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现浇箱梁支架设计计算书

第一章编制依据

1、编制依据

1.1施工合同文件及其他相关文件。

1.2工地现场考察所获取的资料。

1.3《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。

1.4《公路工程质量检验评定标准》JTGF80-2004。

1.5《公路工程施工安全技术规范》JTJ076-95。

1.6《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30-2005。

1.7《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008

1.8《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

1.9《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91

1.10《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）

第二章工程概况

本工程为新建桥梁，起点桩号K3+799.97，终点桩号K3+866.03，桥长66.06m。

桥跨布置为一联，具体分跨为：

（16+27+16）m。

主桥箱梁采用C50混凝土。

桥梁支架位于地势较低的水田之中，在进行支架搭设前应进行地基处理。

1　上部结构采用现浇预应力砼变截面连续箱梁，桥梁与道路成75°夹角，分为上下行两座独立的桥梁。

桥梁平面位于R=1200mm的圆弧上，纵断面位于0.54%的上坡上。

2　桥梁左、右幅不等宽，左幅桥梁宽度为25.25m，右幅桥梁宽度为22.5m，两幅桥梁之间设置1.0m的中央分隔带。

左幅桥具体布置为：

6m（人行道、非机动车道）+1.5m（机非分隔带）+17.25m（机动车道）+0.50m（防撞栏）=25.25m；右幅桥具体布置为：

6m（人行道、非机动车道）+1.5m（机非分隔带）+14.5m（机动车道）+0.50m（防撞栏）=22.5m。

上部结构为（16+27+16）m变截面预应力砼连续箱梁。

桥墩处梁高1.7m，桥台和中跨跨中梁高为1.1m，采用二次抛物线过渡，过渡段的方程式为Y=0.004167X2+1.1。

左幅桥箱梁顶板宽25.25m，底板宽20.25m，悬臂宽2.5m，为单箱五室结构；右幅桥箱梁顶板宽22.5m，底板宽17.5m，悬臂宽2.5m，为单箱五室结构。

标准段跨中顶板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚50cm。

支座附近顶板厚度50cm，底板厚度47cm，腹板厚65cm。

支点处设横隔梁，中横隔梁宽2.0m，端横隔梁宽1.2m。

3　桥台采用座板式桥台，基础采用冲击钻钻孔灌注桩基础，桥台桩基直径为1.5m，按嵌岩桩设计，要求嵌入中风化石飞岩深度不小于1.0D（D为桩基直径）。

台背回填透水性较好的砂砾石，回填尺寸按施工规范要求确定，回填时要求分层压实，压实度不小于96%。

桥墩采用柱式桥墩，墩柱间设系梁。

桥面横坡：

采用2.0%双向横坡，坡向外侧，桥面横坡通过箱梁斜置形成，箱梁顶、底板始终保持平行。

4　桥面铺装：

4cm厚改性沥青砼（AC-13C）+5cm厚中粒式沥青砼（AC-20C）防水层，铺装总厚9cm。

桥面排水：

桥面设置泄水管，直接将桥面雨水导入道路排水系统。

5　伸缩缝：

为了保证梁能自由变形，在0#、3#桥台处设置GQF-Z60型伸缩缝。

支座采用GPZ（2009）桥梁盆式橡胶支座。

6　人行道栏杆：

为了保证安全，在人行道外侧设置栏杆，共两道。

防撞栏：

在桥梁中线侧设置两道SS级加强型防撞栏，并在防撞栏外则设置外挂式花盆。

第三章现浇箱梁支架地基处理、支架搭设

本工程连续梁均采用扣件式满堂支架，施工工艺流程如下：

地基处理→摆底托→立钢管→放置顶托→搭设方木→支底模→预压→绑底腹板钢筋→支内模→浇底腹板→绑顶板钢筋→浇筑底板砼→张拉→灌浆→拆架等工序。

扣件式满堂支架基础需进行处理，支架强度、刚度、稳定性需进行验算，支架搭设完毕后进行支架预压，预压荷载为浇注重量的1.2倍以上，通过预压消除支架非弹性变形及找出支架弹性变形规律。

