盖梁支架计算书.docx
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盖梁支架计算书
汕湛高速揭博项目T11标
盖梁支架计算书
四川路桥建设股份有限公司
2014年3月30日
1、工程概况……………………………………………………1
2、总体施工方案………………………………………………1
3、支承平台设置………………………………………………4
4、计算依据……………………………………………………5
5、计算参数……………………………………………………5
6、计算结果……………………………………………………9
7、结论…………………………………………………………22
8、抱箍试验……………………………………………………23
盖梁抱箍法施工方案
一、工程概况
本标段主线共设置大中桥7座（不含互通区和服务区），分别为白昌屋大桥（30米T梁），万年坑大桥（30米T梁），叶塘1号大桥（25米小箱梁），叶塘2号大桥（25米小箱梁），秋香江大桥（25米小箱梁），上赖水大桥（30米T梁），黎坑大桥（25米小箱梁）；九和互通内共设置桥梁3座，其中主线桥2座，匝道1座，分别为三社坑大桥（25米小箱梁），围坪大桥（25米小箱梁），D匝道桥（20米现浇箱梁）；紫金西互通内共设桥梁3座，其中主线桥2座，分别为玉竹坑中桥（25米小箱梁），围澳水大桥（25米小箱梁）和L线秋香江大桥（25米小箱梁）；瓦溪服务区共设置主线桥1座，为四联大桥（30米T梁）。
下部结构采用桩基础、地系梁、承台、柱式桥墩、肋板、台帽、盖梁和耳背墙。
其中D匝道桥桥墩采用花瓶墩。
二、总体施工方案
因本标段桥梁盖梁高度较高，采用满堂支架施工盖梁耗时长、占用大量钢管扣件等周转材料、不经济。
拟采用在墩柱上安设抱箍支承平台施工。
盖梁统计表
序号
桥名
盖梁
两柱/三柱
个数
备注
宽度（m）
高度（m）
长度（m）
1
白昌屋大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
9
2
万年坑大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
6
3
玉竹坑中桥
1.8
2.2
15.333
两柱
2
4
1.8
2.2
19.395
三柱
2
5
围澳水大桥
1.8
2.2
15.381
两柱
1
6
1.8
2.2
15.1
两柱
7
7
1.8
2.2
15.188
两柱
1
8
1.8
2.2
16.3
三柱
1
9
1.8
2.2
17.411
三柱
1
10
1.8
2.2
20.372
三柱
1
11
1.8
2.2
17.463
三柱
1
12
1.8
2.2
18.376
三柱
1
13
1.8
2.2
19.382
三柱
1
14
1.8
2.2
16.379
三柱
1
15
1.8
2.2
21.359
三柱
1
16
1.8
2.2
22.343
三柱
1
17
叶塘1号大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
8
18
叶塘2号大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
9
19
秋香江大桥
1.8
2.4
17.437
两柱
18
20
上濑水大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
28
21
四联大桥
2.1
2.4
15.3
两柱
10
22
2.1
2.4
16.63
三柱
1
23
2.1
2.4
17.97
三柱
1
24
2.1
2.4
19.3
三柱
1
25
2.1
2.4
19.31
三柱
1
26
2.1
2.4
19.39
三柱
1
27
2.1
2.4
19.64
三柱
1
28
2.1
2.4
20.1
三柱
1
29
2.1
2.4
16.78
三柱
1
30
2.1
2.4
18.27
三柱
1
31
三社坑大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
8
32
1.8
2.2
18.85
三柱
8
33
围坪大桥
1.8
2.2
23.9
三柱
8
34
1.8
2.2
18.41
三柱
1
35
1.8
2.2
18.33
三柱
5
36
1.8
2.2
17.45
三柱
2
37
黎坑大桥
1.8
2.2
15.1
两柱
18
合计
169
考虑最不利情况（跨度及盖梁尺寸均最大），采用秋香江1.8m*2.4m*17.437m盖梁（两柱）、上濑水大桥2.1m*2.4m*15.3m盖梁（两柱）和四联大桥2.1m*2.4m*20.1m（三柱）盖梁作为计算模型。
盖梁简图分别如下：
三、支承平台布置
盖梁施工支承平台采用在两墩柱（或三墩柱）上各穿一组抱箍（高60cm或50cm），上面采用墩柱两侧各一组63a工字钢或单排单层不加强型贝雷片（做横向主梁），搭设施工平台的方式。
