现浇箱梁支架系统计算书.doc

主桥现浇箱梁支架系统设计计算书桥梁全长：554.88m主桥桥宽：31.7m引桥桥宽：24m塔总高：20m单索面索数：9根斜拉索箱梁顶宽度：31.7m箱梁底宽度：22.7m箱梁高度：2.8m4.5m目 录1、编制依据及规范标准31.1、编制依据31.2、规范标准及参考资料32、工程概况33、现浇箱梁支架综述43.1、主要技术标准43.2、材料力学性能参数及指标63.3、支架及模板系统组成83.3.1、跨XX河支架系统83.3.2、底模系统83.3.3、侧模系统93.3.4、支架及模板系统拆除方法94、荷载计算94.1 竖向荷载计算94.2、水平荷载计算104.3、荷载组合114.3.1、计算底模及支架的荷载组合114.3.2、计算侧模系统的荷载组合115、结构计算115.1、侧（内）模系统计算145.1.1、侧(内)模面板检算165.1.2、侧(内)模竖向方木小楞175.1.3、横向钢管横肋195.1.4、圆钢拉杆检算215.1.5、内模顶板（顶板底模）面板检算215.1.6、顶板底模横向方木小楞235.1.7、纵向方木检算255.1.8、立柱钢管抗压稳定性检算265.2、底模系统检算275.2.1、第1计算段（B-B7-7截面）底模系统检算275.2.2、第2计算段（7-74-4截面）底模系统检算385.2.3、第3计算段（4-40-0截面）底模系统检算485.2.4、翼板底模检算585.2.5、碗扣支架承载力及稳定性检算635.2.6、跨XX河贝雷梁支架检算655.2.7、纵梁下桥台检算815.2.8、钻孔桩基础计算895.2.9 地基承载力计算965.2.10 基础沉降计算96主桥现浇箱梁支架系统设计计算书1、编制依据及规范标准1.1、编制依据（1）、现行施工设计标准（2）、XX市政工程设计研究总院（X9桥）设计文件1.2、规范标准及参考资料（1）、XX市城市桥梁工程施工质量验收规范（DGJ08-117-2005 J10617-20050）（2）、XX市地基基础设计规范（DGJ08-111-1999）（3）、公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）（4）、建筑施工碗扣钢管脚手架安全技术规程（JGJ128-2000）（5）、公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)（6）、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）（7）、公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）（8）、路桥施工计算手册（人民交通出版社2001.5）（9）、装配式公路钢桥使用手册（10）、Midas CILV2006有限元分析软件2、工程概况XX航道整治一期工程（XX段）位于XXXX地区XX内，是XX航道的后半段，起于XX河，途径XX河、XX港和XX沟，止于XX港内河集装箱港区XX大道，全长16.3km。目前XX河仅宽2030m，跨河的桥梁等级很低，XX河航道等级改建为级航道，原有航道上的桥梁全部拆除，航道开挖整治、改建。本工程11标（航道部分）则位于XX市XX区XX镇XXXX河航段内，主要施工内容有：（1）新建桥梁工程：拟建桥梁为一座双塔双索面矮塔斜拉桥，桥梁全长554.88m、跨径布置为西引桥（622.8422.44）主桥（61.9611261.96）东引桥（22.44622.84），主桥桥宽31.7m，引桥标准段桥宽24m，塔总高20m，每一索面9根斜拉索，共36根。主桥两侧辅道，将主线道路两端引道与现状机耕路接顺段；（2）航道整治及护岸工程。包括：航道的疏浚和开挖工程，A1型航道护岸工程（146.02m），支流桥EQ1及WQ1南侧引道（358m），桥下农村联络通道航道沿线排水工程；（3）道路工程：含桥梁两侧连接道路（东侧333.598m、西侧262.134m），34m箱涵（26m），道路标志标线，道路沿线排水工程。主桥箱梁底宽22.7m，顶宽31.7m，高度2.8m4.5m，箱梁底板厚度250mm500mm，顶板厚度250mm350mm，腹板厚度350mm500mm。