现浇箱梁碗扣式支架计算书解读.docx

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现浇箱梁碗扣式支架计算书解读

XXX立交工程东康主线桥

模板及碗扣式支架检算书

一、工程概况

主线桥跨越109国道，起点桩号K0+418.587，终点桩号K0+634.567，桥梁全长215.98m，桥梁分幅设置，东幅桥跨径组合为（2×25）+（33.5+45+36.5）+（2×25）m，西幅桥跨径组合为（2×25）+（36.5+45+33.5）+（2×25）m，U1、U3联（2×25m）为钢筋混凝土连续梁，U2联（33.5+45+36.5m，36.5+45+33.5m）为预应力混凝土连续梁。

主线桥道路中心线平面线形为：

直线+缓和曲线。

桥梁采用统一断面：

斜腹板箱形断面，单箱三室结构，梁高240cm。

箱梁标准宽度为16.75m，顶、底板平行布置，箱梁底板宽9.95m，悬臂长2.5m。

箱梁顶板厚25cm；底板厚在一般段为25cm，支承处加厚为60cm，腹板厚度在一般段为40cm，支承处加厚到80cm。

箱梁在桥墩支承处设实腹横梁，中墩中横梁宽2.0m，边墩端横梁宽1.5m，横梁均按钢筋混凝土结构设计。

U1、U3联不设置横隔板，U2联跨中设置一道横隔板横隔板厚0.3m，横隔板均为实腹式，不设人孔。

箱梁顶板横坡根据道路设计而变化，底板保持与顶板平行，在桥墩支承处，通过楔形块调整水平，每个桥墩处设2个支座，支座横向间距为5m，两个支座间设抗震挡块。

预应力钢筋砼箱梁设计混凝土强度等级为C50，钢筋砼箱梁设计混凝土强度等级为C40。

砼分两阶段浇筑，第一阶段浇筑地板和腹板，第二阶段浇筑顶板和翼缘板。

本连续梁设计采用满堂支架现浇施工。

跨XXX道部位预留两个宽×高=2×（3.75×3.0）m交通门洞。

具体箱梁断面图如下：

二、计算依据

1、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）

2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ/TF50-2011）

3、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）

4、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）

5、《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）

6、《公路桥涵施工手册》及其他有关的现行国家及地方强制性规范和标准。

7、《路桥施工计算手册》（2001）.人民交通出版社

8、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

9、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）

10、10.竹胶合板模板行业标准

11、XXX立交桥梁工程施工图及地质资料。

三、满堂式碗扣件支架方案介绍

1、方案介绍

满堂式碗扣支架体系由支架基础（20cm厚砂砾，20cm厚C20混凝土）、Φ48×3.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、15cm×10cm木方纵向分配梁，10cm×10cm木方做横向分配梁；模板系统由侧模、底模、内模、端模等组成。

15cm×10cm木方分配梁顺桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上。

箱梁底模板采用厚15mm尺寸2440mm×1220mmA型竹材覆胶胶合板，直接铺装在10cm×10cm横向木方分配梁上进行连接固定；侧模、翼缘板模板采用厚15mm尺寸2440mm×1220mmA型竹材覆胶胶合板。

东康快速路主线桥满堂碗扣式支架，顺桥向间距均为0.6m，横桥向箱梁腹板下1.8m范围和桥墩顶横梁前后各8.4米范围内，支架间距为0.6m，其余位置横桥向间距均为0.9m。

支架搭设联系横杆步距为0.9m，支架搭设宽度桥梁投影宽度，支架东、西侧设置廊道，以方便工人上下。

位于既有东康快速路上的立杆下端均设方木（10cm×15cm），位于既有东康快速路外侧的立杆，下设方木（10cm×15cm）+厚200mm的C20混凝土垫层，用以扩散支架底托应力。

水平剪刀撑在支架底部、中部和顶部各设置一道。

垂直剪刀撑在支撑体系四周满设，中间每6跨立杆设置一道。

U2联的跨中设置机动车门洞2个，门洞净宽3.75m，高3.0m。

门柱立柱采用普通钢管（Φ400mm，壁厚10mm），计算长度2.0m。

立柱设6排，每排横桥向间距2m，每根立柱上部设封口钢板（500×500mm，厚10mm）。

每排门柱上设2道50a号工字钢横梁（横桥向），横梁上布设50a号工钢纵梁，其上铺放10cm×10cm枕木搭设满堂支架。

门柱下部为混凝土条形扩大基础（宽×高=100×100cm），扩大基础顶面预埋钢板（600×600mm，厚10mm），门柱与钢板之间焊接，焊接方式为围焊，四周设8道加劲缀板。

