箱梁贝雷梁支架计算书.docx

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箱梁贝雷梁支架计算书

一、工程概述

取箱梁标准跨径30m，梁高1.8m，底板宽4.5m，顶板宽9.5m，单跨砼量计180.3m3，采用少钢管桩支架施工。

基础为换填建渣或中砂，必要处换填60cm片石压实后，基础上搁置钢筋砼垫块基础，垫块上立φ420×8mm钢管桩，钢管桩上采用I50a为主横梁，贝雷梁为主纵梁，贝雷梁上间距60cm铺设100mm×100mm方木为横向分配梁，分配梁和模板中间铺设100mm×50mm方木及黑铁管，腹板下横向间距为30cm，底板下为20cm。

模板采用高强度竹胶板，抗弯强度为35MPa【取自《JGT162-2008建筑施工模板安全技术规范》】。

二、计算依据

《XXXXXX工程施工图》

《结构力学》、《材料力学》

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

《建筑施工计算手册》

《路桥施工计算手册》

《桥涵》

三、支架、模板分析

3.1.1模板

箱梁底模、侧模和内模均采用δ=15mm的竹胶板。

竹胶板容许应力为[σ0]=35MPa。

3.1.2纵向方木

纵向方木截面尺寸为10×5cm。

截面参数和材料力学性能指标：

w=

=

×100×502=4.17×104mm3

I=bh3/12=100×503/12=1.04×106mm4

纵向方木布置：

纵向方木及黑铁管中对中间距在底板下为30cm、腹板下为20cm。

横向分配方木顺桥向间距为60cm。

3.2标准段支架计算

3.2.1荷载分析（以主线桥第五联箱梁计算）

①砼按26Kn/m3计算，则砼自重为：

180.3×26=4687.8KN 

箱梁自重每m2所产生的荷载P1为：

4687.8÷（4.5×30）=34.7 Kpa

②模板体系荷载按规范规定：

P2=0.15Kpa

③砼施工倾倒荷载按规范规定：

P3=4.0Kpa

④砼施工振捣荷载按规范规定：

P4=2.0Kpa

⑤施工机具人员荷载按规范规定：

P5=2.5Kpa

荷载组合（考虑预压1.2系数情况下）

计算强度:

q=1.2×（①+②）+1.4×（③+④+⑤）

计算刚度:

q=1.2×（②+①）

3.2.2腹板和端、中横隔梁下方支架检算

（1）底模检算

箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15mm，取1m宽度进行计算，即b=1000mm。

1、模板力学性能

弹性模量E=0.1×105MPa。

截面惯性矩：

I=bh3/12=100×1.53/12=28.125cm4

截面抵抗矩：

W=bh2/6=100×1.52/6=37.5cm3

截面积：

A=bh=100×1.5=150cm2

荷载组合:

