桥梁施工课程设计某大桥现浇箱梁满堂支架施工设计计算

桥梁施工课程设计(交通工程B方向用)专 业 班级学号 姓 名 指导教师 学 期20112012第二学期 大学交通学院道路工程系二一二年二月南京工业大学课程设计用纸 - -第 页交通工程专业桥梁施工课程设计任务书一、设计题目某大桥现浇箱梁满堂支架施工设计计算二、设计资料1.建桥地点：泉河大桥2.上部结构型式：连续箱梁双幅桥3.荷载标准：公路I级4.箱梁尺寸布置：泉河大桥现浇箱梁为单箱单室结构，每边跨现浇段长15m，箱梁横截面图参见图纸5.箱梁混凝土等级：C306.钢筋混凝土重力密度：26kN/m37.施工人员和施工材料、机具等行走运输和堆放的荷载：2.5kPa8.振捣混凝土时产生的荷载：2.0kPa9.箱梁翼缘模板及外侧模采用定制钢模板，内模采用组合钢模板，底模采用大块钢模板或竹胶板，内模支撑采用483.5mm脚手管做排架，支架用东北松木支架。三、设计时间一周（2月27日3月3日）四、要求1. 每位学生应认真独立地完成本次课程设计，图面清洁整齐。设计计算说明书统一采用南京工业大学课程设计专用纸手写，要求内容完整，结果正确，字迹端正，语句通顺。设计计算说明书及图纸上要求注明班级学号、姓名。2. 计算任务按学号编排分组学号单号双号设计任务箱梁1的满堂支架设计施工计算箱梁2的满堂支架设计施工计算学生名单学号单号学生学号双号学生3. 设计中不考虑风荷载的作用。4计算书主要内容： 1）工程简介与满堂脚手架施工流程说明 2）支架纵横向间距布置 3）模板支架检算 4）立杆地基承载力计算5完成现浇箱梁满堂支架施工设计计算书一份，横向支架布置图一份，一并装订成册，装入档案袋。五、参考资料桥梁施工 许克宾 中国建筑工业出版社材料力学或工程力学 李庆华 主编 西南交通大学出版社 2000.11建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001 公路桥涵地基基础设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）桥梁施工百问 人民交通出版社一工程概况泉州大桥位于福建省泉州市城区，是国道324线泉州段上跨晋江干流的重要桥梁，是福州、泉州通往漳州、龙岩等地区及各县的交通要道，同时又是泉州主区的城市桥梁。 泉州大桥梁高2.2m，箱梁顶板跨15m，底板宽6.7m，箱梁顶厚0.28m,底板厚均为0.62m ,腹板厚0.8m，箱梁为不完全对称截面，该箱梁有一个1.5%的坡度。二施工工艺流程 1.流程图2满堂支架搭设及预压（1）地基处理如果地基有未硬化完全处，可先用装载机将表层松土推平并压实，如果发现弹簧土须及时清除，并回填合格的砂类土或石料进行整平压实。原有地基整平压实后，铺设15cm厚碎石，采用人工铺平，用蛙式夯土机进行夯压。在石子层上按照安装满堂支架脚手钢管立杆所对应的位置铺设支垫钢板。（2） 材料选用和质量要求 钢管规格为483.5mm，且有产品合格证。钢管的端部切口应平整，禁止使用有明显变形、裂纹和严重绣蚀的钢管。（3） 支架布安装本支架采用“碗扣”式满堂支架，其结构形式如下：纵向立杆布置间距均为80cm横向立杆的间距也均以80cm，其中在腹板两侧加上剪力撑以加强腹板处支架的承载能力；高度方向横杆布置先在距离箱梁底下方120cm处先以间距为60cm布置三根横杆，再往下以间距为120cm布置两根，再往下再以间距为60cm布置三根，使所有立杆联成整体，为确保支架的整体稳定性在每三排横向立杆和每三排纵向立杆各设置一道剪刀撑（可详见边跨现浇段碗扣式满堂支架平面布置图）。在地基处理好后，按照施工图纸进行放线，纵桥向铺设好支垫钢板，便可进行支架搭设。支架搭设好后，用可调顶托来调整支架高度或拆除模板用。碗扣架安装好后，对于箱梁底板部份，在可调顶托上横向铺设7801015cm的横向垫木（15cm面竖放）共19根。然后在其上铺设纵向15001010cm的垫木中心间距为30cm共25根。对于翼缘部份在翼缘底板坡面将设置10X10cm的横向垫木。