公路跨线桥连续箱梁满堂支架设计计算书.docx
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公路跨线桥连续箱梁满堂支架设计计算书
目录
一、计算依据3
二、支架设计方案3
三、支架力学验算4
（一）最不利荷载位置计算4
（二）次不利荷载位置计算6
（三）一般不利荷载位置计算8
四、纵横木楞力学验算10
（一）最不利荷载位置计算10
（二）次不利荷载位置计算11
（三）一般不利荷载位置计算12
五、地基承载力计算13
六、跨公路门架计算14
（一）荷载计算14
1、最不利位置荷载计算14
2、一般不利位置荷载计算17
（三）纵梁工字钢验算19
1、纵梁40号工字钢截面力学性能19
2、受力计算19
3、抗弯稳定性验算20
4、剪应力验算20
5、挠度计算21
（四）临时墩顶横梁验算21
1、28号槽钢截面力学性能21
2、受力计算21
3、抗弯稳定性验算22
番禺11号公路跨线桥连续箱梁
满堂支架计算
一、计算依据
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）
《番禺11号公路跨线桥设计图》
二、支架设计方案
番禺11号公路跨线桥，桥面全宽34.5m，分左右幅，半幅桥宽16.75m，箱梁与桥面同宽，共分为3联:
（30m×4）+（35m×8）+（40m×2+25m），第一联、第三联设计为现浇预应力连续箱梁，第二联设计为预制安装组合箱梁，第一联梁高1.7m，第二联梁高1.8m，第三联梁高2.0m。
第一联、第三联现浇箱梁设计为半幅单箱双室，箱梁底宽12m，连续箱梁现浇支架拟采用Ф48×3.5mm扣件式钢管支架，支架高度为5～9m。
第三联12～15号敦，在13、14号中墩两侧各2m长度范围按照50×30cm布置立杆，在两个中墩两侧各2m～7m长度范围内按照60×30cm（纵向×横向）布置立杆，其余范围按照60×60cm布置立杆。
12、15号墩是现浇梁端部，靠近墩的位置按13、14号中墩一侧的尺寸布置立杆。
水平横杆按照120cm步距布置，中间纵横向每5m在横断面设连续剪刀撑，两侧面及端面分别设置剪刀撑，每4.5m高设置一道水平剪刀撑。
竖向调节钢管扣件全部采用3个扣件扣住。
为了保证扣件的受力满足设计及规范要求，均需在方木下添加一根纵向钢管。
具体详见“番禺11号公路跨线桥现浇箱梁支架布置示意图”。
三、支架力学验算
（一）最不利荷载位置计算
综合考虑该跨连续梁的结构形式，在中墩的位置最重，按箱梁底宽计算，该断面面积为12×2.0=24㎡,该位置长度为2.0m。
对该位置进行支架检算：
1、支架布置以50×30cm布置考虑,钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为：
24×1×26=624（KN）
则单位面积承重为：
q1=624KN/（12×1）=52（KN/㎡）
由于钢管布置为50cm×30cm，则
单根承载力为：
52KN/㎡×0.5×0.3=7.8（KN/根）
2、底模及内模构造荷载
取 q2=5KN/㎡
3、扣件式钢管支架自重（按9m高度计算）
a、立杆自重（采用Ф48×3.5mm钢管单位重量为3.84kg/m）
q31=0.0384KN/m×9m=0.313（KN/根）
b、可调托座
q32=0.045KN/m×1个=0.045（KN/根）
c、横杆自重
q33=0.0384KN/m×8×0.8=0.246（KN/根）
d、扣件自重
直角扣件:
q34=0.0132KN/m×（8×2+3）个=0.251（KN/根）
对接扣件:
q35=0.0184KN/m×1个=0.0184（KN/根）
所以扣件式钢管支架自重:
q3=q31+q32+q33+q34+q35
=0.313+0.045+0.246+0.251+0.184
=1.039（KN/根）
4、施工活荷载（参照规范4.2.2表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，以3KN/㎡计，基于安全考虑，取5KN/㎡）
q4=5KN/㎡
5、单根钢管设计轴向力
荷载组合：
施工恒载:
NGK=（q1+q2）×0.5×0.3+q3
=（52+5）×0.5×0.3+1.039
=9.589（KN/根）
活荷载:
NQK=q4×0.5×0.3=5×0.5×0.3=0.75（KN/根）
轴向力：
N=1.2NGK+1.4NQK
=1.2×9.589+1.4×0.75
=12.557（KN/根）
