碗扣支架计算书

西安至银川高铁 DK110+217DK138+151.98干板沟特大桥（40+64+40） m连续梁桥现浇支架计算书中铁十二局集团有限公司陕西通宇公路研究所有限公司二零一七年四月第一部分 概述一、编制依据1、现行铁路工程施工技术指南、规程、验收标准及工程建设的相关文件；2、施工单位提供的有关资料。二、计算及参考依据计算及参考的依据主要有：1、铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程(TB10110-2011)2、铁路桥涵施工规范(TB10203-2002)3、建筑结构荷载规范( GB50009-2012)4、钢结构设计规范( GB50017-2014)5、铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)6、铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)三、工程概况西安至银川高铁 DK110+217DK138+151.98 干板沟特大桥( 40+64+40)m 连续梁桥，采用支架现浇法施工，箱梁为变截面箱梁。本桥采用双线矩形空 心桥台基础，圆端形实体桥墩、圆端形空心桥墩，桩基共有0150、0125两 种形式，全桥均采用钻孔灌注桩基础。第二部分 现浇支架计算一、支架布置干板沟特大桥支架体系自上而下依次为 6mm 定制钢模， I20 工字钢分配梁，48X3.5碗口脚手架，立杆底托安置在厚30cm C20混凝土硬化层上，采用15cm X10cm木垫板支垫，纵桥向立杆间距为60cm，横桥向立杆间距60cm，立杆步距60cm, 12#, 11#桥墩两侧梁体腹板区横、纵桥向立杆间距加密为30cm, 10#、13# 现浇直线段横桥向立杆间距加密为30cm。支架在桥纵向每360cm间距设置剪力 撑,剪力杆与地面成 45 度,剪力撑按构造要求布置。支架布置示意图如下所示。1A12号墩纵桥向支架示意整了 5D 丄 75D图1纵桥向支架布置图（单位：cm）17一1401i图2中跨现浇支架布置示意图（单位：cm）二、荷载分析施工期间需要考虑的荷载有：混凝土自重、模板及其它支撑体系自重、支架 自重、施工荷载、混凝土振捣荷载等。各项荷载按照铁路混凝土梁支架法现浇 施工技术规程（TB10110-2011）取用。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：1)q1 箱梁自重荷载。2)q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑、分配梁荷载3)q3 施工人员、施工材料和机具荷载。4)q4 振捣混凝土产生的荷载。5)q5 新浇混凝土对冲击压力。6)q6 风荷载其中：q1混凝土容重按26kN/m3计。q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑，分配梁荷载分别为 1.2KN/m2、2.2 KN/m2、1.3 KN/m2、2.35 KN/m2。q3 施工人员和机具等荷载为 1.0 KN/m2；q4混凝土振捣荷载按2.0 KN/m2取值；q5 浇筑混凝土时的冲击荷载按 2.0 KN/m2 取值；q6风荷载按公式w二0.7卩卩w计算k s z 0强度荷载组合采用 1.2 倍的（1） +（2）恒载与1.4倍的（3） +（4） +（5 活载。刚度荷载组合采用（1） +（2）恒载。稳定性计算荷载组合采用 1.2 倍的（1） + （2）恒载与 1.4X0.9 倍的（3） + （4） + （5） + （6）。因为 10 号与 13 号墩周围支架布置形式以及支架上方梁体结构相同，且 13 号墩身高度大于10号墩，按照最不利条件验算，验算13号周围支架结构。同理， 比较12号墩与11 号墩，验算1 2号墩周围支架结构。 1 3号墩上的梁块为9#梁块， 1 2号墩上的梁块为1 号梁块。