主梁上面安放一排每根3m长的双拼[10槽钢，间距为40cm作为分布梁。
分布梁上铺设盖梁底模。
传力途径为：
盖梁底模——纵向分布梁（双10槽钢）——横向主梁（63a工字钢或贝雷片）——抱箍。
如下图：
四、计算依据
本计算书采用的规范如下：
1.《公路桥涵施工技术规范》（JTJF50-2011）
2.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
3.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
4.《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》（JGJ130-2011）
5.其他现行相关规范、规程
五、计算参数
1.主要材料
1）[10槽钢
截面面积为：
A=1270mm2
截面抵抗矩：
W=39.7×103mm3
截面惯性矩：
I=198×104mm4
弹性模量E=2.1×105Mpa
钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。
2）63a工字钢
横向主梁采用2根63a工字钢，横向间距为200cm。
截面面积为：
A=15500mm2，
X轴惯性矩为：
IX=93920×104mm4，
X轴抗弯截面模量为：
WX=2981×103mm3，
钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。
3）贝雷片长3m，高1.5m，贝雷片每片重量270kg/片。
该结构形式为单排单层不加强型贝雷梁，其结构形式性能参数为：
M容=788.2kN*m，Q容=245.2kNE=2.1*105MpaIX=250497.2cm4
2.设计荷载
1）砼自重
秋香江大桥1.8m*2.4m*17.437m盖梁（两柱）：
砼方量：
V=56.38m3，钢筋9272kg
砼按24KN/m3计算，
砼自重：
G=56.38×24=1353KN
总重=1353+9.272*10=1445KN
盖梁长17.437m，均布每延米荷载：
q1=82.86kN/m
上濑水大桥2.1m*2.4m*15.3m盖梁（两柱）：
砼方量：
V=57.71m3，钢筋9331kg
砼按24KN/m3计算，
砼自重：
G=57.71×24=1385KN
总重=1385+9.331*10=1478KN
盖梁长15.3m，均布每延米荷载：
q1=96.62kN/m
四联大桥2.1m*2.4m*20.1m（三柱）盖梁：
砼方量：
V=76.2m3，钢筋12074kg
砼按24KN/m3计算，
砼自重：
G=76.2×24=1829KN
总重=1829+12.074*10=1950KN
盖梁长20.1m，均布每延米荷载：
q1=97kN/m
2）组合钢模板及连接件0.95kN/m2，侧模和底模每延米共计5.2m2，q2=4.94kN/m
3）双[10槽钢
3m长双[10槽钢间距0.4m，每延米5根共计15米，合计：
q3=15×0.1=1.5kN/m
4）63a工字钢
共2根，单根长17.45米，共重：
2×17.45×122kg=4258kg
q4=42.58KN/17.45m=2.44KN/m
5）贝雷片长3m，高1.5m，贝雷片每片重量270kg/片。
该结构形式为单排单层不加强型贝雷梁，其结构形式性能参数为：
M容=788.2kN*m，Q容=245.2kNE=2.1*105MpaIX=250497.2cm4
6）施工荷载
小型机具、堆放荷载：
q5=2.5KPa
振捣混凝土产生的荷载：
q6=2KPa
3.荷载组合及施工阶段
盖梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2，施工荷载按活载考虑组合系数1.4。
3、受力模型
1）[10槽钢分布梁计算模型：
[10槽钢分布梁直接承受底模以上的自重，[10槽钢分布在圆柱两侧的63a工字钢（或贝雷片）上，两工字钢（或贝雷片）主梁紧贴圆柱，间距按圆柱最大直径180cm，故[10a槽钢分布梁计算跨径为180cm，悬臂有利跨中受力，不计悬臂部分，按简支梁计算，实际偏安全，如下图
2）工字钢主梁计算模型：
工字钢（或贝雷片）主梁承受由每根槽钢分布梁传来的重力，按均布荷载考虑，两根工字钢（或贝雷片）各承受一半的力，工字钢（或贝雷片）搭在抱箍上，故工字钢计算跨径为圆柱中心的间距，按两端外伸悬臂计算。
如下图
3）抱箍计算模型
抱箍采用两块半圆弧型钢板（板厚t=12mm）制成，M27的高强螺栓连接，抱箍高60cm，采用16根（18根）高强螺栓连接。
抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力，是主要的支承受力结构。
