桥宽95m现浇箱梁模板支架计算书1.docx

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桥宽95m现浇箱梁模板支架计算书1

桥宽9.5m现浇箱梁模板支架计算书

1设计依据

1.1《福州市螺洲立交道路工程施工图》；

1.2《福州市螺洲立交工程施工组织设计》文件；

1.3《福州螺洲立交螺洲立交箱梁施工方案》；

1.4《公路桥涵设计——基本资料》；

1.5《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

1.6《路桥施工计算手册》；

1.7《建筑施工计算手册》；

1.8《建筑施工手册》；

1.9《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）；

1.10《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）。

2工程概况

①一般简况

螺洲立交项目位于帝封江东岸，连接在建的螺洲大桥与三环路，为新建城市快速道路市政互通桥梁工程。

现浇预应力连续箱型梁桥，桥面为沥青混凝土面层。

螺洲立交各匝道桥及主线桥左右幅，合计总长7.8km。

A、B、F、G匝道宽度8.5m，C、D、E、H匝道宽度9.5m，主线桥单幅宽度12.75m。

②上部构造形式

上部结构采用等高度预应力混凝土连续箱式梁设计。

梁高1.8米，直腹板、斜腹板厚度均为45厘米，顶、底板厚25厘米（顶底板与腹板接点设计为倒角）。

中横梁宽度为2.0米，端横梁宽度为1.2米，高度均为1.8m。

桥面横坡为2%。

每联的桥梁跨数2~5跨不等，箱梁施工采用逐孔施工、预应力单端张拉、连接器连接，最后成联的设计。

单跨梁长不等，多数梁长在30m。

3支架设计方案说明

3.1支架形式

连续梁为现浇混凝土连续梁，针对实际情况，采用钢管支墩、钢筋砼垫板基础、贝雷梁支架方案（以跨径30.00m、桥宽9.5m标准断面为例计算）。

具体详见图1《连续梁贝雷支架立面布置图》、及图2《标准断面图》。

图1连续梁贝雷支架立面布置图

图2桥宽9.5m支架标准断面图

3.2支架及基础

3.2.1两端支架基础利用桥墩承台，中间支架底部采用2000×2000×400mm厚预制钢筋混凝土垫块，地基坐落于分层回填密实的中砂层上，上覆60cm厚碎石，压实度93%。

3.2.2上部采用Ф426mm钢管（壁厚8mm）支墩，标准断面每排4根（间距：

2.4m+2.7m+2.4m），横向加10号槽钢连接，具体见图1《连续梁贝雷支架立面布置图》。

3.2.3钢管支墩上采用2XI36b型钢做分配梁。

3.3贝雷梁设计

3.3.1箱梁跨长取30m，主跨贝雷梁设计最大计算跨度为10.5m，贝雷梁6组，间距1.8m，双排单层、非加强、321型贝雷梁，共12片。

3.3.2贝雷梁上设10cm×10cm方木横向分配梁，间距75cm。

3.3.3贝雷梁支墩两端悬空部分采用钢管支架加固。

3.4构件特性

3.4.1模板力学性能

E=0.1×105MPa

I=bh3/12=100×1.53/12=14.40cm4

W=bh2/6=100×1.52/6=24.0cm3

A=b×h=100×1.2=120cm2

3.4.2100×100mm方木

[σw]=13MPa

E=1×104MPa

W=10×102/6=166.7cm3

I=10×103/12=833.3cm4

3.4.3贝雷片（国产、非加强、单层）

E=2.1×105N/mm2

[Q]=245.2KN

[M]=788.2KN·m

I=250497.2cm4

W=3578.5cm3

3.4.436b工字钢

[σ]=215MPa

I=16530cm4

E=2.1×105MPa

W=919cm3

3.4.5直径426mm×8mm钢管柱

A=105.06cm2

Ix=22952.91cm4

W=107.760cm3

ix=14.781cm

4荷载分析及组合

4.1荷载分析

（1）箱梁自重

每米箱梁混凝土重=断面面积×容重=5.6㎡×1m×26kN/m³=145.6kN。

（2）模板自重

模板体系荷载按规范取值1.5kN每平方米，箱梁底面宽度4.5m，则每米模板重量为1.5kN×4.5m=6.75kN，即6.75kN/m。

（3）施工人员及机具及振捣时所产生的荷载

根据规范要求，取每平米8.5kN（设备及人工荷载：

2.5Kn/m2；混凝土浇筑冲击荷载、混凝土振捣荷载均为2.0KN/m2），箱梁底面宽度为4.5m，则每米产生的荷载为6.5kN×4.5m=38.25kN，即38.25kN/m。

