跨312县道连续箱梁设计计算书1221.docx

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跨312县道连续箱梁设计计算书1221

新建大同至西安铁路客运专线站前-13标

渭洛河特大桥

DK761+607.79处连续梁现浇支架检算书

中交二公局大西铁路工程指挥部渭洛河特大桥项目部

二〇一〇年十二月二十日

（31+48+31）m连续箱梁现浇支架检算书

一、计算依据

1、《渭洛河特大桥DK757+850.44～DK804+549.62段连续梁部分》大西运西施桥-09

2、《（32+48+32）m连续箱梁参考图》（满堂支架现浇法施工）大西运西施桥参15

3、《路桥施工计算手册》

4、《混凝土设计规范》

5、《钢结构设计规范》

6、《铁路桥涵地基和基础设计规范》

7、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》

8、《中华人民共和国建筑工业行业标准》（竹胶合板模板JC/T3026—1995）

9、《钢管满堂支架预压技术规程》（JGJT194-2009）

二、箱梁主要结构尺寸

梁体采用单箱单室截面，箱梁截面中心梁高3.334m，顶宽12.0m，底宽5.4m，两侧悬臂长2.65m。

箱梁顶板厚度0.3～0.45m，悬臂根部厚度为0.65m，底板厚0.3～0.65m，腹板厚0.5～1.1m。

全联在各墩顶均设置横隔梁，其中边墩墩顶横隔梁厚1.3m；主墩顶横隔梁厚1.5m；边墩墩顶设横隔梁设（1.5×1.2）m过人洞，供检查人员通过。

图1箱梁边跨立面图

图2箱梁边跨1/2平面图

图3箱梁中支点截面

图4箱梁跨中截面

二、计算说明

箱梁施工分块段浇筑，计算时暂时按一次浇注计算。

模板采用木模，面板为1.5cm竹胶板，背肋采用10×10cm方木。

分配梁采用10槽钢，采用碗扣件支架支撑分配梁，在道路正上方碗扣件支架支于排架工字钢上面，再通过立柱将荷载传递与地基上；其余地方碗扣件支架直接支于处理后的地基上。

三、使用材料及其参数

3.1、普通材料单位重及其性能

材料名称

规格型号

单位重（KN/m3）

弹性模量（MPa）

强度设计值（N/mm2）

结构部位

抗弯fm

抗拉ft

抗压fc

抗剪fv

竹胶板

δ1.5cm

10

6.5×103

20

\

\

\

模板

方木

10x10cm

5

9×103

11

7.5

10

1.4

模板

钢材

Q235

78.5

2.1×105

145

145

145

85

模板、支架

计算结构为临时钢结构，钢材的容许应力提高系数取1.25，木材顺纹容许应力提高系数取1.15。

32、碗扣支架设计荷载

3.2.1立杆设计荷载

立杆设计荷载

横杆步距（m）

0.6

1.2

1.8

2.4

设计荷载（KN/根）

40

30

25

20

3.2.2各杆件自重

名称

型号

规格（mm）

理论重量（kg）

立

杆

LG-120

ф48×3.5×1200

7.41

LG-240

ф48×3.5×2400

14.02

LG-300

ф48×3.5×3000

17.31

横

杆

HG-30

ф48×3.5×300

1.67

HG-60

ф48×3.5×600

2.82

HG-90

ф48×3.5×900

3.97

HG-120

ф48×3.5×1200

5.12

3.2.3扣件抗滑移承载力：

[Qc]=8.0KN

3.2.4碗扣支架物理特性

钢材的强度和弹性模量（N/mm2）

P235A钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值

205

弹性模量

2.05×105

3.2.5碗扣支架钢管截面特性

钢管截面特性

外径

F（mm）

壁厚

t（mm）

截面积

A（cm2）

截面惯性矩

I（cm4）

截面模量

W（cm3）

回转半径

i（cm）

48

3.5

4.89

12.19

5.08

1.58

3.3现场实测地基承载力为：

140KPa。

四、各类施工荷载

本计算中门式支架按容许应力计算。

4.1、钢筋混凝土容重γ：

26KN/m3；

4.2、施工人员、施工料具运输、堆放q1：

计算模板、分配梁时采用2.5KN/m2；

计算主梁时采用1.5KN/m2；

计算立柱、柱顶横梁时采用1.0KN/m2；

4.3、混凝土振捣产生荷载q2：

对水平模板取2.0KN/m2；

对垂直模板取4.0KN/m2；

4.4、倾倒混凝土时对模板的荷载q3：

2.0KN/m2；

4.5、侧模施工荷载（腹板）

混凝土压力：

砼浇筑速度取ν=2.0m/h（考虑斜向分段控制），外加剂影响修正系数κ=1.2，混凝土入模温度取15℃，根据《路桥施工计算手册》得：

