龙门互通匝道桥现浇箱梁贝雷支架计算书.docx

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龙门互通匝道桥现浇箱梁贝雷支架计算书

龙门互通匝道桥现浇箱梁贝雷支架计算书

龙门互通A匝道桥起点桩号为AK0+162.182，终点桩号为AK0+527.882，桥长365.7米。

桥型布置为4×24.3+4×25+3×25+3×30m预应力混凝土连续梁。

其中第一联采用现浇箱梁。

B匝道桥起点桩号为BK0+380.871，终点桩号为BK0+830.696，桥长449.825米。

桥型布置为2×25+3×25+（25+30+25）+2×27.6625+3×30+3×30m预应力混凝土连续梁。

均采用现浇箱梁。

C匝道桥起点桩号为CK0+148.026，终点桩号为CK0+703.700，桥长555.674米。

桥型布置为3×25+2×23.412+2×24.5+2×24.5+4×20+4×20+3×27.45+3×30m预应力混凝土连续梁,其中第2、3、4、5、7、8联采用现浇箱梁。

F匝道桥起点桩号为FK0+849.465，终点桩号为FK0+946.465，桥长97米。

桥型布置为20+2×25+20m预应力混凝土连续箱梁（现浇）。

标准桥面宽度为10.5米，其横向布置为0.5米（防撞栏杆）+9.5米（行车道）+0.5米（防撞栏杆）。

本计算书以B匝道桥第三联第二跨为例进行编制，其余跨径小于30m的孔跨类型的支架和模板施工参照该跨径的方案，其余桥宽可参照该跨进行相应调整。

B匝道桥第三联第二跨上部构造为单箱两室结构预应力砼连续现浇箱梁体系。

跨径为30m，箱梁高1.80m，等宽段箱梁顶宽10.5m，底板宽7.5m，顶板厚25cm，底板厚25cm，跨中截面腹板厚度45cm，中横梁两侧各0.3m范围内腹板加厚至95cm，端横梁附近2.5m范围内腹板加厚至95cm，其中中横梁厚0.3m，端横梁厚2.0m，横梁处横桥向支座中心距6.2m。

桥面横坡为单向坡6.00%。

一、计算依据

㈠、《路桥施工计算手册》；

㈡、龙岩双永高速公路A10合同段两阶段施工图设计文件、技术交底、设计变更、补充、修改图纸及文件资料；

㈢、《装配式公路钢桥多用途使用手册》；

㈣、《公路桥涵施工技术规范》；

㈤、《公路桥涵设计规范》；

㈥、《贝雷梁使用手册》；

㈦、《建筑结构荷载规范》。

二、支架设计要点

㈠、钢管桩基础

支架基础采用钢管桩做为基础。

现浇箱梁支架基础平面布置图和现浇箱梁贝雷支架横断面图如上。

B匝道桥第三联第二跨径L＝30m桥宽10.5m等截面标准现浇箱梁。

跨中设两个中支墩，中支墩钢桩中心距中心的距离按2.0m设置。

边支墩距两边桥墩边缘1.75m各设置一排钢管桩做为边支墩。

边支墩和各中支墩之间的钢桩中心距中心的距离为12.25m。

每个中支墩：

钢管桩φ60*0.6cm、5根，钢管桩间距按2.1m布置。

钢管桩上布置2I36b、L>1150cm工字钢作横梁，横梁上布置支架贝雷片纵梁，支架高度26.5m。

㈡、支架纵梁

用国产贝雷片支架拼装成支架纵梁，两排一组。

支架结构均采用简支布置。

6#墩～7#墩：

跨中设两个中支墩。

6#墩～第一个中支墩、第二个中支墩～7#墩贝雷纵梁计算跨度均为12.25m由11排单层贝雷纵梁组成；贝雷纵梁组与组间距为2m，每组排距除第5、6、7片为0.45m外，其余均按0.9m等间距布置。

