观音店綦江特大桥边跨现浇段计算书112doc.docx

1、观音店綦江特大桥边跨现浇段计算书112doc重庆三环高速观音店特大桥现现浇箱梁模板及满堂支架设计计算书1、编制依据1.1、重庆三环高速江津至綦江段观音店特大桥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、工程概况观音店特大桥跨越綦江河，起止里程K11+100.94K11+663.14，全长562.2米，跨径组合为：95+176+95 m（连续箱

2、梁）+630(先简支后连续T梁)，主桥及引桥均位于直线上，桥面纵坡为-2.2%，桥面设置双向2%的横坡。主桥为95+176+95米现浇箱梁，主梁为分幅单箱室、变高度截面结构。设计梁面顶板宽13m，底板宽7.6m，两翼缘板悬臂长度2.7m，梁高3.75m11.5m，以1.6次抛物线变化，底板厚度0.35m1.3m，按1.6次抛物线变化，腹板在墩顶范围内厚度由1.5m变化至箱梁根部0.8m，墩顶范围外，由0.8m、0.65m、0.5m组成。每幅主桥共设置9道横隔板，0号块墩顶设置一道3m厚横隔板，边跨现浇段设置一道1.5米现浇段横隔板。箱梁0号段长度10米，每个“T”纵桥划分21个梁段，梁段长度分

3、别为73.3米、73.9米、74.5米, 1号21号梁段采用挂篮悬臂浇筑施工，全桥共有六个合拢段，合拢长度均为2.2米；边跨现浇段长5.7米。3、现浇托架设计观音店特大桥连续梁边跨现浇段长5.9m，梁高3.75m。分别位于0#台和3#交界墩，0#台地面高程226.0m，桥面设计高程235.8m，现浇段采用碗扣式满堂支架施工，现浇支架搭设高度6m；3#交界墩处地面高程202.52m，桥面设计标高228.02m，采用钢管柱托架进行施工，托架搭设高度21.5m。0#号台现浇段脚手架采用48壁厚3.5mm碗扣式支架，支架直接支承10cm10cm的垫木上，场地平整后，经检测地基承载力大于400kPa，计

4、算时采用200kPa进行验算，地基采用C20砼硬化地面上，厚度15cm。支架顺桥向立柱排距0.6m，横桥向立柱排距0.9 m，横桥向立柱在腹板区加密布置，间距30cm，水平杆步距1.2m。立杆顶设二层方木，立杆顶托上横桥向布置10cm15cm方木；顺桥向布置10cm10cm方木，其中腹板下方方木间距不大于0.2m（净间距0.1m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m），方木通过顶托支撑在碗扣式支架上；为保证满堂支架整体稳定，在连续梁下每4排立柱设置一排横桥向剪刀撑，每4排立柱设置一排顺桥向剪刀撑。底部模板采用厚15mm的高强度竹胶板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆

5、或出现波浪形，影响外观；翼缘板底模、侧模及内模均采用组合钢模板。支架搭设横桥向断面示意图如图3.1所示。0#台支架横桥断面布置示意图3#交界墩现浇托架钢管柱采用4008mm钢管，管顶及管底焊接450mm450mm的钢板，钢板厚6mm，采用钢板焊接倒角加固，钢管柱横桥向设置3根，间距3.8m，纵桥向设置2根，间距2.6m，钢管柱布置图见图1。钢管柱顶布置双拼I32a工字钢纵向横梁，在纵向横梁上布置I25a工钢，间距60cm，I25a工字钢上布置10cm10cm方木，方木顺桥向布置，腹板下方间距20cm（净间距10cm），底板及翼缘板区间距不大于30cm（净间距20cm）。其上铺1.5cm厚竹胶板

