24m32m简支箱支架设计计算书改.docx

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24m32m简支箱支架设计计算书改

附件1：

新建大冶北至阳新铁路DYSG-3标

32m、24m简支箱梁现浇

支架、模板系统

计

算

书

中铁七局集团有限公司武九客专项目经理部

一、计算原则

1.1支架计算荷载的取用原则

1.1.1设计荷载

1．模板、支架的容重按设计图纸计算确定。

2．新浇筑钢筋混凝土的容重采用26kN/m3。

3．施工人员和施工材料、机具行走运输或堆放荷载标准值：

（1）计算模板时，均布荷载可取2.5kPa，另外以集中荷载2.5kN进行验算；

（2）计算支架立柱的其他结构构件时，均布荷载取1.0kPa；

（3）有实际资料时按实际取值。

4．振捣混凝土时产生的荷载（作用范围在有效压头高度之内）：

对水平面模板为2.0kPa；对垂直面模板为4.0kPa。

5．新浇混凝土对模板侧面的压力：

采用内部振捣器，当混凝土的浇筑速度在6m/h以下时，新浇筑的普通混凝土作用于模板的最大侧压力按下式计算：

Pmax=0.22γtoK1K2v1/2

Pmax=γh

式中：

Pmax——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kPa）；

h——为有效压头高度（m）；

v——混凝土的浇筑速度（m/h）

to——新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定；

γ——混凝土的容重（kN/m3）;

K1——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺缓凝作用的外加剂时取1.2；

K2——混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50—90mm时，取1.0；110—150mm时取1.15。

