明阳互通箱梁现浇门洞支架计算书.docx

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明阳互通箱梁现浇门洞支架计算书

吴圩机场第二高速公路No.1合同段

明阳互通主线箱梁桥

现浇门洞支架计算书

广西路桥工程集团有限公司

机场第二高速公路No.1标项目经理部

二〇一五年六月

目录

目录2

第一章、编制说明和编制依据3

1.1、编制说明3

1.2、编制依据3

第二章、分项工程概况3

第三章、方案设计4

3.1、第一部分，主桥碗扣式支架计算4

3.2、第二部分，上跨光明大道门洞计算8

第一章、编制说明和编制依据

1.1、编制说明

本实施性施工方案依据有关设计文件和图纸、有关合同文件、有关施工技术规范及安全技术规范、现场实际施工条件等资料编制而成。

作为重要分项工程独立的施工方案，具体针对现浇箱梁跨线桥工程而编制，对该工程的箱梁施工能起实际性的指导意义；由于本桥梁上构为1联跨连续箱梁，本项目结合项目的实际情况，采用扣件式满堂钢管支架和螺旋钢管两种施工方案。

1.2、编制依据

南宁吴圩机场第二高速公路NO.1标两阶段施工图设计

南宁吴圩机场第二高速公路NO.1标合同技术规范

《中华人民共和国建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001

《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）

《建筑工程模板施工手册》

《建筑质量安全管理规范大全》

《钢结构设计规范》（GBJ17-88）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

《路桥施工计算手册》

第二章、分项工程概况

明阳互通主线桥全桥左幅共9联：

布置形式为4x25+4x25+4x25+4x27.625+4x28

+（3x25.8+18）+2x33+4x25+5x25，右幅共9联：

布置形式为4x25+4x25+4x25+3x25+

（2x32+33.5+32）+（18+3x25.8+24）+2x33+4x23.5+5x25；上部结构采用预应力砼现浇箱梁，下部结构桥台采用肋板台，桥墩采用花瓶墩，墩台采用桩基础。

本桥平面位于R=1000m的左偏圆曲线上，桥面横坡为单向-3%，纵断面位于R=20000m的竖曲线上；墩台径向布置。

桥台及桥墩采用盆式橡胶支座；0、35号桥台采用GQF-E60伸缩缝，1、2、3（左幅）、4、5、8、6（右幅）号桥墩采用120伸缩缝，6（左幅）、7、3（右幅）号桥墩采用GQF-E80伸缩缝。

该桥在24-26号墩横跨光明大道。

本计算书分两部分，第一部分为明阳互通箱梁碗扣式满堂支架设计；第二部分为24-26号墩跨光明大道的支架门洞设计。

主桥箱梁截面形式如下图

结构形式一、二

结构形式三

结构形式四

结构形式五

左幅0-12号墩为1.4米高箱梁，12-24号墩为1.6米高箱梁，24-26号墩为1.8米高箱梁，26-35号墩为1.4米高箱梁；右幅0-15号墩为1.4米高箱梁，15-19号墩为1.8米高箱梁，19-24号墩为1.6米高箱梁，24-26号墩为1.8米高箱梁，26-35号墩为1.4米高箱梁。

第三章、方案设计

第一部分：

碗扣式支架管的设计

3.1支架材料规格

一、支架采用WDJΦ48×3.5mm钢管碗扣式钢管架，立杆主要采用3.0m、2.4m、1.8m、1.2m、0.6m、0.3m几种，立杆接长错开布置，顶杆长度为1.5m、1.2m、0.9m，横杆采用1.2m、0.9m、0.6m、0.3m三种组成，顶底托采用可调托撑。

二、支架布置

箱梁在桥墩两端各6米范围内布置为纵距为0.9m，横距0.6m和1.2m，其余箱梁段纵距为0.9m，横距为腹板0.6m,底板0.9m和翼沿板1.2m，步距统一为1.2m。