箱梁砼浇筑采用二次浇筑法，第一次浇筑至腹板与翼缘板连接处，横梁浇筑到中部；第二次浇筑横梁上部及顶板。

一、地基处理

支架在同一跨地面尽量保持在一个水平面上，若地势高低不平，则先挖成台阶状，进行地基处理后再搭设。

支架基础先清除表面杂草、杂物，将松散、含水量大的淤泥进行清运，用透水性良好的土进行换填，松铺厚度按30cm一层。

施工前先对搭设支架范围进行放样，根据放样范围确定基础处理范围，支架基础持力层选择在粉质粘土层，需清除软土厚约1.5m，然后回填1.0m厚的风化石，用大型振动压路机分层碾压密实，其上回填20cm厚级配碎石，表面用25cm厚C30砼硬化。

在处理过的地基两侧挖设50×50cm的砖砌排水沟，并与旁边的自然排水沟连通，将雨水引进排水沟，防止雨水浸泡地基，避免支架产生不均匀沉降。

二、支架的搭设

桥梁支架顺桥向长度为59m，横桥向宽度为25.25m，左右两侧各设置1.0m宽的独立人行道及操作平台。

右幅横桥向宽度为22.45m，左右两侧各设置1.0m宽的独立人行道及操作平台。

支架高度为1.5m～2.5m不等。

箱梁的现浇支架采用扣件式满堂支架，用Φ48×3.0架管搭设，使用与立杆配套可调底座、可调托撑。

立杆顶托撑上设2道Φ48×3.0架管；架管上设5×10cm的横向方木，间距为20cm；模板采用厚15mm的优质竹胶合板。

根据计算并结合类似工程的施工经验，支架立杆顺、横桥向的间距布置为60cm×60cm，水平杆步距为90cm。

肋板和中横梁下面由于荷载集中，宜加密，肋板下顺桥向间距为60cm，横桥向间距为30cm；中横梁顺桥向间距为30cm，横桥向间距为60cm，即在中间再增设一排立杆。

端横梁由于位于桥台台帽上，无需立杆。

满堂支架搭设方法及要求如下：

1）支架的组装：

支架从一端向另一端延伸，自下而上逐步搭设。

2）搭设顺序：

地基换填处理→铺筑级配碎石→浇筑水泥砼→根据支架密度放样→安装坚向、顺、横桥向钢管→搭设工作通道→加密水平钢管→安装加固剪刀撑钢管→安装顶部栏杆。

3）支架顶部标高控制：

标高通过钢管顶部的顶托控制，施工时测量队在底板边缘沿里程方向每隔5m提供控制点的标高，其余各点由工人拉线控制。

4）满堂支架搭设的要求：

A、钢管立柱底部应设垫木和底座，垫木采用厚度为50mm的高强度木板，底座采用150mm×150mm×15mm厚的钢板底座。

钢管立柱顶部设可调支托，U型支托与楞梁两侧间如有间隙，必须楔紧，其螺杆伸出钢管顶部不得大于200mm，螺杆外径与立柱钢管内径的间隙不得大于3mm，安装时应保证上下同心。

B、在立杆距地面200mm高处，沿纵横水平方向按纵下横上的程序设扫地杆。

可调支托底部的立柱顶端应沿纵横向设置一道水平拉杆。

扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距，在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下，进行平均分配确定步距后，在每一步距处纵横向应各设一道水平拉杆。

纵横向连接钢管均与墩柱相锁接；支架端部与墩柱、台帽顶紧顶牢。

支架设剪刀撑以提高其整体稳定性，每隔4m设一排。

C、钢管扫地杆、水平拉杆均采用对接连接。

剪刀撑采用搭接，搭接长度不小于500mm，并采用2个旋转扣件分别在离杆端不小于100mm处进行固定。

D、当立柱底部不在同一高度时，高处的纵向扫地杆应向低处延长不少于2跨，高低差不得大于1m，立柱距边坡上方边缘不得小于0.5m。

E、所有落地承重钢板垫片是否全部垫实，且其轴线是否与支架在同一搭设轴线上；竖向钢管的垂直度控制，要求其倾倒度不大于H/100；竖杆、水平加固杆、交叉拉杆剪刀撑等的配置是否符合要求；确定每一道剪刀撑前后、上下是否一致，搭接长度是否满足要求，避免剪刀撑在断面内出现空档；检查所有承重架钢管是否与顶托座密贴，确保支架受力均匀。