h=1.53+3.8ν/T=1.53+3.8×2.0/15=2.04m

pm=κ×γ×h=1.2×26×2.04=63.54KN/m2。

考虑施工活载载影响后的单位面积上的侧模施工荷载：

qc=pm+q2+q3=63.54+4.0+2.0=69.5KN/m2。

（计算模板和拉杆时使用的荷载）

4.6、承重模板荷载

qz=γ×h+q1+q2=26×h+2.5+2.0+2.0=26h+6.5（计算模板时使用荷载）

qz=γ×h+q1（计算模板以外结构使用荷载）

4.7、风荷载

查建筑结构荷载规范得渭南市重现期为50年的风压值W0为：

0.35KN/m2。

则有：

Wk=0.7μz·μs·Wo

式中：

Wk——风荷载标准值（kN/m2）；

μz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定采用，取1.0；

μs——风荷载体型系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定的竖直面取0.8；

即碗扣支架风荷载为Wk=0.7μz·μs·Wo=0.7×1.0×0.8×0.35=0.196KN/m2。

4.8、荷载分项系数（碗扣支架）

1）计算模板支撑架构件强度时的荷载设计值，取其标准值乘以下列相应的分项系数：

（1）永久荷载的分项系数，取1.2；计算结构倾覆稳定时，取0.9。

（2）可变荷载的分项系数，取1.4。

2）计算构件变形（挠度）时的荷载设计值，各类荷载分项系数，均取1.0。

4.9、荷载组合效应

1）立杆稳定计算：

永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）

2）斜杆强度和连接扣件（抗滑）强度计算：

风荷载

4.10、本支架验算采用手算和midas有限元分析软件电算相结合。

五、模板检算

5.1侧模

5.1.1面板验算

侧模采用15mm竹胶板作为面板，木背肋间距为210mm，取1m单位宽度按3跨连续梁计算。

fm=M/W=ql2/（10*b*h2/6）=6×69.65×2102/（10×1000×152）=8.19MPa<[fm]=20MPa。

w=ql4/（150*EI）=12×69.65×2504/（150×6500×1000×153）=0.49mm<210/400=0.525mm。

面板强度和刚度满足要求。

5.1.2木背肋验算

木背肋截面抗弯抵抗矩为：

W木=100×1002/6=166666.67mm3；截面惯性矩为：

I木=100×1003/12=8333333.33mm3。

0.21m模板上承受的混凝土浇筑单位荷载为：

q=69.65×0.21=14.63KN/m，模板钢背楞间距为900mm。

按3跨连续梁计算有：

fm=M/W=ql2/（10*W木）=14.63×9002/（10×166666.67）=7.09MPa<1.15[fm]=12.65MPa。

w=ql4/（150*EI木）=14.63×9004/（150×9000×8333333.33）=0.85mm<900/400=2.25mm。

木背肋强度和刚度满足要求，安全系数为1.78。

5.1.3钢背楞验算

钢背楞采用双10槽钢，截面抗弯抵抗矩为：

W钢=79320mm3；截面惯性矩为：

I钢=3966000mm3。

1.0m模板上承受的混凝土浇筑单位荷载为：

q=69.65×0.9=62.69KN/m，拉杆间距为1100mm。

按3跨连续梁计算有：

fm=M/W=ql2/（10*W钢）=62.69×11002/（10×79320）=95.63MPa<1.25[fm]=181MPa。

w=ql4/（150*EI钢）=62.69×11004/（150×2.1×105×3966000）=0.73mm<1100/400=2.75mm。

钢背楞刚度和强度满足要求，安全系数为1.89。

5.1.4拉杆直径计算

由上面计算得q=62.69KN/m，按多跨连续梁计算得拉杆的最大支反力F=1.1ql=1.1×62.69×1.10=75.85KN。

则拉杆直径为：

√（4F/[fm]/π）=√（4×82.75×103/215/π）=20.9mm，取φ25钢筋作为拉杆。

5.2底模

5.2.1底模施工荷载

腹板范围的竖向单位线荷载为：

q腹=26×3.25+6.5=91KN/m

空腹范围的竖向线单位线荷载为：

q端=26×1.1+6.5=35.1KN/m（梁端截面）

q中=26×0.6+6.5=22.1KN/m（跨中截面）

5.2.2面板验算

底模面板采用厚度为15mm厚的竹胶板作为面板，支点腹板范围背肋间距按190mm布置，底板范围背肋间距按260mm布置；跨中腹板范围背肋间距按190mm布置，底板范围背肋间距按310mm布置，取1m宽面板按3跨连续梁计算。