即横桥向布置

截面一、二（13米）

（跨中段）：

2×1.2+1×0.9+1×0.6+3×0.9+1×0.6+3×0.9+1×0.6+1×0.9+2×1.2

（实体段）：

2×1.2+1×0.9+12×0.6+1×0.9+2×1.2

截面三（24.5米）

（最大截面）：

2×1.2+1×0.9+30×0.6+1×0.9+2×1.2

（最小截面）：

2×1.2+1×0.9+24×0.6+1×0.9+2×1.2

截面四（17米）：

2×1.2+1×0.9+1×0.6+3×0.9+1×0.6+4×0.9+1×0.6+3×0.9+3×0.9+1×0.6+1×0.9+2×1.2

截面五（29.2米）

（最大截面）：

3×1.2+38×0.6+3×1.2

（最小截面）：

3×1.2+30×0.6+3×1.2

支架在纵横桥向每隔4排设置剪刀撑；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在可调底托上，顶托底托可调自由度按30cm设计。

箱梁的顶托上面纵桥向分布10cm槽钢为分布梁，横桥向分布10cm×10cm方木,每30cm一道，方木上铺设1.5cm厚竹胶板。

三、荷载计算

横向分布荷载计算

1、钢筋砼容重取26kN/m3

2、模板支架自重为1kN/m2；

3、由于支架较矮，取最底层立杆承受的自重为1kN/m2。

4、施工人员及设备荷载2kN/m2；混凝土振捣产生的荷载2kN/m2；

各构件计算

3.2、底模计算

底模采用1.5cm厚的黑色胶合板，其底模下的10×10cm方木的布置间距为0.3m，则：

截面特性：

取最不利的位置——腹板下进行计算：

按三跨连续梁计算，查常用结构计算手册得：

弯矩

（净距0.2米）

剪力

挠度

满足要求

3.3、方木的验算

取最不利的1.8米高梁端实体段下方木计算（方木横桥向、槽钢纵桥向）

每根方木承受0.6m跨度范围内的力，其纵向间距为0.3m，则混凝土荷载q1=26×1.8×0.3=14.04kN/m，施工人员及施工设备荷载取q2=2×0.3=0.6KN/m，振捣混凝土时产生的荷载取q3=2×0.3=0.6KN/m，总荷载q=q1+q2+q3=15.24KN/m，将方木按照三跨连续梁受均布荷载进行保守验算，则其跨中弯矩为

图1方木计算简图

，

方木受压应力满足要求

取方木的弹性模量E=1×104MPa，则方木跨中挠度

f=0.677×[ql^4/（100EI）]

=0.677×[14.04×103×0.64/（100×1×104×106×833.3×10-8）]=0.148mm>l/400=1.5mm满足要求

方木的跨中挠度满足要求。

方木上的最大剪力为Q=0.6ql=5.5KN，则其剪应力τ=1.5Q/A=0.825MPa＜2MPa，方木抗剪强度满足要求。

取底板下的方木计算，每根方木承受0.9m跨度范围内的力，其纵向间距为0.3m，则混凝土荷载q1=26×0.5×0.3=3.9kN/m，施工人员及施工设备荷载取q2=2×0.3=0.6KN/m，振捣混凝土时产生的荷载取q3=2×0.3=0.6KN/m，总荷载q=q1+q2+q3=5.1KN/m

f=0.677×[ql^4/（100EI）]

=0.677×[3.9×103×0.94/（100×106×104×833.3×10-8）]=0.21mm<900/400=2.3mm满足要求

方木的跨中挠度满足要求。

Q=ql/2=2.3KN，则其剪应力τ=1.5Q/A=0.35MPa＜2MPa，

故1.4米、1.6米箱梁跨径为60cm的腹板处方木均满足要求，1.4米、1.6米箱梁跨径为90cm的地板处方木均满足要求

3.4、方木下槽钢分配梁验算

取最不利1.8米高箱梁实体段的槽钢工况，槽钢纵桥向布置（跨径90cm）

Q1=26×1.8×0.3×0.6=8.42KN

Q2=（2+2）×0.3×0.6=0.72KN（施工、砼振捣）

Q=Q1+Q2=9.14KN

槽钢的应力为σ=69MPa＜145MPa满足要求

槽钢跨中挠度f=0.57mm＜900/400=2.3mm槽钢的变形满足要求。

槽钢上剪力最大值为Q=9.19KN，剪应力τ=1.5Q/A=1.5×（9.19÷12.74）

=10.8MPa＜[σ]=85MPa满足要求

式中，A=12.74cm2，I=198.3cm4，W=39.4cm3，槽钢抗剪强度满足要求。

1.4米、1.6米高箱梁的其他工况都比上述工况受力小，故均满足要求

3.5、支架管的计算

荷载组合：

1+2+3+4+5

荷载验算：

N<[N]