为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱砼面保护，拟在墩柱与抱箍之间设一层无纺布，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。
六、计算结果
6.1两柱盖梁：
秋香江1.8m*2.4m*17.437m盖梁
1.[10槽钢分布梁计算
荷载q=1.2×（q1+q2+q3）+1.4×（q5+q6）
=1.2×（82.86+4.94+1.5）+1.4×（2.5+2）=113.5KN/m
双[10a槽钢分布梁布设间距0.4m，单根承受0.4×113.5/2=22.7KN，
盖梁底宽1.8m
则单根槽钢均布荷载q=22.7/1.8=12.6KN/M
计算跨径1.8m
跨中弯矩：
M=1/8ql2=0.125×12.6×1.82=5.1KN.M
σ=M/W=5.1/39.7×103mm3=128MPa＜【215MPa】
挠度：
f=5ql4/384EI=5×12.6×1.84/（384×2.1×198）=0.0041m<[f]=l0/400=1.8/400=0.0045m（满足要求）
2.63a工字主横梁计算
荷载：
q=1.2×（q1+q2+q3+q4）+1.4×（q5+q6）=
1.2×（82.86+4.94+1.5+2.44）+1.4×（2.5+2）=116.4KN/m
63a工字钢设两根，单根承受q=0.5×116.4=58.2KN/M
计算跨径10.277m
跨中弯矩：
M=1/2qlx[（1-a/x）（1+2a/l）-x/l]
=1/2×58.2×10.277×8.72×[（1-3.58/8.75）×（1+2×3.58/10.277）-8.75/10.277]=394KN.M
σ=M/W=394/2981×103mm3=132MPa＜【215MPa】,满足要求。
跨中挠度：
f=ql4（5-24a2/l2）/384EI
=58.2×10.2774×（5-24×3.582/10.2772）/（384×2.1×93920）=0.017m=17mm<[f]=l/400=10.277/400=25.7mm，满足要求。
悬臂端点挠度：
f=qal3（6a2/l2+3a3/l3-1）/24EI
=58.2×3.58×10.2773×（6×3.582/10.2772+3×3.583/10.2773-1）/（24×2.1×93920）=-0.0069m<[f]=l/400=3.58/400=0.009mm，满足要求。
最大剪力Qmax=297KN
最大剪应力σ=297KN/15500mm2=19.16Mpa<［σ］=215Mpa（容许）,满足要求。
3、抱箍计算
1）、荷载计算
抱箍体所承受的压力N为纵梁及其以上所有荷载产生的合力。
抱箍桶壁与墩柱之间产生的摩擦力f抵抗压力N，由f=μNf知，f由作用在抱箍桶上的垂直压力产生，采用抱箍桶之间的高强螺栓的拉力T对抱箍桶施工压力。
盖梁恒载G1=1445kN
钢模自重G2=4.94*17.437=86.14kN
施工人员、机具等其他荷载G3=（2.5+2）*10=50kN
横梁自重G4=1.5*17.437=26.15kN
纵梁自重G5=2.44*17.437=42.54kN
则两个抱箍承受的总荷载G=G1+G2+G3+G4+G5=1445+86.14+50+26.15=1607.3kN。
一个抱箍体承受的竖向力N=G/2=803.65kN，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。
2）、抱箍受力计算
（1）螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=803.65kN
抱箍所受的竖向压力由M27的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》，M27螺栓的允许承载力：
[NL]=Pμn/K
式中：
P---高强螺栓的预拉力，取290kN;
μ---摩擦系数，取0.3；
n---传力接触面数目，取1；
K---安全系数，取1.7。
则：
[NL]=290×0.3×1/1.7=51.18kN
螺栓数目m计算：
m=N’/[NL]=803.65/51.18=15.7≈16个，取计算截面上的螺栓数目m=16个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力：
P′=N/16=803.65/16=50.23KN＜[NL]=51.18kN，故能承担所要求的荷载。
（2）螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶或土工布，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算。
抱箍产生的压力Pb=N/μ=803.65kN/0.3=2679kN由高强螺栓承担。
则：