6、。翼缘板区及内模采用碗扣式钢管脚手架搭设，钢管采用483.5mm，支架直接搭设在I25a工钢上，钢管顶托上放置两层方木，先横桥向搁置一层10cm10cm方木，然后在顺桥向搁置一层10cm10cm方木，方木间距30cm，方木上铺1.5cm厚的竹胶板，模板转角处采用木板加固，防止混凝土浇筑过程中出现漏浆。地基采用C20砼硬化，厚度15cm。钢管柱底部浇筑100cm100cm50cm混凝土基础。底部模板采用厚15mm的高强度竹胶板，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；翼缘板底模、侧模及内模均采用组合钢模板。钢管桩托架布置图底板区及翼缘板区支架布置图40#台现浇段满堂

7、支架验算根据设计图纸，现浇段横隔板实心段位于交界墩上，因此本计算书以边跨现浇段等截面箱梁处23#截面为例，对满堂支架及模板的承载力及刚度进行验算。4.1荷载计算 箱梁自重q1计算根据边跨现浇段的特点，取最不利截面（边跨横隔板处截面24号截面）进行箱梁自重计算，23号截面自重q1计算结果如下。图4.1 混凝土自重分布图由q=S/B计算得各分区自重应力如上图所示。S分区面积B分区水平面投影长度（2）模板自重，竹胶板自重：q2=0.5kN/（偏安全考虑）（3）内模及支撑荷载，取q5=1.2kN/m2（4）活荷载施工人员及机具：q6=3.0kN/m2混凝土振捣时的振捣荷载：水平模板q7=2.0kN/m

8、2，侧模：q7=4.0kN/m2； 倾倒砼对侧模产生的水平荷载取：q8=2.0kN/m2。4.2 底模验算（1）模板的力学性能（取1m宽度模板进行计算）a.弹性模量（厂家提供数据）：E=9480MPa，抗弯强度设计值按照标准取下限值=35MPa，抗剪强度设计值=3.5MPa。b.截面惯性矩： I=bh3/12=10.0153/12=2.812510-7m4= mm4c.截面抵抗矩： W= bh2/6=10.0152/6=3.7510-5m3=37500mm3底模下的横梁间距30cm，可以把底模简化为三跨连续梁进行计算。腹板区承受的均布荷载最大，计算时只对腹板区模板进行验算。（2）底模强度检算每

9、1m宽模板上荷载计算值：q=1.2（q1+ q3+ q5）+1.4（q6+q7） =1.2（101.3+1.2+0.5）+1.4（3.0+2.0）=130.6N/mmMmax=0.1ql2=0.1130.62002=Nmmmax=Mmax/W=/37500=13.93MPa35MPa底模抗弯强度满足要求。支点处的剪力最大，最大剪力为：Vmax=0. 6ql=0.6130.6200=15672Nmax=3Vmax/2bh=1.515672/(100015)=1.56MPa3.5MPa,底模的抗剪强度满足要求。（3）底模刚度验算在进行模板刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。q=（q1

10、+ q3+ q5）=（101.3+1.2+0.5）=103N/mm=0.677ql4/100EI=0.6771032004/(1009480)=0.42mm0.035，故H=3.75+3.8*/T=3.93m；计算结锅：F1=0.222851.21.01.21/2 =40.5kPa，F2=283.93=110.04kPa因此新浇混凝土对侧模的压力值q8=40.5kPa根据前面计算，侧模用1010cm方木以30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板验算，计算侧模强度及刚度考虑新浇混凝土对侧模的压力、振捣混凝土产生荷载以及倾倒混凝土产生的荷载，侧模采用15mm厚优质竹胶板（以板宽1.0m进行

11、计算）：q=1.2q9+1.4（q7+ q8) =1.240.5+1.4（4.0+2.0) =57kN/m（4）侧模强度验算Mmax=0.1ql2=0.1573002=Nmmmax=Mmax/W=/37500=13.68MPa35MPa侧模抗弯强度满足要求。支点处的剪力最大，最大剪力为：Vmax=0.6ql=0.657300=10260Nmax=3Vmax/2bh=1.510260/(100015)=1.03MPa3.5MPa,侧模的抗剪强度满足要求。（5）侧模刚度验算侧模的刚度验算仅考虑新浇筑混凝土对侧模的压力，不考虑振捣荷载以及倾倒混凝土产生的水平荷载，q=q9=40.5kN/m；计算跨径

