主桥支护工程计算书.docx

1、主桥支护工程计算书高岭大桥（30+50+30）m现浇箱梁支护工程计算书一、编制依据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）路桥施工计算手册建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）二、工程概况跨京台高速变高度预应力混凝土连续箱梁，左右幅都采用单箱三室斜腹板的预应力混凝土连续梁结构，支点梁高3m，跨中梁高1.8m；顶板厚度由支点附近的55cm变为跨中处的25cm，底板由支点附近的45cm变为跨中处的25cm；桥面总宽17.75m（包括两侧各2m翼缘板），底板宽度由最窄的8.827m变化至最宽的9.75m。桥梁上部施工采用满堂支架现浇，满堂支架布设为6

2、06090cm，施工中跨50m时，上跨京台高速位置27m内采用钢管桩加贝雷梁支架门洞及安全防护棚的施工方案，防护棚采用竹胶板满铺，并挂放抛网，保证车辆安全通行。桥梁底模板、内模板采用1.2cm竹胶板，侧模版、翼缘板模板采用1.5cm加强竹胶板。三、设计总体方案桥梁上部结构支架采用碗扣式满堂脚手架搭设，满堂支架布设为6060120cm，其中墩顶位置处满堂支架铺设为6030120cm。施工中跨50m时，上跨京台高速位置27m内采用钢管桩加贝雷梁支架门洞及安全防护棚的施工方案。主梁上部结构单幅采用22片贝雷片，每片贝雷梁间距为0.9m、0.9m、0.9m、0.45m、0.9m、0.9m、0.775m

3、、0.45m、0.65m、0.45m、0.9m、0.45m、0.65m、0.45m、0.775m、0.9m、0.9m、0.45m、0.9m、0.9m、0.9m，贝雷梁之间采用花架交叉连接，次分配梁采用I20a，长度为17.2m（分配梁连接采用斜缝焊接，两侧再使用八角形钢板焊接，要求分配梁焊缝不在同一截面上），以0.6m间距布置，固定于贝雷梁上部。钢管桩采用63010mm规格，沿横桥向2.52.63.62.62.5m布置，每幅桥下布置18根，共计36根，原高速公路中分带处螺旋钢管长度要求大于等于5m，原高速公路两侧螺旋钢管长度根据基础顶面实测标高进行控制，保证三排螺旋钢管顶面标高一致。钢管桩内进

4、行灌砂处理，顶面采用800mm*800mm*10mm钢板封口，设置10槽钢交叉斜撑。钢管桩上设置2-I45a工字钢作为主分配梁。箱梁支架形式见下图：非跨京台高速段满堂支架跨京台高速段钢管桩加贝雷梁支架门洞四、满堂支架设计计算1、满堂支架设计计算（1）根据本桥现浇箱梁的以下特点，对最不利位置跨中处、实心段荷载形式进行验算。跨中处截面：箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m断面面积为10.52q1=26*10.52/9.595=28.51Kpa墩顶实心处断面：断面面积为31.24q1=26*31.24/882.7=92.02Kpa q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计

5、算，经计算取q21.0kPa（偏于安全）。 q3 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。 q4 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。 q5 新浇混凝土对侧模的压力。 q6 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。 q7 支架自重，取4.0kpa（2）荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度计算底模及支架系统计算q1+q2+q3+q4+q7q1+q2+q7（3）结构验算本工程支架采用483.5mm碗扣式钢管支架，支架以立杆承受荷载作用为主，

6、根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范对立杆支架强度及稳定性计算公式进行分析计算。跨中截面处在腹板处支架体系采用立杆横桥向间距纵桥向间距横杆步距为60cm60cm120cm的布置结构。根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N30kN。 立杆实际承受的荷载为： N=1.2（NG1+NG2）+0.91.4Ni（组合风荷载时）NG1支架结构自重标准值产生的轴向力NG2构配件自重标准值产生的轴向力 Qi施工荷载标准值 有：NG1=0.60.6q1=0.60.628.51=10.26KN NG2=0.60.6q7=0.60.64.0=1.44KN Ni=0.60.

