现浇箱梁支架计算书.pdf

'.怀集至阳江港高速公路怀集至郁南段一期工程X2合同段A匝道第三联现浇支架计算书编制：审核：审批：中铁二十局集团有限公司怀阳高速公路X2标项目经理部二〇一八年二月;. .目录一、工程概况...............................................1二、箱梁设计情况...........................................1三、支架布设方案...........................................3四、计算依据...............................................4五、荷载计算取值...........................................51、恒载....................................................52、活载....................................................5六、各构件受力计算.........................................51、荷载分块................................................52、荷载计算................................................63、支架验算................................................8（1）竹胶板验算........................................8（2）方木验算..........................................9（3）I14工字钢验算...................................10（4）贝雷梁验算：.....................................10（5）I36工字钢验算：.................................13（6）Φ529mm钢管桩计算...............................15（7）C30混凝土独立基础计算...........................15;. .A匝道桥第三联支架计算一、工程概况本桥为跨越道路而设，路线纵断较高，最大桥高约38米。桥跨设计为(25+30+30)+5×25+(25+37+25)，上部结构采用预应力混凝土预制小箱梁和预应力混凝土现浇箱梁。桥墩采用柱式墩、墙式墩，桥台采用柱式台；桥墩、桥台基础均采用桩基础。桥跨起点桩号为AK0+602.418，终点桩号AK0+905.018，中心桩号AK0+753.718，桥跨全长为302.6m（包括耳墙）。本桥平面位于圆曲线、缓和曲线、缓和曲线和圆曲线上，纵断面纵坡为3.95%和0.5%。二、箱梁设计情况本桥第三联（25+37+25m）于AK0+862.28上跨B2匝道桥，交叉角度149°，8号墩至11号台，桥位布置见图1。全桥箱梁高度均为200cm，跨中顶板厚度25cm，底板厚度22cm，梁端顶板厚度45cm，底板厚度42cm；翼缘板宽度250cm，翼缘板板端厚度18cm，翼缘板根部厚度45cm。腹板高度113cm，厚度由梁端80cm向跨中45cm渐变。箱梁细部尺寸见表1，箱梁横断面见图2。混凝土强度为C50，工程量为569.75m3。端横梁中横梁腹板渐变箱梁顶板箱梁底板箱梁联编号宽度宽度段长度宽度宽度备注室数（cm）（cm）（cm）（cm）（cm）A匝道第3联10001001室1050472;. .图1桥位布置图;. .图2箱梁横断面图三、支架布设方案支架顺桥向第1跨设置2个边墩、1个中墩，编号①、②、③；第2跨设置2个边墩、2个中墩，编号①、②、③、④；第3跨设置2个边墩、1个中墩，编号①、②、③。详细布置图3如下：图3第三联支架布置立面图支架钢管柱横桥向对应中线对称布置4根，间距均为2.7米。钢管柱上放置双拼I36a工字钢横梁，横梁上面布置321型贝雷梁。贝雷梁由花窗连接两拼一组或三拼一组，其中三拼一组间距45cm，两拼个一组间距90cm。中线处两侧对称放置，由内至外分别为两拼、三拼、两拼，断面共有6组14片贝雷，每组贝雷间距为90cm，每隔6米用[10槽钢横向;. .将所有贝雷梁连接为一整体。贝雷上面放置I14工字钢分配梁，间距60cm。工字钢上再放10*10cm方木，方木间距在底板下为25cm，在翼板下间距为40cm。方木上面放置底模竹胶板，翼板段应搭设钢管架支撑翼板模板，钢管架的搭设应满足规范要求。