㈢、模板及支撑

现浇箱梁支架拟采用梁柱式支架。

箱梁模板采用厚度为1.2cm的竹胶合板；竹胶合板下顺桥向放置10cmx10cm方木，间距为由计算推算；10x10cm的方木设[18槽钢做分配梁，间距为100cm；[18槽钢下方安放贝雷片，贝雷片一个断面设计11片，间距如附图所示；贝雷片下方设计2I36工字钢和钢管桩。

其中翼板下支撑采用木模和钢托架，钢托架采用[8槽钢加工，以榀为单位，顺桥向0.8m设计一榀。

三、受力分析

本次计算仅对12.45m的边跨进行计算及受力分析，如果能达到各设计规范要求，则其余跨径小于30m的孔跨一定能满足受力要求。

1、本跨箱梁为等截面箱梁，跨径为30m，箱梁高1.80m，等宽段箱梁顶宽10.5m，底板宽7.5m，顶板厚25cm，底板厚25cm，跨中截面腹板厚度45cm，中横梁两侧各0.3m范围内腹板加厚至95cm，端横梁附近2.5m范围内腹板加厚至95cm，其中中横梁厚0.3m，端横梁厚2.0m，具体情况如下图所示。

现浇梁标准断面图（图一）

2、对箱梁截面混凝土的混凝土方量的计算，利用电脑软件精确计算出每个计算节点断面面积。

3、施工时按两步浇筑进行，第一次浇筑底板和腹板混凝土，第二步浇筑顶板及翼板混凝土。

为简化计算，确保安全，计算时假定两步混凝土同时施工。

箱梁节点与节点部分按均布荷载考虑，并取最不利的一片纵梁进行验算。

四、施工荷载计算取值

㈠、恒载

1、梁体混凝土自重：

箱梁混凝土标号为50，配筋率为2.5%，所以梁体混凝土自重取26KN/m3，冲击系数取1.1；

2、木模板自重取0.75KN/m2；

3、钢构自重取78KN/m3；

4、方木自重取7.5KN/m3；

5、[18槽钢自重：

0.23KN/m；

6、贝雷自重取1KN/m（包括连接器等附属物）；

㈡、活载

1、施工人员、机具、材料及其它临时荷载，在计算模板及下面小方木时按均布荷载为2.5KN/m2计算，并以集中荷载2.5KN进行比较，取二者产生的弯矩最大者。

2、振捣荷载：

水平方向取２.0KN/m2，竖向取４.0KN/m2

㈢、荷载组合

根据《建筑结构荷载规范》，均布荷载设计值=结构重要性系数×（恒载分项系数×恒载标准值＋活载分项系数×活载标准值）。

结构重要性系数取三级建筑：

0.9，恒载分项系数为1.2，活载分项系数为１.4。

五、各构件验算

㈠、底模板计算

1、强度验算

条件：

δ＜[δm]

δ=M/W=（ql2/8）/（bh2/6）＜[δm]

其中：

l—底模板下方木间距（m）；

b—为模板宽，取b=1m；

h—为模板厚，12mm厚胶合板，取h=0.012m；

[δm]—木材抗弯强度，取[δm]=13Mpa；

q—作用在模板上的线荷载；

q=0.9x[（26Hx1.1+7.5x0.012x1）x1.2+（4+2.5）x1.4]=30.89H+8.3

受力简图（图二）

其中：

H—为混凝土厚度，将上式代入强度条件有：

l＜[3.40/（30.89H+8.30）]1/2

计算结果如下：

当H=0.25+0.25=0.5时，l＜0.38m

当H=1.8时，l＜0.23m

2、挠度验算

条件：

fmax＜[f]