7、6(q2+q3+q4)=0.36(1.0+1.0+2.0)=1.44KN 则：N=1.2（NG1+NG2）+0.91.4Qi=1.2（10.26+1.44）+0.91.41.44=15.85KN N30KN ， 强度满足要求。 注：该计算公式参见建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范5.3.2“组合风荷载时单肢立杆承载力计算”立杆稳定性验算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范有关支架立杆的稳定性计算公式：NW/A+0.9MW/W(1-0.8NW/NE)f N钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1+NG2）+0.91.4Qi f钢材的抗压强度设计值，f205N/mm2参考建筑施工扣件式钢管脚手架安

8、全技术规范。 A48mm3.0钢管的截面积A4.24cm2。 轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比查表即可求得。 i截面的回转半径，查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范附录B得i1.58cm。 长细比L/i。 L水平步距，L1.2m。 于是，L/i76，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.744。 MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距； MW=1.4WKalo2/10 WK=0.7uzusw0 uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范 uz=1.0 us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范 us=0.8 w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 “福建屏南n=50”

9、 w0=0.3KN/m2 故：WK=0.7uzusw0=0.710.80.3=0.168KN a立杆纵距0.6m； lo立杆步距1.2m， 故：MW=1.4WKalo2/10=0.020KN 有效弯距系数，采用1.0 截面塑性发展系数，钢管截面为1.15 W 立杆截面模量 建筑施工扣件式脚手架安全技术规范附表B得W=5.08cm3 NE欧拉临界力，NE2EA/2E为材料弹性模量E2.05*105NW/A+0.9MW/W(1-0.8NW/NE)=15.85*103/(0.744*424)+ (0.9*1*0.020*106)/(1.15*(5.08*103)*(1-0.8*15.85*103/(

10、3.142*2.05*105*424/762)53.61KN/mm2f205KN/mm2墩顶实心处在墩顶实心处支架体系采用立杆横桥向间距纵桥向间距横杆步距为30cm60cm120cm的布置结构。根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N30kN。 立杆实际承受的荷载为： 有：NG1=0.30.6q1=0.30.692.02=16.56KN NG2=0.30.6q7=0.30.64.0=0.72KN Ni=0.30.6(q2+q3+q4)=0.18(1.0+1.0+2.0)=0.72KN 则：N=1.2（NG1+NG2）+0.91.4Qi=1.2（16.5

11、6+0.72）+0.91.40.72=21.64KN N30KN ，强度满足要求。 注：该计算公式参见建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范5.3.2“组合风荷载时单肢立杆承载力计算”。立杆稳定性验算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范有关支架立杆的稳定性计算公式：NW/A+0.9MW/W(1-0.8NW/NE)f MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距； 1.4WKalo2/10=1.4*0.168*0.3*1.22/10=0.010KN 有效弯距系数，采用1.0 截面塑性发展系数，钢管截面为1.15 W 立杆截面模量 建筑施工扣件式脚手架安全技术规范附表B得W=5.08cm3 NE欧拉临界力

12、，NE2EA/2E为材料弹性模量E2.05*105NW/A+0.9MW/W(1-0.8NW/NE)=21.64*103/(0.744*424)+ (0.9*1*0.010*106)/(1.15*(5.08*103)*(1-0.8*21.64*103/(3.142*2.05*105*424/762)70.34KN/mm2f205KN/mm22、箱梁底模下纵桥向方木验算本施工方案中箱梁底模底面纵桥向采用1010cm方木，方木纵桥向跨度在箱梁跨中截面处按L60cm进行受力计算,在墩顶横梁截面及横隔板梁处按L30cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。将方木简化为简支结构（偏于安全），木材选用

13、松木，其容许应力和弹性模量的取值容许弯应力w=14.5MPa，弹性模量取值 E=11000MPa跨中处截面方木受力简图应力验算q(1.2*q1+q2+q3+q4)*B(1.2*28.51+1.0+2.5+2)*0.6=23.83kN/m M(1/8) qL2=0.125*23.83*0.36=1.07kNm W=(bh2)/6=(0.1*0.1*0.1)/6=0.000167m3 跨中最大应力为=M/W=1.07/0.000167=6407Kpa=6.407Mpaw=14.5MPa故满足要求。刚度验算方木的惯性矩I=（bh3）/12=0.1*0.1*0.1*0.1/12=8.33*10-6 m