在顶托上安装纵向15001010cm的垫木，钢管架搭设到翼缘底部的横向垫木上共12根.安装模板前，要对支架进行压预。支架预压的目的：1、检查支架的安全性，确保施工安全。2、消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响，有利于桥面线形控制。（4）满堂支架预压本方案按分段预压法进行预压，预压方法依据箱梁砼重量分布情况，在搭好的支架上的堆放与梁跨荷载等重的砂袋（或钢材、水箱）(梁跨荷载统一考虑安全系1.2)。施工前，每袋砂石按标准重进行分包准备好，然后用汽车吊或简易扒杆进行吊装就位，并按箱梁结构形式合理布置砂袋数量。为了解支架沉降情况，在预压之前测出各测量控制点标高，测量控制点按顺桥向每2米布置一排，每排4个点。在加载50%和100%后均要复测各控制点标高，加载100%预压荷载并持荷24小时后要再次复测各控制点标高，如果加载100%后所测数据与持荷24小时后所测数据变化很小时，表明地基及支架已基本沉降到位，可卸载，否则还须持荷进行预压，直到地基及支架沉降到位方可卸压。支架日沉降量不得大于2.0毫米（不含测量误差），一般梁跨预压时间为三天。卸压完成后，要再次复测各控制点标高，以便得出支架和地基的弹性变形量（等于卸压后标高减去持荷后所测标高），用总沉降量（即支架持荷后稳定沉降量）减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形（即塑性变形）量。预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架的标高。三支架受力验算1、底模板下次梁（1010cm木枋）验算： 底模下脚手管立杆的纵向间距为0.8m，横向间距根据箱梁对应位置分别设为0.8m，顶托横梁按横桥向布置，间距0.8m；次梁按纵桥向布置，间距0.3m 。因此计算跨径为0.8m。（1）按简支梁受力考虑斜腹板对应的间距为15cm的木枋受力验算底模处砼箱梁荷载：P1 = 2.326= 59.8 kN /m2 （按2.3m砼厚度计算）模板荷载：P2 = 200kg/m2= 2kN /m2设备及人工荷载：P3 = 250kpa = 2.5kN /m2 砼浇注冲击及振捣荷载：P4 = 2kpa= 2kN /m2则有P = （P1 + P2 + P3 + P4）= 59.8+2+2.5+2=66.3kn/m2 W =bh2/6 = 10X102/6 =167 cm3由梁正应力计算公式得： =qL2/ 8W = （66.30.15）10000.82 / 816710-6 =4.76 Mpa =10Mpa 强度满足要求；由矩形梁弯曲剪应力计算公式得： = 3Q/2A = 3（66.30.15）103（0.8 /2）/ 2101010-4 = 0.5 Mpa =2Mpa（参考一般木质） 强度满足要求；由矩形简支梁挠度计算公式得： E = 0.1105 Mpa； I = bh3/12 = 10x103/12=833cm4 f max= 5qL4 / 384EI = 5（66.30.15）1031030.84/ 38483310-811010 = 0.6367mm f = 1.5mm（ f = L/400 ） 刚度满足要求。（2）底板下间距为30cm垫木受力验算中间底板位置砼厚度0.62m，考虑内模支撑和内模模板自重，垫木间距0.3m，则有： 底模处砼箱梁荷载：P1 = 0.6226= 16.12 kN /m2 内模支撑和模板荷载：P2 = 400kg/m2= 4kN /m2 设备及人工荷载：P3 = 250kpa = 2.5kN /m2 砼浇注冲击及振捣荷载：P4 = 2kpa= 2kN /m2 则有P = （P1 + P2 + P3 + P4）= 24.62 kN /m2 q=24.620.3=7.386KN/m66.30.15=9.945KN/m表明底板下间距为0.3m的垫木受的力比斜腹板对应的间距为0.15m的垫木所受的力要小，所以底板下间距为0.3m的垫木受力安全。以上各数据均未考虑模板强度影响，若考虑模板刚度作用和3跨连续梁，则以上各个实际值应小于此计算值。