观音店綦江特大桥边跨现浇段计算书112doc.docx

观音店綦江特大桥边跨现浇段计算书112doc.docx

《观音店綦江特大桥边跨现浇段计算书112doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《观音店綦江特大桥边跨现浇段计算书112doc.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

观音店綦江特大桥边跨现浇段计算书112doc

重庆三环高速观音店特大桥

现现浇箱梁模板及满堂支架设计计算书

1、编制依据

1.1、重庆三环高速江津至綦江段观音店特大桥施工图设计文件及地勘报告，以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。

1.2、国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文（城市建设部分），以及现行有关施工技术规范、标准等。

1.3、参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《铁路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。

2、工程概况

观音店特大桥跨越綦江河，起止里程K11+100.94～K11+663.14，全长562.2米，跨径组合为：

95+176+95m（连续箱梁）+6×30（先简支后连续T梁），主桥及引桥均位于直线上，桥面纵坡为-2.2%，桥面设置双向2%的横坡。

主桥为95+176+95米现浇箱梁，主梁为分幅单箱室、变高度截面结构。

设计梁面顶板宽13m，底板宽7.6m，两翼缘板悬臂长度2.7m，梁高3.75m～11.5m，以1.6次抛物线变化，底板厚度0.35m～1.3m，按1.6次抛物线变化，腹板在墩顶范围内厚度由1.5m变化至箱梁根部0.8m，墩顶范围外，由0.8m、0.65m、0.5m组成。

每幅主桥共设置9道横隔板，0号块墩顶设置一道3m厚横隔板，边跨现浇段设置一道1.5米现浇段横隔板。

箱梁0号段长度10米，每个“T”纵桥划分21个梁段，梁段长度分别为7×3.3米、7×3.9米、7×4.5米,1号～21号梁段采用挂篮悬臂浇筑施工，全桥共有六个合拢段，合拢长度均为2.2米；边跨现浇段长5.7米。

3、现浇托架设计

观音店特大桥连续梁边跨现浇段长5.9m，梁高3.75m。

分别位于0#台和3#交界墩，0#台地面高程226.0m，桥面设计高程235.8m，现浇段采用碗扣式满堂支架施工，现浇支架搭设高度6m；3#交界墩处地面高程202.52m，桥面设计标高228.02m，采用钢管柱托架进行施工，托架搭设高度21.5m。

0#号台现浇段脚手架采用Φ48壁厚3.5mm碗扣式支架，支架直接支承10cm×10cm的垫木上，场地平整后，经检测地基承载力大于400kPa，计算时采用200kPa进行验算，地基采用C20砼硬化地面上，厚度15cm。

支架顺桥向立柱排距0.6m，横桥向立柱排距0.9m，横桥向立柱在腹板区加密布置，间距30cm，水平杆步距1.2m。

立杆顶设二层方木，立杆顶托上横桥向布置10cm×15cm方木；顺桥向布置10cm×10cm方木，其中腹板下方方木间距不大于0.2m（净间距0.1m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m），方木通过顶托支撑在碗扣式支架上；为保证满堂支架整体稳定，在连续梁下每4排立柱设置一排横桥向剪刀撑，每4排立柱设置一排顺桥向剪刀撑。

底部模板采用厚15mm的高强度竹胶板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观；翼缘板底模、侧模及内模均采用组合钢模板。

支架搭设横桥向断面示意图如图3.1所示。

0#台支架横桥断面布置示意图

3#交界墩现浇托架钢管柱采用Φ400×8mm钢管，管顶及管底焊接450mm×450mm的钢板，钢板厚6mm，采用钢板焊接倒角加固，钢管柱横桥向设置3根，间距3.8m，纵桥向设置2根，间距2.6m，钢管柱布置图见图1。

钢管柱顶布置双拼I32a工字钢纵向横梁，在纵向横梁上布置I25a工钢，间距60cm，I25a工字钢上布置10cm×10cm方木，方木顺桥向布置，腹板下方间距20cm（净间距10cm），底板及翼缘板区间距不大于30cm（净间距20cm）。

其上铺1.5cm厚竹胶板。

翼缘板区及内模采用碗扣式钢管脚手架搭设，钢管采用Φ48×3.5mm，支架直接搭设在I25a工钢上，钢管顶托上放置两层方木，先横桥向搁置一层10cm×10cm方木，然后在顺桥向搁置一层10cm×10cm方木，方木间距30cm，方木上铺1.5cm厚的竹胶板，模板转角处采用木板加固，防止混凝土浇筑过程中出现漏浆。

