K47-005车行天桥现浇箱梁满堂支架计算书解析(共16页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上现浇箱梁满堂支架计算书我标段K38+590、K39+500、K45+290、K47+005车行天桥为20m+32m+20m后张法现浇连续箱梁桥，梁高1.45m，桥面宽5.5m，箱梁采用C50混凝土，均采用满堂碗扣式支架施工。满堂支架的基础均在挖方段上，现场采用铺10cmC20混凝土垫层，然后上部铺设10cm×10cm木方承托支架。支架最高6m，采用48mm，壁厚3.5mm钢管搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调顶托，现浇箱梁腹板及底板中心位置纵距、横距采用60cm×90cm的布置形式，现浇箱梁跨中位置支架步距采用100cm的布置形式，现浇板梁墩顶位置支架步距采用60cm的布置形式，立杆顶设二层12cm×12cm方木，间距为90cm。门洞临时墩采用48×3.5(Q235)碗扣式脚手架搭设立杆，纵向间距45cm、横向间距均为45cm，横杆步距按照60cm进行布置。门洞横梁采用12根I40a工字钢，其中墩柱两侧采用双排工字钢，其余按间距70cm平均布置。1荷载计算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2500kg/m3,2600kg/m3。根据现浇箱梁结构特点，我们取E-E截面、CC截面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。 c-c截面处q1计算（尺寸见后附图）根据横断面图，则：q1 =25*(2.5+3)*1.169/2+(2.5+5.5)*0.322/2)/2.5=45.03Kpa 26*5.19/3=44.98 Kpa取1.3的安全系数，则q144.98×1.358.474kPa 注：B箱梁底宽，取3m,2.5m，截面积根据CAD图计算5.19m2，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 AA截面处q1计算（尺寸见后附图）根据横断面图，则：q1 =25*(2.5+3)*1.169/2+(2.5+5.5)*0.322/2)-(1.9+2.25)*1.069/2)/2.5=22.85Kpa26*5.5/3=47.67 Kpa取1.3的安全系数，则q147.67*1.3=61.97 Kpa注：B箱梁底宽，取2.5，3m，截面面积通过CAD图算出5.5m2，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 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；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。根据规范规定，新浇混凝土对模板的侧压力，当采用内部振捣器时按下列两式计算，并取两式中较小值。c：新浇混凝土的重力密度（kN/m³）,取值25/26 kN/m³；H：混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面时的高度（m），取1.45mt0：新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。取8h。T：混凝土的温度（°），取28。1：外加剂影响修正系数，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。2：混凝土坍落度影响修正系数， 5090mm，取1.0。：混凝土的浇筑速度，取1.2m/h。F=25*1.45=36.25Kpa 26*1.5=39 KpaF=0.22*25*8*1.2*1*1.095=57.82Kpa0.22*26*8*1.2*1*1.095=60.12 KpaF：新浇混凝土对模板的最大侧压力取36.25kPa。39 Kpa q6 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。 q7 支架自重，取4.0kPa。表1.1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2结构检算2.1碗扣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。本工程现浇箱梁支架立杆强度及稳定性验算，根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范有关模板支架立杆的强度及稳定性计算公式进行分析计算（碗扣架用钢管规格为48×3.5mm）。EE截面处墩顶4.0m范围内，碗扣式钢管支架体系采用60cm×90cm×60cm的布置结构，如下图2.11。图2.1-1 脚手架60cm×90cm×60cm布置图、立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为60cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N40kN（参见公路施工手册-桥涵）。立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4NQK（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=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×45.0358.47=31.5724.32KNNG2K=0.6×0.9×q7=0.6×0.9×4.0=2.16KNNQK=0.6×0.9×(q2+q3+q4)=0.54×(1.0+1.0+2.0)=2.16KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4NQK=1.2×（31.5724.32+2.16）+0.85×1.4×2.16=34.3529.9KNN43.0440KN ，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）+0.85×1.4NQK（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。