fmax=5ql4/384EI＜1/400

即：

ql4＜384EI/5x400

其中：

E=1x107KN/m2

I=bh3/12=1x0.0123/12

则：

l＜[4.39/（30.89H+3.26）]1/4

其中q不计振动荷载

当H=0.25+0.25=0.5时：

l＜0.70m

当H=1.8时：

l＜0.52m

因此在腹板的位置采用方木间距为20cm，空箱位置采用35cm倒角介于两者之间间距为30cm。

按以上计算布置可以满足模板强度及刚度的要求。

如下图：

受力简图（图三）

㈡、侧模计算

1、强度验算

新浇注混凝土对模板侧压力计算公式：

P=0.22rt0β1β2υ1/2

或P=rH

其中：

P—新浇筑混凝土对侧面模板的最大压力（N/mm2）；

r—钢筋混凝土的容重，取26KN/m3；

t0—新浇筑砼初凝时间（h）根据施工情况，本计算取4h；

β1—外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2，本计算取1.2；

β2—混凝土坍落度影响系数，本计算取1.15；

υ—混凝土浇筑速度，本计算取6m3/h

H—混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度，本计算取最大值为1.8m；

P=0.22rt0β1β2υ1/2

=0.22x26x4x1.2x1.15x61/2

=77.34KN/m2

或P=rH=26x1.8=46.8KN/m2

根据取两式结果的较小值及混凝土侧压力不宜超过90KN/m2的规定，所以P取46.8KN/m2。

组合荷载为：

q=0.9x（1.2x46.8x0.25+2x1.4x0.25）=13.266KN/m

受力简图（图四）

Q235钢材的抗拉强度设计值为215MPa，钢托架的允许挠度：

面板为1.5mm，I=26.97cm4，W=32.7cm3，E=2.1x105MPa

抗弯强度验算：

M=ql2/8=13.266x0.32/8=0.149KN·m

W=bh2/6=32.7x10-6m3

δ=M/W=0.149/32.7x10-6=4.56Mpa＜[δ]=215Mpa

2、挠度验算

挠度条件：

fmax＜[f]

fmax=5ql4/384EI＜[f]=1/400=0.75mm

其中：

E=1x107KN/m2

I=bh3/12=1x0.0143/12

即：

fmax=5ql4/384EI=5x13.266x0.34x12/384x1x107x1x0.0143

=0.61mm＜0.75mm

故抗弯强度以及挠度满足要求。

㈢、10x10cm方木计算

取1米板宽计，按最不利荷载进行计算。

1、强度验算

条件：

δ＜[δm]

δ=M/W=（ql2/8）/（bh2/6）＜[δm]

组合荷载：

q=0.9x[（1.1x26x1xH+7.5x1x0.012）x1.2+（4+2.5）x1.4]=30.89H+8.3KN/m

受力简图（图五）

其中：

H—为混凝土厚度，将上式代入强度条件有：

l＜[17.3/（30.89H+8.3）]1/2

计算结果如下：

当H=0.25+0.25=0.5时，l＜0.85m

当H=1.8时，l＜0.52m

2、挠度验算：

条件：

fmax＜[f]

fmax=5ql4/384EI＜1/400

即：

ql4＜384EI/5x400

其中：

E=1x107KN/m2

I=bh3/12=0.1x0.13/12

则：

l＜[16/（30.89H+3.26）]1/4

其中q不计振动荷载

当H=0.25+0.25=0.5时：

l＜0.96m

当H=1.8时：

l＜0.72m

经以上计算分折，方木间距控制50cm为宜，这样布置可以满足方木强度及刚度的要求。

如下图：

受力简图（图六）

钢托架以榀为单位，沿桥纵向每0.8m间距设一道钢托架。

钢托架采用[8的槽钢加工而成，强度要达设计要求。

㈣、[18槽钢分配梁验算

取最高梁处腹板进行计算，间距按1m设计。

1、强度验算

组合荷载：

q=0.9x[（1.1x26x1.8x1+7.5x0.012x1+7.5x0.1x0.1x2）x1.2+（4+2.5）x1.4]=64.06KN/m

受力简图（图七）

M=ql2/8=64.06x1.02/8=8.01KN·m

W=1.414x10-4m3

δ=M/W=8.01x103/1.414x10-4=56.65Mpa＜[δm]=145Mpa

2、挠度验算

挠度条件：

fmax＜[f]

