现浇梁支架验算.docx

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现浇梁支架验算

满堂式碗扣支架设计计算

AK1+218.426匝道桥位于毛集互通区A匝道上，为三联13孔，全长330.92m，左右幅分离式等截面预应力砼连续箱梁。

第一联5跨，为24.94+3×25+24.94m；第二联4跨，为23.36+2×25+24.94m；第三联4跨，为24.94+2×25+24.94m，其中第七跨与第八跨上跨高速公路主线。

预应力砼现浇连续梁为单箱单室结构，箱梁高1.5m，顶板宽7.15m，底板宽3.6m，两侧悬臂长各为1.62m；支点横梁处底板厚43cm，顶板厚45cm，腹板厚70cm；跨中箱梁底板厚18cm，顶板厚20cm，腹板厚50cm。

依据设计图纸、水文、地质情况，并充分结合现场的实际施工状况，为便于该区段连续箱梁的施工，保证箱梁施工的质量、进度、安全，我部采用满堂式碗扣支架组织该桥连续箱梁预应力混凝土逐段现浇施工。

一、满堂式碗扣件支架方案介绍

满堂式碗扣支架体系由支架基础（30cm厚5％灰土、5cm厚C20砼面层）、Φ48×3mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节底撑、顶托、[12.6槽钢做底板纵向垫梁、10cm×15cm做翼板纵向垫梁、25cm间距10cm×10cm做横向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。

[12.6槽钢及10cm×15cm木方垫梁沿纵桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁模板采用18mm厚定型大块竹胶模板，后背横向8cm×8cm木方，然后直接铺装在10cm×15cm、10cm×10cm木方分配梁上进行连接固定。

根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过计算确定，每孔支架立杆布置:

纵桥向立杆间距为:

3*60cm+n*120cm+3*60cm，横桥向立杆间距为2*90cm+2*60cm+3*90cm+2*60cm+2*90cm，即腹板区为60cm，两侧翼板及底板区为90cm，共11排；支架立杆步距为120cm，支架在桥纵向每360cm间距设置剪刀撑；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托下垫垫木，安置在砼面层上，以确保地基均衡受力。