详细布置图4如下：图4支架布置横断面四、计算依据1、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社2001年10月第1版）；2、怀阳高速公路怀集至郁南段一期工程两阶段施工图设计文件；3、《装配式公路钢桥多用途使用手册》（人民交通出版社2002年3月第1版）；4、《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》JGJ130－2011；;. .5、《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011；6、《公路工程施工安全技术规范》JTJ076-95；7、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004。五、荷载计算取值1、恒载3（1）梁体混凝土自重取26KN/m；2（2）竹胶板自重取0.09KN/m；3（3）木方自重取6.5KN/m；（4）扣件式钢管自重取0.035KN/m；（5）321型贝雷片自重取1KN/m（包括连接件等）；（6）I14工字钢自重0.1689KN/m，I36a工字钢自重0.6003KN/m；（7）外径Ф529mm、壁厚10mm钢管桩自重1.28KN/m；2、活载2（1）施工人员、机具、材料及其它临时荷载取2.5KN/m；2（2）振捣、倾倒混凝土荷载取４KN/m；六、各构件受力计算1、荷载分块将截面划分为以下几个部分，如图5所示。图5荷载分块;. .1#面积2#面积3#面积总面积0.787*21.518*20.517*25.642、荷载计算（1）箱梁自重依据设计图纸，计算C50混凝土方量为：=5.64*33+（(5.64+7.92)*1/2+11.97*1）*2=223.62m3，钢筋混凝土容重26KN/m3,则GL=223.62*26=5814.12KN。则各部位换算的面荷载为：GL1=0.787/5.64*5814.12/(11+12+11)/2.50=9.54KN/㎡gL1=9.54KN/㎡*1.3=12.40KN/㎡GL2=1.518/5.64*5814.12/(11+12+11)/1.65=27.89KN/㎡gL2=27.89KN/㎡*1.3=36.26KN/㎡GL3=0.517/5.64*5814.12/(11+12+11)/1.10=14.25KN/㎡gL3=14.25KN/㎡*1.3=18.53KN/㎡（2）模板自重1）内外模板荷载＝（(23.81-10.50)+11.16）*(11+12+11)*0.09＝74.88KN，其中23.81为跨中横断面外轮廓线周长（AutoCAD查询），10.50为顶板宽度，11.162跨中横断面内轮廓线周长（AutoCAD查询），竹胶板自重取0.09KN/m。2）内模5×10cm背愣木方荷载=(11+12+11)/0.3*11.6*0.05*0.1*6.5=42.73KN，木方自重取36.5KN/m。3）内模钢管荷载=(11+12+11)/0.9*（1.53*3+1.41*2+4.6+4.03+（2.36+2.28）*2）;. .*0.035＝33.48KN。钢管自重取0.035KN/m，内模钢管加固详细见图6。图6内模板钢管加固4）侧模竖向5×10cm背愣木方荷载=（(11+12+11)/0.4*1.59）*2*0.05*0.1*6.5=8.78KN5）侧模及翼缘板钢管支架荷载＝(11+12+11)/0.9*14*1.72*0.035＝31.84KN。侧模钢管布置为0.9*0.9m，从布置图得知横断面总共布置14根，最长1.85m，最短1.59m，取平均长度（1.85+1.59）/2=1.72m。以上1）-5）汇总Gm＝74.88+42.73+33.48+8.78+31.84=191.71KN换算的面荷载为：=191.71/(11+12+11)/10.50=0.54KN/㎡gm=0.54*1.3=0.70KN/㎡（取1.3的安全系数）（3）纵向10×10cm木方荷载纵向方木包含底模板、侧模板、翼缘板及钢管脚手架底托，根据布置图得知总共53根。＝53*(11+12+11)*0.1*0.1*6.5＝117.13KN。换算的面荷载为：=117.13/(11+12+11)/10.50=0.33KN/㎡g木方=0.33*1.3=0.43KN/㎡（取1.3的安全系数）;. .