中环路规划56m连续梁支架计算书Word文档格式.docx

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《无砟轨道双线预应力混凝土连续梁（悬灌）40+2×

56+40m图号：

汉十施图（桥）参-29》

《东津站站区施工图东津1号特大桥》

《路桥施工计算手册》（周兴水等著，人民交通出版社）

《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）

《铁路桥涵施工技术规范》（TB10203-2002）；

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）

《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）

《竹胶合板模板》（JG/T156-2004）

《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）

2荷载取值及荷载组合

按《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）中的荷载取值标准及组合规定。

2.1荷载取值

（1）新浇筑混凝土自重为q1=26kN/m3（荷载代号①）；

（2）模板自重（按150kg/m2考虑）q2=1.5kN/m2（荷载代号②）；

（3）施工荷载人员、材料及施工机具荷载q3=2.5kN/m2（荷载代号③）；

（4）振捣混凝土时产生的荷载，垂直面模板取q4=4.0kN/m2，水平面模板取q4=2.0kN/m2（荷载代号④）；

（5）浇筑混凝土时产生的冲击荷载，取均布荷载q5=2.0kN/m2（荷载代号⑤）；

（6）新浇筑混凝土对侧面模板的压力，根据《规程》要求计算（荷载代号⑥）。

2.2荷载组合

（1）承载能力极限状态考虑荷载效应的基本组合

计算底模板、模板下纵横梁强度时,荷载设计值=1.2×

（①+②）+1.4×

（③+④+⑤）；

计算侧模板强度时，荷载设计值=1.4×

（④+⑥）。

（2）正常使用极限状态考虑荷载效应的标准组合

计算底模板、模板下纵横梁刚度时，荷载标准值=①+②；

计算侧模板刚度时，荷载标准值=⑥。

3主要材料技术参数

3.1竹胶板

根据《竹胶合板模板》（JG/T156-2004）中竹胶合模板力学性能取值。

弹性模量：

E=4.5×

103MPa

抗弯强度：

fw=50Mpa

3.2木材（红松）

根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）附录B取值。

fw=13Mpa

抗剪强度：

fv=1.9Mpa

E=9×

3.3Q235钢材

根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）附录A取值。

抗弯、抗拉、抗压强度：

fw=215Mpa

fv=125Mpa

弹性模量E=2.06×

105MPa

3.4φ48×

3.5WDJ型碗扣式脚手架

自重：

包括立柱、纵向水平杆、横向水平杆、支承杆件、扣件等，可按表1查取。

表1扣件式钢管截面特性

外径

d（mm）

壁厚

t（mm）

截面积A（mm2）

惯性矩I（mm4）

抵抗矩W（mm3）

回转半径

i（mm）

每米长自重（kg）

48

3.5

4.89×

102

1.219×

105

5.08×

103

15.78

8.53

表2　立杆允许设计荷载

名称

步距（m）

允许设计荷载（kN）

立杆

0.6

40

1.2

30

1.8

25

40号块外侧模及内模验算

4.1外侧模及内模结构设计

0号块为整体一次性浇筑成型，长8m，高4.35m，梁底宽6.7m，梁顶宽12.6m。

0号块外侧模及内模结构见图4.1-1。

图4.1-10号块外侧模及内模结构图

外侧模板采用钢模板，面板厚6mm；

横肋选用[8槽钢，间距0.3m；

竖肋采用双拼[10槽钢，间距1m。

内模（腹板模板及顶板模板）面板采用15mm厚竹胶板；

背肋方木选用100mm×

100mm方木，环向布置，间距0.25m；

腹板主肋方木选用150mm×

150mm方木，按竖向间距0.6m纵桥向布置；

顶板主肋方木选用100mm×

100mm方木，按横桥向间距0.6m纵桥向布置；

腹板模板除采用拉杆与外侧模板对拉外，另设置钢管支撑，竖向间距0.6m，纵桥向间距0.9m；

顶板模板支撑系统采用碗扣式脚手架支撑，横桥向间距0.6m，纵桥向间距0.9m。

内模与外侧模板之间采用Ø

20圆钢对拉，并将两侧对拉杆横桥向贯通连接，间距1m（竖向）x1m（纵桥向）。

4.2混凝土侧压力计算

根据混凝土的施工条件计算混凝土侧压力如下：

（1）新浇混凝土对模板的水平侧压力

按照《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）模板荷载及荷载效应组合规定，可按下列二式计算，并取其最小值：

pm=0.22γct0k1k2v1/2

pm=γcH

式中pm------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）。

γc------素混凝土的容重（kN/m3）取24kN/m3。

t0------新浇混凝土的初凝时间（h）,初凝时间按6小时。

T------混凝土的温度（25°

C）。

v------混凝土的浇灌速度（m/h）;

