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连续梁支架支墩挂蓝检算

京沪高速铁路

XX特大桥跨XXX省道连续梁

0号块支架、临时支墩、挂篮检算

（XXX+XXX～XXX+XXX段）

编制：

复核：

审核：

中铁X局XX高速铁路土建工程X标段X工区

二XXX年X月

XX特大桥跨XXX省道连续梁

0号块支架、临时支墩、挂篮检算书

一、支架总体设计方案

XX特大桥跨XXX省道连续梁0号块采用在支架上现浇，支架采用碗扣式钢管脚手架拼装组成，支架均采用外径φ48mm、壁厚δ=3.5mm标准杆件进行组装，支架顺桥向立杆间距60cm，横桥向立杆翼缘板处间距90cm，底板处间距60cm，腹板处间距为30cm，横杆步距120cm。

支架底托直接支撑在已处理的地基硬化混凝土表面，所有支架应依据搭设高度设置剪刀撑。

立杆顶端安装可调式顶托，梁高4.5m变化段托梁上设I22a工字钢横梁，横梁上顺桥向搭设6榀桁架调整梁底标高，桁架上横桥向搭设间距为30cm的10×12×600cm方木，方木上铺设1.8cm的竹胶板作为底模。

梁高不变化段，在桥墩顶帽上顺桥向设I22a，间距为50cm，其上横桥向设I22a作为横向分配梁，间距为50cm，顶上设[10作为纵向分配梁并用其把两边梁高变化段的桁架连接起来，上边铺设方木和竹胶板。

施工前对支架地基原地面进行换填处理，从原地面至承台加台顶范围内土体全部挖出后换填碎石垫层，碎石垫层要求采用压路机逐层碾压，其压实度要求达95％以上，分层厚度不超过30cm，整平碾压密实，确保地基承载力大于300Kpa，必要时可现场做地基承载力试验。

碎石垫层填筑完成后浇注25cm厚C20混凝土找平硬化后可直接支撑支架底座。

0号块支架设计如附图所示。

支架搭设完成后在其顶面满铺木板做堆载预压，预压荷载取梁重的1.3倍，现浇箱梁梁重664.2t，则预压荷载为863.5t，预压荷载采用袋装砂石。

预压要求分四级进行：

一级50%；二级75%；三级100%；四级130%，每一级加载后要持载10分钟，并对支架各测量点进行观测，详细记录各测量点的沉降数据，对各测量点的沉降量做回归分析，分析支架下沉的理论曲线，预测出支架的最终沉降量，用于指导梁节立模。