（4）I14工字钢自重＝（(11+12+11)/0.6+1）*13.2*0.1689＝128.57KN换算的面荷载为：=128.57/(11+12+11)/10.50=0.36KN/㎡gI14=0.36*1.3=0.47KN/㎡（取1.3的安全系数）（5）贝雷梁自重＝(11+12+11)*14*1＝476KN换算的面荷载为:＝476/(11+12+11)/10.50=1.33KN/㎡g贝雷=1.33*1.3=1.73KN/㎡（取1.3的安全系数）（6）双拼I36工字钢自重＝4*13.2*0.6003*2＝63.39KN换算的面荷载为：=63.39/(11+12+11)/10.50=0.18KN/㎡gI36=0.18*1.3=0.23KN/㎡（取1.3的安全系数）（7）施工荷载2①施工人员、机具、材料及其它临时荷载取2.5KN/m；2②振捣、倾倒混凝土荷载取４KN/m；则施工附加荷载2f=2.5+4=6.5KN/mgf=6.5*1.3=8.45KN/㎡（取1.3的安全系数）3、支架验算（1）竹胶板验算竹胶板规格为1200mm*2400mm*15mm，其截面特性如下：22-5w=bh/6=1.2*0.015/6=4.5×10m3；33-74I=bh/12=1.2*0.015/12=3.38×10m;. .最不利位置位于Ⅱ区，对其竹胶板进行简算计算跨径为25-10=15cm，为简化计算按简支梁进行简算。q=gL2+gf+gm=36.26+8.45+0.70=45.41KN/㎡22跨中弯矩M1/2=qbl/8=45.41*1.2*0.15/8=0.15KN·m应力计算：σ=-5M1/2/w=0.15KN·m/（4.5×10m3）=3.33MPa＜[σ]=9.5MPa挠度计算：443f1/2=5q*b*l/384EI=5*45.41*1.2*0.15/(384*6.5*10MPa*3.38×10-74m)=0.163mm＜[f]=150/400=0.375mm所以木模板满足要求。（2）方木验算纵梁方木规格为10cm×10cm，其截面特性如下：22-4w=bh/6=0.1*0.1/6=1.67×10m333-64I=bh/12=0.1*0.1/12=8.33×10m3纵梁自重=0.1*0.1*0.6*6.5KN/m/(0.6*0.25)=0.26KN/㎡g纵=0.26*1.3=0.34KN/㎡（取1.3的安全系数）最不利位置位于Ⅱ区，对其进行简算。q组=gL2+gf+gm+g纵=36.26+8.45+0.70+0.34=45.7522跨中弯矩：M1/2=qbl/8=45.75*0.15*0.6/8=0.31KN·m；应力计算：-4σ=M1/2/w=0.31KN·m/（1.67×10m3）=1.86MPa＜[σ]=9.5MPa；44挠度计算：f1/2=5q*b*l/（384EI）=5*45.75*0.15*0.6/（384*6.5*3-64）10MPa*8.83×10m=0.20mm＜[f]=600/400=1.5mm所以方木纵梁满足要求。;. .（3）I14工字钢验算I14工字钢间距为60cm，贝雷梁间距45cm，工字钢截面特性为：43I=712cm，W=102cm最不利位置位于Ⅱ区，对其工字钢进行简算。q组=gL2+gf+gm+g纵+gI14=36.26+8.45+0.70+0.43+0.36=46.20KN/㎡22跨中弯矩：M1/2=qbl/8=46.20*0.6*0.45/8=0.70KN·m；应力计算：-6σ=M1/2/w=0.70KN·m/102×10m3=6.86MPa＜[σ]=140MPa；445挠度计算：f1/2=5q*b*l/384EI=5*46.20*0.6*0.45/384*2*10MPa*7-8412×10m=0.01mm＜[f]=450/400=1.125mm所以I14工字钢满足要求。（4）贝雷梁验算：1）贝雷桁架单元杆件性能2）贝雷桁架容许内力表;. .3）贝雷桁架几何特性注：贝雷桁架挠度计算经验公式2①当桁架节数为奇数时：fmax=d(n-1)/82②当桁架节数为偶数时：fmax=dn/8式中：n——桁架节数d——常数，对单层桁架d=0.3556cm；对双层桁架d=0.1717cm。q1=12.40*2.5/2+(0.70+0.43+0.47+1.73)*10.5/14+8.45*10.5/14=24.34KN/mq2=36.26*1.649/3+(0.70+0.43+0.47+1.73)*10.5/14+8.45*10.5/14=28.77KN/mq3=18.53*1.10/2+(0.70+0.43+0.47+1.73)*10.5/14+8.45*10.5/14=19.03KN/m对中跨12mⅠ区翼缘板下贝雷梁进行简算;. .弯矩计算：22M1/2＝q1l/8＝24.34*12/8＝438.12KN·m＜[M]=788.2KN·m剪力计算：Q＝q1l/2＝24.34*12/2＝146.04KN＜[Q]=245.24KN挠度计算：445-84f1/2=5q1l/384EI=5*24.34*12/（384*2*10MPa*250497.2×10m）=13.12mm＜[f]=12000/400=30mm所以贝雷梁满足要求。对中跨12mⅡ区腹板下贝雷梁进行简算跨中弯矩计算：22M1/2＝q2l/8＝28.77*12/8＝517.86KN·m＜[M]=788.2KN·m剪力计算：Q＝q2l/2＝28.77*12/2＝172.62KN＜[Q]=245.24KN挠度计算：445-84f1/2=5q2l/384EI=5*28.77*12/（384*2*10MPa*250497.2×10m）=15.5mm＜[f]=12000/400=30mm所以贝雷梁满足要求。