京沪高速铁路某连续梁支架计算书.docx
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京沪高速铁路某连续梁支架计算书
跨XX港连续梁支架计算书
1、工程概况
XX高速铁路在DK1204+627处跨越XX港，线路与XX港斜交，斜交角度为43°，桥跨布置为40+72+40m预应力混凝土连续箱梁。
桥梁结构型式为：
现浇连续梁箱梁构造形式为单箱单室、变高度、变截面预应力砼连续箱梁。
箱梁桥面宽12m，底板宽6.7m，顶板厚40cm；腹板厚分别为48cm、60cm、90cm，按折线变化；底板厚40～100cm，按圆曲线变化。
中支点截面中心梁高6.2m，跨中2m直线段及边跨5.75m直线段截面中心梁高3.6m，梁底按R=217.117m圆曲线变化。
全联在端支点、中支点及中跨跨中处设横隔板，横隔板设有过人孔，中支点横隔板厚2.4m，端支点横隔板厚1.15m，中跨跨中横隔板厚0.8m。
箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过渡。
箱梁横断面示意图（215#、216#墩）
箱梁横断面示意图（跨中）
整联箱梁设计共分五个阶段进行施工，即2个阶段一（长度为35m）、1个阶段二（长度为37m）、2个阶段三（长度为23.25m）。
具体图示如下：
阶段三阶段一阶段二阶段一阶段三
各阶段的施工顺序为：
先施工阶段一，阶段一张拉压浆完成后，进行阶段二砼的施工，阶段二张拉压浆完成后，进行阶段三砼的施工。
2、支架设计依据
2.1、基础资料
（1）施工图及设计文件
2.2、主要技术标准
（1）《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》；
（2）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001）。
2.3、主要参考工具书
（1）《实用土木工程手册》（第三版），杨文渊编，人民交通出版社出版；
（2）《基础工程施工手册》，基础工程施工手册编写组编著，中国计划出版社出版；
3、支架设计原则
（1）安全可靠，操作方便；
（2）因地制宜，经济实用。
4、支架结构布置型式
本连续梁采用满堂碗扣式钢管脚手架现浇施工，支架结构主要由：
模板系统，纵、横向分配梁、满堂支架支撑、支架基础几部分组成，结构见附后的《支架平面布置图》、《支架立面布置图》、《支架横截面布置图》。
4.1、模板
面板采用厚15mm的优质竹胶板；背肋采用10cm×10cm方木（平放），间距腹板下15cm（满铺），底板下20cm；支承横楞采用15cm×15cm工字钢，间距同支架纵距。
4.2、支架
立杆、横杆采用φ48碗扣式钢管脚手架。
立杆横截面布置方式为：
两边腹板下布置5根，间距0.3m，两侧翼板下各布置3根，间距0.6～0.9m，中部布置7根,间距0.6m。
立杆纵向布置为：
翼板下为1.2m，一阶段腹板下为0.3m，其余为0.6m。
水平杆步距：
腹板下为0.6m，其余为1.2m，支架顶部根据需要可以加密至0.6m。
可调底座KTZ-45，可调范围≤300mm；可调托座KTC-45，可调范围≤300mm。
另外横向每8排立杆设置一道剪刀撑，纵向设置7道剪刀撑，与地面夹角为45～60°，采用φ48×3.5mm扣件式脚手架钢管。
5、支架设计计算过程
5.1、荷载分析
5.1.1、恒载
该支架所受的恒载包括所浇注的连续梁自重、模板自重和支架自重。
各种荷载标准值为：
（1）、支撑架模板自重标准值：
模板及支承小楞均布荷载Q1=2.5kN/m2；
（2）、连续梁钢筋混凝土：
Q2=26KN/m3。
5.1.2、活载
支架所受的活荷载包括施工荷载、风荷载和温度荷载。
（1）振捣及施工荷载
施工人员及设备荷载值按均布活荷载Q3=1KN/m2；振捣混凝土产生的荷载为Q4=2kN/m2。
（2）风荷载和温度荷载。
本方案未考虑风荷载和温度荷载
5.2、脚手架整体稳定性验算
5.2.1、单肢立杆轴向力计算公式
N=[1.2Q１+1.4（Q３+Q４）]·Lx·Ly+1.2Q2V
式中：
Ｑ１——支撑架模板自重标准值；
Ｑ2——新浇砼及钢筋自重标准值；
Ｑ3——施工人员及设备荷载标准值；
Ｑ4——振捣砼产生的荷载；
Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距（m）；
V——Lx、Ly段的混凝土体积（m3）。
5.2.2、单肢立杆轴向力计算公式
只计算同等支架布置截面最厚的Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ断面，断面布置见下图：
（1）Ⅰ—Ⅰ断面
本截面梁高按照6.2m,顶板厚度0.4m，底板厚度1.0m。