图1、钢管支架纵向布置图

图2、钢管支架横向布置图

二、底模及分配梁检算

图3、箱梁横断面图（单位：

cm）

（尺寸单位：

cm，荷载单位：

kN/m，砼容重取26kN/m3）

图4、横断面砼荷载分布

1、荷载大小

①施工人员，机具、材料荷载：

P1=2.5kN/m2

②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：

P2=2.5kN/m2

③梁体钢筋砼自重荷载：

P3=6.65×26=172.9kN/m2

④模板自重荷载：

P4=1.5kN/m2

按规范进行荷载组合（按1m考虑）有：

N=NQ1+NQ2NG1+NG2＝178.9kN/m2

2、底模检算

横梁（方木）的间距为0.2m，底模按跨度为0.2m三跨连续梁计算，q=178.9kN/m；

M=ql2/10=178.9×0.22/10=0.7156kN·m

W=bh2/6=1.0×0.0182/6=5.4×10-5m3

σ=M/W=12.76MPa＜[σ]=13.0MPa，满足要求。

τ=Q/A=（1/4ql）/（bh）=（172.25/4×0.2）/（1.0×0.018）=0.48MPa＜[τ]=1.4MPa，满足要求。

3、横梁（方木）检算

荷载按0.2m宽条形均布荷载，跨度0.5m三跨连续梁计算，q=172.25×0.2=34.45kN/m，

M=ql2/8=34.45×0.52/8=1.08kN·m

W=bh2/6=0.12×0.12/6=2.0×10-4m3

σ=M/W=5.4MPa＜[σ]=13.0MPa，满足要求。

τ=Q/A=（1/4ql）/（bh）=（34.45/4×0.5）/（0.1×0.12）=0.36MPa＜[τ]=1.4MPa，满足要求。

4、纵梁检算

顶帽顶纵梁按0.6m×0.6m布置，荷载按从横梁上传下来的集中荷载计算，P=34.45×0.25=8.61kN，计算按照集中荷载作用0.6m跨中的简支梁计算。

M=Pl/4=8.61×0.6/4=1.29kN·m

W=2×39.7×10-6=7.94×10-5m3

σ=M/W=16.25MPa＜[σ]=210MPa，满足要求。

τ=F/Sx=3.24/（23.5×10-6×2）=68.93MPa＜[τ]=210MPa，满足要求。

5、顶托检算

因为顶托较矮，按轴心受压构架检算，只检算应力。

F=P/2=4.31kN

顶托采用直径38mm丝杠上托，A=1134mm2

σ=F/A=3.64MPa＜[σ]=210MPa，满足要求。

三、支架受力检算

根据设计图纸，梁总重255.5×2.6＝664.3t。

1、荷载大小

①施工人员，机具、材料荷载：

P1=2.5kN/m2

②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：

P2=2.5kN/m2

③梁体钢筋砼自重荷载（如图3所示）：

a、翼缘板处：

P31=16.9kN/m2

b、腹板处：

P32=179.2kN/m2

c、底板处：

P33=36.4kN/m2

④模板、支架自重荷载：

P4=1.5kN/m2

2、两侧翼缘板处满堂支架受力检算

两侧翼缘板处碗口式脚手架布置按顺桥向间距60cm，横桥向间距90cm，横杆步距120cm。

翼缘板处脚手架每一根立杆受力如下：

①施工人员、机具、材料荷载：

NQ1＝p1×A＝2.5×0.6×0.9＝1.35kN

②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：

NQ2＝p2×A＝2.5×0.6×0.9＝1.35kN

③梁体钢筋砼自重荷载：

NG1＝p31×A＝16.9×0.6×0.9＝9.13kN

④模板、支架自重荷载：

NG2＝p4×A＝1.5×0.6×0.9＝0.81kN

按规范进行荷载组合有：

N=（NQ1+NQ2）×1.4+（NG1+NG2）×1.2＝15.11kN

翼缘板处满堂支架单根立杆承受压力大小为：

15.11kN

该碗口式脚手架钢管为Φ48×3.5mm钢管，A=489mm2

钢管回转半径：

⑤按强度验算：

MPa<210MPa，符合要求。

（杆件自重产生的应力很小，可以忽略不计）

