跨郑焦晋高速公路连续梁边跨支架及0#块支架检算.docx

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跨郑焦晋高速公路连续梁边跨支架及0#块支架检算

附件1

目录

一、工程概况2

二、计算依据3

三、荷载分析3

四、支架设计3

1、边跨直线段支架设计3

2、0#块支架设计4

五、参数选取5

六、边跨直线段支架结构检算6

1、模板检算6

2、方木检算9

3、碗扣式支架立杆检算12

4、地基基础检算16

七、0#块支架结构检算17

跨郑焦晋高速公路连续梁边跨直线段支架及0#块支架检算

一、工程概况

梁体截面类型为单箱室、变高度、变截面箱梁。

底板、顶板、腹板局部向内侧加厚，中支点处局部向外侧加厚，均按直线线型变化。

全联在端支点、中跨跨中及中支点处共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。

桥面宽度：

挡砟墙内侧净宽9.0米，线路中心至挡砟墙内侧2.2米，桥面板宽12.2米，桥梁建筑总宽12.5米。

梁全长为145.5米，计算跨度为40+64+40m，中支点处截面最低点梁高5.204m，跨中2m及边跨8.75m直线段截面最低点梁高2.804m,梁底下缘按曲线变化，边支座中心线至梁端0.75m，边支座横桥向中心距4.6m，中支座横桥向中心距4.4米。

曲线上梁曲梁曲做布置，梁体沿线路左线中心线布置，相应的梁体轮廓尺寸均为沿线路左线中心线的展开尺寸，位于曲线段时，梁体轮廓、普通钢筋、预应力钢束及管道等均以线路左线中心线为基准线沿径向依据曲率进行相应的调整，支座亦按径向布置。

二、计算依据

1、《时速250公里客运专线铁路有砟轨道悬臂现浇预应力混凝土连续梁（双线）跨度：

40+64+40m（直、曲线）》专桥（2011）2267A-V;

2、《新建铁路郑州至焦作线跨郑焦晋高速公路特大桥（40+64+40）m连续梁下部施工图》郑焦施桥-06-I；

3、《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2—2005；

4、《木结构设计规范》GB50005-2003；

5、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001；

6、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130－2001；

7、《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—92；

8、《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009;

9、《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》TB10110-2011;

10、《路桥施工计算手册》；

11、边跨直线段及0#块支架布置图。

三、荷载分析

连续梁施工过程中，钢筋、混凝土、模板、支架的自重作为恒载，施工过程中的施工机具、混凝土浇筑作为活载。

根据支架、模板不同的部位，取最不利截面考虑检算。

四、支架设计

1、边跨直线段支架设计

跨郑焦晋高速公路连续梁边跨直线段采用支架法现浇施工，支架采用碗扣式支架，碗扣式支架外径48mm，实际壁厚2.8mm。

支架基础采用换填B组填料换填并分层压实，自下向上分别是50cm厚B组填料，20cm厚C20混凝土作为基础面层。

地基两侧设置30×30排水沟向外排水。

碗扣式支架纵向间距按照60cm间距布置，横向间距按照0.9×3+0.6×2+0.3×3+0.6×7+0.3×3+0.6×2+0.9×3=13.8m设置；水平横杆按步距60cm厘米布置，扫地杆距地面20厘米，碗扣支架立杆顶部自由高度≯60cm。

支架横向布置示意图如下：

2、0#块支架设计

0#块支架采用Φ609mm、壁厚16mm钢管作为竖向支承构件,墩身每侧设两排、每排五根，钢支撑两端带有直径为750mm的法兰盘，钢支撑垫板为δ=16mm的A3钢板，预埋在承台表面上。