浇筑速度约为1.5m/h。

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4.35m。

k1------外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；

掺缓凝外加剂取1.2，该工程取1.2。

k2------混凝土入模坍落度修正系数，当坍落度小于100mm时，取1.10；

大于100mm，取1.15。

本计算方案取1.15。

=0.22×

24×

6×

1.2×

1.15×

1.51/2

=53.54kN/m2

pm=24x4.35=104.4kN/m2

取二者中的较小值F=53.54kN/m2作为新浇筑混凝土对模板的最大侧压力。

（2）振捣混凝土时产生的荷载

振捣混凝土时产生的荷载取值4kN/m2（垂直模板）。

（3）水平侧压力的荷载组合

F设=1.4×

（53.54+4）=80.56kN/m2

F标=53.54kN/m2

4.3外侧模板验算

（1）面板验算

面板采用6mm钢板，为受弯构件，按三等跨连续梁进行验算，计算单元宽度取1mm，计算跨径取0.25m（[8槽钢净距）。

①截面特性计算

截面惯性矩：

I=bh3/12=1×

63/12=18mm4

截面抵抗矩：

W=bh2/6=1×

62/6=6mm3

②受力计算

均布荷载：

计算强度时，q=80.56×

0.001=8.056×

10-2KN/m

计算挠度时，q=53.54×

0.001=5.354×

弯矩：

M=0.1ql2=0.1×

8.056×

10-2×

0.25×

0.25=4.028×

10-4KN·

m

剪力：

V=0.6ql=0.6×

0.25=1.21×

10-2KN。

③弯应力计算

σ=M/W=402.8/6=67.13MPa<

215MPa，抗弯满足要求。

④剪应力计算

τ=1.5V/A=12.1×

1.5/1×

6=3.02MPa<

125MPa，抗剪满足要求。

⑤挠度计算

ω=0.677ql4/100EI=0.677×

5.354×

2504/100×

2.06×

105×

18=0.38mm<

l/400=0.75mm，挠度满足要求。

（2）横肋[8槽钢验算

横肋[8槽钢间距0.3m，竖肋双拼[10槽钢间距1m，计算单元宽度取0.3m，计算跨径取1m。

①截面特性

I=1013000mm4

W=25300mm3

半截面面积矩：

Sx=15100mm3

腹板厚度：

t=5.0mm

0.3=24.17KN/m

0.3=16.06KN/m

24.17×

1×

1=2.417KN·

1=14.5KN

σ=M/W=2417000/25300=95.53Mpa<

τ=VSx/It=14500×

15100/（1013000×

5.0）=43.23Mpa<

16.06×

10004/100×

1013000=0.52mm<

l/400=2.5mm，挠度满足要求。

（3）竖肋双拼[10槽钢验算

竖肋双拼[10槽钢间距1m，采用间距1m（竖向）Ø

20圆钢与内模主肋方木对拉。

计算单元宽度取1m，计算跨径取1m。

1截面特性

I=2289000mm4

W=78800mm3

Sx=47000mm3

t=10.6mm

1=80.56KN/m

1=53.54KN/m

80.56×

1=8.56KN·

1=48.34KN

σ=M/W=8560000/78800=108.6Mpa<

τ=VSx/It=48340×

47000/（2289000×

10.6）=93.6Mpa<

ω=0.677ql4/100EI=0.677×

48.34×

2289000=0.69mm<

1000/400=2.5mm，挠度满足要求。

4.4内模验算

4.4.1腹板模板验算

（1）竹胶板面板验算

面板采用15mm厚竹胶板，背肋方木（100mmx100mm）间距0.25m，按三等跨连续梁进行验算，取计算单元宽度为1mm，计算跨径0.15m（净距）。

惯性矩：

I=bh3/12=1×

153/12=281.25mm4；

W=bh2/6=1×

152/6=37.5mm3。

0.15×

0.15=1.81×

σ=M/W=181/37.5=4.83MPa<

50MPa，抗弯满足要求。

④挠度计算