3、现浇箱梁支架综述根据设计要求箱梁采用满堂支架（碗扣钢管脚手架）现浇施工，分段现浇各主梁节段及索塔，后浇筑跨中合拢段。浇筑等强后张拉梁体预应力，挂索张拉斜拉索，施工桥面铺装及附属结构。3.1、主要技术标准箱梁顶宽度：31.7m箱梁底宽度：22.7m箱梁高度：2.8m4.5mXX河河岸里程K1+994K2+016箱梁结构如图3.1-1所示： 第 37页 共 38 页图3.1-1 主桥结构图3.2、材料力学性能参数及指标（1）、竹胶板a、厚度：15mmb、容重：6kN/m3c、力学性能指标竹胶模板的有关力学性能指标按竹编胶合板（GB13123-2003）规定的类一等品的下限值取：。错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。（2）、100*100mm方木a、截面尺寸：100*100mmb、容重：8kN/m3c、力学性能指标方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范（GB500052003）中的TC11类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值：，错误！不能通过编辑域代码创建对象。（3）、150*150mm方木a、截面尺寸：150*150mmb、容重：8kN/m3c、力学性能指标方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ02586）中的A3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值：， 错误！不能通过编辑域代码创建对象。， 错误！不能通过编辑域代码创建对象。（4）、碗扣脚手架a、截面尺寸：立杆、横杆截面为48*3.5mm，立杆长度有3000mm、2400mm、1800mm、1200mm、900mm、600mm、300mm等几种规格，横杆有300mm、600mm、900mm、1200mm、1500mm、1800mm六种规格，顶、底托为35mm*600mm。b、力学性能指标错误！不能通过编辑域代码创建对象。， 错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。（5）、部分型钢、钢管a、截面尺寸：48*3.5mmb、容重：78.5kN/m3c、材质：Q235c、力学性能指标错误！不能通过编辑域代码创建对象。， 错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。、贝雷片a、截面尺寸：3000*1500mmb、延米重：1kN/(m片)c、材质：16Mn、I14工字钢a、截面尺寸：140*80mmb、容重：0.169kN/mc、材质：Q235c、力学性能指标错误！不能通过编辑域代码创建对象。， 错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。， 错误！不能通过编辑域代码创建对象。3.3、支架及模板系统组成支架系统自下而上主要由地基处理、可调底座、碗扣式脚手架（XX河段下层为贝雷梁，贝雷梁上安装碗扣脚手架）、可调顶托、模板系统；模板系统由底模、侧模和内模组成，模板系统所用材料为15mm厚竹胶板面板、100*100mm方木小楞、150*150mm方木纵梁及48*3.5mm钢管等组成。3.3.1、跨XX河支架系统3.3.1.1、基础采用1000mm钻孔桩基础，桩长29000mm，每墩设13根单排桩，共26根，桩基桥台为倒“T”型混凝土桥台。 3.3.1.4、贝雷梁安装贝雷梁预先在陆地上按每组尺寸拼装好后吊装就位，贝雷梁的位置需放线后准确安装桥台上。贝雷纵梁净跨径15000mm。贝雷梁横向间距为：1200+1500+2*1200+450+2*900+450+6*900+450+6*900+450+6*900+450+2*900+450+2*1200+1500+1200mm，横向共42排，纵向5片，共210片，贝雷梁设横联、下平纵联。3.3.1.5、河道填筑及基础处理钢管桩后桥梁范围内需对河道及水塘等进行处理，在处理后的地基上搭设满堂脚手架，首先对河道淤泥进行清理，然后填筑500mm厚砖碴，分层碾压密实并经平板载荷试验确定承载力满足要求后在其上浇筑200mm厚C20混凝土垫层，待垫层强度达到80%后安装满堂脚手架。