6．倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载：

倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载取2.0kPa

二、模板、支架计算

2.1材料

混凝土：

γ砼=26.0KN/m3

竹胶板：

［σw］=9MPaE=6.0×103MPa（优质品）

δ=0.012m长×宽=2.440×1.22m

10×10cm方木：

［σw］=13MPaE=1×104MPa

W=bh2/6=10×（10）2/6=166.7cm3I=bh3/12=10×（10）3/12=833.3cm4

γ=0.04KN/m

［10槽钢：

q槽=0.1KN/m［σw］=145.0MpaE=2.1×105MPa

Ix=1.983×10-6m4Wx=3.97×10-5m3

HN500型钢：

h=500mmb=200mmδ=10mmt=16mm

q自重=0.871KN/m［σw］=145.0MpaE=2.1×105MPa

Ix=4.6×10-4m4Wx=1.84×10-3m3A=1.11×10-2m3

φ426钢管：

q自重=1.03KN/m［σ］=140.0MpaE=2.1×105MPa

W=1.329×10-3m3A=1.31×10-2m2I=2.831×10-4m3

2.2底板模板计算

实体腹板下的底板模板受力最大，梁高度2.6m、宽度0.26m的实体部位，作为控制计算部位。

2.2.1荷载

按纵向每1m宽度。

（1）模板自重：

q1=0.012×1.0×9.0=0.108KN/m

（2）混凝土：

q2=2.6×1×26.0=67.6KN/m

（3）施工荷载：

均布荷载2.5KN/m2集中荷载2.5KN（验算荷载）

q3=2.5×1.0=2.5KN/mp=2.5KN（验算荷载）

（4）振捣混凝土时产生的荷载：

2.0KN/m2

q4=2.0×1.0=2.0KN/m

2.2.2强度检算

（1）计算模式：

按5跨连续梁计算（《路桥施工计算手册》）

（2）截面特性：

A=b×h=1.0×0.012=0.012m2

W=bh2/6=1.0×0.0122/6=2.4×10-5m3

I=bh3/12=1.0×0.0123/12=1.44×10-7m4

（3）荷载组合：

组合Iq=q1+q2+q3+q4=0.108+67.6+2.5+2.0=72.2KN/m

p=0

组合IIq=q1+q2+q3+q4=0.108+67.6+0+2.0=69.7KN/m

p=2.5KN

（4）强度检算

a．组合I，施工荷载按均布荷载时：

M支=0.105ql2+0.158pl

=0.105×72.7×0.12+0=0.08KN.m

σmax=M支/W=0.08/（2.4×10-5）×10-3=3.3MPa<［σw］=9Mpa

满足要求！

b．组合II，施工荷载按集中荷载时：

M支=0.105ql2+0.158pl

=0.105×69.7×0.12+0.158×2.5×0.1=0.11KN.m

σmax=M支/W=0.11/（2.4×10-5）×10-3=4.7MPa<［σw］=9Mpa

满足要求！

2.2.3刚度检算

（1）荷载组合：

q=q1+q2=0.108+67.6=67.7KN/m

p=0

（2）刚度检算

fmax=（0.664ql4+1.097pl3）/100EI

=（0.664×67.7×0.14+0）/（100×6.0×106×1.44×10-7）

=0.05mm<[f]=0.1/400=0.25mm

满足要求！

2.310×10cm方木纵梁

实体腹板下的纵梁受力最大，梁高度2.6m、宽度0.26m的实体部位，作为控制计算部位。

2.3.1荷载

纵梁间距10cm，故每根承受0.1m宽度范围荷载，按横向每0.1m宽度计算。

（1）模板、纵梁自重：

q1=0.012×0.1×9.0+0.04=0.05KN/m

（2）混凝土：

q2=2.6×0.1×26.0=6.8KN/m

（3）施工荷载：

均布荷载2.5KN/m2集中荷载2.5KN（验算荷载）

q3=2.5×0.1=0.25KN/mp=2.5KN（验算荷载）

（4）振捣混凝土时产生的荷载：

2.0KN/m2

q4=2.0×0.1=0.2KN/m

2.3.2强度检算

（1）计算模式：

按3跨连续梁计算（《路桥施工计算手册》）

偏安全取最大跨0.6m跨径作为计算依据。

（2）截面特性：

Wx=1.667×10-4m3

Ix=8.333×10-6m4

（3）荷载组合：

组合Iq=q1+q2+q3+q4=0.05+6.8+0.25+0.2=7.3KN/m

p=0

组合IIq=q1+q2+q3+q4=0.05+6.8+0+0.2=7.1KN/m

p=2.5KN

（4）强度检算

a．组合I，施工荷载按均布荷载时：

M支=0.10ql2+0.15pl

=0.10×7.3×0.62+0=0.26KN·m

σmax=M支/W=0.26/（1.667×10-4）×10-3=1.6MPa<［σw］=13Mpa

满足要求！

b．组合II，施工荷载按集中荷载时：

M支=0.10ql2+0.15pl

=0.10×7.1×0.62+0.15×2.5×0.6=0.48KN·m

σmax=M支/W=0.48/（1.667×10-4）×10-3=2.9MPa<［σw］=13Mpa

满足要求！

2.3.3刚度检算

（1）荷载组合：

q=q1+q2=0.05+6.8=6.85KN/m

p=0

（2）刚度检算

fmax=（0.677ql4+1.146pl3）/100EI

=（0.677×6.85×0.64+0）/（100×1×107×8.333×10-6）

=0.07mm<[f]=1/400=2.5mm

满足要求！

2.4[10槽钢纵梁

由于墩旁附件贝雷架无法搭设，故该段纵梁采用[10槽钢搭设。

实体腹板下的纵梁受力最大，梁高度2.6m、宽度0.7m的实体部位，作为控制计算部位。

2.4.1荷载

纵梁间距10cm，故每根承受0.1m宽度范围荷载，按横向每0.1m宽度计算。

（1）模板、纵梁自重：

q1=0.012×0.1×9.0+0.1=0.11KN/m

（2）混凝土：

q2=2.6×0.1×26.0=6.8KN/m

（3）施工荷载：

均布荷载2.5KN/m2集中荷载2.5KN（验算荷载）

q3=2.5×0.1=0.25KN/mp=2.5KN（验算荷载）

（4）振捣混凝土时产生的荷载：

2.0KN/m2

q4=2.0×0.1=0.2KN/m

2.4.2强度检算

（1）计算模式：

