主桥边跨现浇箱梁盘扣支架计算书.docx

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主桥边跨现浇箱梁盘扣支架计算书

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主桥边跨现浇箱梁盘扣支架计算书

济青高速改扩建工程第六标段

小清河边跨现浇箱梁盘扣支架设计计算书

一、设计依据

（1）设计图纸及相关详勘报告

（2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2015）

（3）《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2016）

（4）《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ231-2010）

（5）《钢结构设计规范》（50017-2014）

（6）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

（7）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

（8）《木结构设计规范》（GB50005-2003）

（9）《建筑施工临时支撑结构技术规范》（JGJ300-2013）

（10）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）

（11）《路桥施工计算手册》（周水兴、何兆益、邹毅松等著，2001）

二、荷载分析

支架承受的荷载主要有：

箱梁自重、模板及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载。

三、模板、支架受力验算

1、荷载计算

、荷载工况

（1）钢筋混凝土自重：

26kN/m³

（2）模板自重：

2kN/㎡

（3）施工人员及设备：

1kN/㎡

（4）倾倒混凝土荷载：

1kN/㎡

（5）振捣荷载：

1kN/㎡

、荷载组合

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

2、盘扣支架布设方案

、盘扣支架布设方案

（1）横桥向支架布置：

横桥向支架：

翼缘板下立杆间距为，边腹板下立杆间距为、，空箱下立杆间距为，中腹板下立杆间距。

（2）顺桥向支架布置：

顺桥向立杆间距均为。

边跨支架横断面布置图

边跨支架纵断面布置图

侧模加固示意图

地基处理示意图

盘扣支架上纵横梁布设方案

（1）竹胶板采用15mm厚优质竹胶板。

（2）梁下次龙骨为140铝梁，横桥向布置，底板下中心间距为250mm。

翼缘板下中心间距为500mm。

（3）梁下纵向主分配梁选用185铝梁，翼缘板下为140铝梁，布置间距与支架横桥布置间距相同。

（4）侧模竖肋采用100mm×100mm方木，顺桥向间距为300mm；水平背肋采用100mm×100mm方木，上下间距为1m。

3、空箱位置竹胶板和纵、横梁验算

跨中标准截面图

腹板加厚段横断面图

腹板最宽处为、梁高；空箱位置混凝土厚度为（+1m），翼缘板最厚。

、空箱处竹胶板计算（混凝土厚取）

底模采用满铺15mm厚优质竹胶板，计算宽度取1m；应力及弹性模量取自《路桥施工计算手册》第三章表8-6。

ƒm—抗弯强度设计值（N/mm2），ƒm=mm2

截面抗弯模量W=1/6×bh2=1/6×1000×152=37500mm³

截面惯性矩I=1/12×bh3=1/12×1000×153=281250mm4

弹性模量E=11000N/mm2

15mm厚竹胶板的最大荷载：

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

取1m宽的板为计算单元。

则q1=（a+b）×1=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×1=m

考虑模板的连续性，按三跨连续梁计算，跨内最大弯矩为：

Mmax=×q2l2=××2502=350400N·mm

则：

最大弯应力σmax=Mmax/W

=350400/37500=mm2＜ƒm=N/mm2

强度满足要求。

跨度中点最大挠度：

=××250^4/（100×11000×281250）

=＜[ω]=L/400=250/400=

挠度满足要求。

结论：

15mm厚竹胶板验算满足要求。

、空箱下横向140铝梁验算

取空箱下混凝土厚，次龙骨跨度取，间距取，按三跨连续梁计算。

140铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：

单根截面抵抗矩W=64000mm³；单根惯性矩I=4060000mm4；

弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²；

受力简图

荷载为：

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

则q1=（a+b）×=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×=m

则跨内最大弯矩为Mmax=×q2l2=××9002=1135296N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=1135296/64000