N’=Pb=2679kN
抱箍的压力由16条M27的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为N1=Pb/16=2679kN/16=167.4kN＜[S]=290kN故高强螺栓满足强度要求。
（3）求螺栓需要的力矩M
1）由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M1=0.15×167.4×0.015=0.376KN.m
2）M2为螺栓爬升角产生的反力矩，升角为10°
M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2[式中L2=0.011（L2为力臂）]=0.15×167.4×cos10°×0.011+167.4×sin10°×0.011=0.591KN·m
M=M1+M2=0.376+0.591=0.967KN·m=96.7kg·m
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥96.7kg·m
（二）抱箍体的应力计算
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=8N=8×167.4=1339KN
抱箍壁采用面板δ12mm的钢板，抱箍高度为0.6m。
则抱箍壁的纵向截面积：
S1=0.014×0.6=0.0072m2
σ=P1/S1=1339/0.0072=185.9MPa＜[σ]=210MPa，满足设计要求。
2、抱箍体剪应力
τ=（1/2×803.65）/0.0072=55.8MPa<[τ]=125MPa
根据第四强度理论
σW=（σ2+3τ2）1/2=（185.9+3×55.8）1/2=176.6MPa<[σW]=210MPa，满足强度要求。
墩柱实际会承担一部分荷载，但计算中未考虑，故更安全。
6.2两柱盖梁：
上濑水大桥2.1m*2.4m*15.3m盖梁
1、[10槽钢分布梁计算
荷载q=1.2×（q1+q2+q3）+1.4×（q5+q6）
=1.2×（96.62+4.94+1.5）+1.4×（2.5+2）=129.9KN/m
双[10a槽钢分布梁布设间距0.4m，单根承受0.4×129.9/2=25.98KN，
盖梁底宽2.1m
则单根槽钢均布荷载q=25.98/2.1=12.37KN/M
计算跨径1.8m
跨中弯矩：
M=1/8ql2=0.125×12.37×1.82=5KN.M
σ=M/W=5/39.7×103mm3=126MPa＜【215MPa】
挠度：
f=5ql4/384EI=5×12.6×1.84/（384×2.1×198）=0.0040m<[f]=l0/400=1.8/400=0.0045m（满足要求）
2、贝雷片主横梁计算
荷载：
q=1.2×（q1+q2+q3+q4）+1.4×（q5+q6）=
1.2×（96.62+4.94+1.5+1.8）+1.4×（2.5+2）=132KN/m
单组承受q=0.5×132=66KN/m
计算跨径9m
跨中弯矩：
M=1/2qlx[（1-a/x）（1+2a/l）-x/l]
=1/2×66×9×7.65×[（1-3.15/7.65）×（1+2×3.15/9）-7.65/9]=340.8KN.M<788.2KN,满足要求。
跨中挠度：
f=ql4（5-24a2/l2）/384EI
=66×94×（5-24×3.152/92）/（384×2.1×250497.2）=0.0044m=4.4mm<[f]=l/400=9/400=22.5mm，满足要求。
悬臂端点挠度：
f=qal3（6a2/l2+3a3/l3-1）/24EI
=66×3.15×93×（6×3.152/92+3×3.153/93-1）/（24×2.1×250497.2）=-0.0016m<[f]=l/400=3.15/400=0.0078mm，满足要求。
最大剪力Qmax=297KN>245.2KN（容许）,不满足要求。
为了加强贝雷片的抗剪能力，在贝雷梁支点附近加一斜撑（12号槽钢），即可满足抗剪要求。
3、抱箍计算
1）、荷载计算
抱箍体所承受的压力N为纵梁及其以上所有荷载产生的合力。
抱箍桶壁与墩柱之间产生的摩擦力f抵抗压力N，由f=μNf知，f由作用在抱箍桶上的垂直压力产生，采用抱箍桶之间的高强螺栓的拉力T对抱箍桶施工压力。
盖梁恒载G1=1478kN
钢模自重G2=4.94*15.3=75.58kN
施工人员、机具等其他荷载G3=（2.5+2）*10=50kN
横梁自重G4=1.5*15.3=22.95kN
纵梁自重G5=1.8*15.3=27.54kN
则两个抱箍承受的总荷载G=G1+G2+G3+G4+G5=1478+75.58+50+22.95+27.54=1654kN。
一个抱箍体承受的竖向力N=G/2=827kN，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。