1504/100x9×

103×

281.25=0.07mm<

l/400=150/400=0.375mm，挠度满足要求。

（2）背肋方木验算

100mm方木，按间距0.25m布置，主肋方木（150mm×

150mm）间距0.6m，按三等跨连续梁进行验算，取计算单元宽度为0.25m，计算跨径0.6m。

I=bh3/12=100×

1003/12=8333300mm4；

W=bh2/6=100×

1002/6=166670mm3。

0.25=20.14KN/m

0.25=13.385KN/m

20.14×

0.62=0.725KN·

m；

0.6=7.25KN。

σ=M/W=725000/166670=4.35Mpa<

13MPa，抗弯满足要求。

τ=1.5V/A=7250×

1.5/（100×

100）=1.087Mpa<

1.9MPa，抗剪满足要求。

13.385×

6004/100×

9000×

8333300=0.16mm<

l/400=600/400=1.5mm，挠度满足要求。

（3）腹板主肋方木验算

腹板主肋采用150mm×

150mm方木，间距0.6m，对拉杆间距为1m。

内模腹板主肋方木（150mm×

150mm）后背贴竖向双拼[10槽钢，纵桥向间距1m，与外侧模板之间采用Ø

20圆钢对拉，并将两侧对拉杆横桥向贯通连接，间距1m（竖向）x 

1m（纵桥向）。

按三等跨连续梁进行验算，取计算单元宽度0.6m，计算跨径1m。

I=bh3/12=150×

1503/12=42187500mm4；

W=bh2/6=150×

150×

150/6=562500mm3。

0.6=48.33KN/m

0.6=32.12KN/m

12=4.834KN·

48.33×

1=29KN。

σ=M/W=4834000/562500=8.59Mpa<

τ=1.5V/A=29000/（150×

150）=1.29Mpa<

32.12×

42187500=0.57mm<

l/400=1000/400=2.25mm，挠度满足要求。

（4）双拼[10槽钢验算

腹板内模双拼[10槽钢与外侧钢模板双拼[10槽钢对称布置，以便于对拉杆施作，其受力与外侧钢模板双拼[10槽钢相同，不再重复计算。

（5）腹板钢管支撑验算

因腹板模板与外侧模采用拉杆对拉，支撑钢管受力较小，故不对支撑钢管进行验算。

4.4.2顶板模板验算

顶板厚度0.385m，模板采用15mm厚竹胶板，背肋方木纵桥向净间距0.15m，主肋方木横桥向间距0.6m。

因顶板处竹胶板面板及背肋方木计算跨度均与内侧模模板相同，而受力小于内侧模模板，故不对顶板竹胶板面板及背肋方木进行验算，以下仅对顶板处主肋方木及支撑钢管进行验算。

（1）顶板主肋方木验算

100mm方木，按横桥向间距0.6m纵桥向布置，顶板模板支撑系统采用钢管支撑，横桥向间距0.6m，纵桥向间距0.9m。

按三等跨连续梁进行验算，取计算单元宽度为0.6m，计算跨径0.9m。

计算强度时，q=1.2×

（26×

0.385×

0.6+1.5×

0.6）+1.4×

（2.5+2+2）×

0.6=13.75KN/m

计算挠度时，q=26×

0.6=6.91KN/m

13.75×

0.92=1.113KN·

0.9=7.425KN。

σ=M/W=1113000/166670=6.68Mpa<

τ=1.5V/A=7425×

100）=1.113Mpa<

6.91×

9004/100×

8333300=0.41mm<

l/400=900/400=2.25mm，挠度满足要求。

（2）支撑钢管进行验算

立杆轴力：

N=1.2NGK+1.4NQK（不考虑风荷载）

N—承载力设计值

NGK—永久荷载标准值在立杆中产生的轴心力。

NQiK—可变荷载标准值在立杆中产生的轴心力。

腹板下立杆承重面积为0.6×

0.9=0.54m2

N=1.2NGK+1.4NQK=1.2×

0.54+1.5×

0.54）

+1.4×

0.54=10.49KN

强度验算：

σ=N/A=10.49×

103/（4.89×

102）=21.45Mpa＜fw=205Mpa，满足要求！

立杆稳定性验算：

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，a=0.3m，立杆步距，h=1.2m。

立杆计算长度l0=h+2a=1.8m

