满堂支架变截面连续箱梁计算书.docx
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满堂支架变截面连续箱梁计算书
龙长高速公路A1合同段
（K3+908.3）龙门互通1#桥32+40+32M
满堂支架变截面连续箱梁
模
板
及
支
撑
检
算
书
计算人：
日期：
复核人：
日期：
审核人：
日期：
贵州省公路桥梁工程总公司
2005年7月
满堂支架变截面连续箱梁
模板支架检算书
一、工程概况
龙门互通1#桥中心桩号为K3+908.3,全长为112米,斜交角为138.50,上跨319国道,上部结构采用32+40+32M变截面连续箱梁,梁高1.5～2.4米，左幅为16M宽单箱三室，右幅为12M宽单箱双室；左幅横向采用双点支承，右幅横向采用三点支承。
顶面宽度为22.0m，箱宽为10.0m。
箱梁根部梁高为2.4m;中跨梁高为1.5m，顶板厚0.25～0.45m,底板厚0.25～1.35m;箱梁横隔板厚0.5～0.8m;1#墩采用盆式橡胶支座GPZ（Ⅱ）9GD,2#墩采用盆式橡胶支座GPZ（Ⅱ）9XD,桥台采用盆式橡胶支座GPZ（Ⅱ）3.5SX和侧向限位支座GJZ1000×300×47,本桥均采用M15-12张锚固体系,采用φj15.24钢铰线115.59T,Ⅰ级钢筋53.66T,Ⅱ级钢筋368.09T,OVM15-12锚具172套,现浇箱梁C50砼2483m3,桥面铺装C40砼161m3和沥青砼268.5m3,伸缩缝C50钢纤砼9.75m3,防撞栏C30砼141m3;梁底下缘按二次抛物线设置,设计荷载为汽车-20级，挂车-120。
二、施工方案
现浇箱梁总体方案
支架采门式满堂支架，跨319国道行车道采用21根I32a（双根）合成工字钢立柱，上部采用组合I32a工字钢、I20a工字钢和10×10CM方木铺设，箱梁模板为全新组合竹胶板。
方木间距25CM，I20a工字钢间距0.5米;其它处直接在门式架顶托上铺双层10×10CM方木，顶托方木间距为120CM,上铺分配方木间距25CM，底模采用18mm优质竹胶板，模板间接缝采用止水条塞缝，安装模板时板缝下必须设置通长方木，确保底模平整度；砼由集中电子拌合站集中供料，砼运输采用6m3砼灌车运输，浇筑采用砼输送泵或砼输送车进行砼浇筑。
过程中不受雨水的浸泡，在处理的地基四周做好临时排水沟，防止基础积水软化地基，降低地基承载力，地基允许承载力不小于0.3MPa。
1、基底处理
根据设计及规范要求采用满堂支架两次现浇，为了防止地基软弱沉降，需对箱梁投影范围内的地基进行处理，先进行场地平整碾压夯实，根据采用的支架形式回填粘土至设计高程（参设计图和满堂支架布置图），上铺30CM碎石砂垫层，每15CM一层碾压密实，再浇筑厚10CM的C20砼基础并找平；为保证地基在施工过程中不受雨水的浸泡，在处理的地基四周做好临时排水沟，防止基础积水软化地基，降低地基承载力，地基允许承载力不小于0.3MPa。
2、支架搭设
满堂支架在C20砼基础上搭设，门式支架底部可调顶托下方垫20*5CM通长方木。
支架采用可调重型门式支架为主，碗扣式支架钢管为辅相结合组拼。
可调重型门式支架作为满堂支架主体，碗扣式钢管支架作为箱梁实体、腹板、边跨梁端横隔板、中横隔板部位支架加密补强以及作为满堂支架大、小横杆和剪刀撑。
门式支架顶端采用可调式顶托，顶托上铺横向及纵向双层10×10CM方木，顶托方木间距为120CM,上铺分配方木间距25CM；在箱梁实体部位处（纵向长度302CM）和边跨梁端处门架间距为0.8m,箱梁变截面段（纵向长度1200CM）处门架间距为1.2m，箱梁直线段（边跨纵向长度1215CM，中跨纵向长度1298CM）处门架间距为1.2m；梁体两侧设护栏、安全网。
3、支架预压
现浇砼结构施工前必须进行支架预压，以检验支架设计的合理性和支架结构的可靠性，消除支架非弹性变形和地基沉降量，并可校验支架变形情况。
a、加载的方法
支架的预压方式可用沙袋预压，预压的重量和时间应能满足设计和规范要求，预压前应对临时荷载的重量进行检验，预压重量为箱梁重量的100%。
b.布点及观测
从开始加载就应布设好观测点，观测点的布设要上下对称，目的既要观测地基的沉降量（垫木上）又要观测支架、方木的变形量（底模上）。