对Ⅲ区底板下贝雷梁进行简算跨中弯矩计算：22M1/2＝q3l/8＝19.03*12/8＝342.54KN·m＜[M]=788.2KN·m剪力计算：Q＝q3l/2＝19.03*12/2＝114.18KN＜[Q]=245.24KN挠度计算：;. .445-84f1/2=5q3l/384EI=5*19.03*12/（384*2*10MPa*250497.2×10m）=10.26mm＜[f]=12000/400=30mm所以贝雷梁满足要求（5）I36工字钢验算：最不利位置位于Ⅱ区，验算第2跨12m范围内工字钢。243I36a工字钢，A=76.480cm，Ix=15800cm，W=875cmq2=38.73*4/2.7*12=688.53KN/m荷载计算1）箱梁混凝土荷载＝5.66×12×26＝1765.92KN，其中：5.66为跨中箱梁面积（AutoCAD查询）。2）内外模板荷载＝（(23.81-10.50)+11.16）*12*0.09＝26.43KN，其中23.81为跨中横断面外轮廓线周长（AutoCAD查询），10.50为顶板宽度，11.16跨中横断面内轮廓线周长（AutoCAD查询）3）纵向10×10cm木方荷载纵向方木包含底模板、侧模板、翼缘板及钢管脚手架底托，根据布置图得知总共53根。＝53×12×0.1×0.1×6.5＝41.34KN。4）内模5×10cm背愣木方荷载=12/0.3×11.16×0.05×0.1×6.5=14.51KN5)内模钢管荷载=12/0.9*（1.53*3+1.41*2+4.6+4.03+（2.36+2.28）*2）*0.035＝;. .11.82KN。6)侧模竖向5×10cm背愣木方荷载=（12/0.4×1.59）×2×0.05×0.1×6.5=3.10KN7)侧模及翼缘板钢管支架荷载＝12/0.9×14×1.72×0.035＝11.24KN。侧模钢管布置为0.9*0.9m，从布置图得知横断面总共布置14根，最长1.85m，最短1.59m，取平均长度（1.85+1.59）/2=1.72m。8)I14工字钢荷载＝（12/0.6+1）×13.2×0.1689＝46.82KN。9)贝雷梁荷载＝12×14×1＝168KN。10)混凝土倾倒、振捣荷载＝12×10.5×4＝504KN。11)施工人员、机具、材料及其它临时荷载＝12×10.5×2.5＝315KN。上述荷载合计（1765.92+26.43+41.34+15.08+11.82+3.10+11.24+46.82+168+504+315）*1.3=3781.38KN。（取1.3的安全系数）均布荷载q＝3781.38/4/13.2＝71.62KN/m。2弯矩计算M＝71.62×2.7/8＝65.26KN·m，其中2.7为工字钢跨度，详见布置图。3抗弯计算σ＝M/W＝71.62*10/875＝81.85Mpa<[б]＝145Mpa挠度计算：4411-8f=5ql/384EI=5*71.62*1.3*2.7/(384*2.1*10*15800*10)＝1.94mm<(2700/400)＝6.75mm所以I36工字钢满足要求。;. .（6）Φ529mm钢管桩计算贝雷纵梁以上荷载＝3781.38KN工字钢荷载＝4×13.2×0.6003*1.3＝41.2KN（取1.3的安全系数）上述荷载合计＝3781.38+41.2＝3822.58KN2钢管桩回转半径r＝0.529/4×√(1+(0.509/0.529))＝0.184m钢管桩长细比λ＝1×22/0.184＝119.6稳定系数ф＝0.651-(0.651-0.583)/10×6.4＝0.6075，查《路桥施工计算手册》P790页a类截面轴心受压构件稳定系数。单根钢管桩可承受最大压力622＝140×10×0.6075×(3.14/4×(0.529-0.509))/1000＝1386KN。单根钢管桩轴向压力N=3822.58/2/4=477.82KN<1386KN所以Φ529mm钢管桩满足要求。（7）C30混凝土独立基础计算1）钢管桩自重荷载＝4*22*1.28*1.3＝146.43KN。（取1.3的安全系数）2）单个混凝土条形基础自重荷载＝11.1*1.2*0.8*2.6*1.3＝36.02KN（取1.3的安全系数）3）地基所承受压力＝3822.58/2+146.43+36.02＝2093.74KN4）所需的地基承载力＝2093.74/1.2/11.1＝157.19Kpa结论：根据以上计算结果可知，当基础尺寸为1.2×0.8m，且在最不利的情况下,基底承载力达到157.19Kpa，受力可以满足施工安全需要。施工时按照220Kpa来控制地基承载力，在做条形基础前必须做触探试验。;.'