横杆步距为1.2m，翼板支架纵距1.2m，其余为0.3m，翼板支架横距为0.9m，腹板为0.3m，底板为0.6m。
按照5.2.1公式列表计算得：
参数
部位
Q1
（kN/m2）
Q2
（kN/m3）
Q３
（kN/m2）
Q４
（kN/m2）
Lx
（m）
Ly
（m）
V
（m3）
N
（kN）
翼板
2.5
26
1
2
1.2
0.9
0.549
24.9
腹板
2.5
26
1
2
0.3
0.3
0.558
18.06
底板
2.5
26
1
2
0.6
0.6
0.504
18.3
（2）II—II断面
本截面梁高按照4.05m,顶板厚度0.4m，底板厚度0.6m。
横杆步距为1.2m，翼板支架纵距1.2m，其余为0.6m，翼板支架横距为0.9m，腹板为0.3m，底板为0.6m。
按照5.2.1公式列表计算得：
参数
部位
Q1
（kN/m2）
Q2
（kN/m3）
Q３
（kN/m2）
Q４
（kN/m2）
Lx
（m）
Ly
（m）
V
（m3）
N
（kN）
翼板
2.5
26
1
2
1.2
0.9
0.549
24.9
腹板
2.5
26
1
2
0.6
0.3
0.729
24.0
底板
2.5
26
1
2
0.6
0.6
0.36
13.8
5.2.3、单肢立杆承载力计算
单肢立杆稳定性按下式计算：
N≤φAf
式中：
A——立杆横截面积,0.0004893m2；
φ——轴心受压杆件稳定系数，按细长比λ值查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》附录C；
f——钢材强度设计值，Ｑ235A钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值205MPa。
其中:
φ=k.μ.h/i
i——截面回转半径，查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》附录B得0.0158m
k——计算长度附加系数，其值取1.155。
μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，查表得1.7；
h——立杆步距，为1.2m
φ=1.155×1.7×1.2÷0.0158=149
根据φ=149，查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》附录C得φ值为0.312。
因此力杆容许轴力为：
φAf=0.312×0.0004893×205000=31.3（KN）
∵N≤φAf，∴立杆稳定性满足要求。
5.3、支架基础承载力计算
5.3.1、支架基础结构
本连续梁支架采用钢管立柱支承，支撑体系由下至上为:
Φ0.30m混凝土静压桩基础，C30钢筋混凝土承台，φ720×10mm钢管立柱，双拼I56b型钢横梁，I45b型钢纵梁，I14工字钢横向分配梁。
横断面见下图：
每横断面布置三个承台，每个承台设置2根桩,单桩极限承载力为550KN，施工过程中下压力满足要求且静压5分钟桩不再下沉后方能终止该桩压注。
桩顶伸入承台40cm（钢筋20cm,桩身20cm），承台顶预埋一块90cm×90cm×1cm钢板，钢板中部挖Φ50cm圆孔，钢板上焊接Φ16锚筋。
每个承台各设置一根φ720钢管立柱，立柱焊于承台顶预埋钢板上，单个承台立柱间横向设置20#槽钢联系梁。
在立柱顶放置双拼I56b型钢横梁，要求两者间焊接牢固；纵梁上铺I45b型钢纵梁；纵梁一般地段断面布置8列，两侧翼板下各1列，两侧腹板下各1列，底板下两列，纵梁与横梁相交的节点需要点焊；纵梁上横铺I14工字钢，用于支承支架，间距同支架纵距。
经查表、计算，支架所需的其它构件力学性能见下表：
材料名称
截面实量尺寸
弹性模量
E
惯性矩
I
截面抵抗矩
W
材料许用应力[σ]
备注
I14工字钢
210GPa
712cm4
101.7cm3
205MPa
I45b型钢
210GPa
33759cm4
1500.4cm3
205MPa
I56b工字钢
210GPa
48556cm4
1942.2cm3
205MPa
5.3.2、支架基础各部位承载力计算
（1）横向I14工字钢横向分配梁
横向分配梁支点为I45b型钢纵梁，其结构如下图：
所以，腹板下横向I14工字钢能承载上部荷载。
所以，底板下横向I14工字钢能承载上部荷载。
（2）、I45b型钢纵梁检算
①、翼板下纵梁
翼板下设置1列纵梁，荷载按1.4混凝土重量计算，按最大跨度4.75m段计算，翼板混凝土量2.32m3/m。
q=1.4×2.32×26=84.4KN/m
Mmax=ql2/8=84.4×4.752/8=238（KN.m）