预压应分段加载每级加载为箱梁重量的30%，共分四段加载，每级加载预压48h，预压时每跨5个断面，每个断面6个点（左幅）和5个点（右幅），每6小时观测1次，观测方法采用水准仪测量，加载前高程为D1，加载后高程为D2，卸载后高程为D3,应按时、准确、认真地测量数据,并根据测量结果绘出沉降曲线图。
最后综合分析这些数据，删除不合理的值，为施工预拱度提供准确可靠的数据。
c.支架的预压应加强稳定性观测，确保安全，一旦发现变形量收敛则立即采取卸载或紧急撤离等措施。
加载和卸载程序都必须根据结构特点和监理工程师的批准进行。
4、预拱度的设置
a.预拱度设置应一般按设计要求考虑,设计无特别说明,可按相关规定进行计算:
砼浇筑施工前的支架预拱度f拱=δ1+δ2+δ3+δ4
δ1—卸载后上部结构自重及50%活载所生的竖向挠度;
δ2—支架在荷载作用下的弹性压缩;
δ3—支架在荷载作用下的非弹性压缩;
δ4—支架在荷载作用下的非弹性沉陷;
δ3、δ4在经过预压之后可以消除；δ1按砼浇筑完毕结构力学的方法计算；hi为观测高程差，分析其值删除不符合逻辑的测量值。
δ2弹性变形故为δ2=H卸载后-H卸载前，通式为
（δ2=
）
b.根据计算的跨中预拱度，其它各点的预拱度以止点按直线或二次抛物线进行分配。
二、荷载情况：
1、边跨跨中A-A载面荷载说明：
桥面宽按16米计算；底模按11米计算；上层横向0.1*0.1米方木间距0.25米，下层纵向0.1*0.2米方木间距1.2米；模板采用竹胶板厚0.018米。
P:
活载与恒载之和（KN）;
A:
单位面积（m2）;
γ:
钢筋砼容重26KN/m3;
γ1:
竹胶板、方木容重6KN/m3;
查相关规范得:
施工荷载p1=2.5KN;
荷载分布系数λ1=λ2=1.4;
冲击荷载p2=4.0KN;
Ⅴ-Ⅴ断面砼重量:
翼缘板：
0.75×26=19.5KN/m，边腹板：
0.9×26=23.4KN/m，
中腹板：
1.06×26=27.5KN/m，顶板：
0.6×26=15.6KN/m,
底板：
0.65×26=16.9KN/m。
P1=A*L*γ/B=（18-2.8×3-0.75*2）×1.0×26/11=19.14KN
竹胶板自重:
P2=γ1*A*h=6×1.0×0.018=0.108KN/m
第一层方木自重:
P3=γ1×A×l=4×16×0.1×0.1×6/16=0.24KN
P3=γ1×A×l=6×2××=0.24KN
第二层方木自重:
P4=γ1*A*l=16×0.1×0.1×1/1.25×6/16=0.048KN
人群荷载:
P5=λ1*p*l=1.4×2.5×1.0=3.5KN
冲击荷载:
P6=λ2*p*l=1.4×4.0×1.0=5.6KN
支架自重:
查相关规范得:
γ2=7.8*103kg/m3;g=10N/g;
每平方米门架拆合长度：
S=3*4.7*0.83=11.7m;
A=π（R2-r2）=3.1415926*（0.0242-0.0212）=0.00181m2
P7=γ2*g*A*S=7.8*103*10*0.00181*11.7=1.65KN
底板P:
∑P=P1+P2+P3+P4+P5+P6
=19.14+0.108+0.24+0.048+3.5+5.6=28.636KN
2、底模剪力应力计算：
查相关规范得:
[τ]=1.3MPa
剪力：
Q=ql/2
=28636*0.25/2
=3.58KN
剪力应力：
τmax=Q/A
=3.58*103/（0.25*0.018）=0.796MPa
τmax≤[τ],满足规范要求.
3、底模弯曲应力计算：
查相关规范得:
[δ]=15MPa
MMAX=ql2/8
=28636*0.252/8=223.7N*M
W=bh2/6=1.0*0.0182/6=0.000054
δ=MMAX/W=223.7/0.000054=4.143MPa
δ≤[δ],满足规范要求.
4、底模挠度计算：
查相关规范得:
[f]=L/400
I=bh3/12=1.0*0.0183/12=0.000000486
fMAX=5ql4/384EI
=5*28.636*1.254/（384*9*106*4*0.486*10-6）
=0.027mm
[f]=L/400=1.25/400=0.0031m=3.1mm
fmax≤[f],满足规范要求.