=mm2＜ƒm=255N/mm2

强度满足要求。

最大剪应力

=××1000/（2×1165）=6MPa＜[τ]=155MPa

跨度中点最大挠度ωmax=100EI

=××9004/（100×70300×4060000）

=＜[ω]=900/400=

挠度满足要求。

结论：

横向140铝梁受力满足要求。

、空箱下纵梁（185铝梁）计算：

185铝梁计算（空箱混凝土），按照简支梁分析。

取空箱下混凝土厚，按照最厚位置荷载均布，主龙骨跨度，间距取。

185铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：

单根截面抵抗矩W=136000mm³；单根惯性矩I=mm4；

弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²

受力简图

荷载为：

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

则q1=（a+b）×=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×=m

则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=1/8××9002=6386040N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=6386040/136000

=47N/mm2＜ƒm=255N/mm2

强度满足要求。

最大剪应力

=××1000/（2×2216）=13MPa＜[τ]=155MPa

跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI

=5××9004/（384×70300×）

=＜[ω]=900/400=mm

挠度满足要求。

结论：

空箱下185铝梁受力满足要求。

4、腹板位置竹胶板和纵、横梁验算

、腹板处竹胶板计算（混凝土厚）

竹胶板下设置140铝梁，间距250mm，腹板下竹胶板跨度为250mm，腹板最厚处为，渐变为。

15mm厚竹胶板的最大荷载：

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=91KN/㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

取1m宽的板为计算单元。

则q1=（a+b）×1=93kN/m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×1=m

15mm厚竹胶板按三跨连续梁计算，支撑跨度距取l=200mm。

Mmax=×q2l2=××2002=415200N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=415200/37500

=mm2＜ƒm=N/mm2

强度满足要求。

跨度中点最大挠度ωmax=/100EI

=×93×2004/（100×11000×281250）

=＜[ω]=L/400=200/400=

挠度满足要求。

结论：

腹板处15mm厚竹胶板验算满足要求。

、腹板下横向分配梁（140铝梁）计算：

取腹板下混凝土厚，横向分配梁跨度取，间距取，按简支梁计算，

140铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：

单根截面抵抗矩W=64000mm³；单根惯性矩I=4060000mm4；

弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²；

荷载为：

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=91KN/㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

则q1=（a+b）×=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×=m

则跨内最大弯矩为Mmax=×q2l2=××6002=934272N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=934272/64000

=mm2＜ƒm=255N/mm2

强度满足要求。

最大剪应力

=××1000/（2×1156）=＜[τ]=155MPa

跨度中点最大挠度ωmax=100EI

=××6004/（100×70300×4060000）

=＜[ω]=600/400=

挠度满足要求。

结论：

腹板横向140铝梁受力满足要求。

185铝梁计算（腹板混凝土）

腹板位置纵梁跨度，间距，中腹板加厚段宽度为，边腹板加厚段宽度为，两处腹板下立杆间距布置相同，此处对中腹板立杆进行受力分析，均布荷载：

4929040mm²×26KN/m³/2100mm=61KN/㎡

185铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：

单根截面抵抗矩W=136000mm³；单根惯性矩I=mm4；

弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²

荷载为：

a、钢筋及砼自重：

61KN/㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

q1=（a+b）×=（61+2）×=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×=m

则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=1/8××9002=·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=136000

=40N/mm2＜ƒm=255N/mm2

强度满足要求。

最大剪应力

=××1000/（2×2216）=＜[τ]=155MPa

跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI

=5××9004/（384×70300×）

=＜[ω]=900/400=mm

挠度满足要求。

结论：

腹板下185铝梁受力满足要求。

5、横梁位置竹胶板和纵横梁计算

（1）横梁位置竹胶板和横向140铝梁计算同腹板位置。

（2）纵向185铝梁按照简支梁计算：

横梁最不利位置，计算跨度为，间距取，混凝土厚度取，按单跨简支梁计算；

荷载为：

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=91KN/㎡

b、模板自重：

1KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

q1=（a+b）×=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×=m

则跨内最大弯矩为：

Mmax=q2l2/8=1/8××9002=N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=/136000

=86N/mm2＜ƒm=255N/mm2

强度满足要求。

最大剪应力

=××1000/（2×2216）=＜[τ]=155MPa

跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI

=5××9004/（384×70300×）

=＜[ω]=900/400=mm

挠度满足要求。

结论：

横梁下185铝梁受力满足要求。

6、翼缘板下纵、横梁验算

、翼缘板下横向140铝梁计算：

翼缘板处混凝土最厚为，混凝土计算厚度取，140铝梁跨度取，间距取，按简支梁计算。

140铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：

单根截面抵抗矩W=64000mm³；单根惯性矩I=4060000mm4；

弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²；

荷载为：

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=KN/㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