σ=MMmax/W=238KN.m÷（4×387.2）cm3=154MPa＜[σ]=205MPa
纵梁强度满足要求。
f=5ql4/（384EI）
=5×84.4KN/m×4.754m4/（384×210GPa×4×5808.3cm4）
=11.47mm＜[f]=L/400＝4750/400＝11.87mm
纵梁挠度满足要求。
②、腹板下纵梁
腹板下设置2列纵梁，间距1.2m，荷载按1.4混凝土重量计算，其中跨度3.5m段：
截面最厚5.9m，腹板厚0.9m，还承载0.3m宽的底板（底板厚0.92m，顶板厚0.4m，因位于倒角处，底板、顶板共增厚0.3m）。
q=1.4×（5.9×0.9＋（0.92＋0.4＋0.3）×0.3）×26=211KN/m
Mmax=ql2/8=211×3.52/8=323（KN.m）
σ=MMmax/W=323KN.m÷（1500.4×2）cm3=108MPa＜[σ]=205MPa
纵梁强度满足要求。
f=5ql4/（384EI）
=5×211KN/m×3.54m4/（384×210GPa×（2×33759）cm4）
=2.9mm＜[f]=L/400＝3500/400＝8.75mm
纵梁挠度满足要求。
其中跨度4m段：
截面最厚5.4m，腹板厚0.9m，还承载0.3m宽的底板（底板厚0.81m，顶板厚0.4m，因位于倒角处，底板、顶板共增厚0.3m）。
q=1.4×（5.4×0.9＋（0.81＋0.4＋0.3）×0.3）×26=193.4KN/m
Mmax=ql2/8=193.4×4.02/8=387（KN.m）
σ=MMmax/W=387KN.m÷（1500.4×2）cm3=129MPa＜[σ]=205MPa
纵梁强度满足要求。
f=5ql4/（384EI）
=5×193.4KN/m×4.04m4/（384×210GPa×（2×33759）cm4）
=4.6mm＜[f]=L/400＝4000/400＝10mm
纵梁挠度满足要求。
其中跨度4.5m段：
截面最厚4.9m，腹板厚0.9m，还承载0.3m宽的底板（底板厚0.69m，顶板厚0.4m，因位于倒角处，底板、顶板共增厚0.3m）。
q=1.4×（4.9×0.9＋（0.69＋0.4＋0.3）×0.3）×26=175.7KN/m
Mmax=ql2/8=175.7×4.52/8=445（KN.m）
σ=MMmax/W=445KN.m÷（1500.4×2）cm3=148MPa＜[σ]=205MPa
纵梁强度满足要求。
f=5ql4/（384EI）
=5×175.7KN/m×4.54m4/（384×210GPa×（2×33759）cm4）
=6.6mm＜[f]=L/400＝4500/400＝11.25mm
纵梁挠度满足要求。
③、中间纵梁
底板下设置2列纵梁，间距1.6m，荷载按1.4混凝土重量计算，其中跨度3.5m段：
底板最厚0.92m，宽4.8m，顶板厚0.4m。
q=1.4×（（0.92＋0.4）×4.8）×26=230KN/m
Mmax=ql2/8=230×3.52/8=352（KN.m）
σ=MMmax/W=352KN.m÷（1500.4×2）cm3=117MPa＜[σ]=205MPa
纵梁强度满足要求。
f=5ql4/（384EI）
=5×230KN/m×3.54m4/（384×210GPa×（2×33759）cm4）
=3.2mm＜[f]=L/400＝3500/400＝8.75mm
纵梁挠度满足要求。
其中跨度4m段：
底板最厚0.81m，宽4.8m，顶板厚0.4m。
q=1.4×（（0.81＋0.4）×4.8）×26=211.4KN/m
Mmax=ql2/8=211.4×4.02/8=423（KN.m）
σ=MMmax/W=423KN.m÷（1500.4×2）cm3=141MPa＜[σ]=205MPa
纵梁强度满足要求。
f=5ql4/（384EI）
=5×193.4KN/m×4.04m4/（384×210GPa×（2×33759）cm4）
=5.0mm＜[f]=L/400＝4000/400＝10mm
纵梁挠度满足要求。
其中跨度4.5m段：
底板最厚0.69m，宽4.8m，顶板厚0.4m。
q=1.4×（（0.69＋0.4）×4.8）×26=190.4KN/m
Mmax=ql2/8=190.4×4.52/8=482（KN.m）
σ=MMmax/W=482KN.m÷（1500.4×2）cm3=161MPa＜[σ]=205MP
纵梁强度满足要求。
f=5ql4/（384EI）
=5×175.7KN/m×4.54m4/（384×210GPa×（2×33759）cm4）
=7.15mm＜[f]=L/400＝4500/400＝11.25mm
纵梁挠度满足要求。
（3）、双拼I56b型钢横梁检算
荷载按1.4混凝土重量计算。
其中跨度为1.65m－3.5m段：