、顶托横梁（垫木10X15cm）验算：脚手管立杆的纵向间距为0.8m，横向间距为0.8m，顶托横梁按横桥向布置，间距0.8m。因此计算跨径为0.8m，为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，计算结果偏于安全，仅验算底模下斜腹板对应位置即可：平均荷载大小为q1= 66.30.8=53.04kN/m 计算垫木10X15cm几何性质：W =bh2/6 = 10X152/6 =375 cm3；I = bh3/12 = 10x153/12=2812.5cm4跨内最大弯矩为： Mmax =53.040.80.8/8= 4.24kN.m由梁正应力计算公式得： w =Mmax / W = 4.24103 / (375X10-6 X106) =11。3 Mpa w =145Mpa 满足要求；挠度计算按简支梁考虑，得： E = 0.1105； f max= 5qL4 / 384EI= 553.0410000.84109 / (3840.11052812.5104) = 1.006mm f = 2.25mm（ f = L/400 ）刚度满足要求。 2、立杆强度验算：采用WDJ碗扣式多功能钢支架，对其刚度、强度、稳定性必须进行检算。钢管的内径41mm外径48mm。脚手管（483.5）立杆的纵向间距为0.8m，横向间距为0.8m，因此单根立杆承受区域即为底板0.8m0.8m箱梁均布荷载，由垫木横梁集中传至杆顶。根据受力分析,不难发现斜腹板对应的立杆受力比其余位置的立杆受力大，故以斜腹板下立杆作为受力验算杆件。则有P =59.8 kN /m2对于脚手管(483.5)，据参考文献2可知：i 截面回转半径，按文献2附录B表B知i = 1.578 cmf 钢材的抗压强度设计值，按文献2表5.1.6采用，f=205 MPaA 立杆的截面面积，按文献2附录B表B采用，A=4.89cm2由于大横杆步距为1.2m，长细比为=L/i = 1200 / 15.78 = 76由长细比查表（参考文献2）可得轴心受压构件稳定系数= 0.744 ，则有： N = Af =0.744489205 = 74.582 kN 而Nmax = P计A =59.80.60.8 = 28.704 kN可见 N N，抗压强度满足要求。另由压杆弹性变形计算公式得：（按最大高度11m计算） L = NL/EA =28.70410311103/2.11054.89102 =3.074mm 压缩变形很小单幅箱梁每跨混凝土182.98m3，自重约485.46吨，按上述间距布置底座，则每跨连续箱梁下共有324根立杆，可承受1091吨荷载（每根杆约可承受33kN），比值为1091/485.46 = 2.247 ，完全满足施工要求。 经计算，本支架其余杆件受力均能满足规范要求，本处计算过程从略。四.地基容许承载力验算：立杆地基承载力计算(按1.2米梁长计算，钢管按48计算)平均压力PfgP-立杆基础底面的平均压力，P=N/A；N-上部结构传至基础顶面的轴向力设计值；A- 基础底面面积；fg-地基承载力设计值。（1）钢筋砼荷载：混凝土横截面积=12.198m2N1=15X26x12.198=4757.22(KN)（2）模板荷载N2=2x15x15=450(KN)（3）10x10方木荷载N3=15x370.127.5=41.625(KN)（4）1015方木荷载N4=187.8x0.10.157.5=15.795(KN)（5）钢管脚手立杆N5=324x103.849.8/1000=121.93(KN) 横杆N6=144x153.849.8/1000=81.285(KN)（6）施工人员及机具活载N7=2.5x15x15=562.5KN)N=1.2(4757.2+450+41.625+15.795+121.93+81.285)+1.4562.5=7348.902(KN)A=15x15=225m2P=N/A=7348.902/225=32.66KPafg=120 Kpa满足施工要求- -