fmax=5ql4/384EI＜[f]=1/400=0.75mm

其中：

E=2.1x105Mpa

I=1272.7cm4

即：

fmax=5ql4/384EI=5x64.06x14/384x2.1x105x1.2727x10-8

＝0.31＜0.75mm

㈤、贝雷支架纵梁在均布荷载下的计算

本计算按最不利因素考虑，取第七跨CD段进行验算。

受力简图（图八）

1、荷载组合

⑴、底板计算有效宽度按9米计，在AutoCAD中进行计算得出，混凝土自重为：

q1=（374.4×1+263.02×0.75）/1.75=326.7KN/m

q2=（215.44×1.75+182.13×10.5）/12.25=186.93KN/m

q3=（182.13×0.55+240.5×0.3＋374.4×0.15）/1=228.51KN/m

如下图：

受力简图（图九）

⑵、模板自重

1、底模和侧模取7.5KN/m3，弧形架采用外径48mm、壁厚3.0mm普通钢管和8号槽钢，8号槽钢8.04kg/m，钢管每米自重3.33kg/m。

7.5x10.8x0.012＋[（6.15×8.04＋5.26×3.33）×10×2]/1000=2.31KN/m

2、内模取7.5KN/m3，7.5×（1×16.13×0.012＋20×0.1×0.1＋2×16.13×0.1×0.1）＝5.37KN/m

模板总线荷载2.31＋5.37＝7.68KN/m

⑶、10x10cm方木自重

7.5x0.1x0.1x1×16=1.2KN/m

⑷、[18槽钢自重

[18槽钢重量10.1Kg/m，按1m范围以2根进行计算

（11.5×10.1×10）×2=2.32KN/m

⑸、贝雷纵梁

贝雷自重取1KN/m，1×11＝11KN/m

各构件均布荷载为：

7.68＋1.2＋2.32＋11=22.2KN/m

则组合荷载为：

q1=（326.7+22.2）x1.2+（36+22.2）x1.4=418.68+81.48=500.16KN/m

q2=（186.93+22.2）x1.2+（36+22.2）x1.4=250.96+81.48=332.44KN/m

q3=（228.51+22.2）x1.2+（36+22.2）x1.4=300.85+81.48=382.33KN/m

2、验算强度

贝雷片力学性能为：

I=250500cm4

W=3578.5cm3

[M]=78.82t·m

[Q]=24.52t

受力简图（图十）

⑴、AB

①、纵梁最大弯距

Mmax=q2l2/8=332.44x12.252/8=623.6t·m

单片贝雷片承受弯矩：

M=623.6/11=56.69t·m＜[M]=78.82t·m

满足要求。

②、纵梁最大剪力

A支点：

Qmax=500.16x1.75/2+12.25x332.44/2=247.38t

B支点：

Qmax=382.33x1.0/2+12.25x332.44/2=222.74t

单片贝雷片容许剪力：

A支点：

Q=247.38/11=22.49t＜[Q]=24.52t

B支点：

Q=222.74/11=20.25t＜[Q]=24.52t

满足要求。

3、挠度验算

⑴、AB跨12.25m贝雷纵梁最大挠度

fmax=5q2l4/（384EI）

=（5x332.44x12.254/（384x2.1x106x250500x11）

=1.68cm

[f]=L/400=1225/400=3.06cm

fmax＜[f]

满足规范要求。

㈥、单片贝雷片最不利荷载计算

根据桥的横断面图，在CD跨当中从两边向中间数第二片贝雷片承受正上方的混凝土面积最大，荷载最大，处在最不利荷载位置。

如下图所示：

贝雷梁横断面图（图十一）

其中两片贝雷各承重:

q=[（37.86×1＋34.00×2.5＋30.14×11.05＋33.79×0.3＋37.86×0.15）/15]x2.6=（5.411+3.4785+3.865）x2.6=31.45KN/m

模板自重：

7.5x4.39x0.012=0.40KN/m

10x10cm方木自重：

7.5x0.1x0.1x10=0.75KN/m

[18槽钢自重：

（1×10.1×10）×2=0.20KN/m

贝雷自重：

1×1＝1KN/m

各构件均布荷载为：

0.40+0.75+0.20+1=2.35KN/m

最大剪力：

Qmax=ql/2＝（31.45+2.35）×12.25/2=207.0＜[Q]=245.2KN/m

满足要求。

最大弯矩：

Mmax=ql2/8=（31.45+2.35）x12.252/8=634.01＜[M]=788.2KN/m

满足要求。

最大挠度：

fmax=5ql4/（384EI）

=[5x（31.45+2.35）x12.254/（384x2.1x106x250500）]