6、钢管支架的稳定性检算
单根钢管截面面积（由于是旧管，按壁厚3mm计，另外乘以0.75折减系数）：
A=423.9×0.75=318mm2；回转半径：
i=1.58cm
由于λ=l0/i=（h+2a）/i=（120+2×40）/1.58=127
查得φ=0.412
N/（φ×A）=12557/（0.412×318）
=95.84MPa≤164Mpa
（其中，Q235钢管容许应力为205Mpa×80％=164Mpa，80%为旧管疲劳折减系数）
根据以上计算可知，钢管立杆的稳定性符合要求，安全系数164/95.84=1.7，其中未计算剪刀撑重量。
7、扣件受力分析
对于底板及腹板位置钢管均采用搭接控制标高，主要依靠扣件进行受力，现我部施工的搭接全部采用三扣件搭接，现对扣件抗滑力进行验算：
从整体验算结果可知：
单根钢管承载力为：
12.557KN/根
单个扣件受力为：
12.557/3=4.2KN/个
根据<<扣件式规范〉〉表5.1.7中知：
直角扣件、旋转扣件（抗滑）承载力设计值为8.0KN，所以扣件抗滑符合要求，安全系数为：
8/4.2=1.9。
（二）次不利荷载位置计算
距墩轴线1米为次不利荷载位置，该位置渐变长度为5.3m，与跨中截面相接，按最大荷载对该位置进行支架检算，仍按箱梁底宽计算，该断面面积为：
12×2.0-（2.0-0.50-0.75）×（12-0.8×2-1.0）
=16.95㎡
1、支架布置以60×30cm布置考虑,钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为：
16.95×26×1=440.7KN
则单位面积承重为：
q1=440.7（KN/m）/12m=36.725KN/㎡
由于钢管布置为60cm×30cm，则
单根承载力为：
36.725KN/㎡×0.6×0.3=6.611KN/根
2、底模及内模构造荷载
q2=5KN/m2
3、扣件式钢管支架自重（按9m高度计算）
a、立杆自重（采用Ф48×3.5mm钢管单位重量为3.84kg/m）
q31=0.0384KN/m×9m=0.3132KN/根
b、可调托座
q32=0.045KN/m×1个=0.045KN/根
c、横杆自重
q33=0.0384KN/m×8×（0.6+0.3）=0.276KN/根
d、扣件自重
直角扣件:
q34=0.0132KN/m×（8×2+3）个=0.251KN/根
对接扣件:
q35=0.0184KN/m×1个=0.0184KN/根
所以扣件式钢管支架自重:
q3=q31+q32+q33+q34+q35
=0.313+0.045+0.276+0.251+0.184
=1.069KN/根
4、施工活荷载（参照规范4.2.2表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，以3KN/㎡计，基于安全考虑，取5KN/㎡）
q4=5KN/㎡
5、荷载组合
施工恒载：
NGK=（q1+q2）×0.6×0.6+q3
=（36.725+5）×0.6×0.3+1.069
=8.58KN/根
活荷载：
NQK=q4×0.6×0.3=5×0.6×0.3=0.9KN/根
荷载组合：
N=1.2NGK+1.4NQK
=1.2×8.58+1.4×0.9
=11.556KN/根
6、钢管支架的稳定性检算
单根钢管截面面积（按壁厚3mm计，另外乘以0.75折减系数）：
A=423.9×0.75=318mm2；回转半径：
i=1.58cm
由于λ=l0/i=（h+2a）/i=（120+2×40）/1.58=127
查得φ=0.412
N/（φ×A）=11556/（0.412×318）
=88.2MPa≤164Mpa（Q235钢管容许应力205Mpa×80％，80%为旧管疲劳折减系数）
根据以上计算可知，钢管立杆的稳定性符合要求，安全系数164/88.2=1.8，其中未计算剪刀撑重量、风力和混凝土倾倒冲击力的影响。
7、扣件受力分析
对于底板及腹板位置钢管均采用搭接控制标高，主要依靠扣件进行受力，现我部施工的搭接全部采用三扣件搭接，现对扣件抗滑力进行验算：
从整体验算结果可知：
单根钢管承载力为：
11.556KN/根
单个扣件受力为：
11.556/3=3.9KN/个
根据<<扣件式规范〉〉表5.1.7中知：
直角扣件、旋转扣件（抗滑）承载力设计值为8.0KN，所以扣件抗滑符合要求，安全系数为：
8/3.9=2.0。
（三）一般不利荷载位置计算
中跨中部为一般不利位置仍按箱梁底宽计算，该断面面积为：
