安全要求。

图5.2.3-2强度荷载下贝雷梁位移图

由计算结果可知：

荷载组合作用下贝雷梁最大位移向下，最大位移为，满足要求。

5.2.4主横梁双榀I45a工字钢分析

主横梁计算结果：

图5.2.4-1强度荷载下主横梁应力图

由计算结果可知：

强度荷载作用主横梁最大应力为<215Mpa,故主横梁设计满足安全要求。

图5.2.4-2强度荷载下主横梁位移图

由计算结果可知：

荷载组合作用下主横梁最大位移向下，最大位移为，满足要求。

5.2.5钢管桩分析

529mm管桩计算结果：

图5.2.5-1强度荷载下管桩应力图

由计算结果可知：

强度荷载作用主横梁最大应力为<215Mpa,故主横梁设计满足安全要求。

管桩支反力计算：

图5.2.5-2强度荷载下管桩支反力图

最大管桩支反力为：

1135KN

5.3底模体系计算

5.3.1荷载计算

底板计算时，模板跨径0.15m，取1m计算。

面板计算时的恒荷载=73.75KN/m2，施工荷载取2kN/m2；横桥向方木采用100×100mm方木间距30cm。

q1=73.75×0.6×0.3=13.2kN/m

（1）强度计算荷载组合：

Q1＝1.2×13.2+1.4×2×0.3=16.68kN/m

（2）刚度计算荷载组合：

Q2＝13.2+0.6=13.8kN/m

5.3.2面板计算

厚竹胶板的截面参数和材料力学性能指标：

扰度验算

；合格。

5.3.3横向方木验算

横向方木搁置在间距为的纵向方木上，计算跨径为，横向方木的规格为10*10cm的方木、间距为，1米范围内有3根横向方木支撑竹胶板；

单根横向方木上的均布荷载为：

方木的截面参数和材料力学性能指标：

，合格。

5.3.4纵向方木验算

横向方木搁置在间距为60*60的立杆上，计算跨径为，纵向方木的规格为15*10cm的方木、间距为60cm；

单根横向方木上的均布荷载为：

方木的截面参数和材料力学性能指标：

，合格。

5.4内模板、翼缘板体系计算

5.4.1荷载计算

内模计算时，模板跨径0.15m，取1m计算。

面板计算时的恒荷载=15.5KN/m2，施工荷载取2kN/m2；横桥向方木采用100×100mm方木间距30cm。

q1=15.5×0.6×0.3=2.79kN/m

（1）强度计算荷载组合：

Q1＝1.2×2.79+1.4×2×0.3=4.18kN/m

（2）刚度计算荷载组合：

Q2＝2.79+0.6=3.39kN/m

5.4.2面板计算

厚竹胶板的截面参数和材料力学性能指标：

扰度验算

；合格。

5.4.3横向方木验算

横向方木搁置在间距为的纵向方木上，计算跨径为，横向方木的规格为10*10cm的方木、间距为，1米范围内有3根横向方木支撑竹胶板；

单根横向方木上的均布荷载为：

方木的截面参数和材料力学性能指标：

，合格。

5.4.4纵向方木验算

横向方木搁置在间距为60*60的立杆上，计算跨径为，纵向方木的规格为15*10cm的方木、间距为60cm；

单根横向方木上的均布荷载为：

方木的截面参数和材料力学性能指标：

，合格。

5.4.5支架立杆计算

支架立杆轴力取纵向分配梁的最大反力

（1）强度验算

立杆强度满足要求。

（2）立杆稳定验算

轴心受力构件通过控制长细比来保证构件的刚度，计算式如下

自由长度：

由有λ＝177查附录C截面稳定系数表得,

立杆稳定性满足要求。

5.5侧模计算

梁高2.95m，侧模采用15mm厚木模板，竖带采用100×100mm方木按间距30cm均匀布置，横向背带采用双拼Ø48×3.0mm钢管，钢管按间距90cm布置，拉杆采用Ø14圆钢按60×90cm间距布置。

5.5.1侧模荷载计算

混凝土按一次浇筑完成计，浇筑高度2.95m，浇筑时混凝土对侧模的压力计算如下：

式中:

P-----新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）

γc----混凝土的重力密度（kN/m3），此处取25kN/m3

t0----新浇混凝土的初凝时间（h）,此处取t0=4.5h

V----混凝土的浇灌速度（m/h），此处取V=0.5m/h;

