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现浇箱梁支架设计检算书

新建铁路厦深线（福建段）Ⅰ标

钢管贝雷支架法现浇箱梁

设计检算书

中铁二十四局厦深铁路（福建段）Ⅰ标

工程指挥部

2009年12月

1.工程概况1

2.模板、贝雷支架设计方案介绍2

3.贝雷支架使用材料特性2

3.1.木材容许应力及弹性模量2

3.2.钢材容许应力及弹性模量3

3.3.贝雷桁架几何特性及桁架容许内力3

4.模板、支架验算及支架预拱度设置4

4.1.模板验算4

4.1.1.荷载4

4.1.2.强度验算：

4

4.1.3.刚度验算：

5

4.2.10×10cm底模横向方木验算6

4.2.1.荷载：

6

4.2.2.强度验算6

4.3.10×15cm纵向方木验算7

4.3.1.荷载7

4.3.2.强度验算8

4.4.φ48mm×3.5mm钢管立柱9

4.4.1.荷载9

4.4.2.强度验算9

4.5.[20槽钢验算10

4.5.1.荷载10

4.5.2.截面特性11

4.5.3.[20槽钢强度验算11

4.5.4.[20槽钢剪应力验算11

4.5.5.[20槽钢挠度验算11

4.6.贝雷桁架整跨验算12

4.6.1.荷载12

4.6.2.竖向荷载组合13

4.6.3.验算13

4.7.最不利荷载单片贝雷计算14

4.7.1.荷载15

4.7.2.强度计算16

4.8.钢管墩的验算17

4.8.1.验算钢管的验算17

4.8.2.钢管的压杆稳定验算18

4.8.2.钢筋砼支墩基础18

4.8.2.1.C20钢筋砼局部承压验算18

4.8.3.I32a工字钢的验算18

4.9.支架预拱度计算及设置19

4.9.1.级配碎石垫层沉降19

4.9.2.地基土层沉降量：

20

4.9.3.预拱度控制数据20

4.9.4.预拱度设置20

钢管贝雷支架法现浇箱梁设计检算书

1.工程概况

东孚双线特大桥47#～54#墩间3×32m+1×20m+1×32m+2×24m共7孔简支箱梁，因超高压输电线路净空高度不能满足架桥机工作状态下安全距离要求，设计采用现浇法施工。

7孔简支箱梁最大跨径为32m，最小跨径为20m；墩身高度在8.5～12m不等，墩柱采用7×3.2m矩形实体墩；桥墩基础采用φ1.25m钻孔灌注桩，桩基须嵌入微风化岩。

现浇箱梁地段位于厦门东孚镇玛瑙村，桥址范围内地势起伏不大，有一条乡村公路及一条沟渠横穿线路，现场地形平坦开阔，施工场地较好。

根据地质勘探揭示,地层分布如下:

淤泥质粉质粘土（软土或松软土）→细砂、中砂层→全风化黑云母花岗岩→强风化黑云母花岗岩→微风化黑云母花岗岩。

32m简支箱梁为5m线间距形式，对应的梁顶面宽12.6m，混凝土方量313.2m3，跨中梁高2.8m，梁端梁高3m，梁长32.6m，梁底宽5.74m，每孔梁钢筋用量约为61t，钢绞线用量约12t，梁体自重约为855t，梁体采用C50耐久性混凝土。

其梁体截面图如下图所示。

24m简支箱梁梁体截面尺寸与32m简支箱梁相同，对应的梁顶面宽12.6m，混凝土方量243.3m3，跨中梁高2.8m，梁端梁高3m，梁长24.6m，梁底宽5.74m，每孔梁钢筋用量约为48.5t，钢绞线用量约5.123t，梁体自重约662t，梁体采用C50耐久性混凝土。

20m简支箱梁为5m线间距形式，对应的梁顶面宽12.6m，混凝土方量193.8m3，跨中梁高2.2m，梁端梁高2.4m，梁长20.6m，梁底宽5.92m，每孔梁钢筋用量约为40.5t，钢绞线用量约4.024t，梁体自重约529t，梁体采用C50耐久性混凝土。