按3跨连续梁计算有:

腹板：

fm=M/W=qfl2/（10*b*h2/6）=6×91×1602/（10×1000×152）=8.76MPa<[fm]=20MPa。

w=qfl4/（150*EI）=12×91×1604/（150×6500×1000×153）

=0.43mm<190/400=0.475mm。

支点处底板：

fm=M/W=qdl2/（10*b*h2/6）=6×35.1×2602/（10×1000×152）=6.33MPa<[fm]=20MPa。

w=qdl4/（150*EI）=12×35.1×2604/（150×6500×1000×153）=0.58mm<260/400=0.65mm。

跨中底板：

fm=M/W=qdl2/（10*b*h2/6）=6×22.1×3102/（10×1000×152）=5.66MPa<[fm]=20MPa。

w=qdl4/（150*EI）=12×22.1×3104/（150×6500×1000×153）=0.74mm<310/400=0.775mm。

面板强度和刚度满足要求。

5.2.3木背肋验算

木背肋截面抗弯抵抗矩为：

W木=100×1002/6=166666.67mm3；截面惯性矩为：

I木=100×1003/12=8333333.33mm3。

底模分配梁间距均为0.9m。

底模作用于方木背肋的最大单位荷载为：

q=91×0.19=17.29KN/m。

按3跨连续梁计算有：

fm=M/W=ql2/（10*W木）=17.29×9002/（10×166666.67）=8.40MPa<1.15[fm]=12.65MPa。

w=ql4/（150*EI木）=17.29×9004/（150×9000×8333333.33）=1.0mm<900/400=2.25mm。

木背肋强度和刚度满足要求，安全系数为1.51。

5.3顶板模

5.3.1顶板施工荷载

顶板厚度为0.4m，根据公式得顶板面分布荷载为：

q=26×0.3+6.5=14.3KN/m2；

5.3.2面板检算

顶板模面板采用15mm竹胶板作为面板，木背肋间距为360cm，取1m单位宽度按3跨连续梁计算。

fm=M/W=ql2/（10*b*h2/6）=6×14.3×3602/（10×1000×152）=4.94MPa<[fm]=20MPa。

w=ql4/（150*EI）=12×14.3×3604/（150×6500×1000×153）=0.88mm<360/400=0.9mm。

面板强度和刚度满足要求。

5.3.3木背肋检算

木背肋截面抗弯抵抗矩为：

W木=100×1002/6=166666.67mm3；截面惯性矩为：

I木=100×1003/12=8333333.33mm3。

木背肋上的线单位荷载为：

q=14.3×0.36=5.15KN/m，内模分配梁间距为1200mm。

按3跨连续梁计算有：

fm=M/W=ql2/（10*W木）=5.15×12002/（10×166666.67）=4.45MPa<1.15[fm]=12.65MPa。

w=ql4/（150*EI木）=5.15×12004/（150×9000×8333333.33）=0.95mm<1200/400=3mm。

木背肋强度和刚度满足要求，安全系数为2.84。

5.4翼缘板模

5.4.1翼缘板施工荷载

翼缘板最大厚度为根部厚度0.65m，根据公式得顶板面分布荷载为：

q=26×0.65+6.5=23.4KN/m2；

5.4.2面板检算

翼缘板模面板采用15mm竹胶板作为面板，木背肋间距为300cm，取1m单位宽度按3跨连续梁计算。

fm=M/W=ql2/（10*b*h2/6）=6×23.4×3002/（10×1000×152）=5.62MPa<[fm]=20MPa。

w=ql4/（150*EI）=12×23.4×3004/（150×6500×1000×153）=0.69mm<300/400=0.75mm。

面板强度和刚度满足要求。

5.4.3木背肋检算

木背肋截面抗弯抵抗矩为：

W木=100×1002/6=166666.67mm3；截面惯性矩为：

I木=100×1003/12=8333333.33mm3。

木背肋上的线单位荷载为：

q=23.4×0.30=7.02KN/m，翼缘板模分配梁间距为1200mm。

按3跨连续梁计算有：

fm=M/W=ql2/（10*W木）=7.02×12002/（10×166666.67）=6.07MPa<1.15[fm]=12.65MPa。

w=ql4/（150*EI木）=7.02×12004/（150×9000×8333333.33）=1.13mm<1200/400=3mm。

木背肋强度和刚度满足要求，安全系数为2.08。

六、模板分配梁计算

作用于模板分配梁上的新浇筑混凝土自重标注值为：

q=26×h+2.5；木模系统水平自重标准值取0.3KN/m2。