3.3.2、底模系统顶托安装好后根据高程调整好长度，在调整好高程的顶托上安装横向150*150mm方木，横向方木接头需设置在顶托中心，不得出现悬挑。然后在横向方木上按设计间距安装100*100mm纵向方木小楞，再在纵向方木上铺设15mm厚竹胶板作为面板。3.3.3、侧模系统底模面板铺设完成调整好高程后进行箱梁钢筋绑扎及预应力孔道施工，检查合格后进行侧模系统安装。侧模采用15mm厚竹胶板面板外设100mm100mm方木竖肋，方木竖肋外设2根483.5mm钢管横肋，内外钢管横肋通过16圆钢拉杆连接的结构形式。3.3.4、支架及模板系统拆除方法桥梁预应力施工完成后利用可调顶托进行模板及支架系统拆除，拆除遵循先支后拆、后支先拆的顺序分层落架拆除。4、荷载计算荷载主要包括恒载和活载。恒载主要包括模板及支架自重、新浇混凝土结构自重。活载为施工人员和施工料、具等行走运输或堆放的荷载，振捣混凝土产生的荷载，倾倒混凝土产生的水平荷载。由于箱梁截面变化大，但边跨截面与1/2中跨截面基本一致，为准确计算结构受力，简化计算过程，仅对边跨进行验算，并将边跨分为3段分别计算其实腹截面和空腹截面，具体划分见表4-1表4-1计算段划分表计算段计算段划分范围对应截面位置计算采用截面(参照点为梁端点)起点至终点起点至终点实腹空腹距离距离截面截面截面截面第1段0.00m 至29.92m B-B至7-77-77-7第2段29.92m 至44.92m 7-7至4-44-44-4第3段44.92m 至61.92m 4-4至0-00-01-1详细计算如下：4.1 竖向荷载计算、模板支架自重a、底模面板（竹胶板）按6kN/m3计，木材容重8kN/m3；b、单排单层不加强贝雷片按1kN/m计；c、型钢自重按型钢表所列数据采用；d、碗扣钢管脚手架自重根据杆件及附加杆件实际计算；e、钢筋混凝土容重按25kN/m3；、结构自重见表4.1-1.表4.1-1 计算截面结构自重截面编号截面尺寸(m/m2)截 面自重(kN/m)顶板厚腹板厚底板厚梁高截面面积7-7空腹0.250 0.350 0.351 3.078 23.122 601.17 7-7实腹/3.078 71.412 1856.71 2-2空腹0.350 0.429 0.477 4.205 31.746 825.40 3-3实腹/3.910 90.299 2347.76 1-1空腹4.500 34.523 897.60 0-0/4.500 103.692 2695.98 、施工人员机具荷载计算模板及直接支承模板的小楞时按均布荷载2.5kPa计；计算直接支撑小楞的梁或拱架时，均布荷载取1.5kPa；计算支架立柱或支撑拱架的其他结构构件时，均布荷载取1.0kPa；、混凝土倾倒荷载，按均布荷载2.0kPa计。、混凝土振捣荷载，按均布荷载2.0kPa计。4.2、水平荷载计算：图5-1 主梁现浇支架结构图（横断面图）图5-2 主梁现浇支架结构图（立面图）5.1、侧（内）模系统计算侧（内）模采用竹胶板面板外设中心间距300mm的100mm*100mm方木竖肋，方木竖肋外设2根483.5mm钢管横肋，中心间距800mm，内外钢管竖肋通过16圆钢拉杆（拉杆横向间距600mm）连接，内模顶、底面每2m设一道钢管对口撑，顶板底模面板采用15mm厚竹胶板，竹胶板下设置横桥向100*100mm方木，间距500mm，横向方木下设纵向100*100mm方木，间距1000mm，纵向方木下设立柱钢管支撑纵向方木，钢管顶部安装可调顶托，钢管纵向距离900mm，钢管自由长度不大于2200mm。侧模（内模）计算选用截面最高的1-1截面作为计算截面，如图5.1-1所示。 图5.1-1 箱梁侧（内）模结构图5.1.1、侧(内)模面板检算侧(内)模面板使用厚度为15mm的优质竹编胶合板，竹胶板外布设中心间距300mm的竖向100mm*100mm方木竖肋，实际竹胶板跨径应为20cm，取1m宽度竹胶板按连续梁计算。5.1.1.1、荷载组合荷载主要考虑新浇混凝土侧压力及振捣荷载：a、强度：b、刚度：5.1.1.2、力学模型5.1.1.3、承载力检算a、强度，合格。b、刚度，合格。