=1.88cm

[f]=L/400=1225/400=3.06cm

fmax＜[f]

满足规范要求。

㈦、2I36工字钢计算

当贝雷纵梁产生最大剪力时，对钢管桩2根I36工字钢横梁进行强度验算。

通过对贝雷支架剪力验算，钢管桩上的2I36工字钢完全也可以满足结构受力要求。

工字钢支在钢管桩上，跨度很小，产生的弯矩很小，故弯应力不进行验算。

㈧、单桩承载力计算

1、立柱钢管验算

立柱钢管临时墩均采用Ф600×8mm钢管，考虑钢管为旧料，计算厚度取6mm。

钢管立柱上下端均与70cm×70cm×0.8cm钢板连接，连接系最大间距L＝4m。

Ф600×6mm截面特性表

规格

每米重量

截面积

惯性矩

回转半径

截面矩

弹性模量

（mm）

（kg/m）

A（cm2）

I（cm4）

i（cm）

W（cm3）

E（MPa）

Ф600×6

87.9

111.97

49387.2

21.0

1646.2

210000

长细比λ=uL/r=1×400/21=19.0＜[λ]=100，刚度满足规范要求。

式中：

u—杆件长度系数取u=1.0

L—杆件几何长度取L=400cm

[λ]—压杆件允许长细比。

查表稳定系数Φ=0.97

σ=N/（ΦA）=247.38/5×104/（0.97×111.97×10-4）=42.61MPa<140MPa

2、钢筋混凝土扩大基础

支在钢筋混凝土扩大基础上,扩大基础长×宽×高=1050×200×60cm,底层配Φ12钢筋,钢筋间距

20cm

钢管最大受力P=247.38/5=494.76KN

钢筋混凝土扩大基础下为原地面，结构层按60cm计算，按45度扩散角

S=10.5×3.2=33.6m2²

地基应力:

现状地基承载力:

[σ]≥100Kpa

满足规范要求

㈨、支架稳定性计算

由于贝雷支架纵向没有受到较大动载作用，只有振捣混凝土时才产生较少的侧向力，所以贝雷支架纵向稳定性就不必要计算，只需对雷支架横向稳定性进行计算即可。

贝雷支架横向水平推力主要是受到风荷载的作用而产生的，所以要进行水平方向推力的验算。

根据《公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004》（P28页4.3.7款、P28页附表A），支架为临时结构，按1/10频率计算：