二、支架计算与基础验算

（一）、资料

（1）WJ碗扣为Φ48×3.5mm钢管；

（2）立杆、横杆承载性能；

（3）根据《工程地质勘察报告》，本桥位处地基容许承载力在220Kpa以上。

碗扣立杆、横杆承载性能

立杆

横杆

步距（m）

允许载荷（KN）

横杆长度（m）

允许集中荷载（KN））

允许均布荷载（KN）

0.6

40

0.9

4.5

12

1.2

30

1.2

3.5

7

1.8

25

1.5

2.5

4.5

2.4

20

1.8

2.0

3.0

（二）、荷载分析计算

（1）箱梁实体荷载：

a、纵桥向根据箱梁断面变化，按分段均布荷载考虑，其布置情况如下：

纵桥向荷载分布图

b、桥向各断面荷载布如下：

横桥向荷载分布图

（2）模板荷载q2：

a、内模（包括支撑架）：

取q2－1=1.2KN/m2；

b、外模（包括侧模支撑架）：

取q2－2=1.5KN/m2；

c、底模（包括背木）：

取q2－3=1.0KN/m2；

（3）施工荷载：

取q3=2.0KN/m2。

（4）碗扣脚手架及分配梁荷载：

按支架搭设高度10米计算：

q4=1.5（钢管）+1.0（分配梁）=2.5KN/m2。

（5）水平模板的砼振捣荷载，取q5=2.0KN/m2。

（三）、碗扣立杆受力计算

（1）在跨中断面腹板位置，最大分布荷载：

q＝1.2*q1-2+1.2*（q2-1+q2-2+q2-3）+1.4*（q3+q4+q5）

=1.2*31.72+1.2*（1.2+1.5+1.0）+1.4*（2.0+2.5+2.0）=51.6KN/m2

碗扣立杆分布60cm×120cm，横杆层距（即立杆步距）60cm，则

单根立杆受力为：

N＝0.6×1.2×51.6=37.15KN<[N]=40KN

（2）在跨中断面底板位置，最大分布荷载

q=1.2*q1-4+1.2*（q2-1+q2-2+q2-3）+1.4*（q3+q4+q5）

=1.2*10.14+1.2*（1.2+1.5+1.0）+1.4*（2.0+2.5+2.0）=25.71KN/m2

碗扣立杆分布90cm×120cm，横杆层距（即立杆步距）120cm，则

单根立杆受力为：

N＝0.9×1.2×25.71=27.76KN<[N]=30KN

（3）跨中翼缘板位置立杆计算：

q=1.2*q1-1+1.2*（q2-1+q2-2+q2-3）+1.4*（q3+q4+q5）

=1.2*7.15+1.2*（1.2+1.5+1.0）+1.4*（2.0+2.5+2.0）=22.12KN/m2

碗扣立杆分布为90cm×120cm，横杆层距（即立杆步距）120cm，

单根立杆最大受力为：

N＝0.9×1.2×22.12=23.89KN<[N]=30KN

（4）支点底板位置：

q=1.2*q1-6+1.2*（q2-1+q2-2+q2-3）+1.4*（q3+q4+q5）

=1.2*22.91+1.2*（1.2+1.5+1.0）+1.4*（2.0+2.5+2.0）=41.03KN/m2

碗扣立杆分布为0.6cm×0.9cm，横杆层距（即立杆步距）120cm，则

单根立杆受力为：

N=0.6×0.9×41.03=22.16KN/m2<[N]=30KN

（四）、地基受力计算

　　　由工程地质勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，地表土质为亚粘土、粘土、

亚砂土，地基的承载力最小为160kpa，无软弱下卧层。

各部位地基受力如下表：

箱梁部位

荷载（KN）

受力面积（m2）

地基受力（Kpa）

跨中腹板

37.15

0.6*1.2

51.6

跨中底板

27.76

0.9*1.2

25.71

跨中翼缘板

23.89

0.9*1.2

22.12

支点底板

22.16

0.9*0.6

41.03

（五）、支架立杆稳定性验算

碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此

以轴心受压的单根立杆进行验算。

碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝489mm2，A3钢，I＝10.78*104mm4，回转半径λ=（I/A）1/2=1..58cm，[σ]=205MPa。

公式：

N≤[N]=ΦA[σ]

跨中底板位置步距：

h=120cm，跨中腹板位置步距h=60cm。

跨中底板处长细比λ＝L/λ=120/1.58=75.9<[λ]=150取λ＝76；

横梁底板处长细比λ＝L/λ=60/1.58=37.9<[λ]=150取λ＝38；

此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表：

Φ＝0.744（跨中底板处），Φ＝0.893（跨中腹板处）

跨中底板处：

[N]=0.744×489×205=74582.28N=74.6KN

跨中腹板处：

[N]=0.893×489×205=89518N=89.6KN

支架立杆步距120cm中受最大荷载的立杆位于跨中底板处，其N＝27.76KN；立杆步距60cm中受最大荷载的立杆位于跨中腹板处，其N＝37.15KN（见前碗扣件受力验算）

由上可知：

跨中底板处：

N＝27.76KN≤[N]=74.6KN

跨中腹板处：

N＝37.15KN≤[N]=89.6KN

跨中底板处：

n＝[N]/N＝74.6/27.76＝2.7＞2

跨中腹板处：

n＝[N]/N＝89.6/37.15＝2.4＞2

结论：

支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。

（六）、地基沉降量估算

（1）假设条件：

E0在整个地层中变化不大，计算地层按一层进行考虑。

（2）按照弹性理论方法计算沉降量：

S=pbω（1-μ2）/E0

S——地基土最终沉降量；

p——基础顶面的平均压力；按最大取值P＝51.6Kpa

b——矩形基础的宽度；0.6m

μ、E0——分布为土的泊松比和变形模量；μ=0.2

E0=[1-2μ2/（1-μ）]Es=5.517

Es——土的压缩模量，取6.13Mpa

ω——沉降影响系数，取1.12

最终沉降量：

S＝51.6×10-3×0.9×1.12×（1-0.22）/5.517=9.1mm

（七）、支撑梁受力计算

1）[12.6槽钢受力计算

[12.6槽钢为热轧普通槽钢，截面惯性距Ix＝388.5cm4，截面抵抗距Wx=36.4cm3，容许弯曲应力[σw]＝145MPa，弹性模量E＝2.1×105MPa。