A支架立杆的截面积A489mm2(取48mm×3.5mm钢管的截面积)。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，L0.6m。于是，L/i38，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.893。MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10WK=0.7uz×us×w0uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.95us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表7.3.1第36b项得：us=1.3w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.75KN/m2故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.95×1.3×0.75=1.33KN/ m2La立杆纵距0.9m；h立杆步距0.6m, MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.051W 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=5.08×103mm3则，N/A+MW/W34.3529.9×103/（0.893×489）+0.051×106/（5.08×103）78.5188.7N/mm2f205N/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。CC截面处20m跨中4m12m范围内，碗扣式钢管支架体系采用60cm×90cm×120cm的布置结构，如下图。图2.1-2 脚手架60cm×90cm×120cm布置图、立杆强度验算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（参见公路施工手册-桥涵）。立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4NQK（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=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×58.4722.85=31.5712.34KNNG2K=0.6×0.9×q7=0.6×0.9×4.0=2.16KNNQK=0.6×0.9×(q2+q3+q4)=0.54×(1.0+1.0+2.0)=2.16KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4NQK=1.2×（31.5712.34+2.16）+0.85×1.4×2.16=19.97KNN30KN ，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）+0.85×1.4NQK（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。A支架立杆的截面积A489mm2(取48mm×3.5mm钢管的截面积)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，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=0.85×1.4×WK×La×h2/10WK=0.7uz×us×w0uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.95us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表7.3.1第36b项得：us=1.3w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.75KN/m2故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.95×1.3×0.75=1.33KN/ m2La立杆纵距0.9m；h立杆步距1.2m MW =0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.205W 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=5.08×103mm3则，N/A+MW/W19.97×103/（0.744×489）+0.205×106/（5.08×103）95.24N/mm2f205N/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。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载作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/Mw支架抗倾覆能力：桥梁宽度5.5m，长72m采用60cm×90cm×100cm跨中支架来验算全桥：支架横向80排，支架纵向9排，高度6m；顶托TC60共需要80×9=720个；立杆需要80×9×6=4320m;纵向横杆需要80×6/1×5.5=2640m；横向横杆需要9×6/1×72=3888m；故：钢管总重（4320+2640+3888）×3.84/1000=41.65t; 顶托TC60总重为：720×7.2/1000=5.184t；故q=（41.65+5.184）×9.8=459KN；稳定力矩= y×Ni=5.5×459=2524KN.m依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.95×1.3×0.75=1.33KN/ m2受力为：q=1.33×6×（0.048×6×80+0.048×2.5×72）=252.8KN；根据公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）考虑到箱梁模板横桥向的风荷载，将该风荷载加载于支架上，安全。