所有型钢间连接点均点焊加固，各向型钢横纵梁间设联系杆，提高传力体系整体性。

2、支架材料要求

钢管规格为φ48×3.5mm，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。

扣件应按现行国家标准《钢管支架扣件》（GB15831）的规定选用，且与钢管管径相配套的可锻铸铁扣件，严禁使用不合格的扣件。

新扣件应有出厂合格证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证，当对扣件质量有怀疑时，应按现行国家标准《钢管支架扣件》（GB15831）的规定抽样检测。

旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形、锈蚀的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。

支架材料及施工必须满足《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）的规定。

所有钢材均为Q235钢，所有木材均为红松，根据《路桥施工计算手册》P176-P177规定。

红松顺纹容许弯应力[σw]=12MPa、E＝0.9×104MPa。

3、地基承载力

根据《工程地质勘察报告》，本桥位处地基容许承载力在260Kpa以上。

四、荷载分析计算

1、模板及模板支撑架荷载Q1

内模支撑系统如下图：

通过计算模板荷载如下：

a、内模（包括支撑架）：

取q1－1=1.6KN/m2；

b、底模（包括背带木）、外侧模：

取q1－2=1.2KN/m2；

c、碗扣脚手架荷载：

按支架搭设高度5.0米计算（含剪刀撑）：

q1-3=4.0KN/m2。

2、箱梁混凝土荷载Q2

见各单元计算

3、施工荷载Q3

a、施工人员及设备荷载：

q3-1=2.5KN/m2。

b、水平面模板的砼振捣荷载：

q3-2=2.0KN/m2（查《公路桥涵施工技术规范》附录D第4条取值）

c、垂直面模板的砼振捣荷载：

q3-3=4.0KN/m2（查《公路桥涵施工技术规范》附录D第4条取值）

d、倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载

q3-4=3.0KN/m2（采用汽车泵取值3.0KN/m2）

五、模板受力计算

1、腹板外侧模模板、支撑楞木、支撑

如下图：

⑴、侧模竹胶板强度、抗弯能力检算

①、荷载：

a、垂直面模板的砼振捣荷载，取q3-3=4.0KN/m2，查《公路桥涵施工技术规范》附录D第4条取值。

b、新浇混凝土对侧模的压力:

pmax=Kγh=1.2×24KN/m3×1.0m=28.8KN/m2=0.0288MPa；

式中：

pmax——新浇筑混凝土对侧面模板的最大压力，Mpa；

γ——混凝土的容重（KN/m3），取24KN/m3

K——外加剂影响修正系数，掺缓凝作用的外加剂，取1.2；

h——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m），取1.0米；混凝土侧压力的计算分布图形如图：

c、腹板由于为斜腹板，砼对腹板模板的压力为0.36KN

荷载组合：

按照《公路桥涵施工技术规范》表9.2.2之规定

q=（4+28.8+0.36）×1.2=39.79KN/m2

则单位长度上腹板模板承受的荷载为：

q=0.6×39.27=23.87KN/m

②、竹胶板参数：

竹胶面板的静曲强度：

[σ]纵向≥70Mpa，[σ]横向≥50Mpa竹胶面板的弹性模量：

[E]纵向≥6×103Mpa，[E]横向≥4×103Mpa

竹胶板侧模后面附10cm×10cm的方木，受力如下图：

Mmax=qL2/10=23.87×0.32/10=0.215KN-m

面板截面抵抗矩:

ω=bh2/6=0.6×0.0152/6=2.25×10-5m3

σ=M/ω=215×103/（2.25×104）=9.56Mpa＜[σ]横向=50Mpa，满足要求。

【挠度验算】

查《混凝土模板用竹材胶合板》得

竹胶面板的弹性模量：

[E]纵向≥6×103Mpa，[E]横向≥4×103Mpa

f=qL4/（128EI）=23.87×2004/（128×4×103×1000×153/12）=0.265mm＜[f]=0.75mm=300/400，满足要求。

