柳州至武宣公路工程K1+700现浇箱梁满堂支架方案计算.doc

柳州至武宣公路工程K1+700天桥现浇箱梁满堂支架及门洞方案计算书 目 录1编制依据12工程概况13现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求14现浇箱梁支架验算14.1荷载计算24.1.1荷载分析24.1.2荷载组合24.1.3荷载计算24.2结构检算44.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算44.2.2箱梁底模下横桥向方木验算64.2.3扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算74.2.4底模板计算84.2.5跨中工字钢平台支架体系验算9K1+700天桥现浇箱梁模板及满堂支架方案计算书1编制依据（1）国家及地方政府、相关部委的法律法规、规章制度，建设单位的相关规定和要求；（2）项目施工承包合同；（3）本项目采用的标准、规范、规程等相关技术要求；（4）我部对项目策划和与本项目相关的管理规定；（5）我部对该项目的施工调查情况；（6）我公司现有或可协调、组织、解决的施工装备和技术工艺。2工程概况K1+700天桥，设计汽车荷载为公路-II级。上部结构为17+34+17米预应力砼连续梁，桥面净宽7米，箱梁顶宽8米，底宽4.45米，梁高1.5米，采用满堂支架施工；下构桥台均为柱式台，钻孔桩基础；桥墩为实体方墩，钻孔桩基础。3现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设1015cm方木；纵向方木上设1010cm的横向方木，其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.25m（净间距0.15m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m）。模板宜用厚15mm的优质竹胶合板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。底板腹板位置处采用立杆横桥向间距纵桥向间距横杆步距为60cm60cm90cm支架结构体系；翼缘板位置处采用立杆横桥向间距纵桥向间距横杆步距为60cm60cm90cm支架结构体系。支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每1.8m设一道，纵桥向斜撑沿横桥每1.8m设一道。门洞采用C30基础，基础形式为50cm50cm950cm，基础顶预埋1cm厚钢板与钢管连接；基础用4268mm钢管作为立柱，钢管间距为1.5米，钢管柱顶焊接1cm后50cm50cm钢板，钢板上焊接双拼I40b工字钢作为横梁；横梁上采用I40b工字钢作为纵梁，纵梁间距为60cm。4现浇箱梁支架验算本计算书分别以跨中和跨端处为例，对荷载进行计算，并对其支架和门洞体系进行检算。4.1荷载计算4.1.1荷载分析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： q1 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。 q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q21.0kPa（偏于安全）。 q3 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。 q4 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。 q5 新浇混凝土对侧模的压力。 q6 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。 q7 支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：满堂钢管支架自重立杆横桥向间距立杆纵桥向间距横杆步距支架自重q7的计算值(kPa)60cm60cm90cm3.384.1.2荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算侧模计算4.1.3荷载计算 箱梁自重q1计算根据设计图纸取跨中和跨端两个代表截面进行箱梁自重计算，并对两个代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。 跨中截面处q1计算根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=4.299m2则：q1 = 取1.2的安全系数，则q125.121.230.14kPa 注：B 箱梁底宽，取4.45m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 跨端截面处q1计算 根据横断面图，用CAD算得梁体截面积A=8.098m2则：q1= 取1.2的安全系数，则q147.311.256.77kPa 注：B 箱梁底宽，取4.45m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 4.2结构检算4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。本工程现浇箱梁支架按483.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。 梁底截面处在中支点横隔板，钢管扣件式支架体系采用606090cm的布置结构，如图：因为跨中处荷载小于跨端处，因此只需对跨端处进行验算。、立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为90cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N=35kN（参见公路桥涵施工手册中表135碗口式构件设计荷载N=35kN、路桥施工计算手册中表135钢管支架容许荷载N=35.7kN）。立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时） NG1K支架结构自重标准值产生的轴向力； NG2K构配件自重标准值产生的轴向力 NQK施工荷载标准值；于是，有：NG1K=0.60.6q1=0.60.656.77=20.44KNNG2K=0.60.6q2=0.60.61.0=0.36KN NQK=0.60.60.6(q3+q4+q7)=0.36(1.0+2.0+3.38)=2.296KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK=1.2（20.44+0.36）+0.851.42.296=27.69KNN35kN，强度满足要求。、立杆稳定性验算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/A+MW/WfN钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时），同前计算所得；f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm2参考建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表5.1.6得。 A48mm3.5钢管的截面积A489mm2。 轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比查表即可求得。 i截面的回转半径，查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范附录B得i15.8。 长细比L/i。 L水平步距，L0.9m。于是，L/i57，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.829。MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；MW=0.851.4WKLah2/10WK=0.7uzusw0uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.38us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表6.3.1第36项得：us=1.2w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.8KN/m2故：WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KNLa立杆纵距0.6m；h立杆步距0.9m，故：MW=0.851.4WKLah2/10=0.0536KNW 截面模量查表建筑施工扣件式脚手架安全技术规范附表B得： W=5.08103mm3则，N/A+MW/W27.69103/（0.829489）+0.0536106/（5.08103）78.857 KN/mm2f205KN/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。