朱山湖三桥现浇梁支架计算终汇总.docx
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朱山湖三桥现浇梁支架计算终汇总
硃山湖北路西延伸段道路、排水、桥梁工程
硃山湖三桥
现
浇
箱
梁
支
架
验
算
一.编制依据
1.中国公路工程咨询集团有限责任公司《硃山湖北路西延伸段道路、排水、桥梁工程》图纸；
2.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2010）
3.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
4.《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）
5.《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）
6.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
7.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
8.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
9.《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ166-2008
二.现浇箱梁结构形式
我单位承接的现浇箱梁，为拱形段面的二箱室直腹箱梁，边跨20m、中跨30m，一联共6跨，箱梁顶部宽13.5m、底部宽8.5m，箱梁高3.5~1.4m，端横梁宽1.2m，中横梁宽1.6m，腹板宽的0.75m—0.45m，底板厚度0.22m，顶板厚度0.25m。
三.现浇支架结构形式及材料参数
支架在承台和水中插打钢管桩作为支点，根据箱梁部位不同横向间距分别为3m、4m、2.7m，纵向间距为6m、7.95m、9m。
纵向主梁采用H588型钢梁横向间距为2.5m、2.25m、2m、1.75m，纵向间距为6m、7.95m、9m。
小分配梁为18b槽钢间距0.6m。
碗扣脚手架纵向间距0.6m，横向间距腹板处0.6m，其余部位0.9m。
支架主要材料和性能参数
Q235型钢容许应力及弹性模量
钢模板采用的钢材均为Q235，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中，表3.4.1-1钢材的强度设计值〔σ〕=205Mpa、E=2.1×105MPa
100mm×100mm木枋,不同的材质的木枋，其受力性能也不一样。
常用木枋的容许应力及弹性模量如下：
查《公路桥涵结构及木结构设计规范》JGJ025-86。
马尾松：
顺纹弯应力：
[σw]=12.0MPa
弯曲剪应力：
[τ]=1.9MPa
顺纹承压应力：
[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
顺纹承压应力：
[σa]=11.0MPa
弹性模量：
E=9×103MPa
主线桥标准段面支架图
四.现浇支架计算
根据箱梁不同结构形式，算出对应支架各种构件的受力情况，取最不利的构件进行验算，为简化计算选取0~1#段主梁进行验算，该处主纵梁跨度最大9m。
支架按照连续梁形式搭设，箱梁内箱室处重量通过分配梁、碗口支架、工字钢将荷载平均在H588型钢梁上，主纵梁将荷载通过横向分配梁传递道钢管桩支点上。
按照以往类似工程施工经验，荷载取值按照箱梁自重120%加上主纵梁重量计算，主纵梁较重不能含盖在20%内，只能包括：
模板自重、工字钢自重、碗口自重、立柱自重、施工荷载、安全系数。
1.支架荷载
⑴箱梁钢筋砼重量（0~1#墩）
A处荷载：
G1=（13.829+22.335-（2*2.897+2*6.563））
*2.6*1.2*10/2=269t
B处荷载：
G1=（31.467+22.335-（2*5.432+2*6.563））
*2.6*1.2*2/2=93.01t
⑵H588纵梁重量G6=0.11t/m
2、支架构件验算
㈠H588纵梁
长度16.95m，跨度6.0m、6.0m、4.5m，选取靠近墩柱处的12m长的H588型钢进行验算，B段均布荷载Q1=269/7/10+0.11=3.95t/m；B=93.01/7/2+0.11=6.75t/m。
主纵梁采用MIDASCivil计算软件进行杆件内力分析。
⑴计算荷载及结构简图
支点反力
纵梁反力
R1=87.8kN；R2=307.8kN；R3=134.5kN
⑵弯矩图
弯矩图
⑶变形图
变形图
⑷杆件内力表
杆件内力表
单元
位置
剪力-z（kN）
弯矩-y（kN*m）
1
端部
-87.78
0
1
中部
30.72
85.6
1
端部
149.22
-184.29
2
端部
-158.55
-184.29
2
中部
-79.55
53.8
2
端部
-0.55
133.9
3
端部
-0.55
133.9
3
中部
66.95
100.7
3
端部
134.45
0
⑸杆件验算
通过桁架内力分析，受力最大部位为单元2端部：
H型钢588×300×12×20mm，截面特性参数如下：
Ix=118000cm4
Wx=7867cm3
Sx=4309cm3
tw=1.2cm
计算最大弯矩、最大剪力分别为：
Mmax=214.7kN.m，Qmax=238.3kN，则有：
σ=Mmax/W=184290/7867=23.4MPaｔ=QmaxSx/I/tw=（158550*4309*10-6/118000*10-8/1.2*10-2）*10-6
=48.3MPa最大挠度f=2mm＜6000/400=15mm
刚度可以满足要求
㈡I45b横梁
横梁采用二根45b工字钢，具体验算如下（验算时取截面取1×45b进行验算），单根45b工字钢上支座反力q=307.8/2=153.9kN。
计算内力图
反力图
横梁反力
R=339.9kN
弯矩图
变形图
杆件内力表
单元
位置