5、立杆受压强度计算：
门式架细长比：
λ=1.980/0.048=41.25,
查表弯曲系数:
φ=0.9,N=P=28.636KN,
A3钢极限强度[δ]=215MPa
A=π（R2-r2）=3.1415926*（0.0242-0.0212）=0.00424m2
N=1.25*28.636/2
=17.9KN≤φA[δ]=0.9*424*215=82.04KN,
满足规范要求.
6、纵横向水平杆受弯计算：
a.横向弯曲强度计算：
W1：
杆件截面抵抗矩，查表得W1=4.493*103mm3,
W2：
方木截面抵抗矩，查表得W2=a3/6=1003/6=0.167*106mm3,
q:
小横杆均布荷载，q=P=28.636KN;间距l1=1250mm
=28.636*12502/（10*（4.493*103+4*0.167*106））
=6.65MPa≤[δ]=215MPa
满足规范要求.
b.抗弯刚度计算：
E1：
门式架钢管弹性模量，查表得E1=2.1*105MPa,
I1：
门式架钢管惯性矩，查表得I1=1.078*105mm4,
E2：
方木弹性模量，查表得E2=10*103MPa,
I2：
方木惯性矩，得I2=1004/12=8.333*106mm4,
q:
小横杆均布荷载，q=P=28.636KN;间距l1=1250mm
[f]:
容许挠度值,取3mm
=28.636*12504/（150*（2.1*105+4*10*103）*（1.078*105+4*8.333*106））
=0.056mm<[f],满足规范要求.
c.纵向水平杆弯曲强度:
[f]:
容许挠度值,取3mm;
δ1方木顺纹弯曲应力,查表得13.0MPa;
δ2门式架钢管弯曲应力,查表得215MPa;
[δ]=215+13.0=228MPa
q:
小纵杆均布荷载，q=F=28.636KN;间距l2=1250mm
按两跨连续计算:
MMAX=0.333FL2
=0.333*28.636*1.25=11.92KN*M
E1：
门式架钢管弹性模量，查表得E1=2.1*105MPa,
I1：
门式架钢管惯性矩，查表得I1=1.078*105mm4,
E2：
方木弹性模量，查表得E2=10*103MPa,
I2：
方木惯性矩，得I2=1004/12=8.333*106mm4,
f=1.466*FL22/（100EI）
=1.466*28636*12502/（100*（2.1*105+4*10*103）*（1.078*105+4*8.333*106））
=0.002mm<[f]=3mm,满足规范要求.
W：
门式架钢管抵抗弯矩，查表得W=4.493*103mm3,
方木抵抵抗弯矩，得W=1003/6=0.1667*106mm3,
=11.92*106/（4.493*103+4*0.1667*106）=17.75MPa
<[σ]=4*13=52MPa
满足规范要求.
7、地基承载力计算：
门式架自重:
P7=1.65KN
N=P=28.636+1.65=30.29KN;A=150*1000=1.5*105mm2
=30290/（1.5*105）=0.2MPa≤[σ]=0.3MPa
满足规范要求.
二、跨中桁架计算：
桥面宽按16米计算；底模按11米计算；均布0.1*0.1米方木其间距0.25米；模板采用竹胶板厚0.018米。
P:
活载与恒载之和（KN）;A:
单位面积（m2）;
γ:
钢筋砼容重26KN/m3;γ1:
竹胶板、方木容重6KN/m3;
γ2:
I20工字钢容重0.2791KN/m;
查相关规范得:
施工荷载p1=2.5KN;荷载分布系数λ1=λ2=1.4;
冲击荷载p2=4.0KN;
砼自重:
P1=A*L*γ/B=（18-2.8×3）×1.0×26/16=15.6KN
竹胶板自重:
P2=γ1*A*h=6×1.0×0.018=0.0108KN
方木自重:
P3=γ3*A*l=6×0.1×0.1×16×4/16=0.24KN
I20工字钢自重:
P4=γ2*B*L*g
=27.91*16/0.5*1.0*10/16=0.558KN
人群荷载:
P5=λ1*p*l=1.4×2.5×1.0=3.5KN
冲击荷载:
P6=λ2*p*l=1.4×4.0×1.0=5.6KN
支架自重:
查相关规范得:
γ2=7.8*103kg/m3;g=10N/g;
每平方米门架拆合长度：
S=3*4.7*0.83=11.7m;
A=π（R2-r2）=3.1415926*（0.0242-0.0212）=0.00181m2
P7=γ2*g*A*S=7.8*103*10*0.00181*11.7=1.65KN
底板P:
∑P=P1+P2+P3+P4+P5+P6
=15.6+0.0108+0.24+0.558+3.5+5.6=25.51KN
1、强度计算:
=25.51*103*60002/8000=1.148*108N*mm
I20查相关规范得:
W=236.9cm3
σ=MMAX/W=1.148*108/（1/0.5*236.9*103）
=242.3MPa≤1.2[σ]=1.2*215=258MPa
满足规范要求.