图 3 13 号墩上的 9#梁块图 4 12 号墩上的 1#梁块三、底模板检算模板面板为5mm的q235钢板，面板下为10#槽钢横向分布肋，间距为0.19m、 0.39m竖向肋板为5mm钢板，间距为0.3m、0.2m。所有连接孔用M20螺栓。1、模板面板、纵肋均采用 q235 钢板厚 5mm 钢板（取 0.3m 宽计算）弹性模量：E = 2X105MPa截面惯性矩：I = （bXh3）/12二 300X53/12=3125 mm4截面抗矩：W= （bXh2）/6= 300X52/6=1250mm3容许弯应力：& = 145MPa容容许剪应力：t = 85MPa容截面积： S=300X 5=1500mm22、10#槽钢竖向肋（横向分布肋）弹性模量： E=2X105MPa截面惯性矩： I=198.3cm4截面抗矩： W=39.4cm3容许弯应力：&容= 145MPa容许剪应力：丫容=85MPa截面积： S=12.74cm2因为在 9#梁块腹板下的钢模板处在最不利条件下，验算取本块模板进行计算。9#梁块腹板下的钢模板验算（1 ）面板选用梁体腹板下板格进行计算，板格所受面载为m2本块模板属于空间受力板单元结构，其边界条件可简化为2面简支2面固定，在Midas FEA 中建立模型其应力云图结果如下QU 叭丫碍祇创逐吨I .41 ir5fli4O1 I霊冉鱼3如 ：二鼻 SM Ka* J B4低近H 1 *KWeW! Og J -. E4 Mi 血mi I f S仙I4,JU7eW! Ctwnwx；iJBr?Hs*flK- * f 丽亍 ig G.1 SaiMri中畑-i在模板中心的上顶面出现最大应力T48.3MPa：g I 9H哇彌*最大纵向变形为0.644mmL/400=0.975mm变形满足要求。、底模下横向工字钢检算9#梁块底模下的横向工字钢验算横向分布梁采用120工字钢，钢材抗弯强度设计值215MPa,弹性模量206GPa。 腹板下工字梁承受的荷载为：强度荷载组合：1.2X (3.05X26+7.05) X0.6+1.4X5.5X0.6=66.792kN/m 刚度荷载组合：(3.05 X 26+7.05) X 0.6=51.81kN/m底板下的纵向方木承受的荷载为：强度荷载组合： 1.2X(1.8X26+7.05)X0.6+1.4X5.5X0.6=43.392kN/m 刚度荷载组合： (1.8X26+7.05)X0.6=32.31kN/m计算时采用腹板下的荷载数值。1 、应力验算荷载q=66.792kN/m，按连续梁验算。截面抵抗矩截面抗弯强度o ，抗弯强度满足要求。截面抗剪强度抗剪强度满足要求。2、变形验算截面最大挠度刚度满足要求。 综上，横向工字钢安全满足要求。1#梁块底模下的横向工字钢验算横向分配梁采用120工字钢，工字钢分配梁间距为0.3m,其均布荷载分布将 下图。计算时采用腹板下的荷载数值。腹板下的横向工字钢承受的荷载为：强度荷载组合：1.2 X (6.05 X 26+7.05) X 0.3+1.4 X 6.5 X 0.3=61.89kN/m 刚度荷载组合：(6.05 X 26+7.05) X 0.3=49.31kN/mo ，抗弯强度满足要求。截面抗剪强度T 抗剪强度满足要求。(2)变形验算截面最大挠度G0刚度满足要求。五、支架立杆检算考虑到碗扣支架的周转使用，给支架一个折旧系数 0.8。9#梁块下支架立杆检算1立杆强度验算图 5 13#桥墩支座上梁体截面(1)腹板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布60cm X 30cm，层距60cm。连续梁单侧腹板面积：a=3.66mV；腹板处断面面积为3.66m八2, 3.66X26/1.2 = 79.3kN/m八2,单根立杆的计算恒载：(79.3+1.2+1.3+2.2+2.35)X0.6X0.3=15.54kN 单根立杆的计算活载： 5X 0.6X 0.3=0.9kN则单根立杆受力为：N = 1.2X15.54+1.4X0.9=19.91kN 40kNX0.8=32kN (满足)。