（4）贝雷架重量

贝雷架为标准构件，国产、非加强型，自重350kg/片

3.5×12/3=14kN/m

4.2荷载组合

永久荷载：

（1）+

（2）+（4）

可变荷载：

（3）

荷载组合=[

（1）+

（2）+（4）]×1.2+（3）×1.4

[

（1）+

（2）+（4）]=145.6+6.75+14=166.35＞38.25×2.8=107.1，取永久荷载分项系数为1.35.。

q=（145.6+6.75+14）×1.35+38.25×1.4=278.12kN/m

荷载通过100×100mm、间距为750mm的横向分配方木转化为集中荷载。

R=278.12×0.75=208.59kN

5各构件受力分析及计算

5.1模板

底模采用12㎜竹胶板，取1m宽度进行计算，即b=1000。

底模板为受弯结构，可以看作多跨等跨连续梁，按照三等跨均布荷载作用连续梁计算。

5.1.1腹板模板（下部方木间距为20cm）检算

q强=【1.2×（1.5×26+0.12）+1.4×（4.0+2.0+2.5）】×1=58.844kN/m

q刚=1.2×（1.5×26+0.12）×1=46.944kN/m

（1）强度

Mmax=0.101ql2=0.101×58.844×0.22=0.238kN·m

σ=M/W=0.238×1000/（24×10-6）=9.917MPa＜[σ0]=90MPa，满足要求。

（2）挠度

f=0.677ql4/100EI=0.677×46.944×0.24/（100×0.1×105×14.40×10-8）=0.353mm＜L/400=200/400=0.5mm，满足要求。

5.1.2底板模板检算（下部方木间距为30cm）

底板下混凝土重：

（0.25+0.25）×26=13kN/㎡

q强=【1.2×（13+0.15）+1.4×（4+2.0+2.5）】×1=27.68kN/m

q刚=1.2×（13+0.15）×1=15.78kN/m

（1）强度

Mmax=0.101ql2=0.101×27.68×0.32=0.252kN·m

σ=M/W=0.252×1000/（54×10-6）=10.50MPa＜[σ0]=90MPa，满足要求。

（2）挠度

f=0.677ql4/100EI=0.677×15.78×0.34/（100×0.1×105×28.13×10-8）=0.601mm

5.2纵向方木受力计算

纵向方木为100×100mm，横向间距：

腹板下为20cm，底板下为30cm，搁置在间距为750mm的分配方木上。

截面地抗矩：

W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

截面惯性矩：

I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.3×10-6m4

5.2.1腹板下方木承载力计算

荷载组合：

q强=【1.2×（1.8×26+0.15）+1.4×（4.0+2.0+2.5）】×0.2=13.648kN/m

q刚=1.2×（1.8×26+0.15）×0.2=11.268kN/m

强度：

Mmax=0.101ql2=0.101×13.648×0.452=0.276kN·m

σ=M/W=0.286×10/1.67=1.71MPa＜[σ0]=10MPa，满足要求。

挠度：

E=0.1×105MpaI=bh3/12=100×100×1003/12=8.33×106mm4

f=0.677ql4/100EI=0.677×11.268×106×3004/（100×0.1×105×8.33×106）=0.08mm＜L/400=300/400=0.75mm，刚度满足要求。

5.2.2底板下方木承载力计算

由于底板线荷载均小于腹板线荷载，因此底板的抗弯强度及刚度也满足要求，不再计算。

5.3100×100mm方木

图3现浇箱梁横断面区域划分

100×100mm、间距为750mm的横向分配方木受力简图如下：

图4100×100mm方木受力图

根据不同断面面积，混凝土箱梁横断面上重力分配如下：

SG1=1.306㎡

SG2=3.152㎡

SG3=1.204㎡

S=1.306+3.152+1.204=5.662㎡

根据面积比例分配受力

RG1=1.306/5.662×208.59/2=24.06kN

RG2=3.152/5.662×208.59/2=58.06kN

q1=58.06/1.721=33.74kN/m

RG3=1.204/5.662×208.59=44.36kN

q2=44.36/2.526=17.56kN/m

100×100mm方木，其容许应力、弹性模量分别取值为：

[σw]=13Mpa，E=1×104Mpa。

10×10cm方木的截面特性为：

W=10×102/6=（166.7）cm3，I=10×103/12=（833.3）cm4

方木承受最大弯矩为Mmax=0.125ql2=0.125*33.74*1.721*1.721=12.49KN·m，则：

σw=12.49×106/（166.7×104）=7.5Mpa＜[σw]=11MPa，满足要求。

f=0.677ql4/100EI=0.677×12.49×106×9004/（100×0.1×1010×833.3×105）=0.67mm＜L/400=900/400=2.25mm，刚度满足要求。