其中：

[N]—--杆件容许承载力

细长比为步距与回转半径之比，由于步距均为120+2×30=180cm，回转半径15.78mm，故λ=1800/15.78=114

单支立杆轴向承载力应符合N<=φAf

φ

----轴心受压杆件稳定系数，查附录E可得：

0.489

A----立杆截面面积，查表得：

4.89cm2

f----钢材抗压、拉、弯强度设计值，查表得：

205N/mm2

则[N]=0.489×4.89×102×205=49.02kN

横向风荷载：

由于本支架高度超过10m，需考虑风荷载。

------风压高度变化系数，查附录D得：

1.25

------风荷载体型系数，算得：

3.75

基本风压（kN/m2）查规范得：

0.25

则0.7×1.25×3.75×0.25=0.82kN/m2

第一种工况取箱梁实体处（腹板处）计算（1.8米高箱梁）

碗扣支架立杆横距为60cm，纵距为90cm，步距为120cm,砼厚度180cm。

N=1.2×（Q1+Q2）+0.9×1.4×[（Q3+Q4）LxLy+Q5]

=1.2×（26×0.9×0.6×1.8+1）+0.9×1.4×[（1+2+2）×0.9×0.6+0.82]

=36kN

故N=36<[N]=49.02kN（可行）

第二种工况取底板下的钢管（砼厚度0.5m）（截面一、二、四的底板）

布置按横距0.9m，纵距0.9m，步距1.2m

N=1.2×（Q1+Q2）+0.9×1.4×[（Q3+Q4）LxLy+Q5]

=1.2×（26×0.9×0.9×0.5+1）+0.9×1.4×[（1+2+2）×0.9×0.9+0.82]

=20kN

故N=20<[N]=49.02kN（可行）

第三种工况翼沿板处的钢管（砼厚度0.5m）

布置按横距1.2m，纵距0.9m，步距1.2m

N=1.2×（Q1+Q2）+0.9×1.4×[（Q3+Q4）LxLy+Q5]

=1.2×（26×1.2×0.9×0.5+1）+0.9×1.4×[（1+2+2）×1.2×0.9+0.82]

=25.9<[N]=49.02kN满足要求

立柱地基承载力验算

地基硬化砼厚度按照20cm算，底托板为直径12×12cm的方形钢板，则地基受力为25cm圆，单根钢管受力面积A=3.14×0.26×0.26=0.2122m2

P=N/A=36/0.2122=169Kpa回填片石系数取1

则P1=P=169Kpa

综上所述，明阳互通箱梁范围内地基承载力要求达到200Kpa以上，砼硬化厚度20cm

支架整体稳定性验算

剪刀撑按照60度设计，取单根剪刀撑单向风力荷载计算，则受力图如下

则受到风的侧向力面积，S1=5.2×0.048=0.2496m2竖杆

S2=0.6×5×0.048=0.144m2横杆S=0.3936m2

P=0.82×0.3936=0.32KN

W=P/5=0.064KN

Wv=hw/L=1.2×0.064/0.7=0.11KN

Ws=[（√h2+l2）/l]w=0.18KN

则最下端斜杆最大内力Ws大=Ws1+（n-1）Ws取Ws1=Ws

Ws大=5×0.18=0.9KN

第二部分：

上跨光明大道门洞

钢管支架搭设将根据箱梁宽度进行，因此支架均采用钢管支架沿箱梁轴线方向展开搭设，宽度为桥面宽度的投影，钢管支架计划明阳互通右线桥采用30根采用Φ530×8的钢管，左幅采用18根Φ530×8的钢管，下横梁采用28a工字钢合拼，跨径3米；主梁采用贝雷片间距1.15米均布，与光明大道路线垂直，跨径为6米；贝雷梁顶采用12.6a工字钢60cm布设，上部碗扣式支架管，顶层为10×10cm方木以及竹胶模板。

2.1、12.6工字钢分配梁计算

12.6a工字钢截面积为A=18.1cm2，惯性矩I=488cm4，截面抵抗矩W=77cm3

取7号墩附件实体段处的最不利荷载计算：

12.6a工字钢纵桥向布置，间距与支架管布置一样形式，即实体段和腹板处为60cm，底板为90cm，翼沿板为120cm，则12.6a工字钢在两片贝雷片之间跨径为1.37米（斜交）范围内受两个钢管力的集中力，每根钢管受力36KN。