(2)中底板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布60cmX60cm,层距60cm。连续梁中底板面积：b=7.74m八2 7.74X26/4.3=46.8kN/m八2,单根立杆的计算恒载：(46.8+1.2+1.3+2.2+2.35)X0.6X0.6=19.39kN单根立杆的计算活载： 5X0.6X0.6=1.8kN则单根立杆受力为： N=1.2X19.39+1.4X1.8=25.788kN 40kNX0.8=32kN (满足)。2立杆稳定性( 1 )立杆计算长度Lo=层距+2a=1.9m，其中层距0.6m。a-模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取0.65m。(2)钢管截面特性外直径48mm，壁厚3.5mm，截面积A=4.893cm2，惯性矩I=12.187cm4，回 转半径r=1.578cm，立杆截面抵抗矩W=5.08cm3。(3)立杆稳定性计算长细比入二Lo/r=190/1.578=120,查表知折减系数0=0.437不考虑风荷载N_max/A二(25.788X103 ) / (0.437X4.893 X 102 ) =120.6MPa 考虑风荷载：作用于脚手架上的水平风荷载标准值,按下式计算： =0.7卩卩k z s 0式中：卩风压高度变化系数；z卩脚手架风荷载体型系数；s 基本风压；0根据建筑结构荷载规范(GB50009-2012)，桥位处地面粗糙程度为B类,风压高度变化系数卩取1.13，如表所示：z风压高度变化系数离地面咼度510152030405060风压咼度变化系数1.001.001.131.231.391.521.621.71卩为脚手架风荷载体型系数，根据规范，敞开式脚手架的风载体型系数s卩二卩，卩 值是将脚手架视为桁架，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2015)s stw stw单榀桁架的体型系数卩二申屮，对于圆形截面杆件，卩=1.2，cp为挡风系数：s1s 0s 0Ap = nAwA 为桁架构件和节点挡风的净投影面积， A 为桁架构件和节点迎风的净投nw影面积：A = 0.6 x 0.6 - 0.36m2， A = (0.6 + 0.6 +. 0.62 + O.62) x 0.048 = 0.098m2，ww所以挡风系数：Ap = nAw0.0980.36= 0.272所以桁架的体型系数：口 =p 口 0.272 xl.2 0.326s1s 0脚手架沿横桥向有26排，所以：0为基本风压，查建筑结构荷载规范(GB50009-2012)中全国基本风压 分布，西安地区10年一遇基本风压二0.25kN /m2, 50年一遇基本风压0=0.35kN / m2， 100年一遇基本风压二0.40kN/m2对于100年一遇的风 0 0 ,荷载，离地面高度 15m 时，得水平风荷载标准值为3 =0.7Yo 0结论：13#墩连续梁端立杆稳定性。3碗口式支架竖向位移计算(中底板式中 立杆计算恒载；H 立杆总高度；E 钢材弹性模量；立杆接头变形；A 立杆截面面积，5 x=(19.39X 103X 13X 103)/(2.06X105X4.893X102)+2仁2.5+21=23.5mm1#梁块下支架立杆检算诵13K1 .331236nnIn.8=32kN.8=32kN图 6 14#桥墩支座上梁体截面 1立杆强度验算（1）腹板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布30cm X 30cm，层距60cm。连续梁单侧最大截面腹板面积：a=10.285m2；连续梁单侧最大截面中板面积： b=4.3m2；腹板处断面面积为 10.285 m2, 10.285 X 26/1.7 = 157.3kN/m2,单根立杆的计算恒载：（157.3+4.7+2.35）X0.3X0.3=14.79kN 单根立杆的计算活载： 5X 0.3X 0.3=0.45kN则单根立杆受力为：1.2 X 14.79+1.4X 0.45 = 18.38kN V 40 kN X 0 （满足）。