则q1=（a+b）×=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×=m

则跨内最大弯矩为Mmax=×q2l2=××15002=3464100N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=3464100/64000

=54N/mm2＜ƒm=255N/mm2

强度满足要求。

最大剪应力

=××1000/（2×1156）=＜[τ]=155MPa

跨度中点最大挠度ωmax=100EI

=××15004/（100×70300×4060000）

=＜[ω]=900/400=

挠度满足要求。

结论：

横向140铝梁满足要求。

、翼缘板下纵梁（185铝梁）计算：

翼缘板处混凝土最厚为，混凝土计算厚度取，主龙骨跨度取，间距取翼缘板下平均值（+）/2=，按简支梁计算。

185铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：

单根截面抵抗矩W=136000mm³；单根惯性矩I=mm4；

弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²

a、钢筋及砼自重：

26KN/m3×=KN/㎡

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

荷载组合：

恒荷载分项系数取，活荷载分项系数取。

则q1=（a+b）×=m

q2=[×（a+b）+×（c+d+e）]×=m

则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=1/8××12002=8313840N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=8313840/136000

=61N/mm2＜ƒm=255N/mm2

强度满足要求。

最大剪应力

=××1000/（2×2216）=＜[τ]=155MPa

跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI

=5××12004/（384×70300×）

=＜[ω]=1200/400=3mm

挠度满足要求。

结论：

翼缘板下185铝梁受力满足要求。

7、侧模验算

混凝土侧压力计算

新浇混凝土对侧模板的最大压力按照下式计算，并取其中的较小值：

式中F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）

γc------混凝土的重力密度（kN/m3），此处取26kN/m3

t0------新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定。

采用t0=200/（T+15）计算；假设混凝土入模温度为250C，即T=250C，t0=5

V------混凝土的浇灌速度（m/h）;取1m/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

β1------外加剂影响修正系数，此处取；

β2------混凝土塌落度影响系数，取。

则：

=×26×5×××=m2

又根据

=26×=91KN/m2

取其中较小值，新浇混凝土侧压力最大值为m2

有效压头高度为：

h=F/

=26=

振捣混凝土产生的水平荷载标准值为kN/m2，倾倒混凝土产生水平荷载为2KN/m2。

则水平荷载总值为q=×+×6=m2。

模板验算

模板浇筑高度为，面板采用15mm竹胶板，竖向背肋采用10×10方木，间距30cm，水平纵向背肋采用10×10cm方木，间距取1m。

1）面板验算

面板宽度取30cm，长度取100cm，按三跨连续梁进行计算，

ƒm—抗弯强度设计值（N/mm2），ƒm=N/mm2

截面抗弯模量W=1/6×bh2=1/6×1000×152=37500mm³

截面惯性矩I=1/12×bh3=1/12×1000×153=281250mm4

弹性模量E=11000N/mm2

15mm厚竹胶板的最大荷载：

=××3002=344650mm

则：

最大弯应力σmax=Mmax/W

=344650/37500=mm2＜ƒm=N/mm2，强度满足要求。

跨度中点最大挠度：

=××300^4/（100×11000×281250）

=＜[ω]=L/400=300/400=

挠度满足要求。

结论：

15mm厚竹胶板验算满足要求。

2）竖肋验算

竖肋间距30cm，选用10×10方木，水平肋间距为1m，则跨径取1m，计算宽度取。

按照简支梁进行计算，作用的均布荷载为×=m

则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=×10002/8=1795050N·mm