截面最厚5.9m，腹板厚0.9m，底板厚0.92m，顶板厚0.4m。
S砼＝6.7×（0.92＋0.4）＋（5.9－0.92－0.4）×0.9×2＋0.9×0.3＋0.6×0.3
＝17.538m2
P=1.4×17.538×26×（1.65＋1.75）=2171KN
其中跨度为3.5m－4.0m段：
截面最厚5.41m，腹板厚0.9m，底板厚0.82m，顶板厚0.4m。
S砼＝6.7×（0.82＋0.4）＋（5.41－0.82－0.4）×0.9×2＋0.9×0.3＋0.6×0.3
＝16.17m2
P=1.4×16.17×26×（1.75＋2.0）=2207KN
其中跨度为4.0m－4.5m段：
截面最厚4.93m，腹板厚0.9m，底板厚0.71m，顶板厚0.4m。
S砼＝6.7×（0.71＋0.4）＋（4.93－0.71－0.4）×0.9×2＋0.9×0.3＋0.6×0.3
＝14.76m2
P=1.4×14.76×26×（2.0＋2.25）=2284KN
其中跨度为4.5m段：
截面最厚4.47m，腹板厚0.6m，底板厚0.6m，顶板厚0.4m。
S砼＝6.7×（0.6＋0.4）＋（4.47－0.6－0.4）×0.6×2＋0.9×0.3＋0.6×0.3
＝11.31m2
P=1.4×11.31×26×（2.25＋2.25）=1853KN
所以，其中跨度为4.0m－4.5m段最重，P=2284KN
双拼I56b工字钢横梁3.9m跨度范围内承受荷载为1142KN.
受力分析如下：
M1=Pab/L＝425.5×0.8×3.1/3.9＝270.6（KN.m）
M2=Pab/L＝391×2.4×1.5/3.9＝361（KN.m）
Mmax=M2＋M1×1.5/3.1＝492（KN.m）
σ=Mmax/W=492KN.m÷（2446.5×2）cm3=101MPa＜[σ]=205MPa
横梁强度满足要求。
f=Pc（（2c＋a）l2－4c2l＋2c3－ac2－a3）/（6EIl）
=391×1.5（（2×1.5＋0.8）3.92－4×1.52×3.9＋2×1.53－0.8×1.52－0.83）/（6×210GPa（2×33759）cm4×3.9）
=2.4mm＜[f]=L/400＝3500/400＝9.75mm
横梁挠度满足要求。
（4）、钢管立柱检算
钢管立柱的直径为Φ720mm，壁厚为10mm，每排布置3根立柱，荷载按1.4混凝土重量计算。
其中跨度为4.0m－4.5m段最重。
立柱受力分析简图如下：
N1为翼板荷载，N2为底、腹、顶板荷载
N1＝1.4×2.32×26×4.25/4＝89.25KN
N2＝2284/6＝380.7KN
边立柱受力N边＝380.7×2＋89.25×2＝940.0KN
中立柱受力N中＝380.7×2＝761.4KN
钢管面积A＝3.14（0.722－0.702）/4＝0.022294m2
惯性矩I＝π（d4－d14）/64＝3.14（0.724－0.74）/64
＝14.05×10－4
回转半径i＝（d2＋d12）1/2/4＝（0.722＋0.72）1/2/4＝0.251
立柱按一端固定，另一端自由受力形式，u＝2
λ＝ul/i＝2×6/0.251＝48＜λp＝100所以立柱属于小柔度压杆。
按细长比λ值查《建筑施工手册》得：
轴心受压杆件稳定系数
φ＝0.861
因此力杆容许轴力为：
φAf=0.861×0.022294×170000=3263（KN）
∵N≤φAf，∴立柱稳定性满足要求。
（5）、静压桩检算
阶段一段：
边立柱受力N边＝380.7×2＋89.25×2＝940.0KN
中立柱受力N中＝380.7×2＝761.4KN
边立柱下布置三根静压桩，每根静压桩承受荷载为
N桩＝940/3＝313KN
中立柱下布置二根静压桩，每根静压桩承受荷载为
N桩＝761.4/2＝381KN
静压桩允许承载：
550KN
∴静压桩承载满足要求。
阶段二、三段：
S底、腹、顶板＝6.7×0.858＋（3.845－0.858）×0.6×2＋0.9×0.3＋0.6×0.3
＝9.783m2
N底、腹、顶板＝1.4×9.783×4.5×26＝1602.5KN
N1＝1.4×2.32×26×4.25/4＝89.25KN
N2＝1602.5/6＝267.1KN
边立柱受力N边＝267.1×2＋89.25×2＝713KN
中立柱受力N中＝267.1×2＝534KN
边立柱下布置二根静压桩，每根静压桩承受荷载为
N桩＝713/2＝357KN
中立柱下布置二根静压桩，每根静压桩承受荷载为
N桩＝534/2＝267KN
静压桩允许承载：
550KN
∴静压桩承载满足要求。
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