连续箱梁大桥现浇箱梁合龙支架计算书

'青义涪江大桥现浇箱梁合龙支架计算书第一章工程概况一、工程概况青义涪江大桥设计为78+3×138+78米五跨一联的预应力砼连续梁桥，主墩为空心薄壁墩，基础为承台、群桩基础，桥梁上部结构采用分幅式，桥面净宽2×16.5米，左、右幅分离5m，桥梁起止桩号为K34+412～K34+982，桥梁全长570米，合同工期540天。连续梁采用单箱单室，三向预应力，箱宽9.1m，翼板悬臂3.7m，全宽16.5m，顶板设置成1.5%单横坡。箱梁根部高9m，端部及跨中高3.1m，箱梁高度采用1.8次抛物线方式从箱梁根部高9m变化至端部及跨中高3.1m；箱梁底板厚度采用2次抛物线方式，从箱梁根部厚1.25m变化至端部及跨中厚0.30m。箱梁混凝土设计强度为C55。连续箱梁合龙施工包括边跨现浇段施工、边跨、次边跨及中跨合龙段施工，全桥箱梁共有4个边跨现浇段（21号节段）、4个边跨合龙段（20号节段）及6个中跨合龙段（19号节段），边跨现浇段长7.7m，设计混凝土方量为139.67m3，重量约为363.14t，边跨、次边跨及中跨合龙段长2.0m，设计混凝土方量为24.66m3，重量约为64.12t。边跨现浇段最高墩高为14.5m，采用搭设碗扣式支架进行施工。连续箱梁合龙，即体系转换，是控制主梁受力状态和线型的关键工序，因此合龙顺序和工艺都必须严格控制。边、次边跨、中跨合龙段均采用挂篮底篮系统改作吊架进行合龙施工，全桥分三个合龙阶段，第一阶段采用吊架合龙两岸0、5号墩边跨，第二阶段吊架合龙两侧次中跨（1～2号墩、3～4号墩），第三阶段合龙中跨（2～3号墩）。二、设计计算依据《绵阳二环路三期绵盐、石马、青义涪江大桥合同段施工图》《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2001《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000《钢结构设计规范》GB50017-2003 《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95《混凝土工程施工及验收规范》GB50204-92《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002 第二章结构设计计算一、边跨现浇段支架验算1、基本资料边跨现浇段（21号节段）位于0号、5号交界墩位置，边跨现浇段长度7.7m，顶板宽16.5m，底板宽9.1m，梁高为3.15m，一个现浇段砼数量为139.67m3。其中0号交界墩左、右幅墩高为14.5m，现浇段悬浇长6.04m，5号交界墩左幅墩高8m、右幅墩高为10m，现浇段悬浇长5.77m。由于悬浇段较长，最高墩柱高度为14.5m，根据施工地形，边跨现浇段采用搭设碗扣式满堂支架现浇施工。边跨段碗扣支架立杆纵、横向步距为60cm，竖向步距为120cm，顶托上纵向按60cm间距布置[10槽钢或I10工字钢作为分配梁。由于最高墩柱与最长悬臂位于0号交界墩，支架搭设以0号交界墩边跨现浇段为例进行方案设计，5号交界墩的支架搭设方案参照此方案进行施工。支架检算以0号交界墩边跨现浇段支架进行计算。图1边跨现浇段支架搭设横桥向布置图 2、荷载计算2.1材料参数钢筋砼容重G砼=26kN/m3；弹性模量E钢=2.05×105Mpa材料容许应力：Q235钢[σ]=140Mpa，[τ]=85Mpa2.2荷载组成荷载组合强度计算按照1.05恒载+1.2活载的安全系数加载，刚度计算按照1.05恒载的安全系数加载。21号现浇段砼数量为139.67m3，箱梁顶面宽16.5m，底面宽9.1m，箱梁高3.1m，现浇段长度7.7m，从墩柱外悬浇长6.04m。作用于满堂支架上的砼荷载主要集中于箱梁外悬端的6.2m段位置，该段砼方量为84.15m3。边跨现浇段支架验算分为两种工况进行验算：工况一：边跨现浇段施工过程中产生的荷载。作用于满堂支架上的荷载主要有：砼自重荷载、模板荷载、人群、设备及振捣荷载，该工况满堂支架纵桥向布置12排，横桥向底板对应布置12排，横桥向两侧腹板对应布置4排，横桥向两侧翼缘板对应布置12排。工况二：边跨现浇段砼浇筑完成后，满堂支架未拆除，合龙段劲性骨架锁定完成后，边跨合龙段施工时产生的荷载。边跨合龙劲性骨架锁定完成后，实际上边跨已经合龙完成，梁体在温度的影响下，通过合龙骨架锁定连接沿支座自由伸缩，边跨合龙段施工时产生的荷载能沿合龙骨架及边跨梁体将荷载传递至边跨支座。