最大弯应力σmax=Mmax/W

=1795050/166666

=mm2＜ƒm=N/mm2

强度满足要求。

跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI

=5×（×）×10004/（384×11000×8333333）

=＜[ω]=1000/400=

挠度满足要求。

结论：

竖向肋板采用10×10cm方木受力满足要求。

3）水平肋验算

水平肋采用10×10cm方木，侧模后的钢管支撑间距为90cm，因此跨径取90cm，集中荷载作用大小取×2=

采用三跨连续梁计算，利用软件计算得：

最大弯矩2KN·m，最大剪力13KN，最大挠度为。

最大弯应力σmax=Mmax/W=2×106/166666=12N/mm2＜ƒm=N/mm2

弯拉应力满足要求。

跨度中点最大挠度ωmax=＜[ω]=900/400=

挠度满足要求。

最大剪应力

=13×2/（1000××=MPa＜[τ]=MPa

剪应力满足要求。

混凝土水平侧压力最大为㎡，支撑点竖向间距为1m，水平间距为，单个支撑点所受的水平力大小为F=×1×=。

侧模支顶时要保一根顶杆至少两个扣件。

8、立杆承载力计算

荷载分析

实腹板位置a=4929040mm²×26KN/m³/2100mm=61KN/㎡

横梁位置a=×26=91KN/m2

墩顶处箱室位置a=×26=m2

翼板位置：

a=×26=m2

b、模板自重：

2KN/㎡

c、施工人员及设备荷载：

1KN/㎡

d、倾倒混凝土荷载：

1KN/㎡

e、振捣荷载：

1KN/㎡

f、其他可能荷载（风载、雪载、养护荷载）：

1KN/㎡

支架立杆自重：

根据公式N=（NG+N）+×，考虑风荷载时不同部位的模板支架单根立杆荷载设计值见下表：

立杆所受的荷载值

部位

实腹板

墩顶横梁

空箱室

翼缘板

上部恒载值NG（KN/m2）

63

93

单根立杆重N0（KN）

活载值NQ（KN/m2）

4

4

4

4

组合值（KN/m2）

（NG+N）+×

66

计算面积（m2）

*

*

*

*

合计N（KN）

由此得到不同部位立杆受力最大处在墩顶横梁处，N=。

稳定性验算

根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010中规定，按不组合风荷载计算：

N/ΦA≤f

式中：

N--立杆轴向力设计值（KN），由上述计算可知：

N=；

φ--轴心受压构件的稳定系数，应根据立杆长细比λ=l0/i按本规程附录D取值；

A--立杆的截面积，应按本规程附录C表C-2采用；

f--钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值（N/mm²），应按本规程附录C表C-1采用。

60系列支架立杆的截面特性：

截面积A=571mm²，回转半径i=，强度设计值f=300N/mm²

立杆计算长度（根据下列公式计算，并取其中的较大值）：

l0=ηhl0=h´+2ka

式中：

lo--支架立杆计算长度（m）；

η--支架立杆计算长度修正系数，水平杆步距为时，可取；

h--支架立杆中间层水平杆最大竖向步距（m），取h=；

h´--支架立杆顶层水平杆步距（m），宜比最大步距减少一个盘扣的距离，取h´=1m；

k--悬臂计算长度折减系数，可取；

a--支架可调托座支撑点至顶层水平杆中心线的距离（m），取a=。

经计算：

l0=ηh=×=

l0=h´+2ka=1m+2××=

取l0=，长细比λ=l0/i=1910/=95，查附录D表D-2，当λ=95时，轴心受压构件的稳定系数Φ=

稳定性验算：

N/ΦA=63634/（×571）=218N/mm²＜f=300N/mm²

经计算模板支撑架稳定性满足要求。

9、地基基础验算

地基承载力验算：

P=N/A

式中：

P-----立杆基础底面处的平均压力设计值

A-----基础底面计算面积

N-----立杆传至基础顶面的轴心力设计值，N=KN

可调底座钢板尺寸为140mm×140mm，C15混凝土垫层厚度为15cm，按45度角扩散，沥青及水稳路面不需计算；盘扣支架传力方式为，通过140mm×140mm底托传递到厚度为5cm的木垫板上，然后将压力传递至15cm的C15砼垫层上，再将压力传递到30cm灰土（或建筑废料）中，通过灰土传给原地基基础。

基础计算厚度为45cm（15cm混凝土扩散角取45°，30cm灰土扩散角取20°，5cm木板忽略），则地基承载力计算面积：

地基处理示意图

Ad=[（150×tan45°+300×tan20°）×2+140]²=433467m²

P=N/A=63634N/433467=mm2=147kpa。

结论：

为保证架体安全，在取一定安全系数后，要求现场地基承载力达到200Kpa以上。