现浇连续箱梁满堂支架计算.docx
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现浇连续箱梁满堂支架计算
青银高速青岛收费站迁拓工程二标段
现浇连续箱梁满堂支架计算
中铁十八局集团第一工程有限公司
二〇一三年十月
现浇连续箱梁满堂支架计算
4.1总体说明
本标段跨线桥梁共三座,K31+547天桥、K33+177即威分离立交、K34+237即墨互通立交桥，桥梁梁高均为1.6m，顶板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚度45cm，各箱梁断面图见下图：
（1）材料规格：
支架采用φ48×3.5mm碗扣式钢管架，立杆主要采用3.0m、2.4m、1.8m三种，横杆采用0.9m、0.6m两种规格。
（2）支架布置：
箱梁底板部分：
立杆按纵向间距60cm、横向间距90cm，水平横杆步距120cm设置；箱梁翼缘板部：
立杆纵向间距90cm、横向间距120cm，水平横杆步距120cm设置。
纵横向均设置剪刀撑,剪刀撑间距3.6m，以保证支架稳定性。
以K34+237即墨互通箱梁断面为例，具体见附图4-1所示。
附图4-1箱梁碗扣式支架横断面布置图（单位：
cm）
4.2碗扣件支架现浇梁方案检算
4.2.1已知条件
梁端实心段截面尺寸：
顶面宽度12.75m,高度1.6m；腹板截面尺寸：
腹板宽度0.45m,高度1.6m。
根据设计图纸，梁端实心段重量为：
1.6*26=41.6KN/㎡,腹板位置每平米重量为：
1.6*26=41.6KN/㎡，底板一般段每平米重量为：
0.47*26=12.22KN/㎡。
梁端翼缘板处按最大厚度考虑每平米重量为0.5*26=13KN/㎡，底板部分满堂架布置相同，顾只需取受力最大位置进行计算。
则，只需检算梁体底板实心段位置及翼缘板位置。
（1）施工人员、机具、材料荷载：
P1=2.5kN/m2。
（2）砼冲击力及振捣砼时产生的荷载：
P2=2.5kN/m2。
（3）梁体钢筋混凝土自重荷载：
P3=26.5kN/m3。
（4）模板、支架自重荷载：
P4=1.5kN/m2。
4.2.2箱梁底板位置碗扣式支架检算
1、满堂支架受力检算
梁底板钢筋混凝土自重荷载均按实心考虑：
砼自重：
P=1.6*26=41.6KN/㎡，
底板处碗扣式支架布置为：
立杆纵向步距最大为90cm、横向步距60cm，水平横杆60cm设置。
①施工人员、机具、材料荷载：
NQ1=P1*A=2.5*0.6*0.9=1.35kN
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：
NQ2=P2*A=2.5*0.6*0.9=1.35kN
③梁体钢筋混凝土自重荷载：
NG1=P*A=41.6*0.6*0.9=22.464kN
④模板、支架自重荷载：
NG2=P4*A=1.5*0.6*0.9=0.81kN
按照规范进行荷载组合，则：
N=（NQ1+NQ2）*1.4+（NG1+NG2）*1.2=31.704kN
所以腹板处满堂支架单根立杆承受压力为31.704kN
该碗扣式支架钢管采用φ48×3.5mm钢管，查表得：
截面积A=489mm2，回转半径：
I=15.78mm。
⑤按强度验算：
σ=N/A=31704/489=64.83MPa＜140MPa，符合要求。
（杆自重产生的应力很小，可以忽略不计）
⑥稳定性验算：
ψ值根据长细比λ选取，计算长度：
l0=kμh
式中：
k-计算长度附加系数，其值取1.155。
μ-考虑支架整体稳定性因素的单杆计算长度系数，其值取1.2。
h-立杆步距。
则，模板支架立杆的计算长度l0=1.155*1.2*1.2=1.66m
按稳定性计算立杆的受压应力（步距1.2m）
长细比：
λ=l0/I=1660/15.78=105.2
则轴心受压件的稳定系数φ=0.55（查表并线性内插得来）
σ=N/φA=31704/（0.55*489）=117.88MPa＜140MPa，符合要求。
2、底板处纵桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上纵桥向分配方木采用10cm×15cm方木，间距0.9m。
方木弹性模量E=9500N/mm2；方木抗弯强度设计值为13N/mm2；
方木抗剪强度设计值为1.4N/mm2；方木的间隔距离为600mm；
方木的截面宽度为100mm，方木的截面高度为150mm。