（2）、10cm×10cm木方检算

10×10cm方木采用木材材料为红松，查《路桥施工计算手册》得其顺纹容许应力：

[σω]＝12.0Mpa，弹性模量：

E＝9000Mpa，

10cm×10cm方木的截面特性：

w＝10×102/6＝166.67cm3=166.67×103mm3

I=10×103/12=833.33cm4=833.34×104mm4

受力如下图：

【强度计算：

】

方木单位长度上的荷载：

q=0.6×39.76=23.86KN/m

查《路桥计算手册》得Km=0.08

Mmax=0.08×23.86×0.62=0.6872KN-m

σ=6.872×104÷（166.67×103）=0.412Mpa＜[σω]＝8.0Mpa，满足要求。

【抗剪计算：

】

查《路桥计算手册》得Km=0.464

V=Kmql=0.464×23.86×0.6=6.643KN

[τ]=1.9Mpa

ι=VS/Ib

=6.643×103×50×100/（8.3333×106×100）=0.040Mpa＜[τ]=1.9Mpa，满足要求。

【挠度计算：

】

ωmax=Kw×q×l4/100EI

查《路桥计算手册》得Km=0.632

ωmax=0.632×23.86×6004÷（100×9×103×833.33×104）=0.26mm＜f=600/400=1.5mm，满足要求。

【支座反力：

】

R=1.1×ql=1.1×23.86×0.6=15.75KN

（3）、支撑扣件抗滑力

10cm×10cm方木传递的支座反力由U型顶托传至钢管，由4个直角扣件的抗滑力进行抵抗。

支座反力R=15.75KN＜4×8×0.7KN=22.4KN,满足要求。

2、底模模板及支撑方木强度及变形检算

（1）、墩顶中横梁处检算

①模板检算

荷载Q=1.2×（2.4×26）+1.4×（2.5+2.0+3.0）=85.38KN/m2。

则单位长度上的荷载为：

q=85.38×1.0=85.38KN/m

【强度验算】

面板规格:

2440mm×1220mm×15mm，竹胶面板的静曲强度：

[σ]纵向≥70Mpa，[σ]横向≥50Mpa

Mmax=qL2/10=0.1×85.38×0.32=0.768KN-m

面板截面抵抗矩:

w=bh2/6=0.6×0.0152/6=2.25×10-5m3

σ=M/w=0.768×106/（2.25×104）=34.13Mpa＜[σ]横向=50Mpa，满足要求。

【挠度验算】

查《混凝土模板用竹材胶合板》得

竹胶面板的弹性模量：

[E]纵向≥6×103Mpa，[E]横向≥4×103Mpa

考虑竹胶面板的背带为10cm×10cm木方，面板的跨径为300mm，故按简支梁进行挠度计算

f=qL4/（128EI）=85.38×1504/（128×4×103×1000×153/12）=0.300mm＜[f]=0.75mm=300/400，满足要求。

②10cm×10cm木方检算

10×10cm方木采用木材材料为红松，查《路桥施工计算手册》得其顺纹容许应力：

[σω]＝12Mpa，弹性模量：

，E＝9000Mpa，

10cm×10cm方木的截面特性：

w＝10×102/6＝166.67cm3

I=10×103/12=833.33cm4

荷载q=51.228KN/m

受力如下图：

【强度计算：

】

Mmax=0.125×25.614×0.62=1.153KN-m

σ=1.153×106÷（166.67×103）=6.918Mpa＜[σω]＝12Mpa，满足要求。

【抗剪计算：

】

V=ql/2=0.5×25.614×0.6=7.684KN

[fv]=1.6Mpa

ι=VS/Ib=7.684×103×50×100/（833.33×104×100）=0.046Mpa＜[fv]=1.6Mpa，满足要求。

【挠度计算：

】

按简支梁计算

ωmax=5×q×l4/（384EI）

ωmax=5×25.614×6004÷（384×9×103×833.33×104）=0.576mm＜f=600/400=1.25mm，满足要求。

【支座反力：

】

查《路桥计算手册》得Km=1.4183

R=1.4183×ql=1.4183×25.614×0.6=21.797KN

③15cm×10cm木方检算

15×10cm方木采用木材材料为红松，查《路桥施工计算手册》得其顺纹容许应力：

[σω]＝12Mpa，弹性模量：

E＝9000Mpa，

15cm×10cm方木的截面特性：

w＝10×152/6＝375×103mm3

I=10×153/12=2812.5×104mm4

方木纵向放置，间距0.6米，按5跨连续梁计算，

荷载为上方木传递的支座反力、竹胶板自重和10×10cm方木自重:

p=21.797+0.08+0.01=21.887KN

受力如下图：

【强度计算：

】

查《路桥计算手册》得Km=0.171

Mmax=0.171×21.887×0.6=2.236KN-m

σ=2.236×106÷（375×103）=5.963Mpa＜[σω]＝12Mpa，满足要求。

【抗剪计算：

】

查《路桥计算手册》得Km=0.658

V=KmP=0.658×21.887=14.342KN

[fv]=1.6Mpa

ι=VS/Ib=14.342×103×50×150/（2812.5×104×100）=0.04Mpa＜[fv]=1.6Mpa，满足要求。

【挠度计算：

】

查《路桥计算手册》得Km=1.097

ωmax=Km×P×l3/（100EI）

ωmax=1.097×21.887×103×6003÷（100×9×103×2812.5×104）=0.204mm＜f=600/500=1.2mm，满足要求。

【支座反力：

】

查《路桥计算手册》得Km=1.198

R=0.5×21.797+21.797=32.696KN<[N]=49.0731KN

（2）、跨中处检算

模板及支撑如图：

①10cm×10cm木方检算

10×10cm方木采用木材材料为红松，查《路桥施工计算手册》得其顺纹容许应力：

[σω]＝12Mpa，弹性模量：

，E＝9000Mpa

10cm×10cm方木的截面特性：

w＝10×102/6＝166.67cm3

I=10×103/12=833.33cm4

【强度计算】

Mmax=0.125×14.806×0.9=1.666×106N-mm

σ=1.666×106÷（166.67×103）=10.0Mpa＜[σω]＝12Mpa，满足要求。

【抗剪计算】

按2等跨连续梁计算，Km=0.625

V=Kmql2=0.625×14.807×0.92=7.496KN

[fv]=1.6Mpa

ι=VS/Ib=7.496×103×50×100/（833.33×104×100）=0.045Mpa＜[fv]=1.6Mpa，满足要求。

【挠度计算】

ωmax=0.521×14.807×9004/100×9000×833.33×104=0.675mm＜f=900/500=1.8mm，满足要求。

【支座反力：

】

R=0.5×14.807×0.9=6.66KN

②15cm×10cm木方检算

15×10cm方木采用木材材料为红松，查《路桥施工计算手册》得其顺纹容许应力：

[σω]＝12Mpa，弹性模量：

E＝9000Mpa，

12cm×12cm方木的截面特性：

w＝10×152/6＝375cm3=375×103mm

I=10×153/12=2812.5cm4=2812.5×104mm

方木纵向放置，间距0.9米，按5跨连续梁计算，荷载为上方木传递的支座反力：

即p=0.5×6.66+6.66=9.99KN

【强度计算：

】

Mmax=0.171×9.99×0.6=1.025KN-m

σ1.025×106÷（375×103）=2.733Mpa＜[σω]＝12Mpa，满足要求。

【抗剪计算：

】

V=0.658×9.99=6.57KN

[fv]=1.6Mpa

ι=VS/Ib=6.57×103×100×75/（2812.5×104×100）=0.018Mpa＜[fv]=1.6Mpa，满足要求。

【挠度计算：

】

ωmax=1.097×9.99×6003/100×9000×2812.5×104=0.0094mm＜f=600/500=1.2mm，满足要求。

【支座反力：

】

R=9.99KN<[N]=49.0731KN，满足要求。

六、碗扣立杆受力计算

根据断面分析，箱梁的最不利荷载应该处于墩顶的实心段及跨中的腹板处，故这里只进行墩顶断面和边跨腹板及箱梁边跨顶、腹板断面3个部分的验算。

本支架计算长度l0按下式计算:

l0=h+2a=0.9+2×0.3=1.5m；

其中:

h为支架立杆的步距,取0.9m；

a为模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度,取0.3m；

本支架长细比λ=l0/i=180.0/1.59=113.2，查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》表A.0.6，得ψ=0.496

立杆承载力[N]=ψ*A*f=0.496×4.89cm2×20.5KN/cm2=49.72KN

单肢立杆轴向力计算公式：

N＝（（1.2Q1+1.4Q3）+1.4Q2）×Lx×Ly

式中：

Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距

1、墩顶横梁部分（计算单元1）

墩顶端横梁为实心截面，则

钢筋混凝土梁自重：

q2-1=2.4×26÷1=62.4KN/m2

单肢立杆受力：

N＝[1.2（q1-1+q1-2+q1-3+q2-1）+1.4（q3-1+q3-2+q3-4）]×Lx×Ly

=[1.2×（1.6+1.2+4.0+62.4）+1.4×（2.5+2.0+3.0）]×0.6×0.6=33.67KN

Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距，立杆分布纵向0.6m，横向0.6m，横杆层距（即立杆步距）0.9m，则单根立杆受力：