挠度：

从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算：

图1：

多跨等跨连续梁受力图

（a）验算最不利位置即腹板梁下方木间距20cm

Q=1.8×26=46.8Kpa，q1=【1.2×（1.8×26+0.15）+1.4×（4.0+2.0+2.5）】×1=68.2kN/m

q2=1.2×（1.8×26+0.15）=56.3kN/m

弹性模量E=0.1×105MPa。

截面惯性矩：

I=bh3/12=100×1.53/12=28.125cm4

截面抵抗矩：

W=bh2/6=100×1.52/6=37.5cm3

截面积：

A=bh=100×1.5=150cm2

承载力检算：

强度：

Mmax=

=0.101×68.2×0.22=0.276KN.m

σ=M/W=0.276×103/（37.5×10-6）=7.36MPa<[σ0]=35MPa,满足要求。

【取自JGT162-2008建筑施工模板安全技术规范】

挠度：

从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：

    f=0.677q2L4/100EI

=（0.677×56.3×0.24）/（100×0.1×108×28.125×10-8）

=0.22mm＜L/400=0.5mm，满足要求。

（b）底板下面30cm间距布置

底板下砼重q1=0.5×26=13kN/m2

q强=【1.2×（13+0.15）+1.4×（4.0+2.0+2.5）】×1=27.7KN/m

q刚=1.2×（12.5+0.15）×1=15.8KN/m

弹性模量E=0.1×105MPa。

截面惯性矩：

I=bh3/12=100×1.53/12=28.125cm4

截面抵抗矩：

W=bh2/6=100×1.52/6=37.5cm3

截面积：

A=bh=100×1.5=150cm2

承载力检算：

强度：

Mmax=

=0.101×27.7×0.32=0.252KN.m

σ=M/W=0.252×103/（37.5×10-6）=6.72MPa<[σ0]=35MPa,满足要求。

挠度：

从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：

    f=0.677qL4/100EI

=（0.677×15.8×0.34）/（100×0.1×108×28.125×10-8）

=0.31mm

（2）次梁（纵向方木）检算

纵向方木搁置于间距60cm的100mm×100mm方木，纵向方木规格为100mm×50mm,，纵向方木亦按连续梁考虑，跨径为60cm，腹板下方木中对中间距为20cm，底板下方木间距为30cm。

截面抵抗矩：

W=bh2/6=0.1×0.052/6=4.17×10-5m3

截面惯性矩：

I=bh3/12=0.1×0.053/12=1×10-6m4

图2：

木方均布荷载（单位：

mm）

（a）腹板下方木承载力计算:

荷载组合:

q强=（1.2×1.8×26+0.15+1.4×（2+4+2.5））×0.2=13.65KN/m

q刚=1.2×（1.8×25+0.15）×0.2=11.27KN/m

强度:

Mmax=

=0.101×13.65×0.62=0.5kN·m

=0.5×1000/4.17×10-5=12Mpa＜〔

〕=15Mpa强度满足要求（查自《GB50005-2003木结构设计规范》）

Q=0.617ql=0.617×13.65×0.6=5.05kN

τm =1.5Q/A=1.5×5.05/0.005=1.5MPa<[τ]=1.8MPa（查自《GB50005-2003木结构设计规范》）

刚度:

E=0.1×105MpaI=bh3/12=0.1×0.053/12=1×10-6m4

f=0.677qL4/100EI=0.677×15.80×106×0.64/（100×0.1×1011×1×10-6）=1.4mm＜〔f〕=

=1.5mm

刚度满足要求（安全系数n=2.65）。

（b）底板下方木承载力：

荷载组合:

q强=（1.2*（0.5×（26+0.15）+1.4×（2+4.5+2））×0.3=8.3KN/m

q刚=1.2*（0.5×26+0.15）×0.3=4.7KN/m，均小于腹板下的荷载，而与腹板下方木跨径一样，所以此处也满足要求。

（3）横向分配梁（方木100mm×100mm）检算

横向分配梁规格为方木100mm×100mm，底板下跨径为90cm，实腹板下跨径为45cm，翼板下跨径为90cm。

荷载如下（由于方木自身重相对较小，故不予计算）：

a.实腹板下：

介于单跨均布荷载与三跨等跨连续梁之间，分配梁按均布荷载简支梁考虑.计算跨径为45cm。

q强=（1.2×（1.8×26+0.15）+1.4×（2+4.5+2））×0.6=40.9KN/m

q刚=1.2×（1.8×26+0.15）×0.6=33.8KN/m

图3：

实腹板下方木均布荷载图（单位：

mm）

截面惯性矩：

I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.3×10-6m4

截面抵抗矩：

W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

截面积：

A=bh=10×10=100cm2

强度:

Mmax=

=40.9×0.452/8=1.04kN·m

=1.04×1000/（1.67×10-4）=6.23Mpa＜〔

〕=15Mpa强度满足要求

Q=0.5ql=0.5×40.9×0.45=9.2kN

τm =1.5Q/A=1.5×9.2/0.01=1.4MPa<[τ]=1.8MPa强度满足要求

刚度:

E=0.1×105Mpa

f=5qL4/384EI=5×33.8×106×0.454/（384×0.1×1011×8.3×10-6）=0.22mm＜〔f〕=

=1.125mm，满足要求。

b.底板下方木为二跨不等跨连续梁，按跨度1.35m考虑:

q强=（1.2×（0.77×26+0.15）+1.4×（2+4.5+2））×0.6=21.66KN/m

q刚=1.2×（0.77×26+0.15）×0.6=14.52KN/m

图4:

底板下方木均布荷载图（单位：

mm）

强度:

Mmax=

=0.096×21.66×0.92=1.68kN·m

=1.68×1000/（1.67×10-4）=10Mpa＜〔

〕=15Mpa强度满足要求

Q=0.625ql=0.625×16.61×0.9=9.34kN

τm =1.5Q/A=1.5×9.34/0.01=1.4MPa<[τ]=1.8MPa强度满足要求

刚度:

f=0.625qL4/100EI=0.625×14.52×106×0.94/（100×2.1×1011×245×10-8）=0.72mm＜〔f〕=

=2.25mm，满足要求。

c.翼板下方木跨径为90cm

图5：

翼缘板下方木均布荷载图（单位：

mm）

q强=（1.2×（0.54×26+0.15）+1.4×（2+4.5+2））×0.6=17.36KN/m

q刚=1.2×（0.54×26+0.15）×0.6=10.22KN/m

均小于底板下的荷载，而与底板下方木跨径一样，所以此处也满足要求。

（4）纵向主梁贝雷梁验算

纵向主梁贝雷梁按2跨等跨（跨径为12m）计算，底板下两排贝雷梁之间最大间距0.9m。

16Mn贝雷梁的容许弯矩735.5KN.m,容许剪力245.2kN，单片贝雷：

I=2.5×105cm4，E=2.1×105Mpa，W=3578.5cm3.

由图25中可知，底板下面贝雷梁间距0.9m，此处承受的力，

图6：

贝雷梁均布荷载图（单位：

mm）

a.实腹板下：

间距45cm

q强=（1.2×（1.8×26+0.15）+1.4×（2+4.5+2））×0.45=30.71KN/m

q刚=1.2×（1.8×26+0.15）×0.45=25.35KN/m

强度：

按三跨等距连续梁考虑，最大弯矩截面为中间支座处：

Mmax=

=0.125×30.71×122=552.8kn·m<750kN·m，符合要求。

Q=0.625ql=0.625×30.71×12=230.33Kn<[V]=245.2kN强度满足要求

刚度：

挠度按简支梁考虑：

f=0.912qL4/100EI=0.912×25.35×1000×124/（100×2.1×1011×2.5×10-3）=9.13mm＜〔

〕=12000/400=30mm，符合要求。

b.底板下:

间距为90cm

q强=（1.2×（0.5×26+0.15）+1.4×（2+4.5+2））×0.9=24.9KN/m

q刚=1.2×（0.5×26+0.15）×0.9=14.2KN/m

强度：

按两跨等距连续梁考虑，最大弯矩截面为中间支座处：

Mmax=

=0.125×24.9×122=448.2kn·m<750kn·m，符合要求。

Q=0.625ql=0.625×24.9×12=180.75Kn<[V]=245.2kN强度满足要求

刚度：

挠度按简支梁考虑：

f=0.912qL4/100EI=0.912×14.2×1000×124/（100×2.1×1011×2.5×10-3）=5mm＜〔

〕=12000/400=30mm，符合要求。

c.翼板下:

间距为90cm

q强=（1.2×（0.54×26+0.15）+1.4×（2+4.5+2））×0.9=26.0KN/m

q刚=1.2×（0.54×26+0.15）×0.9=15.3KN/m

强度：

按三跨等距连续梁考虑，最大弯矩截面为中间支座处：

Mmax=

=0.125×26×122=468kn·m<750kn·m，符合要求。

Q=0.625ql=0.625×26×12=195Kn<[V]=245.2kN强度满足要求

刚度：

挠度按简支梁考虑：

f=0.912qL4/100EI=0.912×15.3×1000×124/（100×2.1×1011×2.5×10-3）=5.5mm＜〔

〕=12000/400=30mm，符合要求。

（5）主横梁I45b工字钢计算：

主横梁采用12mI45b，置于桩顶封头板上。

对于I50a，〔

〕=145Mpa，[τ]=85MPa，I=46500cm4，E=2.1×105Mpa，W=1860cm3

沿纵向方向分析，在B-B断面处主横梁受力最大，对于均布荷载作用下2跨等距连续梁，在B-B断面处受力大小为整体荷载的5/16，即主横梁对荷载的支撑范围为8.315m。