a.跨中腹板部位：

腹板部位的砼荷载q＝51.6*0.6=30.96KN/m，立杆纵向间距为120cm，横向间距为60cm，按3等跨连续梁计算。

①荷载：

均布荷载q＝30.96KN/m

②强度验算：

Mmax=0.08*ql2＝0.08*30.96*1.22＝3.57KN·m＝3.57*106N·mm

σw=Mmax/Wx=3.57×106/36.4×103＝98.1MPa<[σw]=145MPa

③挠度验算：

f＝0.677*ql4/100EI＝0.677*30.96*103*1.24/100*2.1×1011*388.5*10-8

＝0.5mm

b.跨中底板部位：

立杆纵向间距为120cm，横向间距为0.9cm，底板部位的砼荷载q＝25.71*0.9=23.14<30.96KN/m，不作检算。

c.支点底板部位：

立杆纵向间距为60cm，横向间距为0.9cm，底板部位的砼荷载q＝41.03*0.9=36.93KN/m，按3等跨连续梁计算。

①荷载：

均布荷载q＝36.93KN/m

②强度验算：

Mmax=0.08*ql2＝0.08*36.93*0.62＝1.06KN·m＝1.06*106N·mm

σw=Mmax/Wx=1.06×106/36.4×103＝29.1MPa<[σw]=145MPa

③挠度验算：

f＝0.677*ql4/100EI＝0.677*36.93*103*0.64/100*2.1×1011*388.5*10-8

＝0.4mm

2）10cm×15cm木方受力验算

10×15cm方木采用木材材料为A－3~A－1类，其容许应力、弹性模量按A－3类计，即：

[σw]＝12Mpa，E＝9×103MPa，10cm×15cm方木的截面特性：

W＝10×152/6＝375cm3，I=10×153/12=2812.54cm4。

a.跨中腹板部位：

腹板部位的砼荷载q＝51.6*0.6=30.96KN/m，立杆纵向间距为120cm，横向间距为60cm，按3等跨连续梁计算。

①荷载：

均布荷载q＝30.96KN/m

②强度验算：

Mmax=0.08*ql2＝0.08*30.96*1.22＝3.57KN·m＝3.57*106N·mm

σw=Mmax/Wx=3.57×106/375×103＝9.52MPa<[σw]=12MPa

③挠度验算：

f＝0.677*ql4/100EI＝0.677*30.96*103*1.24/100*9×109*2812.54*10-8

＝1.7mm

b.跨中底板部位：

立杆纵向间距为120cm，横向间距为0.9cm，底板部位的砼荷载q＝25.71*0.9=23.14<30.96KN/m，不作检算。

c.支点底板部位：

立杆纵向间距为60cm，横向间距为0.9cm，底板部位的砼荷载q＝41.03*0.9=36.93KN/m2，按3等跨连续梁计算。

①荷载：

均布荷载q＝36.93KN/m

②强度验算：

Mmax=0.08*ql2＝0.08*36.93*0.62＝1.06KN·m＝1.06*106N·mm

σw=Mmax/Wx=1.06×106/375×103＝2.83MPa<[σw]=12MPa

③挠度验算：

f＝0.677*ql4/100EI＝0.677*36.93*103*0.64/100*9×109*2812.54*10-8

＝0.1mm

（八）、分配梁计算

10×10cm木方做横向分配梁，间距25cm，其容许应力、弹性模量按A－3类计，即：

[σw]＝12MPa，E＝9×103MPa。

10cm×10cm方木的截面特性：

W＝10×102/6＝167cm3，I=10×103/12=833.34cm4。

1）.跨中底板部位：

立杆纵向间距为120cm，横向间距为0.9cm，底板部位的砼荷载q＝25.71*0.25=6.43KN/m，按3等跨连续梁计算。

①荷载：

均布荷载q＝6.43KN/m

②强度验算：

Mmax=0.08*ql2＝0.08*6.43*0.92＝0.42KN·m＝0.42*106N·mm

σw=Mmax/Wx=0.42×106/167×103＝2.51MPa<[σw]=12MPa

③挠度验算：

f＝0.677*ql4/100EI＝0.677*6.43*103*0.94/100*9×109*833.34*10-8

＝0.4mm

2）.跨中腹板部位：

立杆纵向间距为120cm，横向间距为0.6cm，底板部位的砼荷载q＝51.6*0.25=12.9KN/m，按2等跨连续梁计算。

①荷载：

均布荷载q＝12.9KN/m

②强度验算：

Mmax=0.125*ql2＝0.125*12.9*0.62＝0.58KN·m＝0.58*106N·mm