⑥稳定性验算

φ值根据长细比λ选取，计算长度：

l0=kμh

上式中k——计算长度附加系数，其值取1.155。

　　μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，

查表无此范围，纵横跨数较多，整体稳定性较好，μ取1.2

　　h——立杆步距。

模板支架立杆的计算长度l0=1.155×1.2×1.2=1.66m

按稳定性计算立杆的受压应力（步距120cm）

长细比：

则轴心受压件的稳定系数Φ=0.491

MPa<210MPa，符合要求。

⑦地基承载力计算：

a、碗口式钢管脚手架，杆件自重Pk，根据中国建筑工业出版社出版的《施工结构计算与设计手册》，脚手架立杆验算截面承受的构架自重荷载：

Gk=a×H0×（gk1+gk2+gk3）

式中：

H0－立杆高度，取10m；

a－立杆纵距，取0.6m；

gk1－基本构架杆部件的平均自重荷载，取0.18kPa；

gk2－配件平均自重荷载，取0.15kPa；

gk3－局部件平均自重荷载，取0.1kPa。

则Gk=0.6×16×（0.18+0.15+0.1）＝4.16kN。

杆件自重传给地基的均布荷载Pk＝1.5PGk

kPa，

取Pk＝1.5PGk＝1.5×6.93＝10.4kPa。

b、箱梁自重、内外模重量以及施工振捣、机具等合计均布荷载：

P=（16.9+2.5+2.5+1.5）×1.5＝35.1kPa

c、地基承载力计算均布荷载PD=P+Pk＝10.40+35.10＝45.5kPa

则要求地基处理后地基承载力不得小于45.5kPa以确保地基基础安全。

3、腹板间的满堂支架受力检算

腹板间的碗口式脚手架布置按照顺桥向间距60cm，横桥向间距30cm，横杆步距120cm。

①施工人员、机具、材料荷载：

NQ1=p1×A=2.5×0.6×0.3＝0.45kN

②砼冲击及振捣砼时产生的荷载：

NQ2=p2×A＝2.5×0.6×0.3＝0.45kN

③梁体钢筋砼自重荷载：

NG1=p32×A=172.9×0.6×0.3＝31.12kN

④模板、支架自重荷载：

NG2＝p4×A＝1.5×0.6×0.3＝0.27kN

按规范进行荷载组合有：

N=（NQ1+NQ2）×1.4+（NG1+NG2）×1.2＝38.93kN

腹板处满堂支架单根立杆承受压力大小为：

38.93kN

该碗口式脚手架钢管为Φ48×3.5mm钢管，A=489mm2

钢管回转半径：

⑤按强度验算：

MPa<210MPa，符合要求。

（杆件自重产生的应力很小，可以忽略不计）

⑥稳定性验算

模板支架立杆的计算长度l0=1.155×1.2×1.2=1.66m

按稳定性计算立杆的受压应力（步距120cm）

长细比：

则轴心受压件的稳定系数Φ=0.491

MPa<210MPa，符合要求。

⑦地基承载力计算：

a、碗口式钢管脚手架，杆件自重Pk，根据中国建筑工业出版社出版的《施工结构计算与设计手册》，脚手架立杆验算截面承受的构架自重荷载：

Gk=a×H0×（gk1+gk2+gk3）

式中：

H0－立杆高度，取10m；

a－立杆纵距，取0.6m；

gk1－基本构架杆部件的平均自重荷载，取0.18kPa；

gk2－配件平均自重荷载，取0.15kPa；

gk3－局部件平均自重荷载，取0.1kPa。

则Gk=0.6×10×（0.18+0.15+0.1）＝2.58kN。

杆件自重传给地基的均布荷载Pk＝1.5PGk

kPa，

取Pk＝1.5PGk＝1.5×2.58＝21.5kPa。

b、箱梁自重、内外模重量以及施工振捣、机具等合计均布荷载：

P=（172.9+2.5+2.5+1.5）×1.5＝269.1kPa

c、地基承载力计算均布荷载PD=P+Pk＝269.1+21.5＝290.6kPa

查德禹特大桥施工图原地面土的容许承载力为130～170kPa＜290.6kPa，所以原地面要进行处理，地基承载力才能满足要求。

为避免支架底部片石砼垫层受压破坏，在沿腹板方向1.2m范围内铺设一层15cm厚木板，以增加地基的承载力。

地基处理好后，采用轻型触探仪检测地基承载力，确保支架施工的安全。

4、底板处满堂支架受力检算

底板处碗口式脚手架布置按顺桥向60cm，横桥向60cm，横杆步距120cm。