长细比λ=l0/i=1800/15.8=113.92

查表立杆的稳定系数φ＝0.489

N/ψA=10.49×

103/（0.489×

102）=43.86Mpa＜205Mpa

立杆稳定性满足要求！

4.4.3拉杆验算

拉杆选用Ø

20钢筋制作而成，布设间距不大于1m（竖向）×

1m（纵桥向），其截面积为S=314mm2，其抗拉强度为fy=270MPa。

拉杆受力F=1×

80.56=80.56KN

拉杆受拉应力f=F/S=80560/314=256，MPa<

270MPa，拉杆强度满足要求。

50号块支架验算

5.1支架结构设计

0号块采用钢管支架现浇法施工。

钢管支架直接安装在承台预埋钢板上，支架在墩身两侧对称布置。

支架支撑立柱采用直径630mm壁厚8mm的钢管，横桥向3排，间距按3.1m标准排列,纵桥向两排，间距为1.85m。

柱顶分配梁采用双拼I45b工字钢，其上为横桥向I28b工字钢，间距0.6m。

工字钢上设置纵桥向150mm×

150mm方木排架，排架上方设置100mm×

100mm横桥向方木，间距按0.25m布置，上铺18mm竹胶板底模面板。

支架结构设计见图5.1-1支架结构设计图。

图5.1-1支架结构设计图

5.2竹胶板面板验算

面板采用18mm厚竹胶板，背肋方木（100mmx100mm）间距0.25m，按三等跨连续梁进行验算，取计算单元宽度为1mm，计算跨径0.15m（净距）。

1截面特性计算

I=bh3/12=1×

183/12=486mm4；

182/6=54mm3。

计算强度时，q1=1.2×

6.58×

0.001+1.5×

0.001）+1.4×

0.001=21.61×

计算挠度时，q2=26×

0.001=17.2×

21.61×

0.15=4.86×

σ=M/W=486/54=9MPa<

17.2×

486=0.13mm<

l/400=150/400=0.375mm，挠度满足要求

100）mm2方木验算

竹胶板下设置横桥向（100×

100）mm2方木，布置间距为0.25m。

其下为I25b工字钢，排架间距为腹板区0.3m，底板区0.6m。

（1）（100×

100）mm2方木荷载计算

采用荷载较大的墩边断面按均布荷载进行计算。

见图5.3-1墩边断面图。

图5.3-1墩边断面图（单位：

m）

腹板下区域

恒载4.85/1.15×

26+1.5×

0.25=27.8kN/m

活载6.5×

0.25=1.63kN/m

底板下区域

恒载（2.81+4.43）/4.4×

0.25=11.07kN/m

（2）（100×

100）mm2方木计算模型

采用有限元分析软件Midas/civil进行建模计算，计算模型如图5.3-2，图5.3-3，图5.3-4。

计算模型中施加荷载标准值，方木自重荷载由软件自动计算，荷载组合由计算程序完成。

图5.3-2（100×

图5.3-3恒载加载图

图5.3-4活载加载图

（3）（100×

100）mm2方木计算结果

正应力计算取荷载设计值，正应力结果如图5.6所示。

图5.3-5正应力分析结果图

最大正应力为3.2Mpa<

fw=13Mpa,安全。

图5.3-6剪应力分析结果图

最大剪应力为0.8Mpa<

fv=1.9Mpa,安全。

图5.3-7变形分析结果图

最大变形为0.07mm<

600/400=1.5mm,安全。

5.4现浇支架整体计算

5.4.1整体模型建立

采用有限元分析软件Midas进行模型建立，用梁单元进行模拟。

从I28b工字钢以下建立整体计算模型，模型中包括的构件从上向下依次为翼缘板纵向工字钢（I25b）、柱顶分配梁（2I45b）、钢管立柱（Φ630Χ8）及柱间[20支撑槽钢。

整体计算模型如图5.4-1所示。

5.4-1现浇支架整体模型

荷载计算及整体模型加载，采用荷载较大的墩边断面按均布荷载进行计算。

见图5.4-2，5.4-3,5.4-4。

底腹板荷载施加在纵向工字钢（I25b）上，工字钢腹板间距0.3m，底板间距0.6m。

翼缘板荷载施加在纵桥向翼缘板区域两排工字钢（2I40b）上，两排工字钢间距0.9m。

图5.4-2墩边断面图

恒载：

5.16/4×

1.25/4=33.63kN/m

活载：

6.5×

1.25/4=2.03kN/m

（2.16+5.05）/7×

4.2/7=23.85kN/m

活载