方木按照简支梁计算，其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为：
W=10*15*15/6=375cm3
I=10*15*15*15/12=2812.5cm4
A=10*15=150cm2
则，按照跨度为0.6m的简支梁进行计算：
梁钢筋混凝土自重N1=41.6*0.9*0.6=22.46kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.6=0.81kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.6=1.35kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算如下：
均布荷载：
q=1.2*（22.46+0.81+1.35）/0.6=21.89kN/m；
最大弯矩：
M=ql2/8=21.89*0.36/8=0.98kN.m；
最大剪力：
Q=ql/2=21.89*0.6/2=6.57kN；
1弯承载力检算：
σ=M/W=0.98*106/（375*103）=2.61MPa＜［σ］=13MPa
②抗剪承载力检算：
τ=3Q/（2A2）=3*6.57*1000/（2*150*150）=0.44N/mm2＜［τ］=1.4N/mm2。
③挠度检算：
取挠度［f］=L/400=600/400=1.5mm
f1=5ql4/（384EI）=5*21.89*6004/（384*9500*2812*104）=0.138＜［f］
3、底板横桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上横桥向分配方木采用10cm×10cm方木，间距按0.3m布置在纵桥向方木上。
方木按照简支梁计算，其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为：
W=10*10*10/6=166.67cm3
I=10*10*10*10/12=833.33cm4
A=10*10=100cm2
则，按照跨度为0.9m的简支梁进行计算：
梁钢筋混凝土自重N1=41.6*0.9*0.3=11.23kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.3=1.65kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.3=0.675kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算如下：
均布荷载：
q=1.2*（11.23+1.65+0.67）/0.9=18.07kN/m；
最大弯矩：
M=ql2/8=18.07*0.81/8=1.83kN.m；
最大剪力：
Q=ql/2=18.07*0.3/2=2.71kN；
1弯承载力检算：
σ=M/W=1.83*106/（166.67*103）=10.98MPa＜［σ］=13MPa
②抗剪承载力检算：
τ=3Q/（2A2）=3*2.71*1000/（2*100*100）=0.41N/mm2＜［τ］=1.4N/mm2。
③挠度检算：
取挠度［f］=L/400=900/400=2.25mm
f1=5ql4/（384EI）=5*18.07*9004/（384*9500*833.33*104）=1.95＜［f］
4、立杆地基承载力检算
①碗扣式钢管支架杆件自重Pz，根据中国建筑出版社出版的《施工结构计算与设计手册》，支架架立杆检算截面承受的构架自重荷载：
Gz=a*H1*（g1+g2+g3）
式中：
H1-立杆高度，取7m;
a-立杆纵距，取0.9m；
g1-基本构架杆部件的平均自重荷载，取0.18kPa；
g2-配件平均自重荷载，取0.15kPa;
g3-局部构件平均自重荷载，取0.1kPa。
则：
Gz=0.9*7*（0.18+0.15+0.1）=2.71kN。
杆件自重传递给地基的均布荷载Pd=1.5Pcx
Pcx=Gz/S=2.71/（0.6*0.9）=5.02kPa
取Pd=1.5Pcx=1.5*5.02=7.53kPa
②箱梁自重、内外模板重量及施工振捣、机具等合计的均布荷载：
P1=（41.6+2.5+2.5+1.5）*1.5=72.15kPa
③地基承载力计算均布荷载P=Pd+P1=79.68kPa
根据检算，施工前必须对原地面进行换填路基填料处理，路基填料采用压路机逐层压实，其压实度要求达到95%以上，分层厚度不超过30cm，以增强地基承载力。