14、4挠度f=5ql4/384EI=（5/384）*（23.83*0.64）/（11*106*8.33*10-6）=4.39*10-4mf/l=4.39*10-4/0.6=1/1367f/l=1/400故满足要求经验算，跨中处箱梁底模下的方木符合要求。墩顶实心处方木受力简图应力验算q(1.2*q1+q2+q3+q4)*B(1.2*92.02+1.0+2.5+2)*0.6=69.55kN/m M(1/8) qL2=0.125*69.55*0.09=0.78kNm W=(bh2)/6=(0.1*0.1*0.1)/6=0.000167m3 跨中最大应力为=M/W=0.78/0.000167=4671Kp

15、a=4.671Mpaw=14.5MPa故满足要求。刚度验算方木的惯性矩I=（bh3）/12=0.1*0.1*0.1*0.1/12=8.33*10-6 m4挠度f=5ql4/384EI=（5/384）*（69.55*0.34）/（11*106*8.33*10-6）=8.01*10-5mf/l=8.01*10-5/0.6=1/7491f/l=1/400故满足要求经验算，墩顶处箱梁底模下的方木符合要求。3、支架顶托上横桥向方木验算本施工方案中，支架顶托上采用1010cm方木，根据立杆间距，方木间距为60cm（墩顶实心处方木间距为30cm），横向间隔60cm，将方木简化为下图的简支结构（偏于安全），方

16、木取材为松木。其容许应力和弹性模量的取值容许弯应力w=14.5MPa，弹性模量取值 E=11000MPa。跨中处截面方木受力简图强度验算作用力p=ql/2=23.83*0.2/2=2.383kNn=3最大弯矩M=（n/8）*pl=（3/8）*2.383*0.6=0.536kNm截面模量W=(bh2)/6=(0.1*0.1*0.1)/6=0.000167m3最大正应力=M/W=0.536/0.000167=3210kPa=3.21MPaw=14.5MPa故满足要求刚度验算方木惯性矩I= I=（bh3）/12=0.1*0.1*0.1*0.1/12=8.33*10-6m4挠度f=（5n2+2）pl3

17、/（384 *n*E*I）=（5*32+2）*2.383*0.63/(384*3*11*106*8.33*10-6)=2.29*10-4mf/l=2.29*10-4/0.6=1/2620f/l=1/400故满足要求墩顶处截面方木受力简图强度验算作用力p=ql/2=69.55*0.2/2=6.955kNn=2最大弯矩M=（n/8）*pl=（2/8）*6.955*0.3=0.522kNm截面模量W=(bh2)/6=(0.1*0.1*0.1)/6=0.000167m3最大正应力=M/W=0.522/0.000167=3126kPa=3.126MPaw=14.5MPa故满足要求刚度验算方木惯性矩I=（

18、bh3）/12=0.1*0.1*0.1*0.1/12=8.33*10-6m4挠度f=pa/（24EI）*（3l2-4a2）=6.955*0.05*（3*0.32-4*0.052）/（24*11*8.33）=4.11*10-5f/l=4.11*10-5/0.3=1/7299f/l=1/400故满足要求4、竹胶板底模验算箱梁底模采用1.2cm厚竹胶板，铺设在支架顶托上横桥向方木上的纵桥向方木上，方木按20cm间距布置（净距10cm），取墩顶实心段处作为计算对象（受力最不利位置）。竹胶板弹性模量E=5000Mpa竹胶板惯性矩I=（bh3）/12=（1.22*0.0123）/12=1.76*10-7m

19、4q=（1.2*q1+q2+q3+q4）*B=(1.2*92.02+1.0+2.5+2)*0.2=23.18kN/m最大弯矩M=ql2/8=23.18*0.22/8=0.116kNm竹胶板容许弯曲应力为w=45MPa模板需要的截面模量W=M/w=0.116/45/103=2.58*10-6m3模板的宽度为0.2m，根据W、b得h为：h2=6*W/b=6*2.58*10-6/0.2=0.0000774h=0.00023190.5=0.0088m=8.8mm故12mm厚竹胶板满足要求。经计算，现浇箱梁模板、方木、支架均满足施工要求。五、跨高速门洞设计计算计算数据：箱梁自重（按跨中）加施工荷载、模板

20、、方木重量：q1= （1.2*28.51+1+2.5+2）*1=39.712kN/mI20a工字钢重量：单位米重：q2=27.91kg/m=0.2791 kN/m 总米重：q3=27.91*16.2/0.6=7.54 kN/m贝雷片重量：每片贝雷片按400kg计算，q4=400*180/30=24 kN/m2-I45a工字钢重量（按跨度3.6m）：单位米重：q5=80.42kg/m=0.8042 kN/m 总米重：q6=80.42*10*2*16.2=26.06 kN/根钢结构结构自重分项系数1.11、I-20a工字钢纵分配梁I-20a工字按60cm间距布置，上铺方木（20*20cm），间距布

