主桥边跨现浇箱梁盘扣支架计算书.docx

'济青高速改扩建工程第六标段小清河边跨现浇箱梁盘扣支架设计计算书一、设计依据（1）设计图纸及相关详勘报告（2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2015）（3）《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2016)（4）《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》(JGJ231-2010)（5）《钢结构设计规范》(50017-2014)（6）《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)（7）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（8）《木结构设计规范》(GB50005-2003)（9）《建筑施工临时支撑结构技术规范》(JGJ300-2013)（10）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）（11）《路桥施工计算手册》（周水兴、何兆益、邹毅松等著，2001）二、荷载分析支架承受的荷载主要有：箱梁自重、模板及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载。三、模板、支架受力验算1、荷载计算1.1、荷载工况 （1）钢筋混凝土自重：26kN/m³（2）模板自重：2kN/㎡（3）施工人员及设备：1kN/㎡（4）倾倒混凝土荷载：1kN/㎡（5）振捣荷载：1kN/㎡1.2、荷载组合恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。2、盘扣支架布设方案2.1、盘扣支架布设方案（1）横桥向支架布置：横桥向支架：翼缘板下立杆间距为1.5m，边腹板下立杆间距为0.9m、0.6m，空箱下立杆间距为0.9m，中腹板下立杆间距0.6m。（2）顺桥向支架布置：顺桥向立杆间距均为0.9m。 边跨支架横断面布置图边跨支架纵断面布置图侧模加固示意图 地基处理示意图2.2盘扣支架上纵横梁布设方案（1）竹胶板采用15mm厚优质竹胶板。（2）梁下次龙骨为140铝梁，横桥向布置，底板下中心间距为250mm。翼缘板下中心间距为500mm。（3）梁下纵向主分配梁选用185铝梁，翼缘板下为140铝梁，布置间距与支架横桥布置间距相同。（4）侧模竖肋采用100mm×100mm方木，顺桥向间距为300mm；水平背肋采用100mm×100mm方木，上下间距为1m。3、空箱位置竹胶板和纵、横梁验算跨中标准截面图 腹板加厚段横断面图腹板最宽处为1.1m、梁高3.5m；空箱位置混凝土厚度为1.8m（0.8m+1m），翼缘板最厚0.9m。3.1、空箱处竹胶板计算（混凝土厚取1.8m）底模采用满铺15mm厚优质竹胶板，计算宽度取1m；应力及弹性模量取自《路桥施工计算手册》第三章表8-6。ƒm—抗弯强度设计值（N/mm2），ƒm=14.5N/mm2截面抗弯模量W=1/6×bh2=1/6×1000×152=37500mm³截面惯性矩I=1/12×bh3=1/12×1000×153=mm4弹性模量E=11000N/mm215mm厚竹胶板的最大荷载：a、钢筋及砼自重：26KN/m3×1.8m=46.8KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。取1m宽的板为计算单元。 则q1=（a+b）×1=48.8kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×1=70.08kN/m考虑模板的连续性，按三跨连续梁计算，跨内最大弯矩为：Mmax=0.08×q2l2=0.08×70.08×2502=N·mm则：最大弯应力σmax=Mmax/W=/37500=9.3N/mm2＜ƒm=14.5N/mm2强度满足要求。跨度中点最大挠度：=0.677×48.8×250^4/(100×11000×)=0.42mm＜[ω]=L/400=250/400=0.625mm挠度满足要求。结论：15mm厚竹胶板验算满足要求。3.2、空箱下横向140铝梁验算取空箱下混凝土厚1.8m，次龙骨跨度取1.5m，间距取0.25m，按三跨连续梁计算。140铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=64000mm³；单根惯性矩I=mm4；弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²； 受力简图荷载为：a、钢筋及砼自重：26KN/m3×1.8m=46.8KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。则q1=（a+b）×0.25=12.2kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×0.25=17.52kN/m则跨内最大弯矩为Mmax=0.08×q2l2=0.08×17.52×9002=N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=/64000=17.7N/mm2＜ƒm=255N/mm2强度满足要求。最大剪应力=17.52×0.9×1000/（2×1165）=6MPa＜[τ]=155MPa跨度中点最大挠度ωmax=0.677q114/100EI=0.677×12.2×9004/（100×70300×）=0.19mm＜[ω]=900/400=2.25mm挠度满足要求。结论：横向140铝梁受力满足要求。 3.3、空箱下纵梁（185铝梁）计算：185铝梁计算（空箱混凝土），按照简支梁分析。取空箱下混凝土厚1.8m，按照最厚位置荷载均布，主龙骨跨度0.9m，间距取0.9m。185铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=mm³；单根惯性矩I=mm4；弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²受力简图荷载为：a、钢筋及砼自重：26KN/m3×1.8m=46.8KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。则q1=（a+b）×0.9=43.92kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×0.9=63.072kN/m则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=1/8×63.072×9002=N·mm 最大弯应力σmax=Mmax/W=/=47N/mm2＜ƒm=255N/mm2强度满足要求。最大剪应力=63.072×0.9×1000/（2×2216）=13MPa＜[τ]=155MPa跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI=5×43.92×9004/（384×70300×）=0.42mm＜[ω]=900/400=2.25mm挠度满足要求。结论：空箱下185铝梁受力满足要求。4、腹板位置竹胶板和纵、横梁验算4.1、腹板处竹胶板计算（混凝土厚3.5m）竹胶板下设置140铝梁，间距250mm，腹板下竹胶板跨度为250mm，腹板最厚处为1.1m，渐变为0.6m。15mm厚竹胶板的最大荷载：a、钢筋及砼自重：26KN/m3×3.5m=91KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。取1m宽的板为计算单元。 则q1=（a+b）×1=93kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×1=129.75kN/m15mm厚竹胶板按三跨连续梁计算，支撑跨度距取l=200mm。Mmax=0.08×q2l2=0.08×129.75×2002=N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=/37500=11.072N/mm2＜ƒm=14.5N/mm2强度满足要求。跨度中点最大挠度ωmax=0.677q1l4/100EI=0.677×93×2004/（100×11000×）=0.33mm＜[ω]=L/400=200/400=0.5mm挠度满足要求。结论：腹板处15mm厚竹胶板验算满足要求。4.2、腹板下横向分配梁（140铝梁）计算：取腹板下混凝土厚3.5m，横向分配梁跨度取0.6m，间距取0.25m，按简支梁计算，140铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=64000mm³；单根惯性矩I=mm4；弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²；荷载为：a、钢筋及砼自重：26KN/m3×3.5m=91KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡ c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。则q1=（a+b）×0.25=23.25kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×0.25=32.44kN/m则跨内最大弯矩为Mmax=0.08×q2l2=0.08×32.44×6002=N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=/64000=14.6N/mm2＜ƒm=255N/mm2强度满足要求。最大剪应力=32.44×0.6×1000/（2×1156）=8.4MPa＜[τ]=155MPa跨度中点最大挠度ωmax=0.677q114/100EI=0.677×23.25×6004/（100×70300×）=0.07mm＜[ω]=600/400=1.5mm挠度满足要求。结论：腹板横向140铝梁受力满足要求。4.3185铝梁计算（腹板混凝土）腹板位置纵梁跨度0.9m，间距0.6m，中腹板加厚段宽度为1.1m，边腹板加厚段宽度为0.85m，两处腹板下立杆间距布置相同，此处对中腹板立杆进行受力分析，均布荷载：mm²×26KN/m³/2100mm=61KN/㎡ 185铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=mm³；单根惯性矩I=mm4；弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²荷载为：a、钢筋及砼自重：61KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。q1=（a+b）×0.6=（61+2）×0.6=37.8kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×1.5=53.55kN/m则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=1/8×53.55×9002=.5N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=.5/=40N/mm2＜ƒm=255N/mm2 强度满足要求。最大剪应力=53.55×0.9×1000/（2×2216）=10.9MPa＜[τ]=155MPa跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI=5×37.8×9004/（384×70300×）=0.36mm＜[ω]=900/400=2.25mm挠度满足要求。结论：腹板下185铝梁受力满足要求。5、横梁位置竹胶板和纵横梁计算（1）横梁位置竹胶板和横向140铝梁计算同腹板位置。