12×2.0-（2.0-0.47）×（12-0.45×3）+（0.8×0.25×2）+（0.25×0.25×2）
=8.23㎡，该位置长度为22.8m。
对该位置进行支架检算：
1、支架布置以60×60cm布置考虑,钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为：
8.23×26×1=213.98KN
则单位面积承重为：
q1=213.98（KN/m）/12m=17.832KN/㎡
由于钢管布置为60cm×60cm，则
单根承载力为：
17.832KN/㎡×0.6×0.6=6.419KN/根
2、底模及内模构造荷载
q2=5KN/m2
3、扣件式钢管支架自重（按9m高度计算）
a、立杆自重（采用Ф48×3.5mm钢管单位重量为3.84kg/m）
q31=0.0384KN/m×9m=0.3132KN/根
b、可调托座
q32=0.045KN/m×1个=0.045KN/根
c、横杆自重
q33=0.0384KN/m×8×（0.6+0.6）=0.369KN/根
d、扣件自重
直角扣件:
q34=0.0132KN/m×（8×2+3）个=0.251KN/根
对接扣件:
q35=0.0184KN/m×1个=0.0184KN/根
所以扣件式钢管支架自重:
q3=q31+q32+q33+q34+q35
=0.313+0.045+0.369+0.251+0.184
=1.162KN/根
4、施工活荷载（参照规范4.2.2表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，以3KN/㎡计，基于安全考虑，取5KN/㎡）q4=5KN/㎡
5、荷载组合
施工恒载：
NGK=（q1+q2）×0.6×0.6+q3
=（17.832+5）×0.6×0.6+1.162
=9.382KN/根
活荷载：
NQK=q4×0.6×0.6=5×0.6×0.6=1.8KN/根
荷载组合：
N=1.2NGK+1.4NQK
=1.2×9.382+1.4×1.8
=13.778KN/根
6、钢管支架的稳定性检算
单根钢管截面面积（按壁厚3mm计，另外乘以0.75折减系数）：
A=423.9×0.75=318mm2；回转半径：
i=1.58cm
由于λ=l0/i=（h+2a）/i=（120+2×40）/1.58=127
查得φ=0.412
N/（φ×A）=13778/（0.412×318）
=105.2MPa≤164Mpa（Q235钢管容许应力205Mpa×80％，80%为旧管疲劳折减系数）
根据以上计算可知，钢管立杆的稳定性符合要求，安全系数164/105.2=1.5，其中未计算剪刀撑重量、风力和混凝土倾倒冲击力的影响。
7、扣件受力分析
对于底板及腹板位置钢管均采用搭接控制标高，主要依靠扣件进行受力，现我部施工的搭接全部采用三扣件搭接，现对扣件抗滑力进行验算：
从整体验算结果可知：
单根钢管承载力为：
13.778KN/根
单个扣件受力为：
13.778/3=4.6KN/个
根据<<扣件式规范〉〉表5.1.7中知：
直角扣件、旋转扣件（抗滑）承载力设计值为8.0KN，所以扣件抗滑符合要求，安全系数为：
8/4.6=1.7。
四、纵横木楞力学验算
纵横向木楞采用10×10cm方木，材质为松木，按较低强度等级TC13取职，抗弯允许应力fm=13（N/m㎡）,顺纹抗剪fv=1.4（N/m㎡），横纹局部承压fc90=2.9（N/m㎡），弹性模量E=10000（N/m㎡），露天折减系数为0.9，在生产性高温影响下，木材表面温度达40~50℃折减系数为0.8。
A=100cm2,I=833cm4,Wa=167cm3。
（一）最不利荷载位置计算
1、箱梁混凝土荷载：
支架布置以50×30cm布置考虑,钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为：
24×1×26=624（KN）
则单位面积承重为：
q1=624KN/（12×1）=52（KN/㎡）
2、施工荷载
a、底模及内模构造荷载
取q2=5KN/m2
b、其他活荷载
取q4=5KN/㎡
3、荷载组合，由于钢管布置为50cm×30cm，则
q=q1+q2+q4=（52+5+5）×0.3=18.6（KN/m）
即q=18.6×1000
=1.86×104（N/m）
4、木楞跨中弯矩
Mmax=ql2/8=1.86×104×0.52/8=581.3（N·m）
5、弯应力
σm=M/Wa=581.3/（167/1000000）=3.48×106（N/㎡）