2）、抱箍受力计算
（1）螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=827kN
抱箍所受的竖向压力由M27的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》，M27螺栓的允许承载力：
[NL]=Pμn/K
式中：
P---高强螺栓的预拉力，取290kN;
μ---摩擦系数，取0.3；
n---传力接触面数目，取1；
K---安全系数，取1.7。
则：
[NL]=290×0.3×1/1.7=51.18kN
螺栓数目m计算：
m=N’/[NL]=827/51.18=16.15≈16个，取计算截面上的螺栓数目m=18个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力：
P′=N/16=827/18=45.94KN＜[NL]=51.18kN，故能承担所要求的荷载。
（2）螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶或土工布，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算。
抱箍产生的压力Pb=N/μ=827kN/0.3=2757kN由高强螺栓承担。
则：
N’=Pb=2757kN
抱箍的压力由18条M27的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为N1=Pb/16=2757kN/18=153kN＜[S]=290kN故高强螺栓满足强度要求。
（3）求螺栓需要的力矩M
1）由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M1=0.15×153×0.015=0.344KN.m
2）M2为螺栓爬升角产生的反力矩，升角为10°
M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2[式中L2=0.011（L2为力臂）]=0.15×153×cos10°×0.011+153×sin10°×0.011=0.541KN·m
M=M1+M2=0.344+0.541=0.885KN·m=88.5kg·m
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥88.5kg·m
（二）抱箍体的应力计算
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=9N=9×153=1377KN
抱箍壁采用面板δ12mm的钢板，抱箍高度为0.6m。
则抱箍壁的纵向截面积：
S1=0.012×0.6=0.0072m2
σ=P1/S1=1377/0.0072=191.2MPa＜[σ]=210MPa，满足设计要求。
2、抱箍体剪应力
τ=（1/2×827）/0.0072=57.43MPa<[τ]=125MPa
根据第四强度理论
σW=（σ2+3τ2）1/2=（191.2+3×57.43）1/2=181.75MPa<[σW]=210MPa，满足强度要求。
墩柱实际会承担一部分荷载，但计算中未考虑，故更安全。
1、[10槽钢分布梁计算
荷载q=1.2×（q1+q2+q3）+1.4×（q5+q6）
=1.2×（97+4.94+1.5）+1.4×（2.5+2）=130.4KN/m
双[10a槽钢分布梁布设间距0.4m，单根承受0.4×130.4/2=26KN，
盖梁底宽2.1m
则单根槽钢均布荷载q=26/2.1=12.4KN/M
计算跨径1.8m
跨中弯矩：
M=1/8ql2=0.125×12.4×1.82=5.0KN.M
σ=M/W=5.0/39.7×103mm3=126MPa＜【215MPa】
挠度：
f=5ql4/384EI=5×12.4×1.84/（384×2.1×198）=0.0041m<[f]=l0/400=1.8/400=0.0045m（满足要求）
2、63a工字主横梁计算
荷载：
q=1.2×（q1+q2+q3+q4）+1.4×（q5+q6）=
1.2×（97+4.94+1.5+2.44）+1.4×（2.5+2）=133.3KN/m
63a工字钢设两根，单根承受q=0.5×133.3=66.7KN/M
最大弯矩=330.9KN.M
σ=M/W=330.9/2981×103mm3=111MPa＜【215MPa】,满足要求。
挠度：
跨度远小于秋香江盖梁，故不需再验算，满足要求。
3、贝雷片主横梁计算
最大弯矩=330.9KN.M<788.2KN,满足要求。
挠度：
跨度远小于秋香江盖梁，故不需再验算，满足要求。
最大剪力Qmax=244.4KN<245.2KN（
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