现浇箱梁满堂支架方案计算.docx

1、现浇箱梁满堂支架方案计算中交三航局大西客专指挥部一项目部祁县跨G208特大桥上跨G208现浇箱梁模板及满堂支架方案计算书 二一年十二月祁县跨G208特大桥上跨G208国道现浇箱梁模板及满堂支架方案计算书1编制依据1.1新建铁路大同至西安客运专线施工图设计文件及地勘报告，以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。1.2国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文（城市建设部分），以及现行有关施工技术规范、标准等。1.3参考建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范、混凝土工程模板与支架技术、铁路桥涵施工手册、建筑施工计算手册。2工程概况本段(40+64+40)m连续梁跨越G208国道。连续

2、段中心里程桩号为DK341+374；绝对标高为772.9773.6m左右；地形较平坦，相对高差较小。主线在该处与G108国道斜交叉，G208国道为沥青路面，路面宽22米，与线路交角129.12度。梁全长145.5m，计算跨度为40+64+40,中支点处梁高6.05m，跨中10m直线段及边跨13.75m直线段梁高位3.05m边支座中心线至梁端0.75m，边支座横桥向中心距5.6m，中支座横桥向中心距5.9m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽12.0m，箱梁底宽6.7m。顶板厚度40cm，腹板厚度4080cm，底板厚度4080cm。全联在端支点、中支点及跨中共设5个横隔板，其中端支点横

3、隔板厚105cm，中支点横隔板厚150cm，跨中横隔板厚50cm。全联采用满堂支架法现浇施工。3现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设1515cm方木；纵向方木上设1010cm的横向方木，其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.25m（净间距0.15m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m）。模板宜用厚18mm的优质竹胶合板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。采用立杆横桥向间距纵桥向间距横杆步距为60cm60cm90cm支架结构体系

4、，支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每1.8m设一道，纵桥向斜撑沿横桥没1.8m道。4现浇箱梁支架验算本计算书分别以中支点最大截面预应力混凝土箱形连续梁（单箱单室）和跨中等截面预应力混凝土箱形连续梁（横隔板）处为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。4.1荷载计算4.1.1荷载分析根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式： q1 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。 q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，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

5、；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，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：满堂钢管支架自重立杆横桥向间距立杆纵桥向间距横杆步距支架自重q7的计算值(kPa)60cm60cm90cm3.384.1.2荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算侧模计算4.1.3荷载计算 箱梁自重q1计算根据跨G208国道现浇箱梁结构特点，我们取5

6、5截面（中支点横隔板两侧）、66截面（跨中横隔板梁）两个代表截面进行箱梁自重计算，并对两个代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。1 5-5截面（中支点横隔板梁两侧）处q1计算根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=17.15m2则：q1 = 取1.2的安全系数，则q166.551.279.86kPa 注：B 箱梁底宽，取6.7m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。2 6-6截面（跨中横隔板梁）处q1计算 根据横断面图，用CAD算得梁体截面积A=10.51m2则：q1= 取1.2的安全系数，则q140.7851.248.942kPa 注：B 箱梁底宽，取6.7m，将箱

7、梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 新浇混凝土对侧模的压力q5计算因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=28控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力q5=K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2当V/t=1.2/28=0.0430.035 h=1.53+3.8V/t=1.69mq5=4.2结构检算4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧

8、向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。本工程现浇箱梁支架按483.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。 中支点横隔板两侧5-5截面处在中支点横隔板，钢管扣件式支架体系采用606090cm的布置结构，如图：、立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为90cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N=35kN（参见公路桥涵施工手册中表135碗口式构件设计荷载N=35kN、路桥施工计算手册中表135钢管支架容许荷载N=35.7kN）。立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+N

9、G2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时） NG1K支架结构自重标准值产生的轴向力； NG2K构配件自重标准值产生的轴向力 NQK施工荷载标准值；于是，有：NG1K=0.60.6q1=0.60.676.08=27.38KNNG2K=0.60.6q2=0.60.61.0=0.36KN NQK=0.60.60.6(q3+q4+q7)=0.36(1.0+2.0+3.38)=2.296KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK=1.2（27.38+0.36）+0.851.42.296=33.08KNN35kN，强度满足要求。、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

10、范有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/A+MW/WfN钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（组合风荷载时），同前计算所得；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全技术规范表5.1.6得。 A48mm3.5钢管的截面积A489mm2。 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i15.8。 长细比L/i。 L水平步距，L0.9m。于是，L/i57，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.829。MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；MW

11、=0.851.4WKLah2/10WK=0.7uzusw0uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.38us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表6.3.1第36项得：us=1.2w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.8KN/m2故：WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KNLa立杆纵距0.6m；h立杆步距0.9m，故：MW=0.851.4WKLah2/10=0.0536KNW 截面模量查表建筑施工扣件式脚手架安全技术规范附表B得： W=5.08103mm3则，N/A+MW/W33.08103/（0.829489）+0.05