本桥支架不高，未超过一根架管的标准长度（6m），所以立杆无需接长。

F、在桥面模架两侧设置宽度为1.2m的独立人行通道，并设置专用的上下安全通道，人行通道和上下安全通道外侧设置护栏，护栏高度为1.2m，本工程采用二道水平横杆加挂密目安全网作为临边安全护栏。

所用的材料如架管、扣件、对接卡、楞方、模板按规定频率取样送检，合格后方能使用。

施工时梁底面标高应根据设计高程+预留高度值准确放出，调整底模使之符合设计的线型。

底模不设弧形拱度，在铺设时要与下方的木楞格栅垫实。

第四章现浇箱梁支架设计计算

现以左幅箱梁进行满堂支架的受力计算，具体参数如下：

箱梁底宽20.25m，顶宽25.25m，梁长59m，箱梁高度1.1m～1.7m，箱梁底面积为1195m2。

翼板宽度2.5m，厚度：

0.3m～0.45m。

以左幅箱梁混凝土1068m3进行计算，考虑底板和翼板的受力不均，为便于安全，取梁底板以内支架进行计算，减去翼板66.3m3，以1001.7m3进行验算。

（一）、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，取值情况如下：

A）模板、支架重量G1k：

0.75KN/m2；

B）新浇混凝土的重量G2k：

（1001.69×24）/（20.25×59）=19.88KN/m2；

C）钢筋重量G3k：

1.50×1001.7/1195=1.26KN/m2；

D）施工荷载Q1k：

施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下次梁时取2.5KN/m2；当计算次梁下的主梁时取1.5KN/m2；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0KN/m2。

为安全起见，施工荷载统一取2.5KN/m2。

E）振捣时的荷载Q2k：

2.00KN/m2；

F）风荷载Q4k：

0.35KN/m2；

结构荷载组合取值：

（0.75+19.88+1.26+2.5+2.0+0.35）=26.74KN/m2。

（二）、支架材料计算取值如下：

1、架管钢材（Q235钢）：

抗压、抗拉和抗弯强度设计值f＝205N/mm2，抗剪强度设计值fv＝120N/mm2。

Φ48架管外径48mm，壁厚3.0mm，抵抗矩W＝π（484-424）/（32×48）=4493mm3，弹性模量E＝2.06×105N/mm2

2、木材（杉木）弯拉容许应力：

【σ】＝11.0N/mm2，容许剪应力【τ】＝1.4N/mm2。

木材（杉木）弹性模量E＝9000N/mm2。

3、竹胶板（五层）弯拉容许应力：

【σ】＝105.5N/mm2，容许剪应力【τ】＝5.03N/mm2。

竹胶板弹性模量E＝9898N/mm2。

4、受压构件容许长细比：

【λ】＝150

5、受压构件容许挠度：

【f】＝3mm

（三）、支架受力验算如下：

1、立杆验算

拟采用外径Φ48mm、壁厚3.0mm的钢管进行满堂支架立设，立杆顶部设顶托，保持立杆轴心受压。

通过上面计算，上部结构荷载按26.74KN/m2计，钢管水平间距0.6m×0.6m间隔布置，则每区格面积：

A1＝0.6m×0.6m＝0.36m2

每根立杆承受荷载Q＝0.36×26.74＝9.63KN

回转半径r＝0.25×√482+422＝15.9mm

竖向每隔h＝0.9m设横向水平钢管，则钢管长细比λ＝hμ/r＝900×1/15.9＝56.6＜【λ】＝150满足要求。

根据λ＝56.6查《建筑施工模板安全技术规范》附录D得轴心受压构件稳定系数φ=0.824

Φ48mm、壁厚3.0mm的钢管受力面积为A2＝π×（482-422）/4=424.1mm2

则竖向钢管立杆受力为：

σ＝Q/φA2＝9.63×103/0.824×424.1＝27.6Mpa＜【σ】＝205Mpa

应变为：

ε＝σ/E＝27.6×106/（206×109）＝1.34×10-4

高度压缩量△L＝εh＝1.34×10-4×2700＝0.36mm（架管最高2.7m）

可将其做为预留量，提高模板标高。

通过上式计算，确定采用Φ48mm、壁厚3.0mm的钢管做为满堂支架，间隔0.6×0.6m，竖向每间隔0.9m设纵横向钢管完全可以满足安全施工要求。

为保证支架的整体稳定性，在支架底部及顶部设剪刀撑，并在底部增设纵横向的扫地撑，整个支架与墩柱相锁扣，可以保证满堂支架的整体稳定性。

2、中横梁下立杆验算

每个桥墩处设中横梁，横梁处混凝土为全密实体，梁高为1.7m，此处支架为最大受力之处，立杆需要加密，横梁下支架加密成间距60cm×30cm，即横桥向间距60cm，顺桥向间距30cm。