（ 2）底板下立杆荷载分析 碗扣立杆分布60cm X 60cm，层距60cm。底板处断面面积为 4.3m2, 4.3X26/2.15=52kN/m2,单根立杆的计算恒载：（52+4.7+2.35）X0.6X0.6=21.258kN单根立杆的计算活载： 5X0.6X0.6=1.8kN则单根立杆受力为： 1.2X21.258+1.4X1.8=28.03kNV40kNX0 （满足）。2、立杆稳定性立杆计算长度Lo=层距+2a=1.9m，其中层距0.6m。a-模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取0.65m。 钢管截面特性外直径48mm，壁厚3.5mm，截面积A=4.893cm2，惯性矩I=12.187cm4，回转 半径r=1.578cm，立杆截面抵抗矩W=5.08。 立杆稳定性计算长细比入二Lo/r=120/1.578=120.4，查表知折减系数0 =0.437不考虑风荷载Nmax/A二(28.03X103 ) / (0.437 X 4.893X 102 ) =131.09MPaV 215MPaX0.8=172MPa考虑风荷载后，风荷载计算方法与13#墩同理o 0结论：立杆稳定性满足3碗口式支架竖向位移计算(腹底板)& 式中 立杆计算恒载；H立杆总高度；E钢材弹性模量；立杆接头变形；A立杆截面面积，& 六临时钢管柱验算1#梁块下临时钢管柱验算在主墩两侧的承台上分别支立2根0 609mm壁厚16mm的钢管作为临时支撑。两个钢管横向间距为两米。钢管顶底部用直径0 800mm厚16mm的钢板封口。封 底钢板预埋在承台内，封顶钢板与0#块底板混凝土表面接触，钢板上设025锚 固钢筋和钢板满焊。每侧2根钢管内预埋共4根精轧螺纹钢，一端预埋在承台内， 深入承台底部，一端从钢管中穿至1#节段底板顶面以上50cm。待0#块混凝土强 度达到要求后，每根钢管内精轧螺纹钢施加 50T 预应力，并且在主墩墩顶两侧分 别预埋2根0 32精轧螺纹钢，预埋深度1m,深入连续梁腹板1m,起抗倾覆作用， 待边跨合龙后拆除临时支撑。具体结构尺寸见下图。钢管采用q235型号钢材。图 5 连续梁临时支撑体系示意图1. 临时钢管强度验算单根钢管直径为60.9cm，按最不利荷载计算其顶部支撑荷载：立杆处在 1 号块底板下方单根钢杆的计算恒载：(2X26+1.2+1.3+2.2+2.35)X6.3X6.3=2343.69kN单根钢杆的计算活载：5X6.3X6.3=198.45kN则单根立杆受力为：N = 1.2X2343.69+1.4X 198.45=3090.26kN单根钢管截面面积为 1.51X104mm2单根钢杆所能承受轴力为 235X1.51X104=3547.8kN3090.26kN3547.8kN,钢管强度验算合格。2. 临时钢管稳定性验算钢管长细比为九=L0/i=30000/212.5=141.18稳定系数申=0.339计入风荷载影响o 七、地基承载力计算9#桥墩下支架地基承载力计算由以上结果对比可知，中底板处立杆轴立最大Nmax=25.788 kN,立杆下底托尺寸为0.15X0.15m,混凝土厚度为0.2m,则立杆下混凝土承载力od二N/A=(25.788X103)/ (0.15+2X0.2) 2 =85kPa1#桥墩下支架地基承载力计算由以上结果对比可知，中底板处立杆轴立最大N_max=36.7596 kN,立杆下底托尺寸为0.15X0.15m,混凝土厚度为0.2m,则立杆下混凝土承载力od二N/A=(36.7596X10八3)/ (0.15+2X0.2)八2 =121.164kPa采用2倍安全系数，所以地基承载力不低于250KPa，地基处理注意做好防排水工作。八、结论综上支架结构安全,可以通过验算。