由于合龙段吊架锚固于边跨现浇段梁端0.5m处，工况二验算时，考虑在最不利荷载组合情况下，边跨合龙段的1/2砼荷载完全作用于满堂支架上的最外侧梁端0.5m处横桥向的一排钢管上，作用于满堂支架上的荷载主要有：边跨现浇段砼自重荷载、模板荷载、人群、设备及振捣荷载、合龙段1/2砼荷载，该工况满堂支架纵桥向布置9排（吊带锚固现浇段时需拆除3排钢管支架），横桥向底板对应布置12排，横桥向两侧腹板对应布置4排，横桥向两侧翼缘板对应布置12排。综上所述，工况二情况下产生的荷载值最大，边跨现浇段支架验算按工况二进行验算。（1）边跨现浇段箱梁砼荷载(6.2m) 表1边跨现浇段各部位砼荷载重量一览表梁段长（m）底板、顶板腹板翼缘板合计体积(m3)体积(m3)体积(m3)体积(m3)重量(kN)重量(kN)重量(kN)重量(kN)6.240.0423.95720.15384.151041.04622.882523.9782187.9受力构件数量(根)10836108　单根荷载值(Kn)9.63917.3024.852　（2）模板荷载(模板平均重量1.5KN/m2)表2边跨现浇段各部位模板荷载重量一览表梁段长（m）底板、顶板腹板翼缘板合计面积(m2)面积(m2)面积(m2)面积(m2)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)6.286.86249.6198.4130.29374.4297.6受力构件数量(根)10836108　单根荷载值(Kn)1.2062.5830.689　（3）人群、设备及振捣荷载（人群、设备荷载2.0KN/m2，振捣荷载2.0KN/m2）表3边跨现浇段各部位人群、设备及振捣荷载荷载重量一览表梁段长（m）底板、顶板腹板翼缘板合计面积(m2)面积(m2)面积(m2)面积(m2)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)6.244.6411.7845.88102.3178.5647.12183.52409.2受力构件数量(根)10836108　单根荷载值(Kn)1.6531.3091.699　 （4）边跨合龙段箱梁1/2砼荷载(2m)，作用最梁端最外侧第一排钢管。表4边跨合龙段各部位1/2砼荷载重量一览表梁段长（m）底板、顶板腹板翼缘板合计体积(m3)体积(m3)体积(m3)体积(m3)1/2重量(kN)重量(kN)重量(kN)重量(kN)211.027.7725.86824.66143.26101.03676.284320.58受力构件数量(根)12412　单根荷载值(Kn)11.93825.2596.357　单肢碗口钢管支架最大总荷载位于箱梁腹板纵桥向梁端最外侧的第一排钢管处，单肢碗口钢管支架作用的最大总荷载：F强度=1.05永久荷载+1.2可变荷载=(17.302+2.583+25.259)×1.05+1.309×1.2=48.972KNF刚度=1.05永久荷载=(17.302+2.583+25.259)×1.05=47.4KN2.3地基承载力验算支架基础由40cm厚砂砾石换填碾压成型，面层浇筑20cm厚C20混凝土，支架纵横间距均为60×60cm，每根钢管底部地基受力面积为：A＝0.6×0.6＝0.36m2。σ＝N/A=48.972/0.36=136KPa＜〔σ0〕＝250KPa，满足要求。2.4钢管压应力及稳定性验算2.4.1压应力验算支架采用碗扣钢管Φ48×3.5mm,钢管横截面积为A＝4.89cm2压应力σ＝N/A＝48.972×103/（4.89×102）＝100.147MPa＜〔σ0〕＝205MPa，强度满足要求。2.4.2稳定性验算：碗口钢管截面特性值：轴惯性矩I=12.19cm4，回转半径i=1.58cm，按照两端均铰接的形式计算，μ=1，取L＝120cm，长细比。压杆的柔度λ〈100，欧拉公式不适用，采用《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》中稳定性公式验算。查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》附录C，轴心受压杆件稳定系数 ，单肢立杆允许最大承受压力：Nmax=ϕ×A×［σ］＝0.829×4.89×100×205÷1000＝74.582KN>47.4KN（单肢验算荷载）稳定性满足要求。