（2）纵向185铝梁按照简支梁计算：横梁最不利位置，计算跨度为0.9m，间距取0.6m，混凝土厚度取3.5m，按单跨简支梁计算；荷载为：a、钢筋及砼自重：26KN/m3×3.5=91KN/㎡b、模板自重：1KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。q1=（a+b）×0.9=83.8kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×0.9=115.56kN/m则跨内最大弯矩为：Mmax=q2l2/8=1/8×115.56×9002=N·mm 最大弯应力σmax=Mmax/W=/=86N/mm2＜ƒm=255N/mm2强度满足要求。最大剪应力=115.56×0.9×1000/（2×2216）=23.5MPa＜[τ]=155MPa跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI=5×83.8×9004/（384×70300×）=0.79mm＜[ω]=900/400=2.25mm挠度满足要求。结论：横梁下185铝梁受力满足要求。6、翼缘板下纵、横梁验算6.1、翼缘板下横向140铝梁计算：翼缘板处混凝土最厚为0.9m，混凝土计算厚度取0.9m，140铝梁跨度取0.9m，间距取0.5m，按简支梁计算。140铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=64000mm³；单根惯性矩I=mm4；弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²；荷载为：a、钢筋及砼自重：26KN/m3×0.9m=23.4KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡ d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。则q1=（a+b）×0.5=12.7kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×0.5=19.245kN/m则跨内最大弯矩为Mmax=0.08×q2l2=0.08×19.245×15002=N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=/64000=54N/mm2＜ƒm=255N/mm2强度满足要求。最大剪应力=19.245×1.5×1000/（2×1156）=12.5MPa＜[τ]=155MPa跨度中点最大挠度ωmax=0.677q114/100EI=0.677×12.7×15004/（100×70300×）=1.5mm＜[ω]=900/400=2.25mm挠度满足要求。结论：横向140铝梁满足要求。6.2、翼缘板下纵梁（185铝梁）计算：翼缘板处混凝土最厚为0.9m，混凝土计算厚度取0.9m，主龙骨跨度取0.9m，间距取翼缘板下平均值（0.9+1.5）/2=1.2m，按简支梁计算。185铝梁截面抗弯模量W和截面惯性矩I取值如下：单根截面抵抗矩W=mm³；单根惯性矩I=mm4； 弹性模量E=70300N/mm²，抗弯强度fm=255N/mm²a、钢筋及砼自重：26KN/m3×0.9m=23.4KN/㎡b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡荷载组合：恒荷载分项系数取1.35，活荷载分项系数取1.4。则q1=（a+b）×1.2=30.48kN/mq2=[1.35×（a+b）+1.4×（c+d+e）]×1.2=46.188kN/m则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=1/8×46.188×12002=N·mm最大弯应力σmax=Mmax/W=/=61N/mm2＜ƒm=255N/mm2强度满足要求。最大剪应力=46.188×1.2×1000/（2×2216）=12.5MPa＜[τ]=155MPa跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI=5×30.48×12004/（384×70300×）=0.93mm＜[ω]=1200/400=3mm挠度满足要求。结论：翼缘板下185铝梁受力满足要求。7、侧模验算 7.1混凝土侧压力计算新浇混凝土对侧模板的最大压力按照下式计算，并取其中的较小值：式中F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）γc------混凝土的重力密度（kN/m3），此处取26kN/m3t0------新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定。采用t0=200/(T+15)计算；假设混凝土入模温度为250C，即T=250C，t0=5V------混凝土的浇灌速度（m/h）;取1m/hH------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）;取3.5mβ1------外加剂影响修正系数，此处取1.0；β2------混凝土塌落度影响系数，取1.15。则：=0.22×26×5×1.0×1.15×10.5=32.89KN/m2又根据=26×3.5=91KN/m2取其中较小值，新浇混凝土侧压力最大值为32.89KN/m2有效压头高度为：h=F/=32.89/26=1.3m振捣混凝土产生的水平荷载标准值为4.0kN/m2，倾倒混凝土产生水平荷载为2KN/m2。则水平荷载总值为q=1.2×32.89+1.4×6=47.868KN/m2。7.2模板验算 模板浇筑高度为3.5m，面板采用15mm竹胶板，竖向背肋采用10×10方木，间距30cm，水平纵向背肋采用10×10cm方木，间距取1m。