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现浇段支架计算书
鸡鸦水道特大桥连续箱梁（106+155+106）边跨现浇段
天津城建道桥工程有限公司
省道S364十水线鸡鸦水道特大桥工程
项目经理部
二○一三年三月
目录
一、工程概况1
二、支架结构设计1
三、满膛支架结构检算2
3.1横向分配方木和纵向承力方木检算2
3.1.1墩身中线8m范围内2
3.1.1.1支架荷载计算2
3.1.1.2横向分配方木和纵向承力方木检算2
3.1.2腹板厚0.5m处4
3.1.2.1支架荷载计算4
3.1.2.2横向分配方木和纵向承力方木检算4
3.2满堂支架验算5
3.2.1支架荷载计算5
3.2.2立杆计算6
3.3地基承载力7
四、跨线门式框架结构检算8
4.1行车道工字钢门式框架8
4.1.1Ⅰ56a工字钢纵梁计算8
4.1.23Ⅰ32a工字钢横梁计算8
4.1.3φ800×8mm钢管计算9
4.2入土钢管桩计算：
9
一、工程概况
鸡鸦水道特大桥（106+155+106）m连续梁边跨现浇段长27.34m，桥面宽为15.5m，箱底外宽7.7m，顶板厚由28cm变化至100cm，腹板厚由50cm变化至100cm，底板厚由30cm变化至90cm，梁段设2.0m厚横隔板。
直线段混凝土体积282.4m3，梁段重量734.2t，施工时采用支架现浇法施工。
二、支架结构设计
支架设计采用满膛碗扣支架，支架主要包括立杆、横杆、可调底、顶托梁、剪力撑、横向分配方木、顺桥向分配方木和底模板。
基底为人工回填土（原地表为河堤边坡土，基础及下部构造施工时人工回填），将回填土整平压实,考虑到回填土的板结性能较差，引起支架整体的局部受力不均匀，产生沉降，先在其上铺设30cm宕碴压实，再浇注15cm厚C25混凝土的补强调平层，以确保现浇连续箱梁的整体浇注质量。
考虑到高空作业危险性，支架在支设时两侧各留出50cm的工作平台，外侧采用防护网进行防护。
支架采用碗扣支架，顺桥方向立杆间距为0.6m，横桥向距桥墩中心8米范围内底板处及翼板掖部立杆间距为0.6m，其余为0.9m（腹板下加密到0.3m）；步距为1.2m，支架平均高度13.5m；纵向承力垫木和横向分配垫木均采用10×10cm的方木。
纵向承力垫木间距为0.9m、0.6m，在腹板处三条为双层布置间距0.3m。
横向分配垫木在距桥墩中心8米范围内和腹板下方间距为0.2m，其余为0.4m。
为不影响鸡鸦水道特大桥河堤车辆通行，确保施工临时支架安全及施工安全和行车安全，跨线部分施工时采用搭设φ800×8mm钢管桩，钢管桩底部浇注200×60及120×60cm钢筋砼条形基础，每排钢管桩5根，顶部钢板垫平，铺设3I32a横梁，横梁上行车道通道位置纵向架设I56a工字钢，工字钢上设置φ48×3mm碗扣架底托、顶托，在顶托上纵向铺设10×10方木，顶部横向放置10×10方木。
为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳定性，纵横向剪刀撑每5排立杆设一道，水平剪刀撑每4排步距设一道。
考虑受夏季洪水影响河堤内侧钢管支架的稳定性，17#墩左右幅支架基础采用5根φ630×6mm螺旋钢管桩，钢管桩长14m入持力层10m，横向5根，钢管桩通过振动锤振动下沉至持力层，钢管桩顶设一3Ⅰ32a横梁，上部支架与跨线部分相同。
为确保大体积混凝土的表面平整度，考虑到施工安装、搬运、拆卸方便，箱梁模板采用大面积刚度较好的竹胶板。
三、满膛支架结构检算
3.1横向分配方木和纵向承力方木检算
3.1.1墩身中线8m范围内
3.1.1.1支架荷载计算
⑴钢筋砼梁体自重，取钢筋砼自重26KN/㎡，按最不利情况计算。
腹板部位（梁高为3.6m）：
9.36t/㎡
空腹板部位：
5.25t/㎡
⑵模板方木自重0.1t/㎡
⑶施工人员及施工设备自重0.25t/㎡，振捣砼时对水平模板冲击力0.2t/㎡,合计0.45t/㎡。
3.1.1.2横向分配方木和纵向承力方木检算
横向分配方木采用10cm×10cm×200cm方木，
腹板处跨长30cm,间距20cm;空腹板处跨长60cm,间距20cm。
纵向承力方木采用10cm×10cm×200cm方木，
腹板处跨长60cm,间距30cm;空腹板处跨长60cm,间距60cm