12、36106/（5.08103）92.153 KN/mm2f205KN/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算依据公路桥涵技术施工技术规范实施手册第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。K0=稳定力矩/倾覆力矩=yNi/Mw采用跨中64m验算支架抗倾覆能力：跨中支架宽16m，长64m采用606090cm跨中支架来验算全桥：支架横向27排；支架纵向106排；高度11m；顶托TC60共需要27106=2862个；立杆需要2710611=31483m;纵向横杆需要2711/0.964=21120m；横向横杆需要10611/0.916=287

13、28m；故：钢管总重（40608+26880+26737）3.84=312.311t; 顶托TC60总重为：28627.2=20.606t；故q=312.3119.8+20.6069.8=3262.58KN；稳定力矩= yNi=83262.58=26100.64KN.m依据以上对风荷载计算WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KN/ m2跨中64m共受力为：q=0.9271164=652.6KN；倾覆力矩=q5=652.65=3263KN.mK0=稳定力矩/倾覆力矩=26100.64/3263=7.991.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求4.2.3箱梁底模下

14、横桥向方木验算本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用1010cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按L60cm进行受力计算,在中支点截面及跨中横隔板梁处按L60cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。 中支点5-5截面（墩顶及横隔梁）处按中支点截面处3米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度L60cm进行验算。 方木间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4)B(66.55+1.0+2.5+2)3=216.15kN/mM(1/8) qL2=(1

15、/8)216.150.629.7kNmW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3则： n= M/( Ww)=9.7/(0.000167110000.9)=5.8(取整数n6根) dB/(n-1)=3/5=0.6m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。 经计算，方木间距小于0.6m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.3m，则n3/0.310。 每根方木挠度计算 方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4 则方木最大挠度： fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(265.80.64)/(129

16、1068.3310-60.9)=5.5410-4ml/400=0.6/400=1.510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算= MPa=1.7MPa符合要求。4.2.4扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用1515cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L60cm（横向间隔l60cm布置）进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距在中支点桥墩两侧均按0.25m（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按30cm布设，如下图布置，将方木简化为如图的简支结构（偏于安全）。木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木

17、的木材均可使用。 中支点两侧截面（按55截面受力）处 方木抗弯计算p=lq/nl(q1+ q2+ q3+ q4)B/n0.6(29.1+1.0+2.5+2)24/80=6.228kNMmax(a1+a2)p(0.45+0.15)6.228=3.74kNmW=(bh2)/6=(0.150.152)/6=5.610-4m3= Mmax/ W=3.74/(5.610-4)=6.68MPa0.9w9.9MPa（符合要求）注：0.9为方木的不均匀折减系数。 方木抗剪计算Vmax=3p/2=(36.228)/2= 9.342kN= MPa0.91.70.9=1.53MPa符合要求。 每根方木挠度计算 方木

18、的惯性矩I=(bh3)/12=(0.150.153)/12=4.210-5m4 则方木最大挠度：fmax= =4.91210-50.9L/400=0.90.9/400m=2.02510-3m 故，挠度满足要求 4.2.5底模板计算箱梁底模采用竹胶板，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图： 通过前面计算，横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置，则有：竹胶板弹性模量E5000MPa方木的惯性矩I=(bh3)/12=(1.00.0153)/12=2.812510-7m4 55截面处底模板计算 模板厚度计算q=( q1+ q2+ q3+ q4

19、)l=(83.1+1.0+2.5+2)0.25=22.15kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244018mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax=0.90.25/400m=6.2510-3m 故，挠度满足要求4.2.6侧模验算根据前面计算，分别按1010cm方木以25cm和30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有： 1010cm方木以间距30cm布置 模板厚度计算q=( q4+ q5)l=(4.0+50.7)0.3=16.41kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m

20、，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244015mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax=0.90.3/400m=7.510-3m 1010cm方木以间距25cm布置 模板厚度计算q=( q4+ q5)l=(4.0+50.7)0.25=13.675kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=根据施工经验，为了保证箱梁底面的平整度，通常竹胶板的厚度均采用12mm以上，因此模板采用1220244018mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax=0.90.25/400m=6.2510-3m 4.2.7跨中工字钢平台支架体系验算本桥施工方案中

21、跨中的门式通道采取钢管柱和工字钢平台支架体系，工字钢平台支架体系由门式立柱上铺设I45a工字钢横向分配梁，横向分配梁上铺设I45a工字钢（横桥向间距0.6m）、工字钢上横向满铺1515cm方木、横向满铺方木上顺桥向铺设地梁（2025cm方木，间距0.6m，对应工字钢位置）及搭设满堂扣件式钢管支架。门式通道支架体系构造图另见附图。工字钢梁强度及刚度验算 工字钢强度验算验算中将工字钢受力体系简化成如下图计算模式（偏于安全）。A、工字钢间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4+ q7)B(76.08+1.0+1.0+2+2.21)16=1284kN/mM(1/8) qL2=(1/8)12846250