地基采用C20砼硬化，厚度15cm。

钢管柱底部浇筑100cm×100cm×50cm混凝土基础。

底部模板采用厚15mm的高强度竹胶板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观；翼缘板底模、侧模及内模均采用组合钢模板。

钢管桩托架布置图

底板区及翼缘板区支架布置图

4．0#台现浇段满堂支架验算

根据设计图纸，现浇段横隔板实心段位于交界墩上，因此本计算书以边跨现浇段等截面箱梁处23#截面为例，对满堂支架及模板的承载力及刚度进行验算。

4.1荷载计算

⑴箱梁自重——q1计算

根据边跨现浇段的特点，取最不利截面（边跨横隔板处截面——24号截面）进行箱梁自重计算，23号截面自重q1计算结果如下。

图4.1混凝土自重分布图

由q=γ×S/B计算得各分区自重应力如上图所示。

S—分区面积

B—分区水平面投影长度

（2）模板自重，竹胶板自重：

q2=0.5kN/

（偏安全考虑）

（3）内模及支撑荷载，取q5=1.2kN/m2

（4）活荷载

①施工人员及机具：

q6=3.0kN/m2

②混凝土振捣时的振捣荷载：

水平模板q7=2.0kN/m2，侧模：

q7=4.0kN/m2；

③倾倒砼对侧模产生的水平荷载取：

q8=2.0kN/m2。

4.2底模验算

（1）模板的力学性能（取1m宽度模板进行计算）

a.弹性模量（厂家提供数据）：

E=9480MPa，抗弯强度设计值按照标准取下限值[σ]=35MPa，抗剪强度设计值[τ]=3.5MPa。

b.截面惯性矩：

I=bh3/12=1×0.0153/12=2.8125×10-7m4=mm4

c.截面抵抗矩：

W=bh2/6=1×0.0152/6=3.75×10-5m3=37500mm3

底模下的横梁间距30cm，可以把底模简化为三跨连续梁进行计算。

腹板区承受的均布荷载最大，计算时只对腹板区模板进行验算。

（2）底模强度检算

每1m宽模板上荷载计算值：

q=1.2（q1+q3+q5）+1.4（q6+q7）

=1.2×（101.3+1.2+0.5）+1.4×（3.0+2.0）=130.6N/mm

Mmax=0.1ql2=0.1×130.6×2002=N·mm

σmax=Mmax/W=/37500=13.93MPa<35MPa

底模抗弯强度满足要求。

支点处的剪力最大，最大剪力为：

Vmax=0.6ql=0.6×130.6×200=15672N

σmax=3Vmax/2bh=1.5×15672/（1000×15）=1.56MPa<3.5MPa,

底模的抗剪强度满足要求。

（3）底模刚度验算

在进行模板刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。

q=（q1+q3+q5）=（101.3+1.2+0.5）=103N/mm

ω=0.677ql4/100EI=0.677×103×2004/（100×9480×）

=0.42mm<［f］=0.3m/400=0.75mm

底模的挠度值满足要求。

在JGJ162-2008《建筑施工模板安全技术规范》的第，新浇混凝土作用于模板的侧压力标准值，可按下列公式计算，并取最小值：

F1=0.22γct0β1β2υ1/2（

F2=γcH（

其中:

F—新浇混凝土对模板的侧压力计算值（kN/m2）；

γc——混凝土的重力密度对普通混凝土取28kN/m3；

t0——新浇筑砼的初凝时间（h），根据实验资料取5h；

β1——外加剂修正系数；取1.2；

β2——砼坍落度影响系数；取1.00；

υ—混凝土的浇筑速度；取1.2m/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，即有效压头高度；混凝土入模温度为25℃，则υ/T=0.048>0.035，故H=3.75+3.8*υ/T=3.93m；