横向分配方木检算
截面抵抗矩W=10.0×10.02/6=166.67cm3；
截面惯性矩I=10.0×10.03/12=833.33cm4；
横向分配方木按照两跨（腹板）及三跨（空腹板）连续梁计算。
⑴荷载的计算：
钢筋混凝土板自重（kN/m）：
腹板部位：
q1=18.7kN/m
空腹板部位：
q1=10.5kN/m
②模板（采用12mm竹胶板）的自重线荷载（kN/m）：
q2=0.5kN/m
③活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载（kN/m）：
空腹板部位：
q3=（2.5+2）×0.2=0.9kN/m
腹板部位：
q3=（2.5+2）×0.2=0.9kN/m
由此楞木荷载计算值:
q=1.2×（q1+q2）+1.4q3
=1.2×（10.5+0.5）+1.4×0.9=14.5kN/m（空腹板部位）
=1.2×（18.7+0.5）+1.4×0.9=24.3kN/m（腹板部位）
⑵强度计算：
最大弯矩:
Mmax=0.418KN.m（空腹板部位）
截面应力σmax=0.418×106/（166.67×103）=2.5N/mm2
横向分配方木的计算强度小于12.0N/mm2,满足要求!
⑶抗剪计算
最大剪力:
Q=5.22KN（空腹板部位）
截面抗剪强度计算值 T=3×5.22/（2×100×100）=0.78N/mm2
截面抗剪强度设计值1.30N/mm2
横向分配方木的抗剪强度计算满足要求!
⑷挠度计算
计算公式如下:
f=0.677ql4/100EI
=0.677×14.5×6004/（100×9000.00×8333334.0）=0.17mm（空腹板部位）
方木的最大挠度小于600/400=1.5mm满足要求!
支座反力:
R=9.1KN（腹板部位）R=9.6KN（空腹板部位）
2）纵向承力方木的计算
截面抵抗矩W=10.0×10.02/6=166.67cm3；
截面惯性矩I=10.0×10.03/12=833.33cm4；
因现浇段分两次浇筑故只计算腹板处
按照简支梁计算
最大弯矩
Mmax=2.0kN.m
截面应力σ=2.0×106/（166670×2）=6.0N/mm2<12.0N/mm2,满足要求!
最大剪力:
Q=13.7KN
截面抗剪强度计算值 T=3×13.7/（2×2×100×100）=1.0N/mm2 <1.30N/mm2
满足要求!
f=ql4/8EI=0.98mm
方木的最大挠度小于600/400=1.5mm满足要求!
支座反力:
R=27.4KN
3.1.2腹板厚0.5m处
3.1.2.1支架荷载计算
⑴钢筋砼梁体自重，取钢筋砼自重26KN/㎡，因分二次浇注故只取底板重量，按最不利情况计算。
空腹板部位：
0.8t/㎡
⑵模板方木自重0.1t/㎡
⑶施工人员及施工设备自重0.25t/㎡，振捣砼时对水平模板冲击力0.2t/㎡,合计0.45t/㎡。
3.1.2.2横向分配方木和纵向承力方木检算
横向分配方木采用10cm×10cm×220cm方木，空腹板部位：
跨长90cm,间距40cm；
纵向承力方木采用10cm×10cm×220cm方木，空腹板部位：
跨长60cm,间距90cm；1）横向分配方木检算
横向分配方木按照两跨连续梁计算，截面力学参数为:
截面抵抗矩W=10.0×10.02/6=166.67cm3；
截面惯性矩I=10.0×10.03/12=833.33cm4；
⑴荷载的计算：
①钢筋混凝土板自重（kN/m）：
空腹板部位：
q1=8×0.4=3.2kN/m
②模板（采用18mm竹胶板）的自重线荷载（kN/m）：
q2=0.5kN/m
③活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载（kN/m）：
q3=（2.5+2）×0.4=1.8kN/m
由此楞木荷载计算值:
q=1.2×（q1+q2）+1.4q3
=1.2×（3.2+0.5）+1.4×1.8=6.96kN/m（空腹板部位）
⑵强度计算：
最大弯矩:
Mmax=0.71KN.m（空腹板部位）
截面应力σmax=0.71×106/（166.67×103）=4.3N/mm2
横向分配方木的计算强度小于12.0N/mm2,满足要求!