中横梁上部结构荷载取值如下：

A）模板、支架重量G1k：

0.75KN/m2；

B）新浇混凝土的重量G2k：

1.7×24=40.8KN/m2；

C）钢筋重量G3k：

1.50×1.7=2.55KN/m2；

D）施工荷载Q1k：

施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下次梁时取2.5KN/m2；当计算次梁下的主梁时取1.5KN/m2；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0KN/m2。

为安全起见，施工荷载统一取2.5KN/m2。

E）振捣时的荷载Q2k：

2.00KN/m2；

F）风荷载Q4k：

0.35KN/m2；

中横梁处荷载组合取值：

（0.75+40.8+2.55+2.5+2.0+0.35）=48.95KN/m2。

通过上面计算，上部结构荷载按48.95KN/m2计，钢管间距0.6m×0.3m间隔布置，则每区格面积：

A1＝0.6m×0.3m＝0.18m2

每根立杆承受荷载Q＝0.18×48.95＝8.81KN

则竖向钢管支柱受力为：

σ＝Q/φA2＝8.81×103/0.824×424.1＝25.2Mpa＜【σ】＝205Mpa

安全。

3、竹胶模板验算

竹胶模厚度为1.5cm，竹胶模板下垫5cm×10cm楞方作为次梁，间距为20cm。

中横梁下受力最为不利，取该处1m板宽进行验算。

中横梁处荷载组合取值：

（0.75+40.8+2.55+2.5+2.0+0.35）=48.95KN/m2。

间距为20cm的每1m板宽受力Q=1.0×0.2×48.95=9.79KN

按均布荷载计算，即20cm板长承受的均布荷截q＝9.79/0.2=48.95KN/m

弯矩M＝ql2/8=48.95×0.22/8=0.2448KNm，W=bh2/6

应力σ＝M/W=6×0.2448×106/（1000×152）＝6.53Mpa＜【σ】＝105.5Mpa，安全。

剪力验算，剪力Q＝9.79/2=4.895KN，

毛截面面积矩：

Sm=bh2/8=1.0×0.0152/8=2.81×10-5m3

毛截面惯性矩：

Im=bh3/12=1.0×0.0153/12=2.81×10-7m4

τ=QSm/Imb=4.895×103×2.81×10-5/1.0×2.81×10-7=489500N/m2=0.49Mpa＜【τ】＝5.03Mpa。

安全。

刚度验算，刚度f＝5ql4/384EI，其中I＝bh3/12

f＝5ql4/384EI＝12×5×48.95×103×0.24/（384×9898×106×1×0.0153）

＝0.00037m=0.37mm＜【f】＝3mm，满足要求。

4、底模下次梁木方验算

竹胶板底模下垫木方做为次梁，次梁采用5×10cm楞方，楞方间距按20cm布设。

（1）、中横梁下立杆间距为60cm×30cm，因此次跨径为30cm。

中横梁处施工荷载：

S＝0.75+1.7×24+2.55+2.5+2.0+0.35＝48.95KN/m2。

每根次梁受力Q=0.3×0.2×48.95=2.937KN

按均布荷载计算q=2.937/0.3=9.79KN/m

按简支梁计算，跨中弯距M=ql2/8=9.79×0.32/8=0.11KNm

（2）、非横梁下立杆间距为60cm×60cm，因此次梁跨径为60cm。

上部结构荷载为：

（0.75+19.88+1.26+2.5+2.0+0.35）=26.74KN/m2。

每根次梁受力Q=0.6×0.2×26.74=3.2088KN

按均布荷载计算q=3.2088/0.6=5.348KN/m

按简支梁计算，跨中弯距M=ql2/8=5.348×0.62/8=0.24KNm

因此取非横梁下次梁进行验算：

木材应力：

σ＝M/W，截面模量W=bh2/6

因此σ＝M/W=6M/bh2=6×0.24×106/（100×502）=5.76Mpa

木材容许应力：