因此，面板下竖向方木间距应300mm。5.1.2、侧(内)模竖向方木小楞竖向小楞采用100mm*100mm方木，方木小楞外设间距800mm的2483.5mm钢管横肋，按三跨连续梁进行计算。5.1.2.1、荷载组合a、强度：b、刚度：5.1.2.2、力学模型5.1.2.3、承载力检算a、强度，合格。b、刚度，合格。c、反力最大支反力为：因此侧(内)面板外100*100mm竖向方木外侧钢管横肋间距布置应800mm。5.1.3、横向钢管横肋100*100mm方木竖肋外设间距800mm的钢管横肋，钢管横肋由2根483.5 mm钢管为一组，拉杆横向间距600mm，按连续梁计算。5.1.3.1、荷载组合按下部侧压力最大q=44.7kPa计算：a、强度：b、刚度：5.1.3.2、力学模型5.1.3.3、承载力检算a、强度弯矩图如下：，合格。b、刚度，合格。c、反力最大支反力为：因此横肋钢管间距800mm,拉杆横向间距应600mm。5.1.4、圆钢拉杆检算侧模和内模(内模与内模)钢管横肋间用16圆钢拉杆固定，拉杆通过蝴蝶卡扣和螺母与钢管横肋固定。如下图5.1-2所示。图5.1-2 钢管拉杆连接示意图，合格。因此拉杆横向间距应600mm。5.1.5、内模顶板（顶板底模）面板检算5.2.8、钻孔桩基础计算钻孔桩直径采用1000mm，长度29m采用MIDAS将桥台按连续梁计算最大支反力作为钻孔桩的单桩承载力。a、腹板下贝雷梁集中荷载：b、空腹截面下贝雷梁集中荷载：c、翼板下贝雷梁集中荷载：桥台自重： 5.2.8.1、力学模型5.2.8.2、反力计算最大支反力为F=1262kN.5.2.8.3、弯矩计算最大弯矩M=-297kNm5.2.8.4、单桩承载力及配筋计算桩基承载力计算公式采用XX市地基基础设计规范（DGJ08-111-1999）第6.2.4条计算单桩竖向承载力，即：根据地质勘探资料表5.2.8-1：土体物理力学资料、图5.2.8-1：主桥地质勘探点平面布置图及图5.2.8-2：主桥地质勘探点剖面图。表5.2.8-1 土体物理力学资料地质时代土层序号土层名称层底标高(m)厚度(m)状态平均Ps值(MPa)预制桩灌注桩fs(kpa)fp(kpa)fs(kpa)fp(kpa)全新世Q41填土4.281.252.900.40松散2淤泥2.24-0.731.500.301褐黄灰黄色粉质粘土2.530.433.100.50软塑1.02415153灰色砂质粉土-0.22-4.075.902.30稍密3.2656m以上156m以下356m以上156m以下35灰色淤泥质粘土-14.88-16.7713.5011.90流塑0.5722520灰色粘土-18.31-21.275.802.60流塑0.8013525更新世Q3暗绿草黄色粉质粘土-22.31-24.795.001.30硬塑2.48260501黄灰色粉砂-34.57-40.0516.6010.00密实13.0958050006518002灰色粉细砂-65.87-45.4127.405.80密实24.1461057000802500图5.2.8-1 主桥地质勘探点平面图图5.2.8-2 主桥地质勘探点剖面图桩承台沉降计算过程一、设计资料1.荷载信息荷载: N = 7810.00 kN2.桩信息桩数: 13桩长: 29 m桩截面尺寸: = 1.0000 m桩端阻比: a = 0.1250桩类型: 圆桩3.标高信息天然地面标高: 3.40 m地下水标高: 0.00 m承台高: 0.60 m承台底标高: 3.40 m4.计算用参数分层厚度: 0.05倍桩长沉降点坐标: x = 16.50 my = 0.80 m沉降计算经验系数: 1.105.土层信息:土层信息表土层情况厚度(m)重度kN/m3Es(MPa)11.7018.706.5024.5019.0010.50312.4016.702.1944.6017.803.6251.2119.507.486.桩位信息:桩位信息表桩位坐标x坐标(m)y坐标(m)Pile 10.000.00Pile 24.000.80Pile 36.500.80Pile 49.000.80Pile 511.500.80Pile 614.000.80Pile 716.500.80Pile 819.000.80Pile 921.500.80Pile 1024.000.80Pile 1126.500.80Pile 1229.000.80Pile 1332.000.807.