路基填料填筑完成后浇注15cm厚C15混凝土。
地基处理好后，采用轻型触探仪检测地基承载力，确保支架施工的稳定与安全。
5、竹胶板底模计算
立杆纵向步距最大为60cm、横向步距90cm，底模下方木间距30cm。
底模采用1.2cm厚的竹胶板，取1m板宽作为计算单元。
（1）计算荷载
（2）截面参数及力学指标弹性模量（查阅竹胶板行业标准P5）：
截面惯性矩
截面抵抗矩：
（3）承载力验算
a.强度
（查阅竹胶板行业标准
，0.8为折减系数）
竹胶板强度满足要求。
b.挠度，根据《路桥施工计算手册》P763
竹胶板强度满足要求。
6、竹胶板侧模计算
侧模竖向肋木采用6*9方木，间距40cm，取1cm宽度计算：
（1）模板受到的最大荷载为：
F=γh*0.01*0.4=26*1.1*0.01*0.4=0.1144KN；
（2）截面参数及力学指标弹性模量：
截面惯性矩
截面抵抗矩：
（3）承载力验算
a.强度
（查阅竹胶板行业标准
，0.8为折减系数）
竹胶板强度满足要求。
b.挠度，根据《路桥施工计算手册》P763
竹胶板侧模强度满足要求。
4.2.3翼缘板段碗扣式支架检算
（1）翼缘板段钢筋混凝土自重荷载
砼自重：
P=0.5*26=13KN/㎡，
（2）满堂支架受力检算
该处碗扣式支架布置为：
立杆纵向步距最大为90cm、横向步距120cm，水平横杆120cm设置。
①施工人员、机具、材料荷载：
NQ1=P1*A=2.5*0.9*1.2=2.7kN
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：
NQ2=P2*A=2.5*0.9*1.2=2.7kN
③梁体钢筋混凝土自重荷载：
NG1=P*A=13*0.9*1.2=14.04kN
④模板、支架自重荷载：
NG2=P4*A=1.5*0.9*1.2=1.62kN
按照规范进行荷载组合，则：
N=（NQ1+NQ2）*1.4+（NG1+NG2）*1.2=26.352kN
所以腹板处满堂支架单根立杆承受压力为26.352kN
该碗扣式支架钢管采用φ48×3.5mm钢管，查表得：
截面积A=489mm2，回转半径：
I=15.78mm。
⑤按强度验算：
σ=N/A=26352/489=53.89MPa＜140MPa，符合要求。
（杆自重产生的应力很小，可以忽略不计）
⑥稳定性验算：
ψ值根据长细比λ选取，计算长度：
l0=kμh
式中：
k-计算长度附加系数，其值取1.155。
μ-考虑支架整体稳定性因素的单杆计算长度系数，其值取1.2。
h-立杆步距。
则，模板支架立杆的计算长度l0=1.155*1.2*1.2=1.66m
按稳定性计算立杆的受压应力（步距0.6m）
长细比：
λ=l0/I=1660/15.78=105.2
则轴心受压件的稳定系数φ=0.551（查表并线性内插得来）
σ=N/φA=26352/（0.551*489）=97.8MPa＜140MPa，符合要求。
2、纵桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上纵桥向分配方木采用12cm×15cm方木，间距1.2m。
方木弹性模量E=9500N/mm2；方木抗弯强度设计值为13N/mm2；
方木抗剪强度设计值为1.4N/mm2；方木的间隔距离为900mm；
方木的截面宽度为120mm，方木的截面高度为150mm。
方木按照简支梁计算，其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为：
W=12*15*15/6=450cm3
I=12*15*15*15/12=3375cm4
A=12*15=180cm2
则，按照跨度为0.9m的简支梁进行计算：
梁钢筋混凝土自重N1=12.22*0.9*0.9=9.9kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.9=1.22kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.9=2.025kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算如下：
均布荷载：
q=1.2*（9.9+1.22+2.025）/0.9=17.53kN/m；
最大弯矩：
M=ql2/8=17.53*0.81/8=1.77kN.m；
最大剪力：
Q=ql/2=17.53*0.9/2=7.89kN；
①抗弯承载力检算：