1）面板验算面板宽度取30cm，长度取100cm，按三跨连续梁进行计算，ƒm—抗弯强度设计值（N/mm2），ƒm=14.5N/mm2截面抗弯模量W=1/6×bh2=1/6×1000×152=37500mm³截面惯性矩I=1/12×bh3=1/12×1000×153=mm4弹性模量E=11000N/mm215mm厚竹胶板的最大荷载：=0.08×47.868×3002=mm则：最大弯应力σmax=Mmax/W=/37500=9.2N/mm2＜ƒm=14.5N/mm2，强度满足要求。跨度中点最大挠度：=0.677×38.89×300^4/(100×11000×)=0.69mm＜[ω]=L/400=300/400=0.75mm挠度满足要求。结论：15mm厚竹胶板验算满足要求。2）竖肋验算竖肋间距30cm，选用10×10方木，水平肋间距为1m，则跨径取1m，计算宽度取0.3m。按照简支梁进行计算，作用的均布荷载为47.868×0.3=14.36KN/m则跨内最大弯矩为Mmax=q2l2/8=14.36×10002/8=N·mm 最大弯应力σmax=Mmax/W=/=10.77N/mm2＜ƒm=14.5N/mm2强度满足要求。跨度中点最大挠度ωmax=5q114/384EI=5×（38.89×0.3）×10004/（384×11000×）=1.66mm＜[ω]=1000/400=2.5mm挠度满足要求。结论：竖向肋板采用10×10cm方木受力满足要求。3）水平肋验算水平肋采用10×10cm方木，侧模后的钢管支撑间距为90cm，因此跨径取90cm，集中荷载作用大小取14.36×1.0/2=7.18KN采用三跨连续梁计算，利用软件计算得：最大弯矩2KN·m，最大剪力13KN，最大挠度为1.2mm。最大弯应力σmax=Mmax/W=2×106/=12N/mm2＜ƒm=14.5N/mm2弯拉应力满足要求。 跨度中点最大挠度ωmax=1.2mm＜[ω]=900/400=2.25mm挠度满足要求。最大剪应力=13×0.9/2/(1000×0.1×0.1)=0.585MPa＜[τ]=1.3MPa剪应力满足要求。混凝土水平侧压力最大为47.868KN/㎡，支撑点竖向间距为1m，水平间距为0.9m，单个支撑点所受的水平力大小为F=47.868×1×0.9=43.081KN。侧模支顶时要保一根顶杆至少两个扣件。8、立杆承载力计算8.1荷载分析实腹板位置a=mm²×26KN/m³/2100mm=61KN/㎡横梁位置a=3.5×26=91KN/m2墩顶处箱室位置a=1.8×26=46.8KN/m2翼板位置：a=0.9×26=23.4KN/m2b、模板自重：2KN/㎡c、施工人员及设备荷载：1KN/㎡d、倾倒混凝土荷载：1KN/㎡e、振捣荷载：1KN/㎡f、其他可能荷载（风载、雪载、养护荷载）：1KN/㎡支架立杆自重：1.2KN根据公式N=1.2（NG+N）+0.9×1.4NQ，考虑风荷载时不同部位的模板支架单根立杆荷载设计值见下表： 立杆所受的荷载值部位实腹板墩顶横梁空箱室翼缘板上部恒载值NG（KN/m2）639349.825.4单根立杆重N0（KN）1.21.21.21.2活载值NQ（KN/m2）4444组合值（KN/m2）1.2（NG+N）+0.9×1.4NQ81.84117.846636.72计算面积（m2）0.9*0.60.9*0.60.9*0.91.2*0.9合计N（KN）44.19463.63453.4639.658由此得到不同部位立杆受力最大处在墩顶横梁处，N=63.634KN。8.2稳定性验算根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010中5.3.3规定，按不组合风荷载计算：N/ΦA≤f式中：N--立杆轴向力设计值（KN），由上述计算可知：N=63.634KN；φ--轴心受压构件的稳定系数，应根据立杆长细比λ=l0/i按本规程附录D取值；A--立杆的截面积，应按本规程附录C表C-2采用；f--钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值（N/mm²），应按本规程附录C表C-1采用。60系列支架立杆的截面特性：截面积A=571mm²，回转半径i=20.1mm，强度设计值f=300N/mm²立杆计算长度（根据下列公式计算，并取其中的较大值）： l0=ηhl0=h´+2ka式中：lo--支架立杆计算长度（m）；η--支架立杆计算长度修正系数，水平杆步距为1.5m时，可取1.2；h--支架立杆中间层水平杆最大竖向步距（m），取h=1.5m；h´--支架立杆顶层水平杆步距（m），宜比最大步距减少一个盘扣的距离，取h´=1m；k--悬臂计算长度折减系数，可取0.7；a--支架可调托座支撑点至顶层水平杆中心线的距离(m)，取a=0.65m。经计算：l0=ηh=1.2×1.5m=1.8ml0=h´+2ka=1m+2×0.7×0.65m=1.91m取l0=1.8m，长细比λ=l0/i=1910/20.1=95，查附录D表D-2，当λ=95时，轴心受压构件的稳定系数Φ=0.512稳定性验算：N/ΦA=63634/（0.512×571）=218N/mm²＜f=300N/mm²经计算模板支撑架稳定性满足要求。9、地基基础验算地基承载力验算：P=N/A式中：P-----立杆基础底面处的平均压力设计值A-----基础底面计算面积 N-----立杆传至基础顶面的轴心力设计值，N=63.634KN可调底座钢板尺寸为140mm×140mm，C15混凝土垫层厚度为15cm，按45度角扩散，沥青及水稳路面不需计算；盘扣支架传力方式为，通过140mm×140mm底托传递到厚度为5cm的木垫板上，然后将压力传递至15cm的C15砼垫层上，再将压力传递到30cm灰土（或建筑废料）中，通过灰土传给原地基基础。基础计算厚度为45cm（15cm混凝土扩散角取45°，30cm灰土扩散角取20°，5cm木板忽略），则地基承载力计算面积：地基处理示意图Ad=[(150×tan45°+300×tan20°)×2+140]²=m²P=N/A=63634N/=0.147N/mm2=147kpa。结论：为保证架体安全，在取一定安全系数后，要求现场地基承载力达到200Kpa以上。'