匝道现浇箱梁计算书分解.docx

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匝道现浇箱梁计算书分解

汕湛高速揭博项目T11标项目部

质量/环境/职业健康安全

管理体系作业文件

文件名称：

九和互通D匝道桥现浇箱梁支架计算书

文件编号：

SLQL-QEO-C-SZ-复核人：

版号：

A/O审核人：

受控状态：

批准人：

编制人：

生效日期：

九和互通D匝道现浇箱梁支架计算书

一、箱梁概况及支架设计概况

1、箱梁概况

端头断面图

标准断面图

图箱梁横断设计概况图

2、支架设计概况

1）满堂式碗口支架

满堂式碗扣式支架适用于第一联的NO.1~3孔，和第四联的NO.10孔现浇箱。

采用规格为φ48*3.5mm标准杆件进行搭设。

支架间距设置为：

1　沿横桥向箱梁腹板范围内立杆按间距0.6m布置，底板范围内立杆间距按0.9m布置，翼板下立杆间距按0.9m+1.2m设置；

2　沿纵桥向立杆间距除中横隔板位置均按0.9m布置，中横隔板下两排按纵距60cm布置；

3　横杆步距按1.2m设置。

采用落地满堂碗口支架的立杆下部设置螺旋调整底座，底座与地基间摆放一层起分布荷载作用的垫木，垫木厚5cm，按横桥向放置；采用混合支架的立杆直接置于22b#工字钢上。

支架顶部设螺旋调整顶托，顶托上按顺桥向设置纵梁，纵梁采用10#槽钢，连接处设在顶托上，“[”向放置，重叠长度≥20cm。

纵梁上均布10cm*10cm方木，间距30cm。

2）钢管碗扣式混合支架

钢管支墩采用φ630mm钢管，壁厚为6mm，高度为9.0m，顶部焊接10mm厚钢板，钢板尺寸为80cm*80cm，并用1cm厚的三角钢板进行加固。

两端排设置三根钢管及其钢管桩基础跨径为4.0m+4.0m布置，中间排采用6根钢管柱和基础，跨径为2.2mn+3.6m+2.2m布局，钢管支墩与基础之间通过钢板焊接连接，焊接时必须保证支墩的垂直度。