6.1、梁底分配梁

碗扣支架立杆在横桥向的布置为：

2×0.3m+0.9m+2×1.2m+0.9m+2×0.3m；底模分配梁纵向间距均为0.9m。

则有作用于底模分配梁上的施工荷载为：

qf=（26×3.25+2.5+0.3）×0.9=78.57KN/m；

qd=（26×0.6+2.5+0.3+0.8）×0.9=17.28KN/m；

分配梁采用8槽钢，截面抵抗矩Wy=25325mm3；截面惯性矩为：

Iy=1013000mm3，按3跨梁续梁计算得：

腹板处：

fm=M/W=ql2/（10*Wy）=78.57×3002/（10×25325）=27.92MPa<1.25[fm]=181MPa。

w=ql4/（150*EIy）=78.57×3004/（150×210000×1013000）=0.02mm<300/400=0.75mm。

底板处：

fm=M/W=ql2/（10*Wy）=17.28×12002/（10×25325）=98.26MPa<1.25[fm]=181MPa。

w=ql4/（150*EIy）=17.28×12004/（150×210000×1013000）=1.12mm<900/400=2.25mm。

分配梁强度和刚度满足要求，安全系数为1.84。

6.2、顶板分配梁

顶板分配梁采用10cm×10cm方木，截面抵抗矩Wx=166667mm3；截面惯性矩为：

Ix=8333333mm3；分配梁间距为0.9m，则分配梁上作用的线分布荷载为q=（26×0.3+2.5+0.3）×0.9=9.54KN/m，按3跨梁续梁计算得：

fm=M/W=ql2/（10*Wx）=9.54×12002/（10×166667）=8.24MPa<1.15fm]=12.65MPa。

w=ql4/（150*EIx）=9.54×12004/（150×9000×8333333）=1.76mm<1200/400=3mm。

分配梁强度和刚度满足要求，安全系数为1.54。

6.3、翼缘板分配梁

翼缘板分配梁采用8槽钢，槽钢腹板竖直放置，截面抵抗矩Wx=25325mm3；截面惯性矩为：

Ix=1013000mm3；分配梁间距为0.9m，则分配梁上作用的线分布荷载为q=（26×0.65+2.5+0.3）×0.9=17.73KN/m，按3跨梁续梁计算得：

fm=M/W=ql2/（10*Wx）=17.73×12002/（10×25325）=100.8MPa<1.25[fm]=181MPa。

w=ql4/（150*EIx）=17.73×12004/（150×210000×1013000）=1.15mm<1200/400=3mm。

分配梁强度和刚度满足要求，安全系数为1.8。

七、碗扣支架检算

本方案碗扣支架在腹板范围立杆按0.3m×0.9m布置，横杆步距为0.6m,；底板立杆按0.9m×1.2m布置，横杆步距为1.2m；顶板立杆按0.9m×1.2m布置，横杆步距为1.2m；翼缘板立杆按1.2m×1.2m布置，横杆步距为1.2m。

顺桥向每3m布设横桥向通长斜杆一道，斜杆采用普通钢管与旋转扣件组成，扣件抗滑移承载力Rc=8.0KN。

7.1、碗扣支架计算荷载

根据《路桥施工手册》得作用于碗扣支架的永久荷载为：

q=26×h+0.3

其中：

h——混凝土高度，单位m

h1——碗扣支架高度，单位m

0.3——木模系统自重标准值，单位KN/m2

7.2、强度检算

根据支架纵向搭设间距取0.9m长梁段进行支架立杆反力分析，则：

腹板上最大单位荷载q1：

N=1.2×q+1.4×（2.0+1.0）=1.2×（26×3.25+0.3）+1.4×（2.0+1.0）=105.96KN/m2

0.9N=95.36KN/m

（注：

由于Midas软件斜截面的加载特殊性，施加于斜腹板上的竖向荷载乘系数0.65/2.68，0.65为斜腹板横桥向宽度，2.68为斜腹板斜长）

底板上单位荷载q2：

N=1.2×q+1.4×（2.0+1.0）=1.2×（26×0.6+0.3）+1.4×（2.0+1.0）=23.28KN/m2

0.9N=20.95KN/m

立杆轴向承载力满足要求。

翼缘板上单位荷载q3：

根部：

N=1.2×q+1.4×（2.0+1.0）=1.2×（26×0.65+0.3）+1.4×（2.0+1.0）=24.84KN/m2

0.9N=22.36KN/m

端部：

N=1.2×q+1.4×（2.0+1.0）=1.2×（26×0.284+0.3）+1.4×（2.0+1.0）=13.42KN/m2

0.9N=12.08KN/m

对支架进行平面建模计算结果如下：

由上面计算结果得知腹板上立杆最大轴力为N=36.6KN<[N0.6]=40KN，腹板立杆强度满足要求；底板、翼缘板范围立杆最大轴力为25.6KN<[N1.2]=30KN，底板、翼缘板范围立杆强度满足要求。