根据支架方案，在两侧的翼板下增加立杆，间距900mm，可显著提高该部位的方木受力特性。

5.4贝雷梁

E=2.1×105N/mm2，[Q]=245.2kN，[M]=788.2kN·m，I=250497.2cm4，W=3578.5cm3。

以9.5m宽箱梁为计算断面，共布置12片贝雷片，按（2.25+10.5+4.5+10.5+2.25）计算。

q=12.56/0.3=41.89kN/m，贝雷梁所受弯矩、剪力如下图所示：

图5贝雷梁弯矩图

图6贝雷梁剪力图

M=492.9＜[M]=788.2（kN·m）

Q=219.61（KN）＜[Q]=245.2（kN）

强度满足要求。

贝雷架挠度验算：

相邻支架最大跨度计算，取10.50m进行验算：

允许挠度[f]=L/4=10500/400=26.25mm

弹性挠度：

f=5ql4/384EI=5×41.89×105004/（384×2.1×105×250500×104）=12.603mm

销间挠度：

n=12.0/3.0=4，f=0.05（n2）=0.05×（42）=8.0mm

腹杆引起的挠度：

=（tg45°+ctg45°）×1.5/10.5×21.50=3.601mm

则：

f=12.603+8.0+3.603=24.204＜[f]=26.25mm。

刚度满足要求。

5.5采用midas进行结构受力计算，双拼36b工字钢受力分析如下：

100mm×100mm方木下为贝雷梁，贝雷梁简化为简支结构分析。

贝雷架上的均布荷载q=100×100mm方木对贝雷架的集中荷载÷0.75m

双拼36b工字钢支反力R=q×（2.25+10.5+2.25）÷2

计算贝雷架所受均布荷载及36b工字钢支反力见下表：

36b工字钢支反力计算表

节点编号

荷载类型

FZ（KN）

q（KN/m）

R（KN）

2

恒载

-0.73034

-1.78231

-11.1394

3

恒载

10.72487

26.17276

163.5797

4

恒载

8.226629

20.0765

125.4781

5

恒载

17.15986

41.87836

261.7397

6

恒载

13.32087

32.50762

203.1726

7

恒载

8.268312

20.17471

126.0919

8

恒载

8.268312

20.17471

126.0919

9

恒载

13.32087

32.50762

203.1726

10

恒载

17.15986

41.87836

261.7397

11

恒载

8.226629

20.0765

125.4781

12

恒载

10.72487

26.17276

163.5797

13

恒载

-0.73034

-1.78231

-11.1394

双拼36b工字钢做分配梁，426×8mm钢管支撑，受力分析图如下：

图7双拼36b工字钢受力分析图

图836b工字钢弯矩图

图936b工字钢剪力图

图1036b工字钢变形图

36b工字钢，[σ]=2×215=430mpa，I=2×16530cm4，E=2.1×105Mpa，W=2×919cm3

由图11可知，工字钢的最大弯矩Mmax=101kN·m则：

σw=Mmax/W=98.5×103/（2×919）=53.59＜[σ]=430MPa

Qmax=221KN＜[σ]=430mpa，满足要求

双拼工字钢截面可简化为箱型截面，由图10可以看出，工字钢最大挠度为2.69mm＜2700/400=6.75mm，满足要求。

根据支架方案，在两侧的翼板下增加立杆，间距900mm，可显著提高该部位的方木受力特性。

5.6钢柱计算

钢管支柱顶端承受的压力为550.38kN。

支架钢柱采用直径426mm，t=8mm的钢立柱，其中钢立柱的截面特性为：

A=105.06cm2，I=22952.91cm4，W=1487.89cm3，i=14.781cm

受压构件强度：

σ=N/An=[550.38/（105.06×10-4）]×10-3=52.387MPa＜215MPa（Q235钢）

受压构件长细比验算：

L/i=18m/0.14781=121.78＜[150]（最高墩约18m）

受压构件局部稳定性：

外径/壁厚=426/8=53.25＜100（235/fy）=100

结论：

钢立柱的应力和稳定性均满足要求。

5.7基础承载力验算

a、钢管下端与混凝土预制块接触处设550×550×10mm钢板，混凝土预制块厚度为40cm，强度等级定为C30，轴向抗压强度设计值为14.3MPa，抗拉强度设计值为1.43Mpa。

钢管支柱顶端承受的最大压力为550.38kN，单根钢管重18m×82.468kg/m/1000×9.8=14.55KN。

σ=F/A=（550.38+14.55）×103/（600×600）=1.868MPa＜11MPa，满足要求。

地基处理采用600㎜厚碎石，压实度93%，经过试验，地基承载力不小于200Kpa。

取[σ]=200kpa。

基础支撑面积为2.0×2.0m，A=4.0㎡，钢筋混凝土基础板自重=2.0×2.0×0.4×25=40.0KN，不考虑刚性角。

则：

σ=F/A=（550.38+14.55+40.0）/（2.0*2.0）=151.233kPa＜[σ]=200kPa

b、水中钢管桩基础：

用60t振动锤插打至不动及地质勘探图进入持力层双控。

钢管桩插打深度如下表

桥跨

施工插打深度（m）

ZL26-ZL29

24

ZL11-ZL12

20

ZR10-ZR11

16

ZR26-ZR28

16

ZL10-ZL11

20

ZR12-ZR13

20

A5-A8

24

B0-B2

24

E28-E29

24

D4-D6

12

H11-H13

24

E13-E15

17

结论：

基础满足要求

6结论

通过计算，该支架满足安全要求。