12、取方木间净跨径20cm。=0.677ql4/100EI=0.67740.53004/(1009480)=0.16mmf=200/400=0.5mm侧模刚度满足要求。4.3 10cm10cm方木检算（1） 10cm10cm方木力学性能a.弹性模量： E=104Mpa,落叶松的抗弯强度值=15MPa，抗剪强度设计值=1.5MPa。b.截面惯性矩： I=bh3/12=0.10.13/12=8.3310-6m4=8.33106mm4c.截面抵抗矩： W= bh2/6=0.10.12/6=0.16710-3m3=1.67105mm410cm10cm方木支撑在横向方木上，腹板下方横向方木间距60cm，将纵

13、桥向方木简化为简支梁结构进行计算（偏安全考虑），计算跨径取60cm，计算简图如下。（2）腹板区10cm10cm方木验算腹板区10cm10cm方木间距20cm，则方木上荷载为：10cm10cm方木自重：q、=7.50.10.1=0.075N/mmq1=1.2（0.2q1+0.2q3+0.2q5+q、）+1.40.2（ q6+ q7） =1.2（0.2103+0.075）+1.40.2（3.0+2.0）=26.21N/mm跨中弯矩最大，最大弯矩为：Mmax=0.125ql2=0.12526.213002=Nmmmax=Mmax/W=/=7.06MPa15MPa, 抗弯强度满足要求。支点处的剪力最大

14、，最大剪力为：Vmax=0. 5ql=0.526.21600=7863Nmax=3Vmax/2bh=1.57863/10000=1.18MPa1.5MPa, 抗剪强度满足要求。在进行方木刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。q=0.2(q1+ q3+ q5)+q、=0.2(101.3+1.2+0.5)+0.075=21.675N/m=5ql4/384EI=520.6756004/(3841048.33106)=0.42mm600/400=1.5mm 挠度值满足要求。（3）底板区10cm10cm方木验算底板区10cm10cm方木间距30cm，则方木上荷载为：方木自重：q、=7.50.

15、10.1=0.075N/mmq1=1.2（0.3q1+0.3 q3+0.3q5+q、）+1.40.4（ q6+ q7） =1.2（0.327.4+0.075）+1.40.3（3.0+2.0）=12.054N/mm跨中弯矩最大，最大弯矩为：Mmax=0.125ql2=0.12512.0546002=Nmmmax=Mmax/W=/=3.25MPa15MPa, 抗弯强度满足要求。支点处的剪力最大，最大剪力为：Vmax=0. 5ql=0. 512.054600=3616.2Nmax=3Vmax/2bh=1.53616.2/10000=0.54MPa1.5MPa, 抗剪强度满足要求。在进行模板刚度验算的

16、时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。q=0.3(q1+ q3+ q5)+q、=0.2(25.7+1.2+0.5)+0.075=8.295N/m=5ql4/384EI=58.2956004/(3841048.33106)=0.17mm600/400=1.5mm 横向方木的挠度值满足要求。经验算，10cm10cm方木强度及刚度满足要求。4.4 15cm15cm方木验算。（1）10cm15cm的力学性能a.弹性模量：E=104Mpa，落叶松的抗弯强度值=15MPa，抗剪强度设计值=1.5MPa。b.截面惯性矩：I=bh3/12=0.100.153/12=2.8110-5m4=2.8125107m

17、m4c.截面抵抗矩：W=bh2/6=0.100.152/6=3.7510-4m3=3.75105mm4（2）腹板区10cm15cm方木强度验算腹板区10cm15cm方木支承在托架上，托架间距30cm，纵向方木荷载以集中力的方式作用在横向向方木上，将横向10cm15cm简化为简支梁进行计算，计算跨径30cm，则集中荷载为：P=ql=26.21600=15726N纵向方木自重：q、=7.50.10.15=0.1125N/mm跨中弯矩最大，最大弯矩为：Mmax=0.125ql2+0.25Pl=0.1250.11253002+0.2515726300=.63Nmmmax=Mmax/W=.63/=3.1