横向钢管两侧之间采用[10"x"字连接，以保证整体的稳定性，具体见附图图号SZJB-11-D7。

。

钢管支墩顶部横桥向设双拼I25工字钢作为主承重梁，长度980cm，纵向采用单层双排贝雷梁直接架立在工字钢上，定位后贝雷梁两侧设置钢板挡块进行限位固定。

贝雷架上部顺桥向按间距90cm或60cm放置I22b工字钢作为次承重梁，长度600cm。

。

（详见施工图）

二、支架计算内容

1、在上构施工荷载工况作用下，施工支架的内力和应力情况；

2、在上构施工荷载工况作用下，支架地基验算；底模主横梁的挠度和应力情况；

3、在上构施工荷载工况作用下，底模体系（包括主横梁、主纵梁、面板）挠度和应力情况；

三、支架计算

1.受力验算原则：

该桥现浇箱梁梁高均为1.5m，为保证支架设计的总体安全，并根据支架高度不同设计两种不同类型支架，验算必须清晰，本次支架验算按以下原则进行：

1）现浇箱梁施工时，箱梁梁端伸缩缝处90%以上荷载由盖梁墩柱承担，横隔梁位于墩顶处时，90%以上荷载由墩柱直接受力，故此两处受力在验算时不再考虑。

2）第二、三联每跨跨中均设置了横隔梁，受力验算时选择以下断面进行：

1　第一种：

跨径线0.6m，为标准断面，下为碗扣式支架；

2　第二种：

跨径线0.6或1.0m，为标准断面，下为钢管墩+贝雷梁+碗扣式组合支架。

2.第一种支架受力验算

1）荷载计算

1　梁体钢筋砼自重

根据《杆件受力计算及分布图》（图号SZJB-11-D8附后），（含筋率为2.14%＞2%，取容重为26KN/m3）

A）当横向杆件间距为0.6m时，腹板下杆件3-4区间的砼自重最大，即G=19.26KN/m，则

GA=19.26/0.6=32.1KN/m2

B）当横向杆件间距为0.9m时，底板下2-3杆区间的砼自重最大，即G=14.94KN/m，则

GB=12.23/0.9=16.6KN/m2

另外注意：

考虑中隔梁位置实心段，高1.5m，砼自重最大：

G’=1.5*0.9*26=35.1KN/m

则GB’=35.1/0.9=39.0KN/m2

C）当横向杆件间距为1.2m时，翼板下5-6区域的砼自重最大，即G=5.47KN/m，则

GC=5.47/1.2=4.56KN/m2

2　施工人员及机具：

q1=1.0KN/m2

3　倾倒砼：

q2=2.0KN/m2

4　振捣混凝土：

q3=2.0KN/m2

5　木模板自重：

q4=1.0KN/m2

根据荷载的分项系数，②、③、④项动载取安全系数1.4，①、⑤项静载取安全系数1.2，则总荷载为：

QA=（②+③+④）*1.4+（①+⑤）*1.2=（1+2+2）*1.4+（32.1+1）*1.2=46.72KN/m2

用于立杆横向距离0.6m验算（腹板）

QB=（②+③+④）*1.4+（①+⑤）*1.2=（1+2+2）*1.4+（16.60+1）*1.2=28.12KN/m2

QB’=（②+③+④）*1.4+（①+⑤）*1.2=（1+2+2）*1.4+（39+1）*1.2=55.0KN/m2用于立杆横向距离0.9m验算（底、翼板及中隔梁底板）

QC=（②+③+④）*1.4+（①+⑤）*1.2=（1+2+2）*1.4+（4.56+1）*1.2=13.67KN/m2

用于立杆横向距离1.2m验算（翼板）

2）木模板受力计算

3）箱梁砼直接支承于木模板上，木模板下为10cm×l0cm方木横向分配梁，沿顺桥向布设间隔0.3m，根据《杆件受力计算及分布图》，则方木净间距为0.2m，单块模板尺寸为1.22m×2.44m，单块模板可覆盖8条方木，按5等跨连续梁受力考虑，取2.44m长度，0.3m跨度进行复核，受力见下图：