基本风速V10=25.7m/s

基本风压W10=0.4KN/m2

r=0.012017e-0.0001z=0.012017e-0.0001×10=0.012

Vd=k2k5V10=1.28×1.38×25.7=45.396m/s

Wd=（rVd2）/（2×g）=（0.012×45.3962）÷（2×9.81）=1.260KN/m2

支架+梁高按2.5米实体计算，则

Fwh=K0K1K3WdAwh=0.75×1.7×1.0×1.260×15×2.5=60.2KN

满足要求。

二、支架预压方案

1、预压的目的

为检查地基承载力及支架承受梁体荷载的能力，减少和消除支架产生的非弹性变形、方木间的间隙、地基瞬时沉降等并获取支架预压沉降观测值用来做设置预拱值的参考数据。

2、加载方法

支架搭设完毕、底板模板铺设完毕之后进行加载预压。

拟采用人工装满砂袋，用16t汽车吊吊装，按要求的位置和高度人工配合堆码，预压重量为设计重量的1.2倍。

堆码混凝土预制块或砂袋的加载方法对现浇箱梁支架进行预压。

预压分两级进行，第一级荷载控制在总荷载的2/3左右。

第一次加载后，荷载维持一天进行观测，第二天，进行最后一级荷载加载。

最后一级维持时间根据预压沉降观测值确定，每隔12个小时测一次，直至24小时内排架变形量不超过设计要求的变形量即可卸载。

预压过程中应对支架沉降进行连续观测。

3、观测点设置及观测频率

3.1根据受力分析可知在跨中的弯矩最大，因此布点选择在跨中，每跨布置三点（三点分布在箱梁的中间以及两侧1/4跨径处）。

3.2沉降观测频率

①每级荷载添加前观测一次；

②每级荷载添加完毕观测一次；

③荷载的全部已加上后第一天4小时观测一次，其余每天至少观测一次；

④卸载前观测一次；

⑤卸载后观测一次。

3.3观测注意事项

a.观测频率和时间按上述规定外，可根据实际情况适当增加。

b.箱梁浇注前在底板位置与预压对应位置设置观测点，观测混凝土施工过程中的支架沉降。

c.每次观测得到的数据认真记录在沉降量观测专用表格内。

4、数据整理分析及预拱度的设置

4.1观测结束对测量数据进行处理，根据总沉降值和卸载后观测值计算弹性变形量。

根据试验所测得的数据进行分析，对本工程所设计的预应力现浇箱梁模板支架进砼浇筑时产生的变形进行有效的控制。

可依据变形量调整箱梁的底标高，实现砼浇筑完成后能达到设计所要求的梁底标高。

如发现立柱下沉比较明显，需对地基处理进行加强。

4.2预拱度的设置

确定预拱度时考虑下列因素：

支架在荷载作用下的总变形量，支架在荷载作用下的弹性压缩，支架在荷载作用下的非弹性压缩；箱梁设计反拱度，根据设计院提供。

根据梁的拱度值线形变化，其它各点的预拱度值，应以中间点为最高值，以梁的两端为零，按二次抛物线进行分配。

三、安全措施

为防止坠物伤人，在钢管贝雷梁底部及侧面张挂安全网、立警示牌，钢管桩周边布防撞设施；坚持施工队伍的安全教育制度；项目安全员要经常检查作业队，认真做好分部分项工程安全技术书面交底工作，详细说明施工工艺流程、施工过程中应注意的安全事项及质量标准，交底人和被交底人双方签字。

特种作业人员必须经培训考试合格后持证上岗,操作证必须按期复审,不得超期使用。

支架安全措施：

A、必须严格按设计方案进行支架搭设，支架搭设所用钢管上严禁打孔。

B、剪刀撑、横向斜撑等要同钢管立柱同步搭设。

立柱的垂直度，按规定无论从何种角度测量，必须达到50mm以内，且总高度的偏差不得大于100mm。

C、搭设及拆除时现场必须设警戒区域，张挂醒目警戒标志。

警戒区域内严禁非操作人员通行或在排架下方继续组织施工。

地面监护人员必须履行职责。

D、在进行临边作业时，必须设置牢固可行的安全防护设施，不同的临边作业场所、需设置不同的防护设施。

E、斜道楼梯和梯段边，必须安装临时防护栏杆，箱梁顶板处要随工程结构的进度安装正式栏杆或者临时护栏。

梯段旁边也应设置一道扶手，作为临时栏杆。

F、作业人员处于高处危险施工全过程，必须佩戴安全带，保险钩宜高挂低用并扣在牢固部位。

G、如遇强风、雨等特殊气候，不进行支架搭设或拆除作业。

夜间作业，要具备良好的照明设备。

H、在贝雷梁底全宽挂好安全网，避免施工过程中物体高处坠落，击伤人员。

I、支架滞后一孔拆除，由跨中向两端头对称拆除翼缘板部位支撑、支架→由跨中向两端头对称拆除底、腹板部位支撑、支架顺序进行。

绝对禁止未拆完内模竖向支撑即拆支架、未拆完翼缘板部分支撑支架即拆底腹板部位支撑支架，以防结构在体系转换时产生破坏性荷载拉裂梁体。

落架时先敲松木楔，再用撬棍将底模与砼分离，最后取出底模以及方木。

J、拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业。

施工前将所有垃圾清理干净，防止石子等溅落伤人。

K、拆除顺序严格按照从上往下，后搭先拆、先搭后拆的顺序，拆除从内向外拆除，各种构配件严禁抛掷至地面。

*****公路工程局有限公司

******项目经理部

二O00年三月三日