按3跨连续梁计算（《路桥施工计算手册》）

偏安全取最大跨1.4m跨径作为计算依据。

（2）截面特性：

Wx=3.97×10-5m3

Ix=1.983×10-6m4

（3）荷载组合：

组合Iq=q1+q2+q3+q4=0.11+6.8+0.25+0.2=7.4KN/m

p=0

组合IIq=q1+q2+q3+q4=0.11+6.8+0+0.2=7.1KN/m

p=2.5KN

（4）强度检算

a．组合I，施工荷载按均布荷载时：

M支=0.125ql2+0.15pl

=0.125×7.4×1.42+0=1.81KN·m

σmax=M支/W=1.81/（3.97×10-5）×10-3=45.6MPa<［σw］=145Mpa

满足要求！

b．组合II，施工荷载按集中荷载时：

M支=0.125ql2+0.15pl

=0.10×7.1×1.42+0.15×2.5×1.4=1.9KN·m

σmax=M支/W=1.9/（3.97×10-5）×10-3=47.9MPa<［σw］=145Mpa

满足要求！

2.4.3刚度检算

（1）荷载组合：

q=q1+q2=0.11+6.8=6.91KN/m

p=0

（2）刚度检算

fmax=（5ql4+1.146pl3）/384EI

=（5×6.91×1.44+0）/（384×2.1×108×1.983×10-6）

=0.8mm<[f]=1/400=3.5mm,满足要求！

2.5[16a钢横梁计算

整个支架工字钢横梁间距均按0.6m布置。

2.5.1荷载

横梁间距0.6m，故每根承受0.6m宽度范围荷载，按纵向每0.6m宽度计算。

根据《路桥施工计算手册》，横梁以上模板体系荷载取q1=1.5KN/m2。

（1）模板系统自重：

q1=1.5×0.6=0.9KN/m

（2）混凝土各点集度：

n1=0.29×0.6×26.0=4.5KN/m

n2=1.43×0.6×26.0=22.3KN/m

n3=0.59×0.6×26.0=9.2KN/m

n4=0.99×0.6×26.0=15.4KN/m

n5=2.6×0.6×26.0=40.6KN/m

（3）施工荷载：

均布荷载1.5KN/m2

q3=1.5×0.6=0.9KN/m

（4）振捣混凝土时产生的荷载：

2.0KN/m2

q4=2.0×0.6=1.2KN/m

2.5.2荷载组合

Q1=0.9+4.5+0.9+1.2=7.5KN/m

Q2=0.9+22.3+0.9+1.2=25.3KN/m

Q3=0.9+9.2+0.9+1.2=12.2KN/m

Q4=0.9+15.4+0.9+1.2=18.4KN/m

Q5=0.9+40.6+0.9+1.2=43.6KN/m

2.5.3强度和刚度检算

（1）计算模式：

横梁荷分载布图

为安全起见，以上荷载计算尺寸均以最不利位置计算。

（2）强度和刚度检算利用《MIDASCivilV7.9.5》，计算结果如下：

横梁计算模型

支座约束选定

横梁组合应力

由组合应力图示可得两支点处应力最大：

85.5MPa<[σ]=145MPa，满足要求。

位移图示

由位移图示可得横梁最大位移1mm<1/400=2.5mm,满足要求。

支座反力图示

由支座反力图示可知靠中间两支点处反力相同且最大，R=41.2KN。

2.6顺桥贝雷架计算

单层双排不加强型贝雷架：

W=7157.1cm3I=500994.4cm4[M]=1576.4KN.m[Tmax]=490.5kN

由上面计算可知，第3组贝雷架为单层双排布置受力最大为41.2KN.

2.7.1计算模式

单层双排贝雷架受力图

2.6.2荷载

查上面横梁计算结果中支承反力，第3组（中间组）为单层双排布置受力最大为P=41.2KN。

2.6.3强度和刚度检算

利用《MIDASCivilV7.9.5》计算结果如下：

单层双排贝雷架计算模型

支座约束选定

单层双排贝雷架弯矩图示

由上述贝雷架弯矩图可知单层双排贝雷架最大内力：

909.9KN.m<[M]=1576.4KN.m，故该组贝雷片强度符合要求。

单层双排贝雷架剪力图示

由上述贝雷架剪力图可知单层双排贝雷架最大剪力：

467.2KN<[Tmax]=490.5KN，故该组贝雷片抗剪符合要求。

支座反力图示

2.7HN500×200×10×16主横梁计算

由上述支座反力图可知，贝雷架传递给两片主横梁的力分别为356.8KN、590.8KN。

为安全起见先以受力最大的主横梁为控制单元进行计算，主横梁由两根H型钢双拼而成，则单根受力P=590.8KN/2=295.4KN。

主横梁受力图

2.7.1刚度和强度计算

采用midascivil7.9.5建模如下图所示：

主横梁计算模型

支座约束选定

主横梁组合应力图

由组合应力图示可得中点处应力最大：

74.7MPa<[σ]=145MPa，满足要求。

主横梁位移图

由位移图示可得主横梁无变形，满足要求。

主横梁支座反力图

2.8φ426钢管稳定计算

2.8.1荷载

查上图中支架计算结果，得：

中间两排φ426钢管受力最大，支撑轴力N=377.9KN*2=755.8KN

2.8.2强度和稳定检算

φ426×10mm钢管：

［σ］=140.0MpaE=2.1×105MPa

W=1.329×10-3m3A=1.31×10-2m2

I=2.831×10-4m3

回转半径r=√（I/A）=0.147m

钢管长按15m考虑。

为安全起见钢管按两端铰计算，则：

λ=15/0.147=102

查《钢结构设计规范（GB50017-2003）》（按B类截面），得

φ=0.542

故，钢管σmax=N/（φA）=755.8*1000/（0.542*0.0131）=106.4MPa<[σ]=140.0MPa，满足要求！

2.9钢管柱下条形基础及地基承载力计算

2.9.1荷载

由上述计算钢管柱轴力可得，混凝土条形基础局部承受最大压力为F=755.8KN，整个条形基础受力为2954KN。

由设计地质资料揭示现浇支架施工桥址处压缩层范围内无软弱下卧层，无需考虑扩散角参数。

条基高度按柱下条形基础构造取柱间距1/4-1/8倍取值，故此处取h=0.6m。

2.9.2条形基础C20混凝土局部受压检算

由于钢管柱下设置80cm*80cm钢板，则混凝土受压面积为S=0.64㎡，压力F=755.8KN，则条形基础局部压力为：

σ=755.8×1000/0.64=1.2MPa小于C20混凝土轴心抗压强度设计值9.6MPa。

故，C20混凝土局部抗压满足要求。

2.9.3地基承载力

条形基础受力F=2954KN，条形基础面积S=12m*2.2=26.4㎡

P=F/S=111.9KPa

故，该条形基础底原地面经处理承载力不小于120KPa后即可满足要求。