主横梁受力模型复杂，按不利情况简化成1个对称简支梁，取单跨计算跨径为L=2.97m，简化模型如下：

图7：

I50a集中荷载图

简化计算F1为腹板梁处砼重，F2为顶底板截面砼重荷载,F3为翼缘板截面砼重荷载：

图8：

横断面各部位面积图

①箱梁钢筋砼及模板自重

②贝雷梁自重

由图27可知，F1=①+②=1.35×8.315×26+3×270×0.01=299.96kN

F2=①+②=1.36×8.315×26+3×270×0.01=302.12kN

F3=①+②=0.66×8.315×26+3×270×0.01=150.79Kn

中间跨：

V图：

图9：

单跨I50a剪力图

简支梁上弯矩图：

图10：

单跨I50a弯矩图

由弯矩图可知σmax=Mmax/W=237.7×1000/（1860）=127.8Mpa<145Mpa,满足要求

τm =V/A=226.05/119.3=18.9MPa<[τ]=85MPa强度满足要求

因为该梁的挠曲线上无拐点，故可用中心的挠度作为最大挠度，应用叠加法，可得

=[75×0.45×（3×3.62-4×0.452）+151.1×1.35×（3×3.62-4×1.352）+151.1×2.25×（3×3.62-4×2.252）+75×3.15×（3×3.62-4×3.152）]/（48EI）=13871/（48×2.1×1011×46500×10-8）=3mm

边跨：

V图：

图11：

单跨I50a剪力图

简支梁上弯矩图：

图12：

单跨I50a弯矩图

由图11及12可知，边跨作用到工字钢上的剪力及最大弯矩值均小于中间跨，而且跨径相同，在此不另行进行验算。

（6）钢管桩计算

对于每一跨，钢管桩上总荷载为：

钢筋混凝土Q1=4687.8kN；

模板Q2=90.5kN；

施工人员、施工料具堆放、运输荷载Q3：

2.0×12.75×30=765kN；

顺桥向方木及黑铁管Q4=（5×30×30+14×30×33.3）×0.001=18.49kN；

横桥向方木Q5=51×60×12×0.001=36.72kN；

贝雷梁Q6=16×10×2.7=432kN；

工45bQ7=12×4×87.485×0.01=42kN。

Q=1.2（Q1+Q2）+1.4（Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=1.2×（4687+90.5）+1.4×（765+18.5+36.7+432+42）=7544.9kN

单桩承载力最大处为中间B-B断面处，F=（5/16）×1/4Q=589.44kN

φ420×8钢管桩截面特性：

A=0.0104m2

考虑钢管桩立柱取10米计算：

为短杆，短杆只需进行强度验算，无需验算稳定性。

强度验算：

查表（钢结构设计手册）得：

φ＝0.842，σ＝N/（Aφ）=[σ]=140Mpa

[N]=[σ]×（Aφ）=140×103.547×0.842×10-4=1221KN

即每根钢管桩承受的最大轴向压力为1221KN

N=589.44KN<[N]=1221KN，满足要求（采用平均值时进行检算）

钢管立柱钢板基座抗剪性能验算:

单根钢管柱截面积A=103.547cm2;作用在中跨每根钢管立柱上N=589.44kN;

则钢管立柱对钢板的剪切应力为

τ=Q/A=589440/103.547/10-4=60MPa<[τ]=125MPa满足要求。

钢筋砼垫块承载力验算：

σ=N/A=589.44/0.25=2.36MPa满足要求

（6）地基承载力验算：

地基基础为回填建渣或中砂，层厚约12m，承载力允许值为150~200kpa，必要时对地基进行换填片石和压实处理后〔

〕>150kpa。

地基上最大荷载位置为钢管桩单桩承载力最大处。

不考虑45°扩散角情况下计算如下：

对跨中，砂层上铺设2m×2.5m×0.5m钢筋砼垫块基础，地基作用面积5㎡，荷载：

钢管桩和平联自重：

q1=8kn

钢筋砼条形基础自重：

q2=2.5m×2.5m×0.5m×26kn/m³=65kn

上部支架传递反力：

F=589.44kn

Q=F+q1+q2=662.55N

验算地表砂层承载力：

=662.55/5=132.5kpa<〔

〕=150kpa，满足要求。

对墩旁，砂层上填60cm厚山皮石压实后铺设2m×1.5m×0.5m钢筋砼垫块基础，地基作用面积3㎡，荷载：

钢管桩和平联自重：

q1=8kn

钢筋砼垫块基础自重：

q2=2.0m×1.5m×0.5m×26kn/m³=39kn

上部支架传递反力：

F=3/64Q=353.66KN

Q=F+q1+q2=400.7kn

验算地表砂层承载力：

=400.7÷3=133.6kpa<〔

〕=150kpa，满足要求。