现浇箱梁支架设计计算书

'　　　现浇箱梁支架设计计算书现浇箱梁支架设计计算书第一章编制依据1、编制依据1.1施工合同文件及其他相关文件。1.2工地现场考察所获取的资料。1.3《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。1.4《公路工程质量检验评定标准》JTGF80-2004。1.5《公路工程施工安全技术规范》JTJ076-95。1.6《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30-2005。1.7《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-20081.8《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-20111.9《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-911.10《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）第二章工程概况本工程为新建桥梁，起点桩号K3+799.97，终点桩号K3+866.03，桥长66.06m。桥跨布置为一联，具体分跨为：（16+27+16）m。主桥箱梁采用C50混凝土。桥梁支架位于地势较低的水田之中，在进行支架搭设前应进行地基处理。1　上部结构采用现浇预应力砼变截面连续箱梁，桥梁与道路成75°夹角，分为上下行两座独立的桥梁。桥梁平面位于R=1200mm的圆弧上，纵断面位于0.54%的上坡上。2　桥梁左、右幅不等宽，左幅桥梁宽度为25.25m，右幅桥梁宽度为22.5m，两幅桥梁之间设置1.0m的中央分隔带。左幅桥具体布置为：6m-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书（人行道、非机动车道）+1.5m（机非分隔带）+17.25m（机动车道）+0.50m（防撞栏）=25.25m；右幅桥具体布置为：6m（人行道、非机动车道）+1.5m（机非分隔带）+14.5m（机动车道）+0.50m（防撞栏）=22.5m。上部结构为（16+27+16）m变截面预应力砼连续箱梁。桥墩处梁高1.7m，桥台和中跨跨中梁高为1.1m，采用二次抛物线过渡，过渡段的方程式为Y=0.004167X2+1.1。左幅桥箱梁顶板宽25.25m，底板宽20.25m，悬臂宽2.5m，为单箱五室结构；右幅桥箱梁顶板宽22.5m，底板宽17.5m，悬臂宽2.5m，为单箱五室结构。标准段跨中顶板厚度25cm，底板厚度22cm，腹板厚50cm。支座附近顶板厚度50cm，底板厚度47cm，腹板厚65cm。支点处设横隔梁，中横隔梁宽2.0m，端横隔梁宽1.2m。3　桥台采用座板式桥台，基础采用冲击钻钻孔灌注桩基础，桥台桩基直径为1.5m，按嵌岩桩设计，要求嵌入中风化石飞岩深度不小于1.0D（D为桩基直径）。台背回填透水性较好的砂砾石，回填尺寸按施工规范要求确定，回填时要求分层压实，压实度不小于96%。桥墩采用柱式桥墩，墩柱间设系梁。桥面横坡：采用2.0%双向横坡，坡向外侧，桥面横坡通过箱梁斜置形成，箱梁顶、底板始终保持平行。4　桥面铺装：4cm厚改性沥青砼（AC-13C）+5cm厚中粒式沥青砼（AC-20C）防水层，铺装总厚9cm。桥面排水：桥面设置泄水管，直接将桥面雨水导入道路排水系统。5　伸缩缝：为了保证梁能自由变形，在0#、3#桥台处设置GQF-Z60型伸缩缝。支座采用GPZ（2009）桥梁盆式橡胶支座。6　人行道栏杆：为了保证安全，在人行道外侧设置栏杆，共两道。防撞栏：在桥梁中线侧设置两道SS级加强型防撞栏，并在防撞栏外则设置外挂式花盆。第三章现浇箱梁支架地基处理、支架搭设本工程连续梁均采用扣件式满堂支架，施工工艺流程如下：地基处理→摆底托→立钢管→放置顶托→搭设方木→支底模→预压→绑底腹板钢筋→支内模→浇底腹板→绑顶板钢筋→浇筑底板砼→张拉→灌浆→-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书拆架等工序。扣件式满堂支架基础需进行处理，支架强度、刚度、稳定性需进行验算，支架搭设完毕后进行支架预压，预压荷载为浇注重量的1.2倍以上，通过预压消除支架非弹性变形及找出支架弹性变形规律。箱梁砼浇筑采用二次浇筑法，第一次浇筑至腹板与翼缘板连接处，横梁浇筑到中部；第二次浇筑横梁上部及顶板。一、地基处理支架在同一跨地面尽量保持在一个水平面上，若地势高低不平，则先挖成台阶状，进行地基处理后再搭设。