钢管桩顶部设横向I56b工字钢，纵向放I40b工字钢作为分配梁，在分配梁上铺设0#块模板。

支架横向布置示意图如下：

五、参数选取

查《路桥施工计算手册》、《木结构设计规范》[GB50005-2003]：

方木材质为松木，尺寸为9×9cm方木，参数选取：

E=9×103MPa，［σ］=12MPa，b=9cm,h=9cm,截面抵抗距W=bh2/6=121.5cm3，截面惯性距I=bh3/12=546.75cm4；

查《路桥施工计算手册》、《木结构设计规范》[GB50005-2003]：

方木材质为松木，9×14cm方木的参数选取：

弹性模量E=9×103MPa，［σ］=12MPa，b=9cm,h=14cm,截面抵抗距W=bh2/6=294cm3，截面惯性距I=bh3/12=2058cm4；

碗扣式脚手架Ф48*2.8钢管根据力学计算得出：

其净截面面积A=3.976cm2，截面惯性距I=10.193cm4，截面抵抗距W=4.247cm3，钢管的回转半径i=1.601cm；

查《路桥施工计算手册》：

钢筋混凝土容重：

26kN/m3，模板容重：

0.68kN/m3，施工人员、施工料具的运输、堆放荷载：

2.5kN/m2，

查：

《简明施工计算手册》，Ф609*16钢管参数为：

A=298.074cm2,截面惯性矩I=131117cm4，截面抵抗矩W=4306cm3，回旋半径i=20.973cm。

查《实用工程材料技术手册》，I40b工字刚计算数据为：

自重73.878kg/m，惯性矩Ix=22800cm4截面系数Wx=1140cm3；查《钢结构设计规范》，弹性模量E=2.06×105N/mm2；查《简明施工计算手册》，钢材的强度设计值:

[σw]=215Mpa=215N/mm2，[ω]=L/400。

查《实用工程材料技术手册》，I56b工字刚计算数据为：

自重115kg/m，惯性矩Ix=68500cm4截面系数Wx=2450cm3；查《钢结构设计规范》，弹性模量E=2.06×105N/mm2；查《简明施工计算手册》，钢材的强度设计值:

[σw]=215Mpa=215N/mm2，[ω]=L/400。

查《混凝土结构工程施工及验收规范》向模板中倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：

4kN/m2，模板、支架荷载：

2.5kN/m2；

六、边跨直线段支架结构检算

1、模板检算

1.1、底模检算

底模板采用大块木胶板，长2.44m，宽1.22m，厚0.15m。

取单位长度1m计算，模板下垫横向9×9方木，净距15cm。

（1）强度检算（取腹板加厚区域最大1m截面，混凝土方量为2.296m3）

钢筋混凝土容重26kN/m3；施工人员、施工料具的运输、堆放荷载：

2.5kN/m2；模板、支架自重荷载：

2.5kN/m2；向模板中倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：

4kN/m2。

荷载组合：

N=1.2×（2.296×26+2.5）+1.4×（2.5+4）=113.032kN/m2

均布荷载：

q=113.032×0.15=16.955kN/m。

弯曲应力：

σ=ql2/8W=16.955×1502/（8×37500）=1.272MPa<30MPa,合格！

（2）刚度检算

挠度：

f=5ql4/384EI=5×16.955×1504/（384×4×103×2812.5）

=0.099

合格！

模板下9×9横向方木在各处布置均一致，此处模板所承受荷载最大，当该处满足要求时，其他部位必然满足要求，故其他部位不再另行检算。

1.2、侧模检算

箱梁侧模模板采用15mm木胶合板，外贴9×9cm方木纵向净距20cm。

新浇砼对侧模的压力：

其中①砼容重：

r=26kN/m3；

②新浇砼的初凝时间t0=6h；

③外加剂修正系数k1=1.2；

④砼入模时的坍落度修正系数k2=1.15；

⑤砼浇筑速度：

v=1m/h。

则：

=0.22×26×6×1.2×1.15×1=47.3624kN/m2。

倾倒砼时对侧模的水平压力：

P’=4kN/m2

计算强度时所用的荷载：

P=1.2×Pmax+1.4×P’=62.434KN/m2

q=62.434×0.2=12.487N/mm。

①强度检算

σ=qL2/8W=12.487×2002/（8×3.75×104）=1.665MPa<12MPa,合格！

②刚度检算

f=5qL4/384EI=5×12.487×2004/（384×6×103×2.812×105）

=0.231mm

1.3、肋木验算

肋木采用9×9cm方木，其后面的纵向钢管竖向净距50cm。

荷载：

q=62.434×0.5=31.217kN/m

1.3.1强度验算

σ=qL2/8W=31.217×5002/（8×1.215×105）=8.029MPa<12MPa,合格！

1.3.2刚度验算

f=5qL4/384EI=5×31.217×5004/（384×9×103×5.467×106）

=0.516mm

方木挠度f=0.516mm

1.4、纵向9×14验算

肋木9×9cm方木后采用2根纵向9×14方木作为纵向横梁，纵向横梁竖向间距50cm，中间设φ16拉杆，拉杆纵向间距90cm。

荷载：

N=62.434×0.5×0.9÷2=14.048kN/M,（62.434取值同1.2条，混凝的浇筑荷载）

强度验算：

（1）强度检算

σ=qL2/8W=14048×9002/（8×2.94×105）=4.838MPa<12MPa,合格！

（2）刚度检算

f=5qL4/384EI=5×14048×9004/（384×9×103×20.58×106）

=0.648mm

合格！

1.5、拉杆验算

拉杆采用φ16圆钢。

其竖向间距＠50cm，顺桥水平方向间距＠90cm。

则：

a.荷载：

拉杆的轴向拉力：

N=62.434×0.6×0.9=28.095kN（62.434取值同1.2条，混凝土的浇筑荷载）

b.轴向拉应力：

拉杆的净截面面积：

A=3.14×0.82=2.01cm2

拉应力：

＝N/A=28.095×103/（2.01×102）=139.776MPa＜215MPa，合格！

215Mpa为HPB235钢材的强度设计值。

2、方木检算

2.1、9×9方木检算

2.1.1、腹板下9×9方木检算

腹板下横向9×9方木以上所有荷载均由横向9×9方木（方木净间距15cm）传给大横梁纵向9×14方木，9×14方木在腹板底净间距为21cm。

边跨直线段腹板最厚部位为0.7m，梁高2.89m，取梁体断面腹板处宽1米范围内最大截面计算，腹板处宽1米范围内最大截面面积为2.296m2。

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：

4kN/m2；模板、支架自重荷载：

2.5kN/m2；施工机械运输、堆放荷载2.5kN/m2；钢筋混凝土容重：

26kN/m3。

荷载组合：

N=1.2×［（2.296×1×26）+2.5］+1.4×（4+2.5）

=83.735kN/m2

均布荷载：

q=83.735×0.21=17.584KN/M=17584N/MM。

（1）强度检算

σ=qL2/8W=17584×2102/（8×1.215×105）=0.798MPa<12MPa,合格！

（2）刚度检算

f=5qL4/384EI=5×17584×2104/（384×9×103×5.468×106）

=0.009mm

合格！

2.1.2、底板下9×9方木检算

底板下横向9×9方木以上所有荷载均由横向9×9方木（方木净间距15cm）传给大横梁纵向9×14方木，9×14方木在底板底净间距为51cm。

取梁体断面底板宽1米范围内底板和顶板最大截面面积计算，最大截面面积为1.224m2。

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：