计算结锅：

F1=0.22×28×5×1.2×1.0×1.21/2=40.5kPa，

F2=28×3.93=110.04kPa

因此新浇混凝土对侧模的压力值q8=40.5kPa

根据前面计算，侧模用10×10cm方木以30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板验算，计算侧模强度及刚度考虑新浇混凝土对侧模的压力、振捣混凝土产生荷载以及倾倒混凝土产生的荷载，侧模采用15mm厚优质竹胶板（以板宽1.0m进行计算）：

q=1.2q9+1.4（q7+q8）=1.2×40.5+1.4×（4.0+2.0）=57kN/m

（4）侧模强度验算

Mmax=0.1ql2=0.1×57×3002=N·mm

σmax=Mmax/W=/37500=13.68MPa<35MPa

侧模抗弯强度满足要求。

支点处的剪力最大，最大剪力为：

Vmax=0.6ql=0.6×57×300=10260N

σmax=3Vmax/2bh=1.5×10260/（1000×15）=1.03MPa<3.5MPa,

侧模的抗剪强度满足要求。

（5）侧模刚度验算

侧模的刚度验算仅考虑新浇筑混凝土对侧模的压力，不考虑振捣荷载以及倾倒混凝土产生的水平荷载，q=q9=40.5kN/m；计算跨径取方木间净跨径20cm。

ω=0.677ql4/100EI=0.677×40.5×3004/（100×9480×）

=0.16mm<［f］=200/400=0.5mm

侧模刚度满足要求。

4.310cm×10cm方木检算

（1）10cm×10cm方木力学性能

a.弹性模量：

E=104Mpa,落叶松的抗弯强度值[σ]=15MPa，抗剪强度设计值[τ]=1.5MPa。

b.截面惯性矩：

I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4=8.33×106mm4

c.截面抵抗矩：

W=bh2/6=0.1×0.12/6=0.167×10-3m3=1.67×105mm4

10cm×10cm方木支撑在横向方木上，腹板下方横向方木间距60cm，，将纵桥向方木简化为简支梁结构进行计算（偏安全考虑），计算跨径取60cm，计算简图如下。

（2）腹板区10cm×10cm方木验算

腹板区10cm×10cm方木间距20cm，则方木上荷载为：

10cm×10cm方木自重：

q、=7.5×0.1×0.1=0.075N/mm

q1=1.2（0.2q1+0.2q3+0.2q5+q、）+1.4×0.2（q6+q7）

=1.2×（0.2×103+0.075）+1.4×0.2×（3.0+2.0）=26.21N/mm

跨中弯矩最大，最大弯矩为：

Mmax=0.125ql2=0.125×26.21×3002=N·mm

σmax=Mmax/W=/=7.06MPa<15MPa,

抗弯强度满足要求。

支点处的剪力最大，最大剪力为：

Vmax=0.5ql=0.5×26.21×600=7863N

σmax=3Vmax/2bh=1.5×7863/10000=1.18MPa<1.5MPa,

抗剪强度满足要求。

在进行方木刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。

q=0.2×（q1+q3+q5）+q、=0.2×（101.3+1.2+0.5）+0.075=21.675N/m

ω=5ql4/384EI=5×20.675×6004/（384×104×8.33×106）

=0.42mm<600/400=1.5mm

挠度值满足要求。

（3）底板区10cm×10cm方木验算

底板区10cm×10cm方木间距30cm，则方木上荷载为：

方木自重：

q、=7.5×0.1×0.1=0.075N/mm

q1=1.2（0.3q1+0.3q3+0.3q5+q、）+1.4×0.4（q6+q7）

=1.2×（0.3×27.4+0.075）+1.4×0.3×（3.0+2.0）=12.054N/mm

跨中弯矩最大，最大弯矩为：

Mmax=0.125ql2=0.125×12.054×6002=N·mm

σmax=Mmax/W=/=3.25MPa<15MPa,

抗弯强度满足要求。

支点处的剪力最大，最大剪力为：

Vmax=0.5ql=0.5×12.054×600=3616.2N

σmax=3Vmax/2bh=1.5×3616.2/10000=0.54MPa<1.5MPa,

抗剪强度满足要求。

在进行模板刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。

q=0.3×（q1+q3+q5）+q、=0.2×（25.7+1.2+0.5）+0.075=8.295N/m

ω=5ql4/384EI=5×8.295×6004/（384×104×8.33×106）

=0.17mm<600/400=1.5mm

横向方木的挠度值满足要求。

经验算，10cm×10cm方木强度及刚度满足要求。

4.415cm×15cm方木验算。

（1）10cm×15cm的力学性能

a.弹性模量：

E=104Mpa，落叶松的抗弯强度值[σ]=15MPa，抗剪强度设计值[τ]=1.5MPa。

b.截面惯性矩：

I=bh3/12=0.10×0.153/12=2.81×10-5m4=2.8125×107mm4

c.截面抵抗矩：

W=bh2/6=0.10×0.152/6=3.75×10-4m3=3.75×105mm4

（2）腹板区10cm×15cm方木强度验算

腹板区10cm×15cm方木支承在托架上，托架间距30cm，纵向方木荷载以集中力的方式作用在横向向方木上，将横向10cm×15cm简化为简支梁进行计算，计算跨径30cm，则集中荷载为：