σ=M/W=1.77*106/（450*103）=3.93MPa＜［σ］=13MPa
②抗剪承载力检算：
τ=3Q/（2A2）=3*14.77*1000/（2*180*180）=0.36N/mm2＜［τ］=1.4N/mm2。
③挠度检算：
取挠度［f］=L/400=900/400=2.25mm
f1=5ql4/（384EI）=5*17.53*9004/（384*9500*3375*104）=0.46＜［f］
3、横桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上横桥向分配方木采用10cm×10cm方木，间距按0.3m布置在纵桥向方木上。
方木按照简支梁计算，其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为：
W=10*10*10/6=166.67cm3
I=10*10*10*10/12=833.33cm4
A=10*10=100cm2
则，按照跨度为0.9m的简支梁进行计算：
梁钢筋混凝土自重N1=12.22*0.9*0.3=3.3kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.3=0.41kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.2=0.45kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算如下：
均布荷载：
q=1.2*（3.3+0.41+0.45）/0.9=5.55kN/m；
最大弯矩：
M=ql2/8=5.55*0.81/8=0.56kN.m；
最大剪力：
Q=ql/2=5.55*0.9/2=2.49kN；
①抗弯承载力检算：
σ=M/W=0.56*106/（166.67*103）=3.36MPa＜［σ］=13MPa
②抗剪承载力检算：
τ=3Q/（2A2）=3*2.49*1000/（2*100*100）=0.37N/mm2＜［τ］=1.4N/mm2。
③挠度检算：
取挠度［f］=L/400=300/400=0.75mm
f1=5ql4/（384EI）=5*5.55*9004/（384*9500*833.33*104）=0.59＜［f］
4、立杆地基承载力检算
①碗扣式钢管支架杆件自重Pz，根据中国建筑出版社出版的《施工结构计算与设计手册》，支架架立杆检算截面承受的构架自重荷载：
Gz=a*H1*（g1+g2+g3）
式中：
H1-立杆高度，取7m;
a-立杆纵距，取0.9m；
g1-基本构架杆部件的平均自重荷载，取0.18kPa；
g2-配件平均自重荷载，取0.15kPa;
g3-局部构件平均自重荷载，取0.1kPa。
则：
Gz=0.9*7*（0.18+0.15+0.1）=2.71kN。
杆件自重传递给地基的均布荷载Pd=1.5Pcx
Pcx=Gz/S=2.71/（0.9*0.9）=7.05kPa
取Pd=1.5Pcx=1.5*7.05=10.58kPa
②箱梁自重、内外模板重量及施工振捣、机具等合计的均布荷载：
P1=（12.22+2.5+2.5+1.5）*1.5=28.08kPa
③地基承载力计算均布荷载P=Pd+P1=38.66kPa
根据检算，施工前必须对原地面进行换填路基填料处理，路基填料采用压路机逐层压实，其压实度要求达到95%以上，分层厚度不超过30cm，以增强地基承载力。
路基填料填筑完成后浇注15cm厚C15混凝土。
地基处理好后，采用轻型触探仪检测地基承载力，确保支架施工的稳定与安全。
4.2.3门洞碗扣式支架检算
由于跨青银高速公路施工,在左右幅各设置一个门洞,门洞净高5m,净宽5m,门洞采用四排碗扣架搭设,纵向间距30cm,横向间距60cm,步距60cm,支架底设置宽130cm,高60cmC15水泥防撞墩,为增强整体稳定性及刚度,加密纵横向剪刀撑.门洞顺桥向长度按6.8米计，则
按实心段钢筋混凝土自重荷载,砼每延米最大自重：
P=1.6*26=41.6KN/m，
（1）满堂支架受力检算
碗扣式支架布置为：
立杆纵向跨径为680cm、横向步距60cm，水平横杆60cm设置。
①工人员、机具、材料荷载：
NQ1=P1*A=2.5*6.8*0.6=10.2kN
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：
NQ2=P2*A=2.5*6.8*0.6=10.2kN
③梁体钢筋混凝土自重荷载：
NG1=P*A=41.6*6.8*0.6=169.73kN
