高速公路现浇箱梁支架计算书.docx
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高速公路现浇箱梁支架计算书
F匝道桥第8联现浇箱梁支架计算书
一、概述
小屯枢纽互通式立交F匝道桥第8联为27+27+35+27m预应力砼连续箱梁，上跨沪昆高速公路，梁高2.0米，桥面宽度净10米，为单箱双室截面。
其中上跨高速公路采用大钢管H型钢门洞支架外，其余采用满堂式支架施工，满堂式支架采用盘扣式支架。
盘扣式支架的M60支撑架体的宽度为10.8米，箱梁底板位置横向采用间距0.9、1.2、1.5、1.8米（用于横桥向翼板位置），纵向间距采用1.2米（用于顺桥向立柱两侧）、1.5米。
架体顶托上方铺设主龙骨，主龙骨采用75*150H的热轧H型钢。
次龙骨采用高度为200mm的高强H20木工字梁，沿顺桥向放置，实心部位排列间距为200mm，空心箱体部位排列间距为250mm，上铺15mm厚的竹胶合板。
侧模由内到外结构依次为：
竹胶板，横向10×10方木，竖向φ48X3.0双肢钢管，横向方木间隔25㎝，竖向钢管间隔不超过60㎝。
如下图所示：
二、计算依据
1、《F匝道桥上第8联连续箱梁现浇支架设计图》
2、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）
3、《公路桥涵钢结构设计规范》（JTGD64-2015）
4、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-2008）
5、《建筑施工手册》（第四版）
6、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）；
7、《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）
8、《M60盘扣式支撑架检测报告》（2010）
9、《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ231-2010）
10、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011
11、《建筑拆除工程安全技术规范》（JGJ147-2004）
三、计算参数取值
1、荷载取值表
序号
荷载名称
计算部位
单位
标准值
分项系数
1
模板自重
支撑系统
KN/m2
0.75
1.2
2
新浇筑钢筋砼自重
支撑系统
KN/m3
26
1.2
3
施工人员及设备荷载
次龙骨
KN/m2
2.5
1.4
4
振捣荷载
支撑系统
KN/m2
2.0
1.4
5
新浇筑砼对模板侧面的压力
模板
KN/m2
计算值
1.4
6
倾倒砼时产生的水平荷载
模板
KN/m2
4.0
1.4
2、架体各配件力学性能
序号
材料规格
力学性能
1
胶合模板
15mm厚及方木
弹性模量
E=9*103N/mm2
抗弯强度设计值
f=13N/mm2
抗剪强度设计值
fV=1.5N/mm2
2
立杆φ60.3*3.25mmQ345
截面面积（A）
5.74*102mm2
每米长质量（KN）
0.06
抗弯强度设计值
f=300N/mm2
抗剪强度设计值
fV=170N/mm2
3
75×150mmH型钢
截面面积（A）
1.816*103mm2
每米长质量（KN）
0.15
弹性模量
E=2.1*105N/mm2
惯性距（I）
679cm4
截面模量（W）
90.6cm3
抗弯强度设计值
f=205N/mm2
抗剪强度设计值
fV=120N/mm2
3、H20木工字梁力学性能
序号
规格
抗弯刚度（EI）
KN.m2
剪力极限值（V）
KN
抗压极限值（R）
KN
弯矩极限值（M）
KN.m
4
H20
450
23.9
47.8
10.9
H20木工字梁截面积A=9.88X103mm2；截面模量Wx＝4.62X103mm3；
截面几何惯性矩Ix＝4.618X107mm4
四、盘扣式支架验算
1、计算方法
1）计算方法依据规范JGJ231-2010及盘扣行业惯例。
2）取值面积均为AutoCAD软件“面域”功能取得，数据准确。
2、箱梁侧模计算