2、挠度计算:
I20查相关规范得:
I=2369cm4
=5*25510*64/（384*2.1*105*2369*1/0.5）
=0.00043m
=0.43mm≤[f]=6/400=15mm
满足规范要求.
3、立柱强度及稳定性计算:
a.刚度检算:
砼自重:
P1=（18-3*2.806）*26*6.49=1616.9KN;
竹胶板自重:
P2=γ1*A*h*g=6×0.018×16×6.49
=11.2KN
方木自重:
P3=γ3*A*l=6×0.1×0.1×16×6.49/0.25=24.9KN
I20工字钢自重:
P4=γ2*B/S*g*L
=27.91*16/0.5*10*6=53.59KN
I32工字钢自重:
P5=γ2*B*L/S*g
=27.91*16*4*10=17.86KN
人群荷载:
P6=λ1*p*l*B=1.4×2.5×6.49*16=363.4KN
冲击荷载:
P7=λ2*p*l=1.4×4.0×6.49*16=581.5KN
每根立柱受力:
G=（1616.9+11.2+24.9+53.59+17.86+363.4+581.5）/6
=445KN
查表得I32a工字钢惯性矩为:
I=11080cm4;回转半径r=4.14cm
双根则为I=2*11080=22160cm4;r=2*4.14=8.28cm
长细比为:
λ=l/r=550/8.28=66;
根据公路桥涵设计规范6.19条规定:
受压杆件长细比不得超过[λ]≤100;λ≤[λ],符合要求.
b.稳定性检算:
I32a工字钢长细比为:
λ=l/r=550/8.28=66;
查表得:
纵向弯曲系数φ=0.737;A=67.12cm2
[N]=ΦA[σ]=0.737*2*67.12*102*215=2127.1KN
G=445KN<[N],符合要求.
c.墩柱基础承载力检算:
fk:
地基承载力标准值查《建筑地基基础设计规范》
附录5得：
C20砼为fK=0.75
fb：
地基承载力调整系数，砼为fb=1.0
[P]=fk*fb=0.75MPa
立柱基础拟设1*1*0.5m的C20砼基础.
P=G/A=445/1=445KPa=0.445MPa;
P<[P],符合要求.
三、预拱度计算与设置
1．拱圈自重产生的拱顶弹性下沉σ1
l-拱的计算跨径，l=36.98m
f-拱的计算矢高，f=0.9m
σ-恒载作用下拱的平均应力，σ=Hg/（A*COSψm）;
Hg-拱单位宽度的恒载推力，
Hg=（18-3*2.806+27.9-3*1.56）/2*26=426.43KN
A-单位宽度拱截面面积,
A=（18-3*2.806+27.9-3*1.56）/2=16.4m2
E-C40砼土弹性模量,查表得:
E=3.3*104MPa
ψm-四分之一截面处拱轴线水平角,
COSψm=1/（
）1/2=1/（1+tg2（0.3877/3））1/2=0.9999
σ=Hg/（A*COSψm）=426.43/（16.4*0.999）=26.0KPa;
=（18.492+0.92）/0.9*26.0/（3.3*104*103）
=0.0002999m=0.3mm
2．拱圈温度变化产生的弹性下沉σ2
α-砼膨胀系数,α=0.00001;
t1-年平均温度,假定t1=240C
t2-拱圈合拢温度,假定t2=310C
=（18.492+0.92）/0.9*[1*10-5*（31-24）]=0.026m=26mm
3．拱架的弹性变形σ3
拱架弹性变形量:
=445*0.2/（2.0*105）=0.00045m=0.45mm
立住弹性变形量同上,为0.45mm:
σ3=0.9mm
4．拱架的非弹性变形σ4
拱架从上到下有5个接触面:
模板与方木、方木与工字钢、I20工字钢与I32工字钢、I32工字钢与I32工字钢立柱、立柱与地基面。
所以σ4=5*3=15mm
5．支架基础受载后非弹性下下沉量σ5
本桥基底为硬化砼，不考虑支架基础的非弹性下沉，砂筒预压
按经验σ5=4mm
6.总预拱度σ=σ1+σ2+σ3+σ4+σ5=46.2mm
7.二次抛物线法预留拱度：
σx-距拱顶距离为x处的预加高度值；从跨中到两侧,计算每增加3米的预拱度值：
=46.2*（1-4*32/36.982）=45mm
=46.2*（1-4*62/36.982）=41.3mm
=46.2*（1-4*92/36.982）=35.3mm
=46.2*（1-4*122/36.982）=26.7mm
=46.2*（1-4*152/36.982）=15.8mm
=46.2*（1-4*182/36.982）=2.4mm
贵州路桥龙长高速公路A1合同段
工程质检部
2005年6月30日
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