【σ】＝11Mpa，受力满足要求，安全。

剪力验算，剪力Q＝3.2088/2=1.6044KN，

毛截面面积矩：

Sm=bh2/8=0.1×0.052/8=3.125×10-5m3

毛截面惯性矩：

Im=bh3/12=0.1×0.053/12=1.042×10-6m4

τ=QSm/Imb=1.6044×103×3.125×10-5/0.1×1.042×10-6=481166N/m2=0.4812Mpa＜【τ】＝1.4Mpa。

安全。

刚度验算，刚度f＝5ql4/384EI，其中I＝bh3/12

f＝5ql4/384EI＝12×5×5.348×103×0.64/（384×9×109×0.1×0.053）＝0.96mm＜【f】＝3mm，满足要求。

5、顶托上承重架管（主梁）验算

顶托上放置两根Φ48×3.0架管作为承重梁，承重梁跨径60cm，承受由次梁楞木方传递的三个集中荷载，每个集中荷截为0.6×0.2×26.74=3.2KN，如图，在图示状态主梁钢管受力最为不利。

因为非横梁下架管跨径最大，因此取非横梁下架管进行验算

为偏于安全，按简支梁计算：

跨中弯矩最大，M＝（3.2×0.1×0.5/0.6）×（3/5）×2+3.2×0.6/4＝0.8KNm

架管的抵抗矩W＝π（484-424）/（32×48）=4493mm3

弯拉应力σ＝M/W＝0.8×106/（2×4493）＝89.03Mpa，小于【σ】＝205Mpa，安全。

顶托上承重架管剪力验算

剪力Q＝3.2×3/2=4.8KN

剪应力τ＝Q/A=4800/424.1=11.32Mpa<【τ】＝120Mpa，安全。

顶托上承重架管钢度验算

刚度f＝5ql4/384EI，其中I＝π（484－424）/64=107831mm4

q可以近似等于均布荷载，q=3.2×3/0.6=16KNm

f＝5ql4/384EI＝5×16×103×0.64/（384×2.06×1011×2×107831×10-12）=0.00061m

＝0.61mm<【f】＝3mm，满足要求。

第五章地基强度验算

土基进行了换填处理，压实度93%以上，根据试验检测经验，其容许承载力不小于150Kpa。

在进行场地硬化前，先进行地基承载力检测，铺设20cm厚级配碎石整平和压实，然后再浇筑25cm厚C30混凝土面层。

在本满堂支架中，由上部结构传至立杆基础顶面的轴向力最大为9.63KN，根据结构层及荷载扩散刚性角原理，支架间距为0.6m×0.6m经砼基础扩散后，地基承载的有效面积为0.6m×0.6m。

支架立杆荷载通过C30混凝土结构层传递到地基上的应力为pk＝Nk/A＝9.63/（0.6×0.6）＝26.75KPa，远小于地基容许承载力，满足要求。

第六章支架沉降量计算

支架的沉降主要由要荷载作用下支架的弹性变形、非弹性变形和地基沉降。

根据地勘资料和支加地基处理方案，土层为5m厚亚粘土。

根据《公路桥涵地基与基础设计规范JTJ024－85》（假设各土层自然沉降在混凝土浇灌期内不发生）

S＝MS∑BZHi/Esi

式中S－地基沉降量（mm），Bz－对地基施加的应力（Mpa）

Hi－第I层土厚度（mm），Esi－每I层土的压缩模量（Mpa）

MS－沉降计算经验系数

沉降计算时，不考虑C30混凝土沉降量。

Bz仅取混凝土自重产生的荷载得54.24KPa

压缩模量Esi

粉质粘土Esi根据地质报告为11.2MPa

沉降计算经验系数MS据JTJ024－85计算

粘土0.755

S＝0.755×0.05424×5000/11.2=18.3mm

支架的弹性变形上面已计算为0.36mm

支架的非弹性变形值（公路桥涵施工手册）

一个钢木结构接缝1.5mm，一个竹胶板与木接缝2mm。

本支架共钢木结构接缝，一个竹胶板与木接缝，合计3.5mm

支架总预留量为18.3+0.36+3.5＝22.16mm，施工时取23mm。

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