32m箱梁截面图

2.模板、贝雷支架设计方案介绍

⑴、支架设计说明：

箱梁翼缘板、腹板、底板混凝土和模板按均布荷载考虑，箱梁顶板混凝土和内模板以集中力的方式通过箱梁底板的泄水孔传递到底模横向分配梁（或直接传递到贝雷纵梁），为简化计算，按均布荷载考虑。

⑵、整个支架体系由支架基础（厚200cm换填、30cm砼垫层、50cm钢筋砼条形支墩）、φ500钢管柱（I32a工字钢横梁）、卸落装置、贝雷纵梁、预拱度调整块、[20槽钢横向分配梁、10×10cm方木楞、竹胶板组成。

（支架结构示意图见后附图1～3所示）。

⑶、根据箱梁重量、荷载分布状况、地基承载力等技术指标，通过计算确定，钢管立柱按5×2.32m的间距布置，[20槽钢采用80cm的间距布置，腹板及底板、侧板的10×10cm方木楞采用20cm的中心间距布置，翼缘板下的10×10cm方木楞采用30cm的中心间距布置。

⑷、传力途径如下：

模板→10×15方木楞→横向分配梁[20槽钢→预拱度调整块→贝雷纵梁→卸落装置→双支I32a工字钢横梁→φ500钢管柱支墩→钢筋砼条形支墩→砼垫层→换填地基。

⑸、本工程桥梁跨度不一，分别有19.1m、23.1m、31.1m跨箱梁，支架采用贝雷纵梁和钢管的受力系统，材料设置方案均一致。

根据桥梁跨度不一致，19.1m、23.1m与31.1m跨度箱梁中间设置两道钢管，以31.1m跨为准，两道钢管的间距为1.6m，则贝雷纵梁受力验算跨度为12.75m；40m跨度箱梁中间设置四道钢管，贝雷纵梁受力验算跨度为11m。

则本次方案验算以31.1m跨箱梁进行验算，确保其受力满足要求。

3.贝雷支架使用材料特性

3.1.木材容许应力及弹性模量

按JTJ025-86标准（page50页表2.1.9）

马尾松:

顺纹弯应力[σw]=12.0MPa

弯曲剪应力[τ]=1.9MPa

顺纹受压及承压应力[σa]=12.0MPa

弹性模量E=9*103MPa

杉木:

顺纹弯应力[σw]=11.0MPa

弯曲剪应力[τ]=1.7MPa

顺纹受压及承压应力[σa]=11.0MPa

弹性模量E=9*103MPa

3.2.钢材容许应力及弹性模量

按JTJ025-86标准（page4页表1.2.5）

A3钢（Q235）：

弯曲应力[σw]=145MPa

剪应力[τ]=85MPa

轴向应力[σ]=140MPa

弹性模量E=2.1×105MPa

16Mn钢：

弯曲应力[σw]=210MPa

剪应力[τ]=120MPa

轴向应力[σ]=200MPa

弹性模量E=2.1×105MPa

3.3.贝雷桁架几何特性及桁架容许内力

⑴、桁架单元杆件性能

杆件名

材料

断面型式

横断面积（cm2）

理论容许承载力（KN）

弦杆

16Mn

][10

2*12.7

560

竖杆

16Mn

I8

9.52

210

斜杆

16Mn

I8

9.52

171.5

⑵、几何特性

几何特性

结构构造

Wx（cm3）

Ix（cm4）

EI（KN/m2）

单排单层

不加强

3578.5

250497.2

526044.12

加强

7699.1

577434.4

1212612.24

双排单层

不加强

7157.1

500994.4

1052088.24

加强

15398.3

1154868.8

2425224.48

三排单层

不加强

10735.6

751491.6

1578132.36

加强

23097.4

1732303.2

3637836.72

双排双层

不加强

14817.9

2148588.8

4512036.48

加强

30641.7

4596255.2

9652135.92

三排双层

不加强

22226.8

3222883.2

6768054.72

加强

45962.6

6894390

14478219

⑶、桁架容许内力表

桥型

容许内力

不加强桥梁

单排单层

双排单层

三排单层

双排双层

三排双层

弯矩（KN.m）

788.2

1576.4

2246.4

3265.4

4653.2

剪力（KN）

245.2

490.5

698.9

490.5

698.9

桥型

容许内力

加强桥梁

单排单层

双排单层

三排单层

双排双层

三排双层

弯矩（KN.m）

1687.5

3375

4809.4

6750

9618.8

剪力（KN）

245.2

490.5

698.9

490.5

698.9

4.模板、支架验算及支架预拱度设置

4.1.模板验算

横隔梁处底模横向方木按间距20cm进行布设，跨中按30cm进行布设。

竹胶板在横梁的位置受力最大，取梁高最大值3.028米处竹胶板进行验算。

竹胶板：

γ=9.0KN/m3、[σw]=90.0MPa、E=6.0×103MPa、

δ=0.012m、长×宽=2.440×1.22m

砼：

γ=25.0KN/m3

4.1.1.荷载

⑴、模板自重q1=0.012×1.0×9=0.108KN/m

⑵、砼自重q2=3.028×1×25=75.7KN/m

⑶、施工荷载：

均布荷载2.5KN/m2，集中荷载2.5KN（验算荷载）

q3=2.5×1.0=2.5KN/m，p=2.5KN（验算荷载）

⑷、振捣砼时产生的荷载2.0KN/m2，

q4=2.0×1.0=2.0KN/m

4.1.2.强度验算：

⑴、计算模式：

按5跨连续梁计算（《路桥施工计算手册》P765页）

图一：

竹胶板受力计算简图

⑵、截面特性：

A=b×h=1×0.01=0.012m2

W=bh2/6=1×0.0122÷6=2.4×10-5m3

I=bh3/12=1.0×0.0123÷12=1.44×10-7m4

⑶、荷载组合：

组合I：

q=q1+q2+q3+q4=0.108+75.7+2.5+2=80.31KN/m

p=0

组合II：

q=q1+q2+q3+q4=0.108+75.7+0+2=77.81KN/m

p=2.5KN

⑷、强度验算：

①、组合I，施工荷载按均布荷载时：

M支=0.105ql2+0.158pl

=0.105×80.31×0.22+0=0.34KN.m

σmax=M支/W=0.34÷（2.4×10-5）×10-3=14.2Mpa<[σw]=90MPa

满足要求。

②、组合II，施工荷载按集中荷载时：

M支=0.105ql2+0.158pl

=0.105×77.81×0.22+0.158×2.5×0.2=0.41KN.m

σmax=M支/W=0.41÷（2.4×10-5）×10-3=17.1Mpa<[σw]=90Mpa

满足要求。

4.1.3.刚度验算：

⑴、荷载组合：

q=q1+q2=0.108+75.7=75.81KN/m

p=0

⑵、刚度检算：

fmax=（0.664ql4+1.097pl3）/100EI

=（0.664×75.81×0.14+0）÷（100×6×106×1.44×10-7）

=5.8×10-5m<[f]=0.2/400=5×10-4m

满足要求。

4.2.10×10cm底模横向方木验算

横隔梁处底模横向方木按间距20cm进行布设，跨中按30cm进行布设。

方木在横梁的位置受力最大，取梁高最大值3.028米处方木进行验算。

纵向方木长度不小于2.0m。

方木：

γ=7.0KN/m3、[σw]=12.0MPa、E=9.0×103MPa

4.2.1.荷载：

底模纵向方木间距20cm，故每根承受0.3m宽度范围荷载，按横向每0.3m宽度计算。

⑴、模板及方木自重：

q1=0.012×0.2×9.0+0.1×0.1×7.0=0.1KN/m

⑵