P=ql=26.21×600=15726N

纵向方木自重：

q、=7.5×0.1×0.15=0.1125N/mm

跨中弯矩最大，最大弯矩为：

Mmax=0.125ql2+0.25Pl=0.125×0.1125×3002+0.25×15726×300

=.63N·mm

σmax=Mmax/W=.63/=3.15MPa<15MPa,

抗弯强度满足要求。

支点处的剪力最大，最大剪力为：

Vmax=0.5ql+P=0.5×0.1125×300+0.5×15726=7819.88N

σmax=3Vmax/2bh=1.5×7879.88/15000=0.79MPa<1.5MPa,

抗剪强度满足要求。

在进行刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。

则集中力P=ql=21.675×600=13005N

纵向方木自重：

q、=7.5×0.1×0.15=0.1125N/mm

ω=5ql4/384EI+Pl3/48EI=5×0.1125×3004/（384×104×2.8125×107）+13005×3003/（48×104×2.8125×107）=0.03mm<300/400=0.75mm

横向方木挠度满足要求。

（3）底板区10cm×15cm方木强度验算

底板区10cm×15cm方木支承在托架上，间距90cm，纵向方木荷载以集中力的方式作用在横向向方木上，将横向10cm×15cm简化为简支梁进行计算，计算跨径90cm，则集中荷载为：

P=ql=12.054×600=7232.4N

纵向方木自重：

q、=7.5×0.1×0.15=0.1125N/mm

纵向方木间距30cm，在横向方木上跨内只作用两个集中荷载,计算简图如下；

跨中弯矩最大，最大弯矩为：

Mmax=0.125ql2+Pa=0.125×0.1125×9002+7232.4×300=.63N·mm

σmax=Mmax/W=.63/=5.82MPa<15MPa,

抗弯强度满足要求。

支点处的剪力最大，最大剪力为：

Vmax=0.5ql+P=0.5×0.1125×900+7232.4=7283.025N

σmax=3Vmax/2bh=1.5×7283.025/15000=0.73MPa<1.5MPa,

抗剪强度满足要求。

在进行刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。

则集中力P=ql=8.295×600=4977N

纵向方木自重：

q、=7.5×0.1×0.15=0.1125N/mm

ω=5ql4/384EI+Pa（3l2-4a2）/24EI=5×0.1125×9004/（384×104×2.8125×107）+4977×300×（3×9002-4×3002）/（24×104×2.8125×107）=0.46mm<900/400=2.25mm

方木挠度满足要求。

经验算，10cm×15cm方木强度及刚度满足要求。

4.5立杆稳定性验算

4.5.1计算参数

立杆选用Ф48×3.5mm钢管，在计算时，取钢管的壁厚2.8mm计算。

a.钢管弹性模量:

E=2.05×105Mpa，抗弯、抗拉及抗压强度值[σ]=140MPa，抗剪强度值[τ]=85MPa。

b.钢管的力学参数：

截面面积A=3.976cm2，截面惯性矩:

Ix=10.193cm4，截面抵抗矩:

W=4.25cm3，回转半径：

i=1.601cm；单位质量：

3.121kg/m。

4.5.2荷载分析

1、新浇混凝土自重，腹板区q1=103.1N/mm2，底板区q1=25.7N/mm2；

2、内模及支架自重：

q2=1.2N/mm2；

3、底模及方木自重：

q3=0.5N/mm2；

4、碗扣脚手架荷载：

现浇碗口支架搭设高度6m，计算时按8m计算；q4=0.155×8=1.24N/mm2，含剪刀撑及扣件取q4=2.0N/mm2。

5、施工人员及设备荷载：

q5=3N/mm2；

6、混凝土振捣荷载：

q2=2N/mm2；

7、风荷载标准值应按照以下公式计算

Wk=0.7UZ·Us·W0

其中：

按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定，W0=0.400kN/m2；Uz=1.56；Us=1.2。

经计算得到，风荷载标准值：

Wk=0.7×0.400×1.56×1.2=0.542kN/m2；

4.5.3荷载分析荷载组合：

腹板区支架的布置30cm×60cm×120cm；底板区支架的布置90cm×60cm×120cm，则单根立杆所承受荷载的平面投影如下图所示：

（1）腹板区荷载组合

恒荷载标准值：

NG=0.3×0.6×（101.3+1.2+0.5+2.0）=18.9kN；

活荷载标准值：

NQ=0.3×0.6×（3+2）=0.9kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×18.9+1.4×0.9=23.94kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：