即σm=3.48×106/1000000
=3.48（N/m㎡）﹤fm=9.36（N/m㎡）
其中：
fm=13×0.9×0.8=9.36
安全系数为：
9.36/3.48=2.68
6、局部承压力
荷载：
q×0.5/2=1.86×104×0.5/2=4650（N）
成压应力：
4650/（100×100）=0.465（N/mm2）﹤fc90=2.088（N/mm2）
其中：
fc90=2.9×0.8×0.9=2.088（N/mm2）
安全系数：
2.088/0.465=4.4
7、剪应力验算
荷载：
4650（N）
剪应力：
4650/（100×100）=0.465（N/mm2）﹤fv=1.008（N/m㎡）
其中：
fv=1.4×0.8×0.9=1.008（N/m㎡）
安全系数：
1.008/0.465=2.1
（二）次不利荷载位置计算
1、支架布置以60×30cm布置考虑，钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为：
16.95×26×1=440.7KN
则单位面积承重为：
q1=440.7（KN/m）/12m=36.725KN/㎡
2、施工荷载
a、底模及内模构造荷载
取q2=5KN/m2
b、其他活荷载
取q4=5KN/㎡
3、荷载组合，由于钢管布置为60cm×30cm，则
q=q1+q2+q4=（36.725+5+5）×0.3=14.02（KN/m）
即q=14.02×1000
=1.402×104（N/m）
4、木楞跨中弯矩
Mmax=ql2/8=1.402×104×0.62/8=630.9（N·m）
5、弯应力
σm=M/Wa=630.9/（167/1000000）=3.778×106（N/㎡）
即σm=3.778×106/1000000
=3.778（N/m㎡）﹤fm=9.36（N/m㎡）
其中：
fm=13×0.9×0.8=9.36
安全系数为：
9.36/3.778=2.4
6、局部承压力
荷载：
q×0.6/2=1.402×104×0.6/2=4206（N）
成压应力：
4206/（100×100）=0.421（N/mm2）﹤fc90=2.088（N/mm2）
其中：
fc90=2.9×0.8×0.9=2.088（N/mm2）
安全系数：
2.088/0.421=4.9
7、剪应力验算
荷载：
4206（N）
剪应力：
4206/（100×100）=0.421（N/mm2）﹤fv=1.008（N/m㎡）
其中：
fv=1.4×0.8×0.9=1.008（N/m㎡）
安全系数：
1.008/0.421=2.3
（三）一般不利荷载位置计算
1、支架布置以50×60cm布置考虑，钢筋砼重量以26KN/m3计
每延米重量为：
8.23×26×1=215.8KN
则单位面积承重为：
q1=215.8（KN/m）/12m=17.98KN/㎡
2、施工荷载
a、底模及内模构造荷载
取q2=5KN/m2
b、其他活荷载
取q4=5KN/㎡
3、荷载组合，由于钢管布置为60cm×60cm，则
q=q1+q2+q4=（17.98+5+5）×0.6=16.788（KN/m）
即q=16.788×1000
=1.788×104（N/m）
4、木楞跨中弯矩
Mmax=ql2/8=1.788×104×0.62/8=804.6（N·m）
5、弯应力
σm=M/Wa=804.6/（167/1000000）=4.818×106（N/㎡）
即σm=4.818×106/1000000
=4.818（N/m㎡）﹤fm=9.36（N/m㎡）
其中：
fm=13×0.9×0.8=9.36
安全系数为：
9.36/4.818=1.9
6、局部承压力
荷载：
q×0.6/2=1.788×104×0.6/2=5364（N）
成压应力：
5364/（100×100）=0.536（N/mm2）﹤fc90=2.088（N/mm2）
其中：
fc90=2.9×0.8×0.9=2.088（N/mm2）
安全系数：
2.088/0.536=3.8
7、剪应力验算
荷载：
5364（N）
剪应力：
5364/（100×100）=0.5364（N/mm2）﹤fv=1.008（N/m㎡）
其中：
fv=1.4×0.8×0.9=1.008（N/m㎡）
安全系数：
1.008/0.4740=2.0
五、地基承载力计算
按最不利位置计算荷载组合，单根钢管轴向力为：
荷载组合：
N=1.2NGK+1.4NQK
=1.2×9.589+1.4×0.75