所有底模中，中隔梁处荷载最大QB’=55KN/m2，模板上每米宽度上承受的线性荷载：

q=55.0KN/m2*1.0m=55.0KN/m

考虑方木宽度的影响，按5等跨连续梁进行受力验算，取净间距L=0.3m，跨中弯矩：

Mmax=0.078*ql2=0.078*（55.0*0.32）=0.3861KN.m

查《路桥施工计算手册》表8-6得木材允许拉应力[σ]=12MPa，模板截面模量W=Mmax/[σ]=0.3861/（12*103）=3.22*10-5m3

根据w、b得厚度h

hmin=

故模板最小厚度应大于9mm，选用模板厚度为15mm的木模板。

取长度为2.44m，厚度15mm的模板挠度复核：

模板弹性模量：

E=9×106KPa

惯性矩：

模板挠度：

结论：

采用15mm厚模板作为底模，其抗弯刚度与挠度均满足要求。

4）横桥向10cm*10cm分配梁计算

横向分配梁采用10cm*10cm方木，根据支架横向间距布置情况，间距有0.6m、0.9m、1.2m三种，从受力情况分析，可知腹板位置受力最大。

以支点断面为计算模型，在此分别验算。

a.在腹板位置横向方木跨径0.6m，取横向方木跨径0.6m复核。

因横向方木直接与模板接触，荷载视为均布荷载，按最不利的简支结构计算：

（查表得木材允许承压应力和弯应力[σ]=12MPa）

采用的是10cm*10cm方木，得：

则方木：

据上，方木抗弯刚度符合要求。

挠度复核：

木材的弹性模量：

E=9.0*103MPa=9*106KPa

惯性矩：

方木挠度：

结论：

10cm*10cm方木挠度符合要求。

b.在底板、翼板位置，及跨中隔梁处横向方木跨径0.9m，取横向方木跨径0.9m复核。

最大荷载为跨中隔梁，故取隔梁处复核。

采用的是10cm*10cm方木，得：

则方木：

据上，方木抗弯刚度符合要求。

挠度复核：

木材的弹性模量：

E=9.0*103MPa=9*106KPa

惯性矩：

方木挠度：

结论：

10cm*10cm方木挠度符合要求。

c.在翼板位置横向方木跨径1.2m，取横向方木跨径1.2m复核：

采用的是10cm*10cm方木，得：

则方木：

据上，方木抗弯刚度符合要求。

挠度复核：

木材的弹性模量：

E=9.0*103MPa=9*106KPa

惯性矩：

方木挠度：

据上，10cm*10cm方木挠度符合要求。

结论：

横桥向横向分配梁10cm*10cm方木抗弯刚度、挠度均符合要求。

d.墩顶位置受力横向方木跨径60cm，取横向60cm跨径复核：

墩顶实心段受力计算：

梁高1.5m，墩顶宽度2.0m横向宽度4.5m，该处

G=1.5*4.5*26=175.5KN/m

G’=175.5/4.5=39KN/㎡看出墩顶处受力情况与跨中隔梁实心段一致，本项b）条中，方木跨径为0.9m计算抗弯刚度、挠度均符合要求，其跨径调整到60cm，故横向方木无需再次计算复核与计算。

墩顶处由于只有30cm高度，纵向分配槽钢按照其他梁体一致布设，槽钢下面采用C30砼块卸落，拆除底模时，凿除砼块即可。

5）纵桥向纵向10#槽钢受力计算

纵向分配梁采用10#槽钢，间距为0.9m（或0.6m，腹板处），横向分配梁的间距为0.3m，横向分配梁直接放置于纵向分配梁上面。

因每根槽钢长度为6.0m，按集中力计算，取最不利布置腹板位置计算纵向槽钢的抗弯刚度与弯矩，按五等跨连续梁、支点间分布二个集中荷载计算。

10#槽钢截面特性如下：

截面抵抗矩：

Wx=39.4×103mm3

惯性矩：

Ix=198.3cm4=1.983×106mm4

弹性模量：

E=2.1×l05MPa=2.1×105N/mm2

单个集中力为：

抗弯刚度验算：

查《路桥施工计算手册》附表2-11表，在集中荷载作用下，最大弯矩发生在边跨，则

弯矩：

应力：

查《路桥施工计算手册》8-7表弯应力查应力[σ]=145MPa

挠度计算：

在集中荷载下，最大挠度在边跨，则：

结论：

纵向10#槽钢分配梁经受力计算，受力符合要求。

6）碗扣架受力计算

立杆采用外直径φ48mm，壁厚3.5mm，截面积A=4.89cm2，惯性矩I=12.15cm4，回转半径r=1.59cm的钢管。

a.取箱梁中横隔梁位置复核：

按纵、横杆间距为0.6m×0.9m验算，并取纵横分配梁的自重为2KN/mm2，砼截面高度为1.5m，静载安全系数取1.2，动载安全系数取1.4。

单根立杆承受力：

按照强度计算钢管受压应力：

按照稳定性验算立杆受压应力：

根据碗扣架的搭设，其步距为1.2m，碗扣架的长细比

查《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）表A.0.5得稳定系数

=0.75

结论：

根据上述验算，当支架横向间距为0.6m，纵向间距为0.9m，步距为1.2m时，碗扣支架在腹板、中横隔板位置均符合要求。

b.当支架横向间距为0.9m，纵向间距为0.9m，步距为1.2m时，验算如下：

单根立杆承受力：

按照强度计算钢管受压应力：

按照稳定性验算立杆受压应力：

根据碗扣架的搭设，其步距为1.2m，碗扣架的长细比

查《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）表A.0.5得稳定系数

=0.75

结论：

根据上述验算，当支架横向间距为0.9m，纵向间距为0.9m，步距为1.2m时，碗扣支架在腹板、中横隔板位置均符合要求。

c.支架横向间距为1.2m，设置在翼板处，受力更小，故不再验算。

7）地基验算

考虑地基表面的排水沟按横向布置，碗扣支架置放底托，为了达到更有效的力分散效果，在底托下铺设木板，木板按横断面方向铺设，木板尺寸2m×0.2m×0.05m。

每块木板上承受3个立杆，选取横隔梁位置的立杆进行验算，则总重量：

考虑搭设满堂支架位置均为挖方段，土质和承载力较好，挖平碾压后采用10cm石渣+10cm厚C20砼作为整体基础，选取扩散角为30°。

地基承载力：

N---脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；

Ad---为立杆底座面积，面积Ad=15cm*15cm=225cm2；

K---调整系数，砼基础系数K=1.0。

考虑搭设落地满堂支架段落全部为开挖段，地质条件较好，在地基整平后用20t压路机碾压密实，再铺设10cm硬质石渣，碾压密实，后浇10cmC20砼，试验室进行静力触探，必须承载力大于150KPa。