剪力-z（kN）
弯矩-y（kN*m）
2
位置
138.58
34.47
2
端部
138.58
-17.5
2
中部
138.58
-69.46
3
端部
-115.07
-69.46
3
位置
-115.07
-11.93
3
端部
-115.07
45.61
6
位置
135.44
9.97
6
端部
135.44
-57.75
6
中部
135.44
-125.47
7
端部
-204.5
-125.47
7
位置
-204.5
-48.78
7
端部
-204.5
27.91
9
端部
103.3
129.12
9
中部
103.3
64.56
9
端部
103.3
0
I45b工字钢，截面特性参数如下：
W=1432.9cm3，
Ix=32241cm4
Sx=836.4cm3
tw=13.5mm
计算最大弯矩、最大剪力分别为：
Mmax=129.1kN.m，Qmax=204.5KN，则有：
σ=Mmax/W=129100/1432.9=90.1MPaｔ=QmaxSx/I/tw=（204500*836.4*10-6/32241*10-8/13.5*10-3）*10-6
=39.3MPa最大挠度f=2mm＜4000/400=10mm
刚度可以满足要求
㈢临时支撑桩
支撑桩直径400mm，桩长10m。
安装地质报告3#墩处支撑桩穿过土层：
淤泥质土L1＝0.9m，桩周土极限摩阻力τ1＝65KPa；粉质粘土L2＝6.4m，桩周土极限摩阻力τ1＝250KPa。
由0.5×U×∑Li×τi，得[N]＝102t，102t＞66.8t，合格。
φ400钢管桩特性参数
桩采用φ400的钢管桩作为基础，钢管的壁厚为10mm。
钢管回转半径
长细比λ=2（L+0.9）/i=2*（2.7+0.9）/0.138=0.845
L自由长度，增加0.9m（淤泥质土层不在固定端考虑范围内）
查表用内插发得Ф=0.845，则
σ=（φA）=668000/（0.845*0.0123）*10-6=64.3Mpa<205Mpa
强度满足要求。
㈣碗扣支架验算
⑴取箱梁最重部位横梁处进行验算，横梁处脚手架搭设纵横间距600mm，步距600mm。
单根立杆荷载N
N=（22.335-2*6.563）*26*1.2*0.6/13=13.3kN
查碗口脚手架规范附表B2：
外径48钢管：
立杆稳定性（组合风载）：
A＝4.89cm2、w=5.08cm3、i=1.58cm。
当L0=60cm时，λ=L0/i=60/1.58=37.98，查附表C
φ=0.886
N/（φ*A）+Mw/（γ*w）=13.3*103/（0.886*4.89*102）+0.013*106/（1.15*5.08*103）=32.2MPa＜215MPa，
即立杆强度满足要求。
γ=1.15取自（GB50017-2003）表5.2.1
㈤18#槽钢验算
⑴取跨度最大的2.25m，布置三根碗扣脚手架立杆按照简支梁计算（偏安全）。
变形图
弯矩图
[18槽钢，截面特性参数如下：
W=152.211cm3，
计算最大弯矩、最大剪力分别为：
Mmax=12.5kN.m，则有：
σ=Mmax/W=12500/152.211=82MPa最大挠度f=2mm（取主梁净跨4m）
=2mm＜2250/400=5.6mm
刚度可以满足要求
3、箱梁模板验算
㈠底模强度验算
主梁底模采用优质竹胶板，竹胶板厚度12mm。
铺设在支架立杆顶托上纵桥向方木上。
纵桥向方木间距均按25cm布置；底模验算按横桥向方木上纵桥向方木间距25cm布置计算。
取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图：
通过前面分析计算及布置方案，纵桥向方木布置间距分别为0.25m，为底模板荷载最不利位置，则有：
竹胶板弹性模量
E=5000MPa
底板的截面惯性矩
I=（bh3）/12（1*0.0123）/12=1.44*10-7m4
模板厚度计算：
砼荷载：
q=39.1kN/m
则：
Mmax=qL2/8=39.1*0.152/8
=0.11kN·m
模板需要的截面模量：
W=M/[σw]*0.9=0.11/（0.9*11*103）=1.2*10-5m3
取模板的宽度b为1.22m，根据W、b得h为：
则：
根据实际材料的规格，模板采用2440*1220*12mm规格的竹胶板。
结论：
采用12mm竹胶板底模板满足要求。
㈡木方验算
纵桥向采用100*100mm规格的方木，方木跨度按立杆在纵桥向的跨度600mm，纵向方木间距250mm。
将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的允许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。
q=39.1*0.25=9.8kN/m
Mmax=qL2/8=9.8*0.62/8=0.44kN·m
W=（bh2）/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
则：
σw=M/W=440/（1.67×10-4×0.9）*10-6=2.9MPa<[σw]=11MPa
注：
0.9为方木的不均匀折减系数。
结论：
采用100X100mm木方满足要求。
㈢小分配梁
I10工字钢分配梁验算，分配梁间距0.9m简支梁结构计算（按照最大跨度考虑）。
分配梁按照均布荷载考虑，即：
q=39.1*0.6=23.5kN/m
Mmax=qL2/8=23.5*0.92/8=2.34kN·m
10工字钢：
W=49cm3,I=245cm4
最大应力σmax=M/W=2340/49
=47.8Mpa＜〔σ〕=205Mpa
强度可以满足要求
最大挠度f=5ql4/384EI
=5×23500×0.94/（384×2.1×106×105×245×10-8）×103=0.4mm＜900/400=2.3mm
刚度可以满足要求
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