支架基础先清除表面杂草、杂物，将松散、含水量大的淤泥进行清运，用透水性良好的土进行换填，松铺厚度按30cm一层。施工前先对搭设支架范围进行放样，根据放样范围确定基础处理范围，支架基础持力层选择在粉质粘土层，需清除软土厚约1.5m，然后回填1.0m厚的风化石，用大型振动压路机分层碾压密实，其上回填20cm厚级配碎石，表面用25cm厚C30砼硬化。在处理过的地基两侧挖设50×50cm的砖砌排水沟，并与旁边的自然排水沟连通，将雨水引进排水沟，防止雨水浸泡地基，避免支架产生不均匀沉降。二、支架的搭设桥梁支架顺桥向长度为59m，横桥向宽度为25.25m，左右两侧各设置1.0m宽的独立人行道及操作平台。右幅横桥向宽度为22.45m，左右两侧各设置1.0m宽的独立人行道及操作平台。支架高度为1.5m～2.5m不等。箱梁的现浇支架采用扣件式满堂支架，用Φ48×3.0架管搭设，使用与立杆配套可调底座、可调托撑。立杆顶托撑上设2道Φ48×3.0架管；架管上设5×10cm的横向方木，间距为20cm；模板采用厚15mm的优质竹胶合板。根据计算并结合类似工程的施工经验，支架立杆顺、横桥向的间距布置为60cm×60cm，水平杆步距为90cm。肋板和中横梁下面由于荷载集中，宜加密，肋板下顺桥向间距为60cm，横桥向间距为30cm；中横梁顺桥向间距为30cm，横桥向间距为60cm，即在中间再增设一排立杆。端横梁由于位于桥台台帽上，无需立杆。满堂支架搭设方法及要求如下：1）支架的组装：支架从一端向另一端延伸，自下而上逐步搭设。2）搭设顺序：地基换填处理→铺筑级配碎石→浇筑水泥砼→-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书根据支架密度放样→安装坚向、顺、横桥向钢管→搭设工作通道→加密水平钢管→安装加固剪刀撑钢管→安装顶部栏杆。3）支架顶部标高控制：标高通过钢管顶部的顶托控制，施工时测量队在底板边缘沿里程方向每隔5m提供控制点的标高，其余各点由工人拉线控制。4）满堂支架搭设的要求：A、钢管立柱底部应设垫木和底座，垫木采用厚度为50mm的高强度木板，底座采用150mm×150mm×15mm厚的钢板底座。钢管立柱顶部设可调支托，U型支托与楞梁两侧间如有间隙，必须楔紧，其螺杆伸出钢管顶部不得大于200mm，螺杆外径与立柱钢管内径的间隙不得大于3mm，安装时应保证上下同心。B、在立杆距地面200mm高处，沿纵横水平方向按纵下横上的程序设扫地杆。可调支托底部的立柱顶端应沿纵横向设置一道水平拉杆。扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距，在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下，进行平均分配确定步距后，在每一步距处纵横向应各设一道水平拉杆。纵横向连接钢管均与墩柱相锁接；支架端部与墩柱、台帽顶紧顶牢。支架设剪刀撑以提高其整体稳定性，每隔4m设一排。C、钢管扫地杆、水平拉杆均采用对接连接。剪刀撑采用搭接，搭接长度不小于500mm，并采用2个旋转扣件分别在离杆端不小于100mm处进行固定。D、当立柱底部不在同一高度时，高处的纵向扫地杆应向低处延长不少于2跨，高低差不得大于1m，立柱距边坡上方边缘不得小于0.5m。E、所有落地承重钢板垫片是否全部垫实，且其轴线是否与支架在同一搭设轴线上；竖向钢管的垂直度控制，要求其倾倒度不大于H/100；竖杆、水平加固杆、交叉拉杆剪刀撑等的配置是否符合要求；确定每一道剪刀撑前后、上下是否一致，搭接长度是否满足要求，避免剪刀撑在断面内出现空档；检查所有承重架钢管是否与顶托座密贴，确保支架受力均匀。本桥支架不高，未超过一根架管的标准长度（6m），所以立杆无需接长。F、在桥面模架两侧设置宽度为1.2m的独立人行通道，并设置专用的上下安全通道，人行通道和上下安全通道外侧设置护栏，护栏高度为1.2m，本工程采用二道水平横杆加挂密目安全网作为临边安全护栏。-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书所用的材料如架管、扣件、对接卡、楞方、模板按规定频率取样送检，合格后方能使用。施工时梁底面标高应根据设计高程+预留高度值准确放出，调整底模使之符合设计的线型。底模不设弧形拱度，在铺设时要与下方的木楞格栅垫实。第四章现浇箱梁支架设计计算现以左幅箱梁进行满堂支架的受力计算，具体参数如下：箱梁底宽20.25m，顶宽25.25m，梁长59m，箱梁高度1.1m～1.7m，箱梁底面积为1195