4kN/m2；模板、支架自重荷载：

2.5kN/m2；施工机械运输、堆放荷载2.5kN/m2；钢筋混凝土容重：

26kN/m3。

荷载组合：

N=1.2×［（1.224×1×26）+2.5］+1.4×（4+2.5）

=50.289kN/m2

均布荷载：

q=50.289×0.51=25.6475KN/M=25647N/MM。

（1）强度检算

σ=qL2/8W=256475×5102/（8×1.215×105）=6.863MPa<12MPa,合格！

（2）刚度检算

f=5qL4/384EI=5×25647×5104/（384×9×103×5.468×106）

=0.459mm

合格！

2.1.3、翼板下9×9方木检算

翼板下横向9×9方木以上所有荷载均由横向9×9方木（方木净间距21cm）传给大横梁纵向9×14方木，9×14方木净间距为0.51。

翼板下1米宽范围内最大截面面积为0.537m2。

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：

4kN/m2；模板、支架自重荷载：

2.5kN/m2；施工机械运输、堆放荷载2.5kN/m2；钢筋混凝土容重：

26kN/m3。

荷载组合：

N=1.2×［（0.537×1×26）+2.5］+1.4×（4+2.5）

=28.854kN/m2

均布荷载：

q=28.854×0.51=14.716KN/M=14716N/MM。

（1）强度检算

σ=qL2/8W=14716×5102/（8×1.215×105）=3.938MPa<12MPa,合格！

（2）刚度检算

f=5qL4/384EI=5×14716×5104/（384×9×103×5.468×106）

=0.263mm

合格！

2.2、9×14方木检算

2.2.1、腹板下9×14方木检算

纵向大横杆以上所有荷载均由纵向9×14方木传给立杆，大横梁纵向9×14方木净间距21cm，腹板下立杆顶顶托纵向净间距为50cm。

取梁体断面腹板处宽1米范围内最大截面计算，腹板处宽1米范围内最大截面面积为2.296m2。

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：

4kN/m2；模板、支架自重荷载：

2.5kN/m2；施工机械运输、堆放荷载2.5kN/m2；钢筋混凝土容重：

26kN/m3。

荷载组合：

N=1.2×［（2.296×1×26）+2.5］+1.4×（4+2.5）

=83.735kN/m2

均布荷载：

q=83.735×0.50=41.868KN/M=41868N/MM。

（1）强度检算

σ=qL2/8W=41868×5002/（8×2.94×105）=4.45MPa<12MPa,合格！

（2）刚度检算

f=5qL4/384EI=5×41868×5004/（384×9×103×20.58×106）

=0.184mm

合格！

因腹板、底板下立杆纵向间距均为60cm，底9×14方木布置与腹板相同，腹板处荷载最大，故底板9×14方木不再检算。

2.2.2、翼板底9×14方木检算

纵向大横杆以上所有荷载均由纵向9×14方木传给立杆，大横梁纵向9×14方木净间距50cm，腹板下立杆顶顶托纵向净间距为50cm。

翼板下1米宽范围内最大截面面积为0.537m2。

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：

4kN/m2；模板、支架自重荷载：

2.5kN/m2；施工机械运输、堆放荷载2.5kN/m2；钢筋混凝土容重：

26kN/m3。

荷载组合：

N=1.2×［（0.537×1×26）+2.5］+1.4×（4+2.5）

=28.854kN/m2

均布荷载：

q=28.854×0.5=14.427KN/M=14427N/MM。

（1）强度检算

σ=qL2/8W=14427×5002/（8×2.94×105）=1.534MPa<12MPa,合格！

（2）刚度检算

f=5qL4/384EI=5×14427×5004/（384×9×103×20.58×106）

=0.063mm

合格！

翼板下9×14方木在翼板其他部位布置与此相同，故其他部位不再检算。

3、碗扣式支架立杆检算

3.1、腹板下立杆计算

腹板下荷载组合计算

恒载

混凝土

每平方米最大体积（M3）

混凝土容重（kN/m3）

荷载（kN）

2.296

26

59.696

模板及支架自重荷载

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

2.5

2.5

活载

施工机具运输、堆放荷载

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

2.5

2.5

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

4

4

支架结构重要性系数

r0

1.1

/

组合风荷载时组合计算

1.1*（1.2*恒载+0.9*1.4*活载）

Nz

91.108

kN/m2

腹板下立杆检算

项目名称

计算公式

符号

数值

单位

立杆纵距

/

a

0.6

M

立杆横距

/

b

0.3

M

立杆步距

/

c

0.6

M

组合风荷载时单肢立杆轴力

/

Nw

16.399

KN

立杆外径

/

D=

48.000

MM

立杆内径

/

d

42.400

MM

立杆净截面面积

π（D2-d2）/4

A

397.600

MM2

截面惯性距

π（D4-d4）/64

I

10.193

CM4

立杆回转半径

（D2+d2）1/2/4

D2+d2

4101.76

MM2