3、结论通过以上验算数据结果，均满足《公路桥涵施工技术规范》、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》等相关规范及设计要求，本方案现浇支架各结构的强度和刚度、稳定性均满足要求。二、合龙段吊架验算1、基本资料青义涪江大桥箱梁共有4个边跨合龙段（20号节段）及6个中跨合龙段（19号节段），边跨、次边跨及中跨合龙段长2.0m，设计混凝土方量为24.66m3，重量约为64.12t。边、次边跨、中跨合龙段均采用挂篮底篮系统改作吊架进行合龙施工，全桥分三个合龙阶段，第一阶段采用吊架合龙两岸0、5号墩边跨，第二阶段吊架合龙两侧次边跨（1～2号墩、3～4号墩），第三阶段合龙中跨（2～3号墩）。前下横梁采用2片[36b槽钢焊接成箱型结构，后下横梁采用2片I45b工字钢焊接成箱型结构，在前、后下横梁上布设12根HN396×199×7/11型H型钢，作为底板、腹板混凝土的承重平台。前、后下横梁上各设置4个连接吊点，前、后下横梁的锚固，是用4根吊带（160×30mm）和4根Φ32mm精扎螺纹钢的下端与前、后下横梁销接，上端穿过主梁底板和顶板的混凝土预留孔，锚固于合龙段两侧18号节段的底板和顶板上。外滑梁采用2片[36b槽钢焊接成箱型结构，内滑梁采用2片[36b槽钢焊接成箱型结构，作为翼缘板、顶板混凝土的承重平台。内、外滑横梁上设置连接吊点，用8根Φ32mm精扎螺纹钢的下端与内、外滑梁销接，上端穿过主梁翼缘板、顶板的混凝土预留孔，锚固于合龙段两侧18号节段的翼缘板和顶板上。 图2合龙段吊架立面图2、荷载计算2.1材料参数钢筋砼容重G砼=26kN/m3；×弹性模量E钢=2.05×105Mpa材料容许应力：Q235钢[σ]=145Mpa，[τ]=85Mpa；Q345钢[σ]=200Mpa，[τ]=120Mpa；JL32精轧螺纹钢[σ]=930Mpa。前下横梁、后下横梁、底纵梁、外滑梁、内滑梁采用组Q235钢材，吊带采用Q345钢材，吊杆选用Ф32精轧螺纹钢。2.2荷载组成荷载组合强度计算按照1.05恒载+1.2活载的安全系数加载，刚度计算按照1.05恒载的安全系数加载，吊架采用MIDAS软件进行整体建模计算。 图3　合龙段吊架建模3D图（1）合龙段箱梁砼荷载(2m)表5合龙段各部位砼荷载重量一览表梁段长（m）底板腹板顶板翼缘板合计体积(m3)体积(m3)体积(m3)体积(m3)体积(m3)重量(kN)重量(kN)重量(kN)重量(kN)重量(kN)24.327.7726.75.86824.66112.32202.072174.2152.568641.16受力构件名称HN39.6HN39.6[]32b][36b　受力构件数量(根)4822　受力长度(m)2222　均布荷载值(Kn/m)14.0412.6343.5538.14　（2）模板荷载(模板平均重量1.5KN/m2)表6合龙段各部位模板荷载重量一览表梁段长（m）底板腹板顶板翼缘板合计面积(m2)面积(m2)面积(m2)面积(m2)面积(m2)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)266.2454.7437.2634.5192.7499.3682.1155.8951.75289.11 受力构件名称HN39.6HN39.6[]32b][36b节段模板按4.6m加工制作受力构件数量(根)4822受力长度(m)4.64.64.64.6均布荷载值(Kn/m)5.42.2316.0755.625（3）人群、设备及振捣荷载（人群、设备荷载2.0KN/m2，振捣荷载2.0KN/m2）表7合龙段各部位人群、设备及振捣荷载荷载重量一览表梁段长（m）底板腹板顶板翼缘板合计面积(m2)面积(m2)面积(m2)面积(m2)面积(m2)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)荷载(kN)214.43.81614.84957.615.26459.2196受力构件名称HN39.6HN39.6[]32b][36b　受力构件数量(根)4822　受力长度(m)2222　均布荷载值(Kn/m)7.20.951614.8　2.3强度计算图4　合龙段吊架剪应力图合龙段吊架最大剪应力为24.29Mpa，抗剪强度设计值为85Mpa，强度均在规范范围内，满足规范要求。 2.4刚度计算图5　合龙段吊架竖向位移图合龙段吊架最大竖向位移为1.5mm，满足规范要求。3、结论边、次边跨、中跨合龙段采用挂篮底篮系统改作吊架进行合龙施工，最大剪应力为24.29Mpa，最大竖向挠度为1.5mm，其强度、刚度及稳定性均满足要求。'