4.2.2箱梁底模下横桥向方木验算本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用1010cm方木，方木横桥向跨端截面处按L60cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。按跨端处3米范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L60cm进行验算。 方木间距计算q（q1+ q2+ q3+ q4）（47.31+1.0+2.5+2）3=158.43kN/mM(1/8) qL2=(1/8)158.430.627.1kNmW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3则： n= M/( Ww)=7.1/(0.000167110000.9)=4.3(取整数n5根) dB/(n-1)=3/4=0.75m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。 经计算，方木间距小于0.75m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.3m，则n3/0.310。 每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4 则方木最大挠度： fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(158.430.64)/(1291068.3310-60.9)=3.310-4ml/400=0.6/400=1.510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算= MPa=1.7MPa符合要求。4.2.3扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用1015cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L60cm（横向间隔l60cm布置）进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距在中支点桥墩两侧均按0.25m（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按30cm布设，如下图布置，将方木简化为如图的简支结构（偏于安全）。木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。 方木抗弯计算q=(56.77+1.45.5)0.6=38.68kN/mMmax38.680.62/8=1.7kNmW=(bh2)/6=(0.10.152)/6=3.7510-4m3= Mmax/ W=1.7/(3.7510-4)=4.53MPa0.9w9.9MPa（符合要求）注：0.9为方木的不均匀折减系数。 方木抗剪计算 跨端最大剪力：max(qL/2)/A(38.68*0.6/2)/(0.1*0.15)KN/m20.73N/mm2远小于木料最大横纹剪切应力=3.2-3.5N/mm2的要求，故剪应力合格。 每根方木挠度计算 截面惯性矩：I=bh3/12=0.1x3.375x10-3/12=2.81x10-5m4； 挠度验算：f5qL4/(384EI)(5*38.68*0.64/(384*9*103*2.81x10-5)mm0.3mmf0600/4001.5mm 挠度验算合格 4.2.4底模板计算箱梁底模采用竹胶板，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图： 通过前面计算，横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置，则有：竹胶板弹性模量E5000MPa方木的惯性矩I=(bh3)/12=(1.00.0153)/12=2.812510-7m4 55截面处底模板计算 模板厚度计算q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(56.77+1.0+2.5+2)0.25=15.57kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244015mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax=0.60.25/400m=3.7510-4m 故，挠度满足要求4.2.5跨中工字钢平台支架体系验算门洞搭设在34米的跨中位置，门洞形式为4.55米。门洞采用C30基础，基础形式为50cm50cm950cm，基础顶预埋1cm厚钢板与钢管连接；基础用4268mm钢管作为立柱长度4.1米，钢管间距为2米，钢管柱顶焊接1cm厚50cm50cm钢板，钢板上焊接双拼I40b工字钢作为横梁；横梁上采用I40b工字钢作为纵梁，纵梁间距为60cm。（1）工字钢纵梁计算根据设计图纸，门洞处现浇箱梁每延米混凝土方量为4.299m3，钢筋混凝土重度取26KN/m3，模板、施工人员设备及混凝土振捣产生的荷载值每延米取45KN,因此门洞支架上方每延米荷载值为4.299261.2+451.4=197.1(kN),门洞纵梁长为4.5m,门洞上方荷载总值为197.14.5=886.95(kN)纵梁受力验算门洞纵梁整体受力的有15根，梁自重为0.738KN/m,纵梁跨径为4.5m.纵梁单位长度上的荷载值为q=886.95/（154.5）+0.738=13.9KN/m受力简图如下: 梁跨中最大弯矩为:Mmax=1/8qL2=1/813.94.5=35.2(kNm)支座处最大剪力值为:Qmax=1/2qL=1/213.94.5=31.3(kN)I40b型工字钢:截面惯性矩Ix=22781cm4,截面地抗拒Wx=1139cm3,半截面面积Sx=671.2cm3,腹板厚度d=12.5mm.纵梁所受的弯曲应力为: max= Mmax/Wx=（35.2/1139）10=30.9(Mpa)w=145Mpa抗弯强度满足要求。纵梁所受的剪应力为:max= QmaxSx/Ixd=31.3671.210/2278112.5=7.4(Mpa)=85Mpa 抗剪强度满足要求。跨中挠度验算: fmax=4500/400m=11.25m 容许值刚度满足要求（2）钢结构门架横梁I40b工字钢计算受力简图计算跨径取2m，因横梁为I40b工字钢,为简化计算将工字钢上的荷载化为均布线荷载，按简支梁计算。荷载计算P1=（886.95+4.5150.738）/2=468.38KN则每排工字钢集中力为:P2=468.38/15=31.3KN跨中最大弯矩：Qmax=31.31.286=40.2KNFw查工具书,得到厚度大于16-40的抗剪强度fv=120N/mm2 抗拉、抗压和抗弯f=205 N/mm2破坏时荷载Fw=fv(抗剪强度)A(截面积)=205 N/mm294.07cm2=1928.4KN刚度验算按四等跨连续梁挠度系数计算：在均布荷载作用下：M=系数ql2，Q=系数ql，f=系数ql4/100EI在集中荷载作用下：M=系数ql，Q=系数P，f=系数ql3/100EI只考虑集中荷载作用下挠度：f=1.079PL/（100EI）=L/400=5mm容许值）单根40b满足要求! 未考虑连续对力和弯矩的分配,计算时取最不利情况验算.（3）立柱受力验算门洞两侧由10根（实际承重的6根）直径426mm的钢管桩组成，立柱的荷载为1/2(门洞上方荷载+纵梁重量),纵梁重量为154.50.738KN/m =49.8KN,因此立柱所受的荷载为:886.95+49.8+180.738=950.03KN,每根立柱所承受的荷载值可近似地取N=950.03/6=158.4KN,立柱高度为:4.1m钢管柱壁厚8mm。钢管净截面积为：A=42001mm立柱所受压力为：立柱抗压强度满足要求回旋半径i=147.8长细比=L/i=4100/147.8=27.7，查表得系数为0.9稳定性：=158.410/（0.942001）=4.2MPa140MPa因此钢管稳定性满足要求