21、置为60cm，工字钢下设贝雷梁，贝雷梁（每组2片）每组之间最大间距为1.65m。工字钢受力最不利为贝雷梁间距1.65m位置。按跨中截面处进行计算。I20a工字钢受力简图强度验算p=ql/2=39.712*2.55/2=50.63kNn=3上部承载最大弯矩M1=（n/8）*pl=（3/8）*50.63*1.65=31.33kNmI20a工字钢截面模量W=236.9cm3=2.369*10-4 m3最大正应力=M/W=31.33/（2.369*10-4）=132250kPa=132.25MPa结构自身最大弯矩M2=1/8ql2=0.125*0.2791*1.1*1.652=0.104kNm自身最大

22、正应力=M/W=0.104/（2.369*10-4）=439kPa =0.439MPaM=M1+M2=132.25+0.439=132.689MPaw=215MPa故满足要求。刚度验算I20a工字钢惯性矩I=2369 cm4=2.369*10-5m4I20a工字钢弹性模量E=2.06*108Kpa上部承载挠度f1=（5n2+2）pl3/（384 *n*E*I）=（5*32+2）*50.63*1.653/(384*5*2.06*108*2.369*10-5)=0.00114m 自身挠度f2=5ql4/384EI=5*0.2791*1.1*1.654/（384*108*2.369*10-5）=1.

23、3*10-5f=f1+f2=0.00114+1.3*10-5=0.00115f=l/400=1.65/400=0.00413m故满足要求2、贝雷梁贝雷梁跨径为15m，按上部匀布荷载计算（偏于安全）。贝雷梁按9组进行计算，每组为两片单层，单组贝雷梁容许应力为1576.4kNm，跨径为15m。贝雷梁受力简图强度验算q=q1+（q3+q4）*1.1=39.712+（7.54+24）*1.1=74.41kN/m弯矩M=1/8（ql2）=0.125*74.41*152=2092.78kNm故MM=1576.4*9=14187.6kNm刚度验算贝雷梁的惯性矩I=250497.2cm4贝雷梁的弹性模量E=2

24、.06*108Kpaf=5ql4/384EI=5*74.41*154/（384*2.06*108*250497.2*10-8）=0.095mf/5=0.095/9=0.011f=l/400=15/400=0.0375m故贝雷梁设置满足要求3、2-I45a工字钢2-I45a工字钢上部按匀布荷载进行计算，下部为简支结构（偏于安全），最大跨径为3.6m。2-I45a工字钢受力简图强度验算q=q1+（q3+q4+q5）*1.1=39.712+（7.54+24+0.8）*1.1=75.3 kN/m弯矩M=1/8（ql2）=0.125*75.3*3.62=121.986kNm2-I45a工字钢截面模量W=

25、1432.9*2cm3=2.87*10-3 m3最大正应力=M/W=121.986/（2.87*10-3）=42504kPa=42.5MPaw=215MPa故满足要求。刚度验算2-I45a工字钢惯性矩I=32241*2 cm4=6.45*10-4m42-I45a工字钢弹性模量E=2.06*108Kpa挠度f=5ql4/384EI=5*75.3*3.64/（384*2.06*108*6.45*10-4）=0.00124mf=l/400=3.6/400=0.009m由于ff,故满足要求4、螺旋钢管63010mm螺旋钢管单根长度按5m计算，单根钢管桩的最大受力组合p=12063.46/18=670.

26、19kN安全系数取2.0则计算最大受力为670.19*2=1340.38kN立柱钢管特性D=630mm，d=610mm，A=19478mm2I=/64*（D4-d4）=9.36*10-4m4r=（I/A）0.5=(9*10-4)/(19478*10-6)0.5=0.21长细比=L/r=5/0.21=23.81=1.02-0.55*（23.81+20）/100）2=0.914强度验算：=N/A=（1340.38*10-3）/（19478*10-6）=68.82MPa182MPa稳定性验算：=N/A=（1340.38*10-3）/（19478*10-6）/0.914=75.29MPa182MPa故强度与稳定性满足要求。