N=1.2NG+0.9×1.4NQ=1.2×18.9+0.9×1.4×0.9=23.814kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式：

Mw=0.9×1.4WkLah2/10=0.9×1.4×0.524×0.6×1.22/10=0.06kN·m；

（2）底板区荷载组合

恒荷载标准值：

NG=0.6×0.9×（25.7+1.2+0.5+2）=15.876kN；

活荷载标准值：

NQ=0.6×0.9×（3+2）=2.7kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×15.876+1.4×2.7=22.831kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：

N=1.2NG+0.9×1.4NQ=1.2×15.876+0.9×1.4×2.7=23.45kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式：

Mw=0.9×1.4WkLah2/10=0.9×1.4×0.524×0.6×1.22/10=0.06kN·m；

4.5.4立杆验算

根据荷载组合可知，腹板处立杆所受的荷载最大，考虑到脚手架步距一致，所用钢管材料相同，在验算的时只需验算腹板处立杆的强度及稳定性。

（1）单根立杆强度计算

σ=F/A=23940N/397.6

=60.21MPa≤[σ]=140MPa

单根立杆的强度满足要求。

（2）立杆稳定性检算

a、不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

σ=N/ΦA≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=23.94kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.601cm,立杆净截面面积：

A=3.976cm2,立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=4.25cm3；；

λ=l0/i=1.155×1×1200/16.01=87，查《建筑施工碗扣式式钢管脚手架安全技术规范》附录A表;

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=140N/mm2；

σ=N/φA

=23940/（0.68×425.000）=82.84N/mm2<[f]=140N/mm2；

不考虑风荷载时，立杆稳定性计算满足要求。

（2）考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/ΦA+Mw/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值：

N=23.814kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.601cm,立杆净截面面积：

A=3.976cm2,立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=4.25cm3；；

λ=l0/i=1.155×1×1200/16.01=87，查《建筑施工碗扣式式钢管脚手架安全技术规范》附录A表;

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=140N/mm2；

σ=N/ΦA+Mw/W

=23814/（0.68×425）+6000/397.6=97.5N/mm2<[f]=140N/mm2；

考虑风荷载效，立杆稳定性计算满足要求。

4.6、抗倾覆稳定性验算

满堂支撑架高度19m，则由风荷载产生的最大倾覆力矩为：

Mb=0.524×0.6×8×8/2=10.06kN·m

模板及支架搭设完成以后，支架的最小抗倾覆力矩：

Mr=DL×B/2=34.41×15/2=258.07kN·m

DL——模板、支架等自重，DL=（2+1.7）×15.5×0.6=34.41kN

B——支撑架系统最小宽度，15m

抗倾覆稳定能力R=Mr/Mb=258.07/10.06=26>1.3

满堂支架的抗倾覆性满足要求

4.7、可调（固定）顶、底托验算

单个顶托、底托能承受的最大压力为：

[N]=30kN。

由计算可知，立杆所承受的最大压力荷载为23.94kN<[N]=30kN。

因此可知调顶、底托满足要求。

4.8、地基承载力验算

（1）C20混凝土承载力验算

地基经过处理之后，采用C20混凝土硬化，硬化厚度15cm，C20混凝土的抗压强度值取[σ]=1.5MPa。

则混凝土的承载计算简图。

每根方木下的荷载为：

23940×7/（4000×100）=0.42MPa<[σ]=1.5MPa,

C20混凝土的承载力满足要求

（2）土基承载力验算

现场土基采用清淤换填处理，处理后的地基承载力[σ]=200kPa，荷载考虑45度扩散角。

土基承载力计算简图如下图所示。

δ=7N/A=7×23940/（400×4000）=105kPa<[σ]=200kPa

土基承载力满足要求。

5、3#交界墩现浇托架受力验算

根据设计图纸，现浇段横隔板实心段位于交界墩上，因此本计算书以边跨现浇段等截面箱梁处23#截面为例，对满堂支架及模板的承载力及刚度进行验算。

5.1荷载计算

⑴箱梁自重——q1计算

根据边跨现浇段的特点，取最不利截面（边跨横隔板处截面——24号截面）进行箱梁自重计算，23号截面自重q1计算结果如下。

图4.1混凝土自重分布图

由q=γ×S/B计算得各分区自重应力如上图所示。

S—