18、5MPa15MPa, 抗弯强度满足要求。支点处的剪力最大，最大剪力为：Vmax=0.5ql+P=0.50.1125300+0.515726=7819.88Nmax=3Vmax/2bh=1.57879.88/15000=0.79MPa1.5MPa, 抗剪强度满足要求。 在进行刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。则集中力P=ql=21.675600=13005N纵向方木自重：q、=7.50.10.15=0.1125 N/mm=5ql4/384EI+Pl3/48EI=50.11253004/(3841042.8125107)+ 130053003/(481042.8125107)= 0

19、.03mm300/400=0.75mm 横向方木挠度满足要求。（3）底板区10cm15cm方木强度验算底板区10cm15cm方木支承在托架上，间距90cm，纵向方木荷载以集中力的方式作用在横向向方木上，将横向10cm15cm简化为简支梁进行计算，计算跨径90cm，则集中荷载为：P=ql=12.054600=7232.4N纵向方木自重：q、=7.50.10.15=0.1125 N/mm纵向方木间距30cm，在横向方木上跨内只作用两个集中荷载,计算简图如下； 跨中弯矩最大，最大弯矩为：Mmax=0.125ql2+Pa=0.1250.11259002+7232.4300=.63 Nmmmax=Mma

20、x/W=.63/=5.82MPa15MPa, 抗弯强度满足要求。支点处的剪力最大，最大剪力为：Vmax=0. 5ql+P=0. 50.1125900+7232.4=7283.025Nmax=3Vmax/2bh=1.57283.025/15000=0.73MPa1.5MPa, 抗剪强度满足要求。 在进行刚度验算的时，只考虑恒荷载标准值，不考虑振动荷载。则集中力P=ql=8.295600=4977N纵向方木自重：q、=7.50.10.15=0.1125 N/mm=5ql4/384EI+Pa（3l2-4a2）/24EI=50.11259004/(3841042.8125107)+ 4977300（3

21、9002-43002）/(241042.8125107)= 0.46mm900/400=2.25mm 方木挠度满足要求。经验算，10cm15cm方木强度及刚度满足要求。4.5 立杆稳定性验算4.5.1 计算参数立杆选用483.5mm钢管，在计算时，取钢管的壁厚2.8mm计算。a.钢管弹性模量:E=2.05105Mpa，抗弯、抗拉及抗压强度值=140MPa，抗剪强度值=85MPa。b.钢管的力学参数：截面面积A=3.976cm2，截面惯性矩:Ix=10.193cm4，截面抵抗矩: W= 4.25cm3，回转半径：i=1.601cm；单位质量：3.121kg/m。4.5.2 荷载分析1、新浇混凝土

22、自重，腹板区q1=103.1N/mm2，底板区q1=25.7 N/mm2；2、内模及支架自重：q2=1.2N/mm2；3、底模及方木自重：q3=0.5N/mm2；4、碗扣脚手架荷载：现浇碗口支架搭设高度6m，计算时按8m计算；q4=0.1558=1.24N/mm2，含剪刀撑及扣件取q4=2.0N/mm2。5、施工人员及设备荷载：q5=3N/mm2；6、混凝土振捣荷载：q2=2N/mm2；7、风荷载标准值应按照以下公式计算Wk=0.7UZUsW0其中：按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定， W0 = 0.400kN/m2；Uz= 1.56；Us =1.2。经计算得到，风荷载标准