梁高1.45m，横桥向箱梁模板风荷载q1=0.927kPa×1.45m×72m=96.78KN倾覆力矩=q×3+ q1×（1.45/2+6）=252.8×3+96.78×（6+1.45/2）=1533.36KN.mK0=稳定力矩/倾覆力矩=2524/1533.36=1.65>1.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求。2.3箱梁底模下横桥向方木验算本施工方案中箱梁底模下横桥向采用12cm×12cm方木，方木横桥向跨度按L20cm进行受力计算。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木方进行计算。q(KN/m)方木材质为松木，w=14.5MPa E=11000MPa20尺寸单位：cmq(KN/m)1212图2.3 箱梁底模下横桥向方木受力简图(1) 强度验算单位荷载：q=(q1+ q2+ q3+ q4)×b(45.03+1.0+2.5+2)×0.2=10.11kN/m跨中弯矩：M1/2=ql2/8=10.11×0.22/8=0.05kN·m截面模量为：W=(bh2)/6=(0.123)/6=0.m3跨中最大正应力：=M/W=0.05/0.=173.6kPa木方容许弯曲应力为：w=14.5MPa，由强度条件173.6kPa <w，可知满足要求。(2) 刚度验算方木的弹性模量：kN/m2方木的惯性矩：I=(bh3)/12=(0.12×0.123)/12=1.728×10-5m4fmax=(5/384)×(ql4)/(EI)=（5/384）×（10.11×0.24)/( 11×106×1.728×10-5)= 11.1×10-7mf/l=11.1×10-7/0.2=1/f/l=1/400计算结果说明箱梁底模下横桥向方木，满足要求。2.4碗扣式支架立杆顶托上顺桥向方木验算本施工方案中支架顶托上顺桥向采用12×12cm方木作为纵向分配梁。顺桥向方木的跨距，根据立杆布置间距，按L90cm（横向间隔l90cm）进行验算。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木方进行计算。图2.4 立杆顶托上顺桥向方木受力简图(1) 强度验算作用力：P=ql/210.11×0.2/2=1.011kNn=0.9/0.2=4（取整数）最大弯矩：Mmax=（n/8）×pl=4/8×1.011×0.9=0.45kN·m截面模量为：W=(bh2)/6=(0.123)/6=0.m3跨中最大正应力：=M/W=0.45/0.=1.56MPa木方容许弯曲应力为：w=14.5MPa，由强度条件1.56MPa<w，可知满足要求。(2) 刚度验算方木的弹性模量：kN/m2方木的惯性矩：I=(bh3)/12=(0.12×0.123)/12=1.728×10-5m4fmax= (5/384)×(ql4)/(EI)=2.3×10-4mf/l=2.3×10-4/0.9=1/3913f/l=1/400计算结果说明碗扣式支架立杆顶托上顺桥向方木，满足要求。2.5箱梁底模板计算箱梁底模采用优质竹胶板，铺设在支架立杆顶托上顺桥向方木上的横桥向方木上。按20cm间距布置。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）（为安全起见，计算采用12mm竹胶板）：通过前面分析计算及布置方案，在桥墩旁实心段（取墩顶截面）处，为底模板荷载最不利位置，则有：竹胶板弹性模量E5000MPa.竹胶板惯性矩I=(bh3)/12=(1.22×0.0123)/12=1.76×10-7m42020尺寸单位：cmq(kN/m)底模验算简图底模及支撑系统简图q(kN/m)竹胶板12×12cm横桥向方木图2.5 底模支撑系统及验算简图 模板厚度计算q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(45.03+1.0+2.5+2)×0.2=10.11kN/m则：Mmax=10.11×0.22/8 =0.051kN.m竹胶板容许弯曲应力为：w=45MPa模板需要的截面模量：W=0.051/45000=1.13×106 m3模板的宽度为0.2m，根据W、b得h为：H=（6*W）/b=5.8mm12mm厚竹胶板满足要求，可以采用1220×2440×12mm规格的竹胶板。 模板刚度验算fmax= ql4/128EI=10.11*0.24/（128*5*106*1.76*10-7）=1.43×1040.2/400m=5×10-4m 故12mm厚竹胶板挠度满足要求。2.6立杆底座和地基承载力计算图2.7 支架下地基处理示意图 立杆承受荷载计算现浇箱梁腹板及底板中心位置纵距、横距采用60cm×90cm的布置形式，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）每根立杆上荷载为：Na×b×qa×b×(q1+q2+q3+q4+q7) 0.6×0.9×(45.03+1.0+1.0+2.0+4.0)=28.64kN 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，每根立杆上荷载为28.64kN：底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd =40KN;得：28.64KN40KN 计算结果说明立杆底托符合要求。 立杆地基承载力验算跟据现场地质情况，经过压实处理后，地基承载力大于200kPa。在1平方米面积上地基最大承载力F为:Fa×b×q a×b×(q1+q2+q3+q4+q7) 1.0×1.0×(45.03+1.0+1.0+2.0+4.0)=53.03kPa则，F53.03KPak=190Kpa经过地基处理后，可以满足要求。2.7支架变形支架变形量值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28.64KN，立杆的截面积按489mm2计算。于是f1=×L/E28.64÷489×10358.57N/mm2 则f158.57×10÷（2.06×105）2.84mm。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为支架地基沉降量取经验值5mm故支架变形量值F为:Ff1f2f3=2.84+5+5=12.84mm2.8支架预留门洞计算门洞临时墩采用48×3.5(Q235)碗扣式脚手架搭设立杆，纵向间距45cm、横向间距均为45cm，横杆步距按照60cm进行布置。