3.第二种支架受力验算

1）上部碗扣支架验算同第一种支架，不再重复验算；

2）荷载计算

1　梁体钢筋砼自重

根据《杆件受力计算及分布图》（图号SZJB-11-D8附后），每根22b#@90cm工字钢需承担箱梁断面一半的重量，箱梁现浇部分的断面面积为4.54m2，总宽度为8.5m，则箱梁混凝土自重为（含筋率为2.14%＞2%，取容重为26KN/m：

2　施工人员及机具：

q1=1.0KN/m2；

3　倾倒砼：

q2=2.0KN/m2；

4　振捣砼：

q3=2.0KN/m2；

5　木模板自重：

q4=1.0KN/m2；

6　分配梁自重：

q5=1.0KN/m2；

7　碗扣架自重：

q6=2.0KN/m2；

根据荷载的分项系数，②、③、④项动载取安全系数1.4，①、⑤、⑥、⑦项静载取安全系数1.2，则总荷载为：

Q=（②+③+④）×1.4+（①+⑤+⑥+⑦）×1.2

=（1+2+2）×1.4+（13.88+1+1+2）×1.2=28.46KN/m2

3）22#工字钢验算

22#工字钢置放在贝雷梁上，跨径为4.0m，上承6根杆件，间距如下图所示

根据《杆件受力计算及分布图》（图号SZJB-11-D8附后），每根杆件的受力均不一样，为了简化计算，以均布荷载进行计算。

22b#工字钢自重为36.5Kg/m，即0.365KN/m，截面特性如下:

截面抵抗矩:

Wx=3.26×105mm3

惯性矩:

Ix=3.58×107mm4

弹性模量:

E=2.1×105MPa=2.1×105N/mm2

每排工字钢的间距为0.9m，根据荷载计算，22b#工字钢的线性荷载为：

抗弯刚度验算：

按照简支梁计算，据上图可知：

弯矩：

应力：

。

挠度验算：

符合要求

结论：

22b#工字钢按间距0.9m，跨径4.0m，净跨径3.55m进行布置，结构受力符合要求。

4）贝雷梁桁架受力验算

贝雷梁桁架采用单层双排贝雷片组装进行支承，每跨纵向三片，间距4.0m，由于该现浇箱梁半径过小（R=90m），贝雷梁的长度均不相同，取贝雷梁长度18m，最大跨径为9.0m+9.0m。

按两等跨均布荷载进行计算。

上部荷载由3排纵向贝雷梁承载：

左双拼贝雷梁+中间排双拼贝雷梁+右双拼贝雷梁型式，贝雷梁上22b#工字钢共n=21排，根据工字钢的支点反力，则中间排双拼贝雷梁的承受重量最大，故选它为验算对象。

其承受的重量为：

G=2Rb*n=（49.33×2）×21=2071.86KN

贝雷梁桁架标准节段长3m，高1.5m，重约270kg/节，则贝雷片总重量：

G=270×10×12=32.4KN

则贝雷梁自重线性荷载：

查《装配式公路钢桥使用手册》桁架容许应力表，单排单层允许弯矩[M]=788.2KN.m，剪力[Q]=245.2KN。

抗弯刚度验算：

弯矩：

考虑贝雷梁位置调整，经反算，最大允许跨径L=10.15m。

中间排贝雷梁剪力也是最大，其剪力：

由于本桥处于R=90圆曲线和与之相切的缓和曲线上，内弧、外弧不可避免的有支点位置未处于有竖杆节点位置，本方案考虑在支点处采用双背靠背槽钢“][”包夹腹杆支承在上下弦杆上，上下采用短钢管焊接牢固，形成“H”形状，槽钢截面计算如下：

剪力差值：

F=657.6-490.4=167.2KN

钢材容许应力[σ]=145Mpa

截面积=167.2/145=1153.1mm2

查型钢手册，选取12.6#热轧普通槽钢2片，截面积为1569*2=3138mm2,即可满足要求，槽钢加强如下图。

挠度复核：

贝雷梁弹性模量：

2.1×105MPa，惯性矩I=1154868.8cm4

挠度最大位置发生在跨中

贝雷梁由6节组成，则贝雷梁非弹性挠度（销孔间隙产生）

合f=fmax+f0=1.7+1.6=3.3mm＜L/400=9000/400=22.5mm，挠度满足要求。

结论:

贝雷梁按双片单层共三排、跨径9m进行搭设，受力符合要求。

中间排钢管墩支点反力:

RA=0.375ql=0.375×116.9×9=394.5KN

RB=1.25ql=1.25×116.9×9=1320.4KN

同理进行边侧双拼贝雷梁支点反力计算

边侧贝雷梁均布荷载：

边侧贝雷梁其承受的重量为：

G=Ra*n=77.97×21=1637.37KN

贝雷梁桁架标准节段长3m，高1.5m，重约270kg/节，则贝雷片总重量：

G=270×10×12=32.4KN

可以看出侧排贝雷梁受力比中间排受力小，故抗弯强度和剪力、挠度不再验算，现计算支座反力如下：

RA=0.375ql=0.375×92.8×9=313.2KN

RB=1.25ql=1.250×92.8×9=1044.0KN

综合上述计算，绘制受力平面图如下：

5）承重主梁双拼工字钢计算

双拼25#工字钢沿现浇箱梁横断面方向两端放置在3根钢管墩上，中间排63a#工字钢放在6根钢管墩上，钢管墩顶焊接800mm*800mm*10mm厚钢板，两侧用三角铁焊接定位，现对双拼工字钢验算如下：

1　从支座受力分布图可以看出，对于两端头25a#工字钢，由于贝雷梁放在管墩顶部，工字钢只起力的传递作用，受力不再验算。

2　对于中间一排63a#工字钢，6个支点，验算如下：

采用迈达斯软件建模计算支座反力、弯矩如下：

支点反力

Ra=225.8*2=451.6KN，Rb=289.6*2=579.2KN，Rc=336.7*2=673.4KN

Mmax=246.4*2=492.8KN.m

双拼63a#工字钢自重为2*121.353Kg/m，即2.43KN/m，截面特性如下:

截面抵抗矩:

Wx=5.97×106mm3

惯性矩:

Ix=1.88×109mm4

弹性模量:

E=2.1×105MPa=2.1×105N/mm2

符合要求

挠度验算

按照最不利的简支梁集中荷载计算

符合要求

6）钢管墩受力验算

钢管支墩采用直径630mm，壁厚t=6mm钢管。

则复核中间最大反力墩的受力（最重部分）即可。

钢管相关参数：

A=3.14×（3152-3092）=11762mm2

回转半径为：

a.按强度计算钢管墩的受压

中间排钢管墩顶放置了双拼63a#工字钢，每条工字钢长9.8m，由一个断面横桥向的4个钢管墩承受则：

工字钢重量：

G=121.353×9.8×2×10=23785.2N

每一个墩承受工字钢自重：

N=G/6=23785.2*1.2/4=4.76KN

中间排四根直径630mm，壁厚t=6mm钢管，侧墩钢管受力最大，从支座反力a、b、c看出，Rc力最大=673.4KN，故选取该钢管墩受力计算如下：

墩N合=673.4+4.76=678.2KN

b.按稳定性计算受压应力

长细比：

查表A.0.6得

=0.937

结论:

钢管墩受力安全，符合要求。

7）钢管桩基础

经过受力计算，一孔梁分布12条钢管墩，按3根/排*2排+6根/排*1排，中间排钢管墩C墩受力最大为678.2KN，从拟建项目D匝桥地质图来看，土层分布如下，详见《D匝道桥地质纵断面图》（附后）。

第一层粉质粘土②1-2厚度0.5m，qik=50KPa；

第二层粉砂②3-2厚度2.0m，qik=30KPa；

第三层全风化粉砂岩⑦1-1厚度2.9m，qik=80KPa；

第四层强风化砂质泥岩⑦1-3厚度24.0m，fa0=1200KPa；

提供的摩擦力计算如下（5.4m计算）：

承载力计算N=∑τiuhi

N=50×0.63π×0.5+30×0.63π×2+80×0.63×2.9

=627.1kN＜Nmax合=678.2KN。

钢管桩有土塞效应，实际提供的摩擦力大于该计算值，安全起见，拟采用DZ-60振动锤，将钢管桩穿透软卧层进到持力层，桩端提供少掉的部分反力即符合要求。

4、计算结论：

综上所述，本支架设计经计算，满足要求。