承台边界节点信息:承台边界节点表承台边界x坐标(m)y坐标(m)Point100Point201.6Point3331.6Point4330二、计算结果1.计算单桩底面的附加压力承台底面土层自重应力gihi = = 0.00kN/m2上式中gi地下水位下的重度取浮重度承台自重及其上土重荷载Gk = Ap = 52.80 25.00 = 1320.0 kN承台底面的附加荷载N = Nz + Gk - ADgihi =7810 + 1320.00 - 52.80 0.0 = 8021.0 kN单桩附加荷载Q = 617.00 kN2.确定分层厚度按用户输入的桩长倍数确定DZ = 29 0.05 = 1.22 m3.计算分层沉降量根据基础规范附录R,采用公式R.0.4-8计算，计算的分层沉降值见下表: s = 分层总和法沉降计算表num标高(m)附加应力(kPa)自重应力(kPa)压缩模量Es(MPa)计算层厚(m)沉降量(mm)1-21.00269.15219.657.480.010.36沉降计算到土层的最底部,程序不再计算退出s = 0.36 mm4.桩基沉降计算经验系数由用户输入沉降计算经验系数fp = 1.105.最终的沉降量计算(全文点此)s = fp s = 1.100 0.360 = 0.40mmss=150200mm，沉降满足合格。5.2.10.2 满堂支架素砼基础沉降计算采用XX市地基基础设计规范（DGJ08-111-1999）第4.3.1条公式：（4.3.1）式中：s-地基最终沉降量（mm）；s-沉降计算经验系数，由用户交互输入；用户可根据类似工程条件下沉降观测资料及经验确定，在不具备条件时，可使用下列数据：当p040kPa时，可取0.7；当p0=60kPa时，可取1.0；当p0=80kPa时，可取1.2；当p0100kPa时，可取1.3；中间值可内插；b-基础宽度（圆形基础时为直径）（m）；n-地基沉降计算深度范围内所划分的土层数；i-自基础底面向下算的土层数；p0-按长期荷载效应组合计算时的基础底面附加应力（kPa）；i、i-1-沉降系数，计算基础中心沉降量时，按XX市地基基础设计规范（DGJ 08-11-1999）本规范附录D的表D-2或表D-5取用；计算相邻矩形基础时，用角点法求代数和，按表D-4取用；Es,0.10.2-地基土在0.10.2MPa压力作用时的压缩模量（MPa）。压缩层厚度按式2.2.3-2计算确定。采用理正结构软件进行计算，计算0-02-2截面基础沉降，将单根立杆下基础1000*600mm作为独立基础计算，计算过程如下：立杆下基础沉降计算过程一. 计算条件 执行规范:XX市地基基础设计规范 DGJ 08-11-1999 (1) 基础数据 基础长 L (m) 0.300 基础宽 B (m) 0.300 基底标高(m) 4.000 基础顶轴力标准值(kN) 13.974 L向弯矩标准值Mx(kN-m) 0.000 B向弯矩标准值My(kN-m) 0.000 基础与覆土的平均容重(kN/m3) 20.000 经验系数s 1.000 压缩层厚度(m) 1.600 沉降点坐标 X0(m) 0.000 沉降点坐标 Y0(m) 0.000 (2) 平剖面图 (3) 土层列表 土层数: 2 地下水深度: -3.000(m)层号土类名称层厚层底标重度饱和重度压缩模量 (m)高(m)(kN/m3)(kN/m3)(MPa)1粘性土3.370-3.37014.80019.00010.502淤泥质土12.100-15.470-16.7002.19二. 计算结果 底板净反力 (kPa): 最大= 155.27 最小=155.27 平均= 155.27 角点 q1 = 155.27 q2 = 155.27 q3 = 155.27 q4 = 155.27 各层土的压缩情况:层号土类名称层厚底标高压缩模量压缩量应力面积 (m)(m)(Mpa)(mm)b(2-1)1粘性土1.600-3.37010.5004.5840.310 总沉降量 = 1.000*4.58 = 4.58(mm)ss=200250mm，沉降满足合格。