i

1.601

CM

立杆截面抗弯模量

π（D4-d4）/32D

W

4.247

CM3

杆件细长比

h/i

λ

37.474

/

轴心受压构件稳定系数

1.02-0.55（（λ+20）/100）2

ψ

0.838

/

立杆截面塑性发展系数

钢管截面取1.15

r

1.150

/

钢管弹性模量

/

E

2.050E+05

MPa

钢管强度设计值

按普通Q235钢

f

205.000

MPa

风压高度变化系数

/

µz

1.140

/

风荷载体型系数

/

µs

0.800

/

焦作地区基本风压

/

WO

0.450

KN/M2

风荷载标准值

Wk=0.7*µz*µs*WO

Wk

0.287

KN/M2

风荷载对立杆产生的弯矩

Mw=1.4*r0*Wk*Lx*L02/8

Mw

0.120

KN·M

组合风荷载时单肢立杆稳定性检算

σ=Nw/（ψ*A）+0.9*Mw/W

σ

49.201

Mpa

立杆稳定性σ=49.201Mpa＜f=205Mpa，杆件稳定性安全系数为f/σ=205/49.201=4.167,满足《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009第7.2.2条“杆件稳定性安全系数应大于1.5”的要求。

3.2底板下立杆计算

底板下荷载组合计算

恒载

混凝土

每平方米最大体积（M3）

混凝土容重（kN/m3）

荷载（kN）

1.224

26

31.824

模板及支架自重荷载

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

2.5

2.5

活载

施工机具运输、堆放荷载

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

2.5

2.5

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

4

4

支架结构重要性系数

r0

1.1

/

组合风荷载时组合计算

1.1*（1.2*恒载+0.9*1.4*活载）

Nz

54.317

kN/m2

底板下立杆检算

项目名称

计算公式

符号

数值

单位

立杆纵距

/

a

0.6

M

立杆横距

/

b

0.6

M

立杆步距

/

c

0.6

M

组合风荷载时单肢立杆轴力

/

Nw

19.554

KN

立杆外径

/

D=

48.000

MM

立杆内径

/

d

42.400

MM

立杆净截面面积

π（D2-d2）/4

A

397.600

MM2

截面惯性距

π（D4-d4）/64

I

10.193

CM4

立杆回转半径

（D2+d2）1/2/4

D2+d2

4101.76

MM2

i

1.601

CM

立杆截面抗弯模量

π（D4-d4）/32D

W

4.247

CM3

杆件细长比

h/i

λ

37.474

/

轴心受压构件稳定系数

1.02-0.55（（λ+20）/100）2

ψ

0.838

/

立杆截面塑性发展系数

钢管截面取1.15

r

1.150

/

钢管弹性模量

/

E

2.050E+05

MPa

钢管强度设计值

按普通Q235钢

f

205.000

MPa

风压高度变化系数

/

µz

1.140

/

风荷载体型系数

/

µs

0.800

/

焦作地区基本风压

/

WO

0.450

KN/M2

风荷载标准值

Wk=0.7*µz*µs*WO

Wk

0.287

KN/M2

风荷载对立杆产生的弯矩

Mw=1.4*r0*Wk*Lx*L02/8

Mw

0.120

KN·M

组合风荷载时单肢立杆稳定性检算

σ=Nw/（ψ*A）+0.9*Mw/W

σ

58.665

Mpa

立杆稳定性σ=58.665Mpa＜f=205Mpa，杆件稳定性安全系数为f/σ=205/58.665=3.494,满足《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009第7.2.2条“杆件稳定性安全系数应大于1.5”的要求。

3.3翼板下立杆计算

翼板下荷载组合计算

恒载

混凝土

每平方米最大体积（M3）

混凝土容重（kN/m3）

荷载（kN）

0.537

26

13.962

模板及支架自重荷载

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

2.5

2.5

活载

施工机具运输、堆放荷载

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

2.5

2.5

倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值

计算截面宽度（M）

每平方米取值（kN/m2）

每米荷载（KN）

1

4

4

支架结构重要性系数

r0

1.1

/

组合风荷载时组合荷载计算

1.1*（1.2*恒载+0.9*1.4*活载）

Nz

30.739

kN/m2

翼板下立杆检算

项目名称

计算公式

符号

数值

单位

立杆纵距

/

a

0.6

M

立杆横距

/

b

0.6

M

立杆步距

/

c

1.2

M

组合风荷载时单肢立杆轴力

/

Nw

11.066

KN

立杆外径

/

D=

48.000

MM

立杆内径

/

d

42.400

MM

立杆净截面面积

π（D2-d2）/4

A

397.600

MM2

截面惯性距

π（D4-d4）/64

I

10.193

CM4