箱梁模板采用15mm厚竹胶合板，胶合板背后内楞用100*100mm方木，间距25cm，纵桥向布置，大楞用Φ48*3.0mm双肢钢管，间距60cm，竖向布置，拉杆采用Φ14拉杆。
2.1新浇混凝土对模板侧面的压力
其中：
—新浇混凝土对模板的最大侧压力（Kpa）
—混凝土浇注层（在水泥初凝时间以内）的厚度（m），本例取第一次箱梁浇筑高度，腹板倒角处高1.55m。
—混凝土的浇筑速度（m/h），混凝土出料为15~24m3/h，本例取浇筑为24m3/h，箱梁第一次浇筑一跨方量105m3，故浇筑速度为1.55/（105/24）=0.35m/h，考虑施工实际情况取0.5m/h。
—新浇混凝土的初凝时间（h），本例取6h。
—混凝土的重度（KN/m3），本例取24KN/m3
—外加剂影响修正系数，掺缓凝作用的外加剂取1.2。
—混凝土坍落度影响修正系数，取1.15
取较小值30.91KN/m2作为本工程的计算荷载
有效压头高度为h=Pmax/γ=30.91/24=1.29m
倾倒混凝土时对垂直模板产生的水平荷载：
4.0KN/m2
荷载分项系数
新浇筑混凝土对模板侧面的压力：
取1.2
倾倒混凝土时产生的荷载：
取1.4
2.2胶合板验算
胶合板跨度0.25m，次楞间距0.25m，跨径0.6m，主楞间距0.6m，跨径0.5m。
侧模采用δ＝15mm的胶合板，按连续梁考虑，取单位长度（1.0米）板宽进行计算。
1）荷载计算
N=1.2×30.91+1.4×4.0=42.69kN/m2
则：
q=42.69×1（顺桥向取1m）=42.69KN/m
胶合板（δ＝15mm）截面参数及材料力学性能指标:
A=1000×15=1.5×104mm2
W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3
I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4
2）计算简图
3）应力及刚度验算
<[f]＝13Mpa，满足要求。
=0.6×42.69×250/1.5×104=0.43Mpa<[fv]＝1.5Mpa，满足要求。
=0.44mm2.2次楞方木验算
次楞采用100×100方木，间距0.25m，跨径0.6m。
1）荷载计算
N=1.2×30.91+1.4×4.0=42.69kN/m2
则：
q=42.69×0.25=10.67KN/m
100×100截面参数及材料力学性能指标:
A=100×100=1.0×104mm2
W=bh2/6=100×1002/6=1.67×105mm3
I=bh3/12=100×1003/12=8.33×106mm4
2）计算简图
3）应力及刚度验算
<[f]＝13Mpa，满足要求。
=0.6×10.67×600/1.0×104=0.38Mpa<[fv]＝1.5Mpa，满足要求。
=0.12mm2.3主楞钢管验算
主楞用Φ48*3.0mm双肢钢管，间距0.6m，跨径0.5m。
承受次楞传来的集中荷载，为简化计算转换为均布荷载。
1）荷载计算
N=1.2×30.91+1.4×4.0=42.69kN/m2
则：
q=42.69×0.6=25.61KN/m
φ48×3.0mm钢管截面参数及材料力学性能指标（壁厚按2.7mm考虑）:
A=3.84x102mm2
W=4.25x103mm3
I=0.99x105mm4
2）计算简图
<[f]＝205Mpa，满足要求。
=2×0.6×25.61×500/（3.84×102×2）=20.0Mpa<[fv]＝120Mpa，满足要求。
=0.26mm2.4拉杆验算
拉杆采用Φ14圆钢，M14螺栓的有效面积为115mm2。
螺栓联结时，安全系数取1.4。
许用应力：
F=205/1.4=146Mpa
许用拉力：
[P]=F×A=146×115=16790N=16.79KN
拉杆所受拉力为：
F=Pab
式中F—拉杆承受的拉力，KN
P—混凝土的侧压力，KPa
a—拉杆横向间距b—拉杆竖向间距
F=42.69×0.6×0.5=12.81KN<[P]=16.79KN，满足要求。
3、箱梁底板和顶板
3.1胶合板验算
混凝土厚度：
0.25m（上顶板）+0.25m（下底板）=0.5m。
胶合板跨度：
0.25m，次龙骨间距0.25m，次龙骨跨度1.5m，主龙骨间距1.5m主龙骨跨度1.5m。