β1---外加剂影响修正系数，此处取1.2。

β2---混凝土塌落度影响系数，此处取1.15。

;

倾倒混凝土时对侧模板产生的活载Q=2.0kN/m2;

强度计算荷载组合：

Q1＝1.2×24.2+1.4×2=31.84kN/m2

刚度计算荷载组合：

Q2＝24.2+2=26.2kN/m2

5.5.2面板计算

厚竹胶板的截面参数和材料力学性能指标：

扰度验算

；合格。

5.5.3横向方木验算

横向方木搁置在间距为的纵向方木上，计算跨径为，横向方木的规格为10*10cm的方木、间距为，1米范围内有3根横向方木支撑竹胶板；

单根横向方木上的均布荷载为：

方木的截面参数和材料力学性能指标：

，合格。

5.5.4纵向方木验算

横向方木搁置在间距为60*60的立杆上，计算跨径为，纵向方木的规格为15*10cm的方木、间距为60cm；

单根横向方木上的均布荷载为：

方木的截面参数和材料力学性能指标：

，合格。

5.5.5横向背带钢管计算

侧模横带采用双拼Ø48×3.0mm钢管，钢管间距0.9m，拉杆横向间距0.6m。

取1组双拼钢管进行计算。

强度验算总荷载：

Q1=31.84×0.9=28.7kN/m

刚度验算总荷载：

Q2＝26.2×0.9=23.6kN/m

（2）强度验算

钢管在荷载组合作用下的弯矩

最大弯矩为1.29kN·m。

弯曲应力符合要求。

（3）刚度验算

面板在荷载作用下的挠度

刚度验算符合要求。

经过受力分析，钢管最大弯曲应力为122.6MPa,小于钢材容许的抗弯强度；挠度为0.8mm小于L/250=2.4mm；侧模钢管强度、刚度满足规范要求。

5.5.6侧模拉杆计算

侧模拉杆采用Ø14圆钢，其中承受的拉力F=31.84*0.9*0.6=17.19kN，拉杆容许拉力按下式计算：

F容=115.44×170=19.6kN。

因F

6跨江南大道防护棚架结构计算

6.1防护棚架设计

跨江南大道防护棚架布置形式为净空高度4.78m，行车宽度3.5m，行车以小轿车为主，防护棚架设计：

防护棚架采用三根φ529mm×8mm管桩+I45a工字钢组合钢结构设计，管桩顶部采用单根45a工字钢作为横梁，横梁上纵向铺设45a工字钢分配梁，间距布置腹板底40cm、底板100cm，分配梁顶部采用方木竹胶板底模。

图6.1-1NU02联防护棚架布置断面图

表6.1-2标准梁体荷载分区计算表

序号

区号

高度（m）

宽度（m）

计算荷载P（KN/m2）

1

①

0.3

1.5

3.18

2

②

2.75

0.45

68.75

3

③

0.62

2.825

15.5

4

④

2.75

0.7

68.75

5

⑤

0.62

2.825

15.5

6

⑥

2.75

0.45

68.75

7

⑦

0.3

1.5

7.5

6.2计算模型及边界条件设置

NU02联SU01联现浇箱梁防护棚架midas分析模型图，模型计算采用整体模拟。

其中，管桩、横梁、纵横分配梁均采用梁单元构件建模，材质为Q235。

边界条件及连接设置如下：

（1）纵横梁连接：

纵向纵梁与横梁采用弹性联接,弹性刚度按经验取值100kN/mm，横梁与管桩采用弹性连接，弹性刚度按经验取值100kN/mm。

（2）一般支承设置：

管桩底端均按固定端处理约束Dx,Dy,Dz，Rx，Ry，Rz。

6.3设计计算参数

表6.3-1防护棚架结构所需材料表

序号

材料名称

抗压强度

（MPa）

抗拉强度

（MPa）

抗剪强度（MPa）

弹性模量（MPa）

备注

1

Q235

215

215

125

2.0×105

表6.3-2防护棚架结构所需材料截面特性表

序号

部位

规格

项目

极限应力[σ]