22、85kNm查桥涵计算手册得I45b :Ix=16574cm4 =0.00016574m4 Wx=920.8cm3=0.0009208m3 =30.6cm=306mm=0.306m则： n= M/( Ww)=5085/(0.00092081450000.9)=42.3(取整数n43根) dB/(n-1)=32/42=0.76m 注：0.9为安全提高系数。 经计算，工字钢间距小于0.76m均可满足要求，实际施工时为工字钢按间距d取0.6m，则n16/0.626.15（取27根）。B、单根工字钢强度检算 单位长度上的荷载为：q(q1+ q2+ q3+ q4+ q7)b(29.1+1.0+1.0+2+

23、2.21)0.6=21.186kN/m跨中最大弯距为：Mmax=支点处最大剪力设计值：Vmax=初选截面：梁所需要的截面抵抗矩为：W=查桥涵计算手册得I45b :Ix=16574cm4 =0.00016574m4 Wx=920.8cm3=0.0009208m3 =30.6cm=306mm=0.306mI45b自重为0.66KN/m(查桥涵手册)I45b自重产生弯距为：M=总弯距Mx=95.337+2.97=98.31KNm弯距正应力为（临时结构，取1.3的容许应力增加值）支点处剪力为：Qx=63.56+0.663=65.54KN为腹板板厚度=12mm max=Mpa1.385 Mpa(1.3为

24、容许应力增大值) 工字钢跨中挠度验算： I45b单位长度上的荷载标准值为：q=21.186+0.66=21.846KN/mI45b刚度满足要求，所以采用I45b。4.2.8立杆底座和地基承载力计算 立杆承受荷载计算在中支点两侧立杆的间距为6060cm，每根立杆上荷载为： Nabq ab(66.55+q2+q3+q4+q7) 0.60.6(66.55+1.0+1.0+2.0+2.94)=26.45kN 立杆底托验算立杆底托验算： NRd通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为：Nabq ab(q1+q2+q3+q4+q7) 0.60.6(66.55+1.0+1.0+2.0+2.94)=2

25、6.45kN底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd =40KN;得：26.45KN40KN 立杆底托符合要求。 立杆地基承载力验算地基薄弱地段分层换填建筑弃渣或片石土等约1.5m厚并填筑30cm厚二灰碎石土，使压实度达到94以上后，根据经验及试验，地基承载力达到fk= 200250Kpa（参考建筑施工计算手册。立杆地基承载力验算：Kk式中： N为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；Ad为立杆底座面积Ad=15cm15cm=225cm2；按照最不利荷载考虑，立杆底拖下砼基础承载力：，底拖下砼基础承载力满足要求。底托坐落在15cm加筋砼层上，按照力传递面积计算：k为地基承载力标准值；试验锤击数357

26、911131517192123k(Kpa)105145190235280325370435515600680 K调整系数；混凝土基础系数为1.0按照最不利荷载考虑：=Kk=1.0235KPa经过计算，地基处理要求贯入试验垂击数必须达到11下。基础处理时填土石混渣或建筑拆迁废渣，并用压路机压实后检测。将混凝土作为刚性结构，按照间距6060cm布置，在1平方米面积上地基最大承载力F为:Fabq ab(q1+q2+q3+q4+q7) 1.01.0(83.1+1.0+1.0+2.0+2.94)=90.04kN则，F90.04kpak=1.0235Kpa经过地基处理后，可以满足要求。4.2.9支架变形支

27、架变形量值F的计算：Ff1f2f3f1为支架在荷载作用下的弹性变形量由上计算每根钢管受力为33.08KN，48mm3.5钢管的截面积为489mm2。于是f1=L/E33.0848910367.65N/mm2 ，则f167.6510（2.06105）3.28mm。f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括杆件接头的挤压压缩1和方木对方木压缩2两部分，分别取经验值为2mm、3mm，即f2125mm。f3为支架地基沉降量计算：支架地基沉降量按GBJ7-89规范推荐地基最终沉降量公式计算：f3=A、基础底面附加应力计算根据前面计算结果，支架基础（C15加筋砼）底面以上最大

28、荷载为F90.4+3.9=94.3KN/m2，同理基础底面的附加压力为P0F=94.3 KN/m2。B、地基土分层根据现场地质情况（以地勘报告AK14地质柱状图为例），将地基土按压缩性分层，设压缩层厚度为3m，其中换填砂夹石土层厚1.5m、压缩模量7.0MPa，中液限粘质土层厚1.5m、压缩模量6.2MPa。C、各分层的压缩量计算根据最不利荷载受力部位支架布置，将满堂支架基础底面积转化为0.60.6基础进行计算分析。a、换填砂夹石土层：该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Z00m及Z11.5m处，则：于是换填砂夹石土层的压缩量为：b、中液限粘质土层：该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Z11.5m及Z13.0m处，则：于是中液限粘质土层的压缩量为：D、确定压缩层厚度先计算深度Zn3.0m处向上取0.3m的土层压缩量：则， 于是得： 故压缩厚度可取为3.0m(从C15加筋砼基础底面算起)。E、地基最终沉降量计算压缩层范围内各土层压缩模量加权平均值ESP为：因4ESP7，查表取，则地基最终总沉降量S为： f3=故支架变形量值F为:Ff1f2f3=3.28+5+6.31=14.59mm5支架搭设施工要求及技术措施现浇箱梁支架采用满堂扣件钢管脚手架或碗口式钢管