=12.557KN/根（KN/根）
由于钢管以50×30cm布置，单位面积荷载为：
12.557/（0.5×0.3）=83.7（KN/㎡）
即为：
83.7×1000/（1000×1000）=0.084（N/m㎡）
或：
83.7×1000/（9.8×100×100）=0.85（kg/cm2）
通过处理地基，承载力可以满足要求。
六、跨公路门架计算
第三联第14跨跨番禺11号公路，路面净宽12m，与桥轴线左交角65o，路面纵坡约2%，桥两边缘范围内高差0.8m，半幅0.4m。
门架设计初步拟定：
大梁用9m长45号工字钢，跨度按8m设计，立柱用∮400mm直缝焊接钢管，壁厚8mm，高度4，5m，立柱上横梁用32号槽钢2根扣面焊接成矩形截面。
门架立柱地梁初步拟定80cm×80cm截面C25混凝土梁，基础120cm×40cm截面C20混凝土基础。
（一）荷载计算
1、最不利位置荷载计算
综合考虑该跨连续梁的结构形式，在梁肋板的位置最重，梁高为2.0m。
根据支架设计图可以看出，中肋下为4根工字钢，边肋下为3根工字钢，经过初步比较，边肋下的工字钢单根受力较大，因此对梁边肋下工字钢进行检算：
1箱梁现浇混凝土重
丛梁布置以支架对应30cm间距考虑,钢筋砼重量以26KN/m3计，每延米重量为：
{1.2×2－（1.58+1.55）÷2×0.3-（1.28+1.42）÷2×0.45+0.25×0.25}×2.6
=3.596（t/m）
由于丛梁布置边肋下为3根，则
则单根工字钢承重荷载为：
：
q1=3596/3×9.8/1000=1.199（KN/m）
2底模及内模构造荷载
规范规定3KN/㎡，则肋下底模及内模构造荷载为：
（1.2-0.45）×3=2.25（KN/m）
单根工字钢受力为：
q2=2.25/3=0.75（KN/m）
3扣件式钢管支架重（支架布置60cm×60cm布置，高度1m，2层纵横水平杆，一个顶托）
a、一处立杆重（采用Ф48×3.5mm钢管单位重量为3.84kg/m）
q31=0.0384KN/m×1m×4（列）/0.6（间距）/3（根工字钢）=0.085（KN/m）
b、可调顶托
q32=0.045KN/m×1个×4（列）/0.6（间距）/3（根工字钢）=0.100（KN/m）
c、横杆重
q33=0.0384KN/m×2（层）×1.2m/0.6（间距）/3（根工字钢）=0.051（KN/m）
d、扣件重
直角扣件:
q34=0.0132KN/个×2个×2（层）×4（列）/0.6（间距）/3（根工字钢）
=0.117（KN/m）
e、工字钢顶面横向14号槽钢重：
q35=0.14535KN/m×1.2/cos25o/0.6（间距）/3（根工字钢）
=0.107（KN/m）
f、横向剪刀撑重：
q36=0.0384KN/m×1.2m/cos45o/0.6（间距）/3（根工字钢）
=0.036（KN/m）（隔排设置）
h、纵向剪刀撑重
q37=0.0384KN/m×1.0m/cos45o×2×4（列）/3（根工字钢）
=0.145（KN/m）
i、横向剪刀撑用活动扣件重：
q38=0.0146KN/m×2个/0.6（间距）/3（根工字钢）
=0.006（KN/m）（隔排设置）
j、纵向剪刀撑用活动扣件重：
q39=0.0146KN/m×2个/1.2（间距）（每两排一道）
=0.035（KN/m）（每两排一道）
所以扣件式钢管支架重:
q3=q31+q32+q33+q34+q35+q36+q327+q38+q39
=0.085+0.100+0.051+0.117+0.107+0.036+0.145+0.006+0.035
=0.682（KN/m）
4施工活荷载:
参照规范4.2.2表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，以3KN/㎡计，
q4=3KN/㎡×1.2m/3
=1.2（KN/m）
5工字钢自重q5=0.590（KN/m）
6单根工字钢承受荷载：
施工恒载:
NGK=q1+q2+q3+q5
=1.199+0.75+0.682+0.59
=3.167（KN/m）
活荷载:
NQK=q4=1.2（KN/m）
荷载组合：
N=1.2NGK+1.4NQK
=1.2×3.167+1.4×1.2
=5.48（KN/m）
2、一般不利位置荷载计算
一般不利位置在箱室下，工字钢间距为60cm,对单根工字钢进行检算：
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