（MPa）

备注

1

横梁

I45a

组合应力

215

2

纵梁

I45a

组合应力

215

3

剪刀撑

10#槽钢

组合应力

215

4

钢管支撑

Φ529×8

组合应力

215

6.4结构模型

图6.4-1防护棚架模型图

图6.4-1防护棚架模型荷载布置图

6.5单元构件计算

（1）整体受力计算

图6.5-1整体应力图

由计算结果可知：

强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图6.5-2整体结构计算

由计算结果可知：

荷载组合作用下棚架最大位移向下，最大位移为，满足要求。

（2）I45纵梁计算

图6.5-3纵梁强度计算

由计算结果可知：

强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图6.5-4纵梁刚度计算

由计算结果可知：

荷载组合作用下纵梁最大位移向下，最大位移为，满足要求。

（3）I45横梁计算

图6.5-5横梁强度计算

由计算结果可知：

强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图6.5-6横梁刚度计算

由计算结果可知：

荷载组合作用下棚架最大位移向下，最大位移为，满足要求。

（4）管桩基础计算

图6.5-7管桩强度计算

由计算结果可知：

强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图6.5-8管桩反力计算

桩底支反力为384.8KN

6.6地基承载力

混凝土基础上预埋1m×1m钢板，地质土层信息显示基础为卵漂石层；浇筑60cm厚的C20混凝土基础，条形基础作用在沥青混凝土结构上，路面的基本承载力为，设计承载力不小于150KPa。

计算如下：

计算考虑扩散角为45°，宕渣重度取值22KN/m3。

则混凝土面的应力为：

σ=N/A=384800/1000000=0.38Mpa<20Mpa,满足要求。

则应力为，满足要求。

混凝土作用在市政道路上，路面结构为沥青混凝土结构，所以地基承载力满足要求。

7SU03联（ NU01联）满堂支架结构计算

7.1满堂支架设计概况

SU03跨（NU01跨）为钢筋混凝土结构箱梁，支架布置形式搭设碗扣式满堂支架，支架基本步距1.2m，横梁处立杆间距60cm×60cm；中梁处立杆间距90cm×60cm，腹板处布置60cm×90cm，翼缘板、底板处立杆布置90cm×90cm。

支架总体搭设高度8-15m，支架顶部横向铺设15cm×10cm方木，面板采用15mm厚竹胶板，面板下30cm布置10cm×10cm方木。

支架搭设采用标准顶底拖，地层布置扫地杆，横向、纵向、水平三向剪刀撑布置。

基础浇筑10cm厚C20混凝土基础。

图7.1-1SU03联满堂支架布置立面图

图7.1-2SU03联满堂支架布置断面图

图7.1-3SU03联满堂支架布置平面图

表7.1-4标准梁体荷载分区计算表

序号

区号

高度（m）

宽度（m）

计算荷载P（KN/m2）

1

①

0.3

1.5

3.18

2

②

1.95

0.4

48.75

3

③

0.52

2.9

13

4

④

1.95

0.4

48.75

5

⑤

0.52

2.9

13

6

⑥

1.95

0.4

48.75

7

⑦

0.3

1.5

7.5

表7.1-5端横梁体荷载分区计算表

序号

区号

高度（m）

宽度（m）

计算荷载P（KN/m2）

1

①

0.3

1.5

3.18

2

②

2.7

0.4

67.5

3

③

0.4

2.7

10

4

④

2.7

0.4

67.5

5

⑤

0.4

2.7

10

6

⑥

2.7

0.4

67.5

7

⑦

0.3

1.5

7.5

根据《路桥施工计算手册》要求，计算时考虑支架的自重以及现浇梁的重量，由于设计形式一致，SU03联的梁体自重较大，故采用SU03联荷载布置进行计算。

7.2计算模型及边界条件设置

SU03跨（NU01跨）现浇箱梁满堂支架架midas分析模型图，模型计算采用整体模拟。

其中，立杆、横杆均采用梁单元构件建模，材质为Q235。

边界条件及连接设置如下：

（1）纵横梁连接：

横梁采用弹性联接,弹性刚度按经验取值100kN/mm。

（2）一般支承设置：

立杆底端按固定端处理约束Dx,Dy,Dz，Rx，Ry，Rz。

7.3设计计算参数

表7.3-1满堂支架结构所需材料表

序号

材料名称

抗压强度

（MPa）

抗拉强度

（MPa）

抗剪强度（MPa）

弹性模量（MPa）

备注

1

Q235

215

215

125

2.0×105

7.4梁端满堂支架计算

图7.4-1梁端支架模型图

图7.4-2梁端支架边界条件布置

图7.4-3梁端支架荷载布置形式

（1）整体计算

图7.4-5整体强度计算图

由