底板处每一根立杆受力如下：

①施工人员、机具、材料荷载：

NQ1＝p1×A＝2.5×0.6×0.6＝0.9kN

②砼冲击及振捣时产生的荷载：

NQ2＝p2×A＝2.5×0.6×0.6＝0.9kN

③梁体钢筋砼自重荷载：

NG1＝p33×A＝36.4×0.6×0.6＝13.1kN

④模板、支架自重荷载：

NG2＝p4×A＝1.5×0.6×0.6＝0.54kN

按规范进行荷载组合有：

N=（NQ1+NQ2）×1.4+（NG1+NG2）×1.2＝18.89kN

翼缘板处满堂支架单根立杆承受压力大小为：

18.89kN

该碗口式脚手架钢管为Φ48×3.5mm钢管，A=489mm2

钢管回转半径：

⑤按强度验算：

MPa<210MPa，符合要求。

（杆件自重产生的应力很小，可以忽略不计）

⑥稳定性验算

模板支架立杆的计算长度l0=1.155×1.2×1.2=1.66m

按稳定性计算立杆的受压应力（步距120cm）

长细比：

则轴心受压件的稳定系数Φ=0.491

MPa<210MPa，符合要求。

⑦地基承载力计算：

a、碗口式钢管脚手架，杆件自重Pk，根据中国建筑工业出版社出版的《施工结构计算与设计手册》，脚手架立杆验算截面承受的构架自重荷载：

Gk=a×H0×（gk1+gk2+gk3）

式中：

H0－立杆高度，取10m；

a－立杆纵距，取0.6m；

gk1－基本构架杆部件的平均自重荷载，取0.18kPa；

gk2－配件平均自重荷载，取0.15kPa；

gk3－局部件平均自重荷载，取0.1kPa。

则Gk=0.6×10×（0.18+0.15+0.1）＝2.58kN。

杆件自重传给地基的均布荷载Pk＝1.5PGk

kPa，

取Pk＝1.5PGk＝1.5×7.17＝10.76kPa。

b、箱梁自重、内外模重量以及施工振捣、机具等合计均布荷载：

P=（36.4+2.5+2.5+1.5）×1.5＝64.35kPa

c、地基承载力计算均布荷载PD=P+Pk＝10.76+64.35＝75.11kPa

则要求地基处理后地基承载力不得小于75.11kPa以确保地基基础安全。

四、边跨现浇段支架计算

德禹特大桥跨353省道连续梁边跨采用在支架上现浇，支架采用碗扣式钢管脚手架拼装组成，支架均采用外径φ48mm、壁厚δ=3.5mm标准杆件进行组装，支架顺桥向立杆间距60cm，横桥向立杆翼缘板处间距90cm，底板处间距60cm，腹板处间距为30cm，横杆步距120cm。

支架底托直接支撑在已处理的地基硬化混凝土表面，所有支架应依据搭设高度设置剪刀撑。

立杆顶端安装可调式顶托，顶托上顺桥向布置I22a工字钢，横桥向搭设间距为30cm的10×12×600cm方木，方木上铺设1.5cm的竹胶板作为底模。

因支架布置与0#块支架布置相同，而且0#块的荷载要远大于边跨现浇段的荷载，故此处对于边跨现浇段的支架与分配梁不再重复计算，参考0#块的支架计算。

五、临时支墩计算

根据设计图纸，中墩采用临时锚固措施，临时锚固措施应能承受中支点处最大不平衡弯矩40556kN·m及相应竖向支反力33916kN。

采用100cm×100cm正方形截面C40钢筋混凝土柱固结于承台加台和梁体之间，临时支墩顺桥向间距为700cm，横桥向间距为570cm。

配筋按轴心受压构件最小配筋率，一侧配筋0.2%，四周都配Φ20钢筋，整体配筋率按0.8%考虑，箍筋采用φ10钢筋，间距为15cm。

临时支墩与墩身之间用36b工字钢形成劲型连接，加强稳定性，如下图所示：

图5、临时支墩布置图

1、计算临时支墩最大反力

设临时支墩处两反力分别为F1、F2,则有

F1＋F2=34000kN

（F2-F1）×7=40500kN·m

解得F1=14000kN

F2=20000kN

则单个临时支墩承受最大反力为10000kN

2、判别是否可考虑螺旋筋的影响

l0/d=（0.5×900）/100=4.5＜7，故可以考虑。

两端固结时，l0=0.5l

3、计算钢筋截面面积

竖向主筋为36根Φ20钢筋，面积Ag=3.14×102×36=11304mm2

混凝土面积A=1000×1000=1000000mm2

4、不考虑箍筋影响时的承载力

计算公式：

Nmax=φγb（1/γcRaA+1/γsRgAg）

式中:

φ——构件的纵向弯曲系数，查表采用1.0

γb——构件的工作条件系数，查表取0.95

γc——混凝土的安全系数，取1.25

γs——钢筋的安全系数，取1.25

Ra——混凝土轴心抗压设计强度，C40取20MPa

Rg——钢筋抗压设计强度，取340MPa

A——混凝土面积，mm2

Ag——主筋面积，mm2

Nmax=φγb（1/γcRaA+1/γsRgAg）

=1.0×0.95×（1/1.25×20×1000000+1/1.25×340×11304）

=18120954N=18121kN＞10000kN，满足要求。

考虑箍筋的影响较为有利。

六挂篮计算

1、挂篮概述

该挂篮为菱形挂篮，主要包括菱形架、上横梁、平联、下横梁（底模）、纵梁（底模），悬吊系统、行走系统、锚固系统以及模板系统五大部分,总重量为55ｔ。

挂篮在悬浇时，根据试验数据，控制浇注标高符合要求。

（1）计算依据

A．48+80+48m无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁

B.《钢结构设计规范》（GBJ17-88）

C.《起重机设计规范》（GB3811）

（2）要求技术性能

A.适应最大梁段重：

150吨

B.适应最大梁段长：

4.0米

C.梁高变化范围：

3.85—6.65米

D.最大梁宽：

顶板12米、底板6.7米

E.走行方式：

无平衡重走行

（3）挂篮结构

A、桁架：

主桁架采用菱形架结构，二力杆件采用槽钢加钢板焊接成箱形梁，其刚度大、重量轻。

B、悬挂及锚固系统：

底模、侧模、内模吊杆及桁架吊杆采用带板，材料为Q345B，走行轨道锚杆采用φ25精轧螺纹钢筋，材料为40Si2MnV。

内、外模和底模前锚点采用32吨千斤顶张拉后锚固，底模后锚点采用32吨千斤顶张拉后锚固，保证砼接口平顺。

锚具采用YGM-25精轧螺纹钢专用锚具。

C、走行系统：

挂篮走行采用前滑后滚方式，前支点为滑船结构，后支点为滚轮结构。

桁架移动由两台千斤顶（油缸）牵引，桁架后部设两台5吨手动葫芦保护，防止桁架倾覆。

外模采用整体式钢模板，内模采用钢骨架加木模板或组合钢模板，底模采用平面钢模板，端模采用木模板。

（4）挂篮特点

A、挂篮结构简单，受力明确。

B、挂篮前端及中部工作面开阔，可以从挂篮中部运送混凝土，便于轨道安装以及钢筋的吊装，加快施工进度。

C、设有走行装置，后支腿为反扣轮沿轨道行走，前支座采用钢板与聚四氟乙烯相对运动，磨擦力小，移动方便，外模、内模、底模可以一次到位。

D、取消了平衡重，利用竖向预应力筋锚固轨道和菱形架。

进一步减轻了重量。

E、拼装时只要稍加处理，就可浇注合拢段梁，不需要托架，施工更加方便。

F、本结构拼装简单，重量轻，施工速度快，经济实用。

2、挂篮设计验算参数

（1）设计参数确定

1）荷载参数

①、箱梁荷载：

取最大施工载荷2号块（136.8t，长2.7米）、4号块（134t，长为3.5米）进行计算。

②、模板及挂篮自重：

约计55t。

③、施工荷载：

50kg/m2。

④、风荷载：

800Pa。

2）荷载系数

①、砼超载系数：

k1=1.05

②、挂篮空载纵移时的冲击系数k2=1.3：

安全系数k4=2.5

③、浇筑砼时的动力系数k3=1.2

（2）荷载组合

荷载组合Ⅰ：

砼自重＋动力附加荷载＋模板自重＋人群荷载和机具设备重；

荷载组合Ⅱ：

砼自重＋模板自重＋人群荷载和机具设备重；

荷载组合Ⅲ：

挂篮自重＋冲击附加荷载＋风载

荷载组合Ⅰ用于挂篮承重系统强度及稳定性计算；荷载组合Ⅱ用于刚度计算；荷载组合Ⅲ用于挂篮行走计算。

3、施工控制计算

（1）计算原理

①纵梁计算：

先得荷载由模板分配至纵梁上，将横梁与纵梁的连接部门简化为铰节来分别验算其强度及刚度。

②横梁计算：

将纵梁传至横梁上的荷载，临时荷载等按工况对纵梁进行强度、刚度验算。

③上横梁计算：

将前吊点传至上横梁的荷载按工况对横梁进行强度、刚度验算。

④棱形架计算：

将上横梁传至棱形架的荷载按工况对棱形架进行强度、刚度验算。

⑤悬吊系统计算：

将下横梁传至悬吊的荷载按工况对吊杆进行强度验算。