受力图示如下

M=P/L（2c+b）a=8.46KN.m

工钢跨中应力为σ=M/W=（8.46×103）/（77×10-6）=109MPa<140MPa满足要求

f=Pa/6EIl[（2a+c）l2-4a2l+2a3-a2b-c3]=1mm<1370/400=3.4mm满足要求

剪力Q=P/l（2c+b）=36×（2×0.235+0.9）÷1.37=36KN

τ=1.5Q/A=1.5×36/18.1=29.9MPa<85MPa满足要求

以上受力形式l=1.37m,a=c=0.235m,b=0.9m

2.2、贝雷桁架纵梁的强度及挠度

假设取砼实体段最不利计算

（1）Ⅰ12.6工字钢分配横梁自重：

按0.142KN/m

（2）支架管和模板：

按2KN/m2，施工器具以及砼振捣荷载取4KN/m2

G2=1.15m×6KN/㎡=6.9KN/m；

（3）砼G3=1.15×6×1.8×26÷6=53.82KN/m

则Q=

（1）+

（2）+（3）=60.9KN/m

Mmax=1/8qL2=274.1KN.m（这里L=6m）

经查相关资料，可得贝雷桁架的截面特性为

W=15398.3cm3，I=1154868.8cm4，E=2.1×105MPa

σ=Mmax/W=274.1×103/（15398.3×10-6）=17.8MPa<210MPa，

故该贝雷片在跨中支点处强度满足要求。

f中=5ql4/（384EI）=0.4mm<6000/400=15mm，满足要求。

故整个贝雷桁架的强度和挠度均满足施工要求。

剪力计算：

按均布荷载计算QX=1/2*ql=182.7KN<490.5KN满足要求

2.3、Ⅰ28a横向承重梁的强度及挠度

横向承重梁共由2根Ⅰ28a工字钢组成，在主要承受来贝雷桁架传来的荷载，则

贝雷片重:

G1=2×2×3.0KN/片=12KN

支架、槽钢、方木：

G2=30KN

单元块砼重量：

G3=26×4.02×3=314KN截面积为4.02cm2

q=（G1+G2+G3）/2÷L=59.3KN/m单元块单端两根28工字钢线荷载

Mmax1=ql2/8=66.75KN.m,（这里L=3m）

经查相关资料，可得Ⅰ28a工字钢横梁的截面特性为

W=508.2cm3，I=7115cm4，E=2.1×105MPa。

所以得

σ=Mmax/W=66.75×103/（2×508.2×10-6）=66MPa<145MPa，（单根工字钢）满足要求

剪力计算

Q=ql/2=89KN两根工字钢

剪应力：

τ=1.5Q/A=1.5×89/（2×55.37）=12Mp<85Mp单根工字钢满足要求

挠度计算

f中=5ql4/（384E2I）=2.1mm<3000/400=7.5mm，满足要求。

2.4、钢管桩受力验算

1、钢管立柱及地基计算（取左幅门洞立柱计算）

根据支架布置图及上面计算可知，取箱梁12米长为一个单元计算（两个门洞），箱梁截面积为8.2m2，因为门洞与主线交角为14度，则砼体积为12×8.2÷sin52°=101.4m3,共由18根钢管立柱共同受力，每根立柱受力为

Q=（26×101.4+（6×162）+222）/18=213KN

式中162=12×13.5m为门洞受力面积计算施工、砼荷载，贝雷片13×4×3=156KN，28a工字钢36KN，支架管体系取30KN，222为总门洞体系的重量。

本支架系统立柱为Φ530mm、δ=8mm的钢管，查表可知Wt=3373.24cm3，Ix=44695.46cm4，ix=18.457cm，A=131.193cm2。

立柱长按l=500cm计，因此有λ=l/ix=500/18.457=27.1，可查得ψ=0.927；

σ=N/（ψA）=213×103/（0.927×131.193×10-4）=17.5MPa＜［σ］=140MPa

因此，钢管脚架的整体稳定符合要求。

本桥立柱采用φ530×8mm无缝钢管组成，则钢管立柱底部的承载力为

σ立柱=N/A=213/（π×0.2652）=1MPa，

立柱基础拟采用C30混凝土施工，立柱底部采用C30混凝土，尺寸为宽1.2m，高1m，面上预埋固定立柱的钢板；地基承载力为213÷1.44=0.15MPa,经动力触探检测地基承载力大于0.2MPa,可满足整个支架系统的施工要求。