底模采用δ＝15mm的胶合板，按连续梁考虑，取单位长度（1.0米）板宽进行计算。
1）荷载计算
钢筋砼荷载：
0.5（混凝土厚度）×1（顺桥向取1米）×26=13KN/m
模板自重：
0.75×1=0.75KN/m
人机荷载：
2.5×1=2.5KN/m
振动荷载：
2.0×1=2.0KN/m
q=1.2×（13+0.75）+1.4×（2.5+2.0）=22.8kN/m
胶合板（δ＝15mm）截面参数及材料力学性能指标:
A=1000×15=1.5×104mm2
W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3
I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4
2）计算简图
3）应力及刚度验算
<[f]＝13Mpa，满足要求。
=0.6×22.8×250/1.5×104=0.23Mpa<[fv]＝1.5Mpa，满足要求。
=0.23mm3.2次龙骨H20木工字梁验算
次龙骨采用H20木工字钢，间距0.25m，跨度1.5m，次龙骨重量取值0.05KN/m。
1）荷载计算
钢筋砼荷载：
0.5（混凝土厚度）×0.25×26=3.25KN/m
模板自重：
0.75×0.25=0.19KN/m
人机荷载：
2.5×0.25=0.625KN/m
振动荷载：
2.0×0.25=0.5KN/m
q=1.2×（3.25+0.19+0.05）+1.4×（0.625+0.5）=5.76KN/m
2）计算简图
3）强度及刚度验算
<弯矩极限值＝10.9KN·m，满足要求。
=0.6×5.76×1.5=5.18KN<剪力极限值＝23.9KN，满足要求。
=0.43mm3.3主龙骨H150型钢验算
主龙骨采用高度为150mm的H型钢，间距1.5m，跨度为1.5m，按照均布荷载下简支梁计算。
（H钢梁自重取值0.15KN/m）。
1）荷载计算
混凝土重量：
0.77×1.5×26/1.5=20.02KN/m
模板自重：
0.75×1.5=1.13KN/m
人机荷载：
2.5×1.5=3.75KN/m
振动荷载：
2.0×1.5=3.0KN/m
次龙骨自重:
（0.05KN/m×主龙骨支距内6根×1.5m）/1.5=0.3KN/m
q=1.2×（20.02+1.13+0.3+0.15）+1.4×（3.75+3.0）=35.37kN/m
2）计算简图
3）应力及刚度验算
<[f]＝205Mpa，满足要求。
=0.5×35.37×1500/1.816×103=14.61Mpa<[fv]＝120Mpa，满足要求。
=1.64mm4、箱梁腹板
4.1胶合板验算
混凝土厚度：
2.0m
胶合板跨度：
0.20m，次龙骨间距0.20m，次龙骨跨度1.5m，主龙骨间距1.2m，主龙骨跨度1.5m。
底模采用δ＝15mm的胶合板，按连续梁考虑，取单位长度（1.0米）板宽进行计算。
1）荷载计算
钢筋砼荷载：
2.0（混凝土厚度）×1（顺桥向取1米）×26=52KN/m
模板自重：
0.75×1=0.75KN/m
人机荷载：
2.5×1=2.5KN/m
振动荷载：
2.0×1=2.0KN/m
q=1.2×（52+0.75）+1.4×（2.5+2.0）=69.6kN/m
胶合板（δ＝15mm）截面参数及材料力学性能指标:
A=1000×15=1.5×104mm2
W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3
I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4
2）计算简图
3）应力及刚度验算
<[f]＝13Mpa，满足要求。
=0.6×69.6×200/1.5×104=0.56Mpa<[fv]＝1.5Mpa，满足要求。
=0.29mm=L/400=240/400=0.60mm，满足要求。
4.2次龙骨H20木工字梁验算
次龙骨采用H20木工字钢，间距0.20m，跨度1.5m，次龙骨重量取值0.05KN/m。
1）荷载计算
钢筋砼荷载：
2.0（混凝土厚度）×0.20×26=10.4KN/m
模板自重：
0.75×0.20=0.15KN/m
人机荷载：