门洞横梁采用12根I40a工字钢，其中墩柱两侧采用双排工字钢，其余按间距70cm平均布置。立杆分别按轴心受压和偏心受压杆件计算，横杆不予考虑。图2.8 门洞工字钢受力简图工字钢延纵向按0.7m布置，门洞宽度为 5.0m。上铺设12×12cm横向方木，间距90cm。从安全角度考虑按简支体系进行验算，拟采用的工字钢型号为I40a型。荷载计算：I40a自重取0.66kN/m箱梁自重按断面计算45.03kN/m2，则q1=45.03×12.0×2.5=1350.9kN内外模板荷载1.0kPa，12.0m范围内外模板总重q2=1KPa×5.5m×12.0m=66kN振捣混凝土对底板产生的荷载2.0KPa，12.0m范围内振捣混凝土q3=2KPa×5.5m×12.0m=132kN工字钢荷载q4=12.0m×12×0.66kN/m×12=95.04kN总荷载Q=q1+ q2+ q3+ q4=1644 kN单根工字钢q= Q/12/12=11.42kN/m工字钢的受力形式为三不等跨连续梁，n=5/3.5=1.4支点处弯矩为：MB=内力系数×ql2=0.151×11.42×3.52 =21.12KN.m（MB的内力系数查表得：0.151）nA=1000× MB/ql2=1000×21.12/11.42×52 =74查得最大应力系数n=50跨中最大弯矩为：Mmax=nql2/1000=50×11.42×52/1000=14.28 kN.m结构验算：查I40a型工字钢的弯曲应力为w= 145 Mpa梁所需要的截面抵抗矩为：W需=MBC/w=14.28kN.m /145MPa=0.10×1063查材料力学得I40a型工字钢: Ix=21720cm4 Wx=1090cm3=1.09×1063 , 满足 工字钢跨中挠度验算： K=4MB/ql2=4×21.12/11.42×52 =0.29查的最大挠度系数=0.0875=0.0875×11.42×54×1012/(24×2.1×105×21720×104)=0.57mm5/400m=12.5mm 挠度满足要求。通过以上计算，I40a型工字钢刚度满足要求，可使用70间距I40a型工字钢。洞门临时墩处支架，碗扣式钢管支架体系采用45cm×45cm×60cm的布置结构。、立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为60cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为N40kN（参见公路施工手册-桥涵）。临时墩处弯矩为MAB=内力系数×ql2=0.0664×11.42×3.52 =9.29kN.m（MB的内力系数查表得：0.0664）立杆承受的荷载：N=0.85×1.4×MAB×b=0.85×1.4×9.29×0.6=6.63kNN40KN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，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。A支架立杆的截面积A489mm2(取48mm×3.5mm钢管的截面积)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，L0.6m。于是，L/i38，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录C得0.893。MW计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10WK=0.7uz×us×w0uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.95us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表7.3.1第36b项得：us=1.3w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表D.4 w0=0.75KN/m2故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.95×1.3×0.75=1.33KN/ m2La立杆纵距0.45m；h立杆步距0.6m，故：MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.026KNW 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=5.08×103mm3则，N/A+MW/W6.63×103/（0.893×489）+0.026×106/（5.08×103）20.3N/mm2f205N/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。验算结果序号验算部位验算值允许值验算结果1碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算EE断面立杆强度验算34.35KN<40KN满足要求EE断面立杆稳定性验算88.7KN/mm3<205KN/mm3满足要求CC断面立杆强度验算19.97KN<30KN满足要求CC断面立杆稳定性验算95.24KN/mm3<205KN/mm3满足要求2满堂支架整体抗倾覆验算1.65>1.3满足要求3立杆底座下横桥向方木验算强度验算173.6kPa14.5MPa满足要求刚度验算1/1/400满足要求4碗扣式支架立杆顶托上顺桥向方木验算强度验算1.56MPa14.5MPa满足要求刚度验算1/39131/400满足要求5箱梁底模板计算模板厚度计算5.8mm12mm满足要求模板刚度验算1.43×10-4m5×10-4m满足要求6立杆底座和地基承载力计算立杆底托验算28.64KN40KN满足要求立杆地基承载力验算53.03KPa190Kpa满足要求7支架预留门洞计算结构验算0.10×106mm31.09×106mm3满足要求挠度验算0.57mm12.5mm满足要求以上满堂支架设计后验算满足相关规范允许值，可直接用于现场施工。湖南东常高速第七合同段项目经理部二0一一年九月二十日专心-专注-专业