⑥对挂篮走行进行计算：

对挂篮整体走行的安全性验算。

（2）各部位详细计算

1）纵梁计算（砼浇注100％）

纵梁承受模板荷载、箱梁砼荷载、纵梁自重、以及人群荷载和机具设备荷载，为确保安全的同时，简化计算，横梁强度及刚度均荷载组合Ⅰ进行计算，各支撑点作铰接处理。

在砼浇注阶段，各横梁分配砼荷载、横梁自重荷载、模板荷载、人机荷载分别为：

砼荷载二种工况的最大载荷为：

128、122吨；腹板及底板砼分别自重为85、75吨；底模平台自重10吨；模板荷载3吨；人群机具荷载2吨进行计算。

纵梁受力如下图所示：

A、求荷载Q（砼超载系数k1=1.05动力系数k3=1.2）

Q1＝k3×（k1×85+10+3+2）

＝1.2×（1.05×85+10+3+2）

＝125.1t

Q2＝k3×（k1×75+10+3+2）

＝1.2×（1.05×75+10+3+2）

＝112.5t

B、求均布荷载q

q1＝Q1/3.5＝35.75t/m

q2＝Q2/3.5＝28.13t/m

C、求弯矩

Mmax1＝q1cb（d+cb/2l）/l

＝35.75×3.5×2.75×[0.5+3.5×2.75/（2*5）]÷5

＝100.7t.m

Mmax2＝q2cl（2-r）/8

＝28.13×4×5×[2-4/5]/8

＝84.4t.m

D、求抗弯模量Wx（模型如图）

Wx＝475X19=9025cm3

E、求弯应力

σ＝M/W

＝100.7t.m/9025cm3

＝111.6Mpa＜[σ]=145Mpa

抗弯满足要求。

F：

刚度验算（跨中）

f1=q1cb[（4l-4b2/l-c2/l）x-4x3/l]/（24EI）

=35.75×3.5×2.75×[（4×5-4×2.752/5-3.52/5）×2.425-4×2.4253/5]/（24×206×7600×19）

=7.94mm<5000/500=10mm

f2=q2cl3[8-4×（c/l）2+（c/l）3]/（384EI）

=28.13×4×53×[8-4×（4/5）2+（4/5）3]/（384×206×7600×19）

=7.33mm<5000/500=10mm

刚度满足要求

2）下横梁计算

下横梁承受横梁自重、纵梁传递下来的集中荷载等作用进行计算，纵梁受力模型简化为如下图所示：

从纵梁受力分析得出，下横梁最大荷载为68.8吨进行计算，下横梁要求有足够大的刚度，才能保证底模锚固的要求。

下横梁受力如下图所示：

A、求荷载Q（纵梁传递载荷、自身载荷）

Q＝68.8+2.6

＝71.4t

B、求均布荷载q（根据梁形分布来分配横梁受力）

q1＝25.3%*Q/5.1

＝3.55t/m

q2=q3=20.3%*Q/0.80

=18.1t/m

C、最为不利的是两边跨，求边跨弯矩，q1对边跨的影响太小可以不计

Mmax＝q2cb（d+cb/2l）/l

＝18.1×0.8×1.25×（0.38+0.8×1.25/2×2.03）/2.03

＝5.6t.m

D、求抗弯模量Wx

Wx＝1190×2=2380cm3

E、求弯应力

σ＝M/W

＝5.6t.m/2380cm3

＝23.6Mpa＜[σ]=145Mpa

抗弯满足要求。

F：

刚度验算

f=qcb[（4l-4b2/l-c2/l）（d+cb/l）-4（d+cb/l）3/l]/（24EI）

=18.1×0.8×1.25×[（4×2.03-4×1.252/2.03-0.82/2.03）×（0.38+0.8×1.25/2.03）-4×（0.38+0.8×1.25/2.03）3/2.03]/（24×206×23700×2）

=3mm

刚度满足要求

3）上横梁计算

上横梁承受自重、吊杆传递来的集中荷载等作用进行计算，斜撑梁受力模型简化为如下图所示：

底模吊杆荷载Q1=101.8吨、侧模及内模吊杆荷载Q2=40吨,上横梁自重3吨进行计算。

斜撑梁受力如下图所示：

A、求荷载P

侧模及内模传递荷载P1＝52/4＝13t

底模传递荷载P2＝56.3/4＝14.1t

B、求弯矩

外模及内模产生的弯矩：

M3=P1×1.05=13