④模板、支架自重荷载：
NG2=P4*A=1.5*6.8*0.6=6.12kN
按照规范进行荷载组合，则：
N=（NQ1+NQ2）*1.4+（NG1+NG2）*1.2=239.58kN
8根立杆所受压力相同，所以单根立杆承受压力为29.94kN
该碗扣式支架钢管采用φ48×3.5mm钢管，查表得：
截面积A=489mm2，回转半径：
I=15.78mm。
⑤按强度验算：
σ=N/A=29940/489=61.23MPa＜140MPa，符合要求。
（杆自重产生的应力很小，可以忽略不计）
⑥稳定性验算：
ψ值根据长细比λ选取，计算长度：
l0=kμh
式中：
k-计算长度附加系数，其值取1.155。
μ-考虑支架整体稳定性因素的单杆计算长度系数，其值取1.2。
h-立杆步距。
则，模板支架立杆的计算长度l0=1.155*1.2*0.6=0.83m
按稳定性计算立杆的受压应力（步距0.6m）
长细比：
λ=l0/I=830/15.78=52.6
则轴心受压件的稳定系数φ=0.844（查表并线性内插得来）
σ=N/φA=29940/（0.844*489）=72.54MPa＜140MPa，符合要求。
（2）支架上横桥向分配I10检算
本施工方案中门洞支架顶顶托上横桥向分配I10，间距0.6m。
截面参数及力学指标
W=49cm3
Ix=245cm4
查《路桥施工计算手册》P787查得容许应力
，弹性模量
承载力验算
以横向工字钢受集中荷载考虑,即纵向工字钢置于横向工字钢跨中位置,则:
q=239.58/8=29.95KN,
a.强度
强度满足要求
b.刚度
所以刚度也满足要求
综上所述I10工字钢满足要求。
（3）支架上纵桥向分配I36检算
本施工方案中门洞支架上纵桥向分配I36，计算跨径5m。
截面参数及力学指标
W=877.6cm3
Ix=15796cm4
查《路桥施工计算手册》P742查得容许应力
，弹性模量
1工人员、机具、材料荷载：
Nq1=P1*A=2.5*0.6=1.5kN/m
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：
Nq2=P2*A=2.5*0.6=1.5kN/m
③梁体钢筋混凝土自重荷载：
Ng1=P*A=41.6*0.6=24.96kN/m
④模板、支架自重荷载：
Ng2=P4*A=1.5*0.6=0.9kN/m
按照规范进行荷载组合，则：
q=（Nq1+Nq2）*1.4+（Ng1+Ng2）*1.2=35.232kN/m
承载力验算
a.强度
强度满足要求
b.刚度
所以刚度也满足要求
综上所述I36工字钢满足要求。
（4）I36工字钢上横向10*10方木检算：
方木弹性模量E=9500N/mm2；方木抗弯强度设计值为13N/mm2；
方木抗剪强度设计值为1.4N/mm2；方木的间隔距离为400mm；
方木的截面宽度为100mm，方木的截面高度为100mm。
方木按照简支梁计算，其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为：
W=10*10*10/6=166.67cm3
I=10*10*10*10/12=833.33cm4
A=10*10=100cm2
则，按照跨度为0.6m的简支梁进行计算：
梁钢筋混凝土自重N1=41.6*0.6*0.4=9.98kN
模板荷载N2=1.5*0.6*0.4=0.36kN
人及机具活载N6=2.5*0.6*0.4=0.6kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算如下：
均布荷载：
q=1.2*（9.98+0.36+0.6）/0.6=21.88kN/m；
最大弯矩：
M=ql2/8=21.88*0.36/8=0.98kN.m；
最大剪力：
Q=ql/2=21.88*0.6/2=6.56kN；
1弯承载力检算：
σ=M/W=0.98*106/（166.67*103）=5.88MPa＜［σ］=13MPa
②抗剪承载力检算：
τ=3Q/（2A2）=3*6.56*1000/（2*100*100）=0.98N/mm2＜［τ］=1.4N/mm2。
③挠度检算：
取挠度［f］=L/400=600/400=1.5mm
f1=5ql4/（384EI）=5*21.88*6004/（384*9500*833.33*104）=0.47＜［f］
综上所述,门洞支架符合要求.
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