7.3、斜杆承载力及扣件抗滑移承载力检算

由上面计算可知风荷载值为0.19KN/m2，只对横桥向风荷载进行检算，斜杆每3.6m设置1道，每道设3根:

跨中截面支架高度H=7.5m，W1=WK×（3.05×3.6+（0.6×6+3.6）×0.048）=2.2KN，W2=WK×（1.2×6+3.6）×0.048=0.10KN，支架斜杆计算简图如下：

图6跨中截面支架稳定性计算简图

风荷载在斜杆中产生的最大内力为：

Q=∑WS=（2.2+0.1×5）×√（4.82+4.22）/4.2=4.10KN<[Qc]=8KN；

斜杆承载力及扣件抗滑移承载力满足要求。

7.4、稳定性检算

从前面计算可知，立杆轴力最大的位置为箱梁处腹板范围。

则有立杆长细比λ=l/i=1200/15.8=76，查《P235A钢管轴心受压构件的稳定系数》表得立杆轴心受压杆件稳定系数φ=0.744，则有：

[N]=φ*A*f=0.744×489×205=74.58KN

立杆的最大轴力为：

1.2×（26×3.25+0.4×10.5+0.3）×0.3×0.9+0.9×（1.4×（1.0+2.0）×0.3×0.9+3.5）

=33.01KN<[N]=74.58KN翼缘板根部立杆稳定性满足要求，安全系数2.26。

7.5、碗扣支架地基承载力检算

地基处理为先铲除地面植被的松散土，换填3:

7灰土0.5m深，灰土碾压压实度要求大于93%以上，灰土换填前，灰土底层原土必须振动碾压不少于6遍，现场实测地基承载力为140MPa，经振动压路机碾压6遍后的地基承载力为180KPa，换填后的地基承载力达250KPa；然后在灰土顶层浇筑15cm厚C20混凝土，钢管立柱通过15cm×15cm的调低座支于混凝土上。

由上面计算得单肢立杆最大轴力为36.6KN，考虑混凝土扩散角得作用于灰土上的压力值为：

P=36.6×103/（150+150×2）2=0.181MPa=181KPa<250KPa。

考虑灰土的扩散角为28°，得作用于地基上的压力值为：

P=36.6×103/（150+150×2+50×tan28°×2）2=145KPa<180KPa。

地基承载力按方案处理满足要求。

八、门式支架检算

门式支架立柱采用Ф600×8焊管，柱顶横梁采用双32a工字钢，纵梁采用I40a。

8.1、荷载计算

跨312县道支架顶部梁体高度为3.25m，支架顶部碗扣支架高度底板按1.5m、翼缘板按4.25m算，其横桥向布置形式同满堂碗扣支架，纵梁为两跨连续梁，单跨跨度为6.61m，则：

腹板上单位荷载：

q1=26×3.25+0.4×1.5+0.3+1.5=86.9KN/m2

底板上单位荷载：

q2=26×（0.3+0.3）+0.1×1.5+0.3+1.5=17.55KN/m2

翼缘板上单位荷载为：

q3=26×0.65+0.1×4.25+0.3+1.5=19.125KN/m2（根部）

q3‘=26×0.284+0.1×4.25+0.3+1.5=9.609KN/m2（端部）

8.2、纵梁检算

纵梁采用I40a，除了腹板范围采用双工字钢布置外，其余范围均采用单根布置，40a工字钢截面抵抗矩为Wx=1085000mm3，截面惯性矩为Ix=217000000mm4，d=10.5mm，SX=631200mm3；取最大线单位荷载计算，计算简图如下：

图9纵梁计算简图

选0.9m长梁段对梁底分配梁钢管支架反力进行分析（腹板上竖向荷载乘系数0.65/2.68），得各钢管立柱轴力如下图所示：

由上图知，最不利情况出在底板中间一根纵梁，其每米最大荷载为18.8/0.9=20.9KN/m；取此值对纵梁进行检算。

弯矩应力检算：

fmmax=0.125ql2/Wx=0.125×20.9×6.612×106/1085000=1