23、值：Wk = 0.7 0.4001.561.2= 0.542kN/m2；4.5.3 荷载分析荷载组合：腹板区支架的布置30cm60cm120cm；底板区支架的布置90cm60cm120cm，则单根立杆所承受荷载的平面投影如下图所示：（1）腹板区荷载组合恒荷载标准值：NG=0.30.6（101.3+1.2+0.5+2.0）=18.9kN；活荷载标准值：NQ=0.30.6（3+2）=0.9kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：N =1.2NG+1.4NQ=1.218.9+1.40.9=23.94kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：N =1.2 NG+0.91.4NQ =

24、1.218.9+ 0.91.40.9=23.814kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式：Mw =0.91.4WkLah2/10 =0.91.40.5240.61.22/10 = 0.06kNm；（2）底板区荷载组合恒荷载标准值：NG=0.60.9（25.7+1.2+0.5+2）=15.876kN；活荷载标准值：NQ=0.60.9（3+2）=2.7kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：N =1.2NG+1.4NQ=1.215.876+1.42.7=22.831kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：N =1.2NG+0.91.4NQ =1.215.876+ 0

25、.91.42.7= 23.45 kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式：Mw = 0.91.4WkLah2/10 =0.91.40.5240.61.22/10 = 0.06kNm；4.5.4 立杆验算根据荷载组合可知，腹板处立杆所受的荷载最大，考虑到脚手架步距一致，所用钢管材料相同，在验算的时只需验算腹板处立杆的强度及稳定性。（1）单根立杆强度计算=F/A=23940N/397.6=60.21MPa=140MPa单根立杆的强度满足要求。（2）立杆稳定性检算a、不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：=N/Af立杆的轴心压力设计值：N =23.94kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.

26、601 cm, 立杆净截面面积：A =3.976 cm2, 立杆净截面模量(抵抗矩) ：W =4.25cm3；=l0/i=1.15511200/16.01=87，查建筑施工碗扣式式钢管脚手架安全技术规范附录A表;钢管立杆抗压强度设计值：f =140N/mm2； =N/A=23940/(0.68425.000)=82.84N/mm2 f = 140N/mm2；不考虑风荷载时，立杆稳定性计算满足要求。（2）考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式=N/A+Mw/Wf立杆的轴心压力设计值：N =23.814kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.601 cm, 立杆净截面面积：A =3.976 cm2, 立

27、杆净截面模量(抵抗矩) ：W =4.25cm3；=l0/i=1.15511200/16.01=87，查建筑施工碗扣式式钢管脚手架安全技术规范附录A表;钢管立杆抗压强度设计值：f =140N/mm2；=N/A+Mw/W=23814/(0.68425)+6000/397.6 =97.5N/mm21.3满堂支架的抗倾覆性满足要求4.7、可调（固定）顶、底托验算单个顶托、底托能承受的最大压力为：N=30kN。由计算可知，立杆所承受的最大压力荷载为23.94kNN=30kN。因此可知调顶、底托满足要求。4.8、地基承载力验算（1）C20混凝土承载力验算地基经过处理之后，采用C20混凝土硬化，硬化厚度15

28、cm，C20混凝土的抗压强度值取=1.5MPa。则混凝土的承载计算简图。每根方木下的荷载为：239407/(4000100)=0.42MPa=1.5MPa,C20混凝土的承载力满足要求（2）土基承载力验算现场土基采用清淤换填处理，处理后的地基承载力=200kPa，荷载考虑45度扩散角。土基承载力计算简图如下图所示。 =7N/A=723940/（4004000）=105kPa=200kPa土基承载力满足要求。5、3#交界墩现浇托架受力验算根据设计图纸，现浇段横隔板实心段位于交界墩上，因此本计算书以边跨现浇段等截面箱梁处23#截面为例，对满堂支架及模板的承载力及刚度进行验算。5.1荷载计算 箱梁自重q1计算根据边跨现浇段的特点，取最不利截面（边跨横隔板处截面24号截面）进行箱梁自重计算，23号截面自重q1计算结果如下。图4.1 混凝土自重分布图由q=S/B计算得各分区自重应力如上图所示。S