2.5×0.20=0.5KN/m
振动荷载：
2.0×0.20=0.4KN/m
q=1.2×（10.4+0.15+0.05）+1.4×（0.5+0.4）=13.98KN/m
2）计算简图
3）强度及刚度验算
<弯矩极限值＝10.9KN·m，满足要求。
=0.6×13.98×1.5=12.58KN<剪力极限值＝23.9KN，满足要求。
=1.05mm4.3主龙骨H150型钢验算
主龙骨采用高度为150mm的H型钢，间距1.2m，跨度为1.5m，按照均布荷载下二跨连续梁计算。
（H钢梁自重取值0.15KN/m）。
1）荷载计算
混凝土重量：
2.19×1.5×26/2.4=35.59KN/m
模板自重：
0.75×1.5=1.13KN/m
人机荷载：
2.5×1.5=3.75KN/m
振动荷载：
2.0×1.5=3.0KN/m
次龙骨自重:
（0.05KN/m×主龙骨间距内9根×1.5m）/2.4=0.28KN/m
q=1.2×（35.59+1.13+0.28+0.15）+1.4×（3.75+3.0）=54.03kN/m
2）计算简图
3）应力及刚度验算
<[f]＝205Mpa，满足要求。
=0.625×54.03×1200/1.816×103=22.31Mpa<[fv]＝120Mpa，满足要求。
=0.41mm5、立杆计算
立杆承受主龙骨H150型钢传来的力按最大不利位置为箱梁腹板处，横向间距1.2m,纵向间距1.5m。
立杆惯性矩I（㎝4）=23.1cm4，截面模量W（㎝3）=7.7㎝3，回转半径i（cm）2.021cm。
1）无风荷载时支架立杆强度检算
N=54.03×1.2=64.84KN
长细比λ＝L/i＝1500/20.21=74.2
式中：
L—立杆计算长度，此处取1500mm
i—立杆截面回转半径，计算为20.21mm。
查《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规范》附录D得φ＝0.68，单根钢管的允许承载力。
[N]＝φA[σ]＝0.68×5.74×102×300＝117096N≈117KN
单根支架立柱承受的荷载：
N＝64.84KN<[N]=117KN，安全系数为117/64.84=1.80，满足要求。
2）组合风荷载时支架立杆强度检算
N=（35.59+1.13+0.28+0.15）×1.2×1.2+（3.75+3.0）×1.4×0.9×1.2
=63.7KN
Wk=μz·μs·Wo
式中：
Wk——风荷载标准值（kN/m2）；
μz——风压高度变化系数，按附录B确定，采用1.25；
μs——风荷载体型系数，竖直面取1.2；
W0——风压按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定安顺地区取0.3
Wk=1.25×1.2×0.3=0.45KN/m2
风荷载对立杆产生弯距:
MW=0.9×1.4WKlah2/10（WK=0.45）
=0.9×1.4×0.45×1.5×1.52/10=0.191KN*m
立杆压弯强度：
NW/φA+MW/W=63.7×103/0.68×5.74×102+0.191×106/7.7×103=188MPa≤[f]=300MPa,满足要求。
6、地基的计算
立杆下设置底托，底托尺寸为150mm×150mm。
底托下置于15cm厚的C20砼垫层上，立杆最大轴力为：
N=54.03×1.2=64.84KN。
C20砼垫层：
σN＝N/A=64.84×103/（150×150）=2.88MPa混凝土应力扩散按450计算，则地基土所受应力为：
σ=N/A=64.84/（0.45*0.45）=320kPa
基底处理后，我们要求地基承载力不得小于320kpa。
根据以上承载力要求，针对不同区域的原始基础特点采取不同的处理措施，以满足承载力要求。
采取换填40cm碎石土，并浇筑15cm厚C20混凝土可以保证地基承载力的要求。
五、盘扣支架的相关说明
1、材料材质强度说明：
2、顶托、底座材质强度特别说明：
六、结论
通过上述计算，小屯枢纽互通式立交F匝道桥第8联连续箱梁采用盘扣式支架现浇施工，满足施工安全和受力要求。
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