σw=Mmax/Wx=0.58×106/167×103＝3.47MPa<[σw]=12MPa

③挠度验算：

f＝0.521*ql4/100EI＝0.521*12.9*103*0.64/100*9×109*833.34*10-8

＝0.1mm

3）.支点底板部位：

立杆纵向间距为60cm，横向间距为0.9cm，底板部位的砼荷载q＝41.03*0.25=10.26KN/m，按3等跨连续梁计算。

①荷载：

均布荷载q＝10.26KN/m

②强度验算：

Mmax=0.08*ql2＝0.08*10.26*0.92＝0.66KN·m＝0.66*106N·mm

σw=Mmax/Wx=0.66×106/167×103＝3.95MPa<[σw]=12MPa

③挠度验算：

f＝0.677*ql4/100EI＝0.677*10.26*103*0.94/100*9×109*833.34*10-8

＝0.6mm

（九）竹胶模板受力计算

1）底模板受力计算

①荷载按腹板部位荷载进行计算，q=51.6×0.001＝0.052KN/m

②计算参数：

竹胶模板面板宽122cm,其肋（10cm×10cm木方分配梁）间距为25cm，因此，面板按五跨连续梁进行计算。

竹胶面板规格为2440mm×1220mm×18mm，静曲强度：

[σ]纵向≥70Mpa，[σ]横向≥50Mpa，弹性模量：

[E]纵向≥6×103Mpa，[E]横向≥4×103Mpa。

取1mm宽竹胶板作简化计算，其截面抵抗距W=bh2/6=1×182/6=54mm3，跨度/板厚=600/18=33.3＜100，属小挠度连续板。

③面板验算

a.强度验算：

Mmax=KmqL2=0.103×0.052×2502=334.8N.mm

σ=M/W=334.8/54=6.2N/mm2＜[σ]横向=50Mpa，满足要求。

b.刚度验算：

考虑竹胶面板肋为10cm×10cm木方，面板净跨径为150mm，故ω=KωqL4/（100EI）=0.521×0.052×（0.15）4/（100×4×103×1×183/12）

=0.1mm＜[ω]=0.4mm，满足要求。

2）侧模板受力计算

侧模板采用18mm厚竹胶板，8×8cm木方作模板竖肋，间距20cm，双排钢管作横

肋，拉筋两层设置，间距100cm，对此进行模板和支撑受力计算。

根据箱梁设计图纸，可知侧模与水平线夹角为20º，则可知cos20=0.93°≈1，则可以假设侧模垂直受水平荷载的情况进行计算。

①水平荷载计算：

砼浇筑速度v=0.3m/h，侧模高度为110cm，新浇砼初凝时间为6h，故新浇砼对侧模侧压力按下式计算：

P1=γ·h＝26×1.1＝28.6KN/m2

振捣砼产生荷载：

P2＝4.0KPa

②面板验算：

按五跨连续梁进行验算，荷载q＝32.6×0.001＝0.033KN/m。

a.强度验算：

Mmax=KmqL2=0.103×0.033×2502=212.4N.mm

σ=M/W=212.4/54=3.93N/mm2＜[σ]横向=50Mpa，满足要求。

b.刚度验算：

考虑面板竖肋为8cm×8cm木方，面板净跨径为170mm，故ω=KωqL4/（100EI）=0.664×0.033×（0.17）4/（100×4×103×1×183/12）

=0.1mm＜[ω]=0.4mm，满足要求。

③8cm×8cm木方竖肋验算

8×8cm木方做侧模竖肋，间距25cm，其容许应力、弹性模量按A－3类计，即：

[σw]＝12MPa，E＝9×103MPa。

10cm×10cm方木的截面特性：

W＝8×82/6＝85.3cm3，I=8×83/12=341.3cm4。

按三跨连续梁进行验算，跨度取60cm。

a.荷载：

均布荷载q＝32.6×0.25＝8.15KN/m

b.强度验算：

Mmax=0.100*ql2＝0.100*8.15*0.62＝0.29KN·m＝0.29*106N·mm

σw=Mmax/Wx=0.29×106/85.3×103＝3.4MPa<[σw]=12MPa

c.挠度验算：

f＝0.677*ql4/100EI＝0.677*8.15*103*0.64/100*9×109*341.3*10-8

＝0.2mm

④拉筋设计

拉筋采用φ12mm圆钢，间距为纵向100cm，竖向60cm，进行如下验算：

F=（P1+P2）×0.6×1＝19.56KN

σ＝F/A=173.0MPa＜[σ]=235MPa，满足强度要求。

三、小结

根据以上验算，该支架、模板满足足够的强度、刚度等要求，可以用以该现浇梁施

工，施工中根据第一跨首件工程完成后及时进行总结，用以确定指导后续施工。