N=33.67KN<[N]=49.0731KN

2、墩顶腹板部分（计算单元2）

钢筋混凝土梁自重：

q2-1=2.4×0.8×26=49.92KN/m2

N＝[1.2（q1-1+q1-2+q1-3+q2-1）+1.4（q3-1+q3-2+q3-4）]×Lx×Ly

=[1.2×（1.6+1.2+4.0+49.92）+1.4×（2.5+2.0+3.0）]×0.6×0.9=42.42KN

Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距，立杆分布纵向0.6m，横向0.9m，横杆层距（即立杆步距）0.9m，则单根立杆受力：

N=42.42KN<[N]=49.0731KN

3、箱梁边跨顶、底板（计算单元3）

钢筋混凝土梁自重：

q2-1=3.097×26÷3.15=25.57KN/m2

N＝[1.2（q1-1+q1-2+q1-3+q2-1）+1.4（q3-1+q3-2+q3-4）]×Lx×Ly

=[1.2×（1.6+1.2+4.0+25.57）+1.4×（2.5+2.0+3.0）]×0.9×0.9=39.97KN

Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距，立杆分布纵向0.9m，横向0.9m，横杆层距（即立杆步距）0.9m，则单根立杆受力：

N=39.97KN<[N]=49.0731KN

七、地基受力计算

位于既有东康快速路外侧的立杆基础，采用10×15cm方木+20cm厚C20砼，位于既有东康快速路上的立杆底脚采用10×15cm方木+10cm油面+40cm水泥稳定碎石，扩散角为θ=45°。

计算原状土层荷载。

地基承载力计算公式f=N/Ag，

f——地基受力，

N——单肢立杆竖向轴力，为33.67KN

Ag——支撑单肢立杆的原土层面积，

计算土层受力面积考虑立杆纵横向步距。

东康路外侧地基有效受压面积Ag=0.55×0.6=0.33m2

东康路内地基有效受压面积Ag=1.15×1.2=1.38m2

东康路外侧地基受力f=33.67/0.385=102.03Kpa

东康路内地基受力f=33.67/1.38=24.40Kpa

实测地基承载力fg=260×0.5=130kN/m2

地基承载力满足要求。

八、支架立杆稳定性验算

碗扣式满堂支架是组装构件，单根碗扣在承载力允许范围内就不会失稳，因此以轴心受压的单根立杆进行验算：

公式：

N≤[N]=ψA[ó]

碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝489mm2,Q235钢，I＝12.19*104mm4，回转半径i=1.58cm，查《建筑施工碗口式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.7：

钢管截面特性取值。

计算长度：

h=90+30×2=150cm计算。

梁端底板钢管长细比λ＝L/i=180/1.58=113.2<[λ]=250取λ＝113；

轴心受压杆件，查《建筑施工碗口式钢管脚手架安全技术规范》附录E：

Q235A钢管轴心受压构件的稳定系数

ψ＝0.496，

[ó]=205MPa

梁端底板处：

[N]=0.496×489×205=49721.52N=49.72KN

支架立杆步距90cm中受最大荷载的立杆位于墩顶端横梁处，其N＝33.67KN（见前碗扣立杆受力验算）

由上可知：

梁端底板处：

N=33.67KN≤[N]=49.72KN

九、风荷载计算

支撑架体、梁体及围挡风荷载计算

1、支撑架体风荷载计算

将全部支架以中心为界，分为两部分各自承担自己的风荷载，化成节点荷载为ω1和ω0，采用斜杆布置（如图）

挡风系数ψ0=A1/A0

式中：

A1——杆件挡风面积；

A0——迎风全面积；

标准风荷载ωk=0.7μz·μs·ωo·φ=0.7×1.0×1.2×0.163×0.35×=0.08KN　

式中：

ωk——风荷载标准值（KN/m2）；

　　　μz——风压高度变化系数，按《建筑施工碗口式钢管脚手架安全技术规范》附录D采用1.0；

　　　μs——风荷载体型系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定取1.2；

　　　ωo——基本风压（KN/m2），按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用0.35；

φ——挡风系数，ψ0=1.2×（0.6+1.2+0.325×0.6+1.2）×0.048÷（0.6×1.2））=0.163

考虑排架连续承受风荷载计算，η=1-ψ0=1-0.163=0.837（多层架体综合系数）

μstω=1+η+η2+η3+η4+η5+η6=1+0.837+0.8372+0.8373+0.8374+0.8375+0.8376=4.369

求得节点风荷载：

ωk架=1.4μstω×ωk×1.2×0.6=1.4×4.369×0.08×1.2×0.6=0.352KN

2、梁体及施工围栏风荷载

ωk=0.7μz·μs·ωo·φ　　　

式中：

ωk——风荷载标准值（KN/m2）；

　　　μz——风压高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》规定采用1.67；

　　　μ