⑶抗剪计算
最大剪力:
Q=3.9KN
截面抗剪强度计算值 T=3×3.9/（2×100×100）=0.6N/mm2
截面抗剪强度设计值 1.30N/mm2
横向分配方木的抗剪强度计算满足要求!
⑷挠度计算
计算公式如下:
f=0.677ql4/100EI
=0.677×24.3×6004/（100×9000.00×8333334.0）=0.08mm（腹板部位）
方木的最大挠度小于900/400=2.25mm满足要求!
支座反力:
R=7.8KN
2）纵向承力方木的计算
截面抵抗矩W=10.0×10.02/6=166.67cm3；
截面惯性矩I=10.0×10.03/12=833.33cm4；
按照三垮连续梁计算
q=Q×5/3L=7.8×5/3×0.6=21.6kN/m
最大弯矩
Mmax=0.78kN.m
截面应力σ=0.78×106/（166670）=4.6N/mm2<12.0N/mm2,满足要求!
最大剪力:
Q=7.8KN
截面抗剪强度计算值 T=3×7.8/（2×100×100）=1.2N/mm2 <1.40N/mm2
满足要求!
f=0.70mm
方木的最大挠度小于600/400=1.5mm满足要求!
支座最大反力:
R=14.3KN
3.2满堂支架验算
3.2.1支架荷载计算
⑴钢筋砼梁体自重，取钢筋砼自重26KN/㎡，按最不利情况计算。
腹板部位（梁高为3.6m）：
9.36t/㎡
空腹板部位：
5.25t/㎡
⑵模板方木自重0.05t/㎡
⑶支架自重计算
满堂式碗扣支架按15米高计，其自重为：
g=15×0.235=3.525Kn
⑷施工人员及施工设备自重0.25t/㎡，振捣砼时对水平模板冲击力0.2t/㎡,合计0.45t/㎡。
3.2.2立杆计算
⑴立杆平面布置
空腹板部位：
单杆承载面积0.6×0.6=0.36㎡
腹板部位:
单杆承载面积0.6×0.3=0.18㎡
⑵立杆轴向荷载计算
1）、不组合风荷载
梁端8m处空腹板部位:
N=1.2[（5.25+0.05）×0.36+0.3525]+1.4×0.45×0.36=2.9T
腹板部位:
N=1.2[（9.36+0.05）×0.18+0.3525]+1.4×0.45×0.18=2.6T
翼板区因混凝土荷载小于底板区，故总荷载必小于底板区，无需验算
支架稳定系数ψ确定
立杆计算长度l0=h+2a=1200+2×200=1600mm
h—支架立杆的步距
a—模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。
立杆厚度按3.0mm计算
回转半径：
I=
=
/4=15.95mm
长细比:
λ=l0/r=1600/15.95=100.3
查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录C表C得ψ=0.566
钢管截面积:
A=4.24×102mm2
立杆受力：
f=N/（ψA）=29.0×103/（0.566×4.24×102）=121.0N/mm2
立杆稳定系数:
K=[f]/f=205/121.0=1.69
立杆稳定性满足要求。
2）、组合风荷载
立杆荷载：
《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》，支架立杆的轴向力设计值Nut取不组合风荷载时立杆受压荷载总设计值计算。
空腹板部位:
N=1.2[（5.25+0.05）×0.36+0.3525]+0.9×1.4×0.45×0.36=2.9T
腹板部位:
N=1.2[（9.36+0.05）×0.18+0.3525]+0.9×1.4×0.45×0.18=2.55T
风荷载：
风荷载标准值按下式计算：
ωk=0.7μsμzω0=0.7*0.8*1.52*0.46=0.39KN/m2
其中
w0--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》的规定采用：
ω0=0.46KN/m2；
μz--风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》的规定采用：
偏保守估计取值h=15m,属A类。
μz=1.52；
μs--风荷载体型系数：
本工程取值为0.8；
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×Wk×la×h2/10=0.9×1.4×0.39×0.6×1.22/10=0.042kN·m
立杆稳定性验算：
f=1.05×N/（φA）+Mw/W=1.05×29.0×103/（0.566×4.24×102）+0.042×
106/（4.49×103）=140.7MPa<[f]=205MPa；
综上，支架立杆的稳定性满足要求。
3.3地基承载力
立杆下的可调底座尺寸为10cm×10cm，地基处理形式从下到上为换填30cm宕渣并夯实，在宕渣上浇注15cm厚的C25素混凝土。
计算考虑扩散角考虑45度，宕渣重度取8KN/m3。
则混凝土面的应力为：
σmax＝N/A=29.0/0.12=2.9MPa<20Mpa
宕渣上层面的作用面积为：
A=（0.10+0.15*2）*（0.10+0.15*2）=0.16m2
则应力为
σmax＝N/A=29.0/0.16+0.15*24=184.9KPa
宕渣底的作用面积为
A=（0.1+0.45*2）*（0.1+0.45*2）=1m2
则应力为
σmax＝N/A=29.0/1+0.15*24+0.3*8=33.0KPa
故宕渣夯实后的承载力不得小于184.9Kpa，基底地基的承载力不得小于33.0KPa。
四、跨线门式框架结构检算
4.1行车道工字钢门式框架
4.1.1Ⅰ56a工字钢纵梁计算
Ι56a工字钢纵梁跨度8m。
Ι56a自重q0=1.06KN/m，截面特性如下:
A=135cm2，
Wx=2342×103mm3
工字钢承受的总荷载P=13*26.0=338KN，简化为均布荷载计算：
q1=P/L=338/8=42.3KN/m，
q=q1+q0=43.4KN/m
（1）强度检算:
f=Mmax/W=347.2×103/2342×10-6
=148Mpa<[f]=205Mpa，满足要求。
（2）挠度检算:
4.1.23Ⅰ32a工字钢横梁计算
3Ι32a工字钢横梁跨度3.65m。
Ι32a自重q0=52.7KN/m，截面特性如下:
A=67.0cm2Ix=11080×104mm3Wx=692×103mm3
Ι56工字钢上钢管受力F=14.3KN+9m×0.235KN/m=16.4KN
Ι56工字钢总荷载P=13*16.4=213.4KN
3Ι32a工字钢Mmax=392.0KN.mQ=324.5KN
强度检算:
f=Mmax/W=392.0×103/3×692×10-6
=189Mpa<[f]=205Mpa，满足要求。
（2）挠度检算:
4.1.3φ800×8mm钢管计算
⑴钢筋砼梁体自重，187.6T
⑵模板方木自重3.08T
（3）支架自重33.48T
（4）工字钢自重20.4T
（5）施工人员及施工设备自重0.25t/㎡，振捣砼时对水平模板冲击力0.2t/㎡,合计0.45t/㎡。
共27.7t
因此每根钢管承受荷载为:
332.3/5=66.5t=665KN
稳定系数ψ确定
管桩计算长度l0=600mm
立杆回转半径：
i=
/4=280.0mm
长细比:
λ=l0/i=6000/280.0=21.4
查计算手册得ψ=0.965
钢管截面积:
A=3.14×（160000-153664）=19895.0mm2
管桩压应力：
N/A=272×103/（19895）=13.7MPa
ψ[σ]=0.965×140=135.1MPa
N/A=13.7MPa<ψ[σ]=135.1MPa，钢管桩稳定性满足要求。
4.2入土钢管桩计算：
依据鸡鸦水道特大桥设计图纸提供的地质资料，大堤内侧地质情况如下：
地质情况
深度
填土
+2.66m~+0.96m
淤泥质土
+0.96m~-1.24m
粉砂
-1.24m~-25.84m
每根φ630×6mm管桩承受竖向荷载：
332.5KN
钢管桩容许承载力检算：
[P]=1/2（UΣαiliτi+αAσR）
式中：
[P]—端桩轴向受压容许承载力，kN；
U—钢管桩周长，取1.98m；
αi、α—桩周摩阻力和桩底承载力的影响系数，锤击沉桩其值均取1.0；
li—局部冲刷线以下各土层厚度，取10m；
τi—各土层与桩壁的极限摩阻力，取50kPa；
桩端受力面积,按管壁计算，取0.012
。
σR—桩尖处土层（粉砂）的极限承载力，取3500kPa；
因此
P＝332.5kN<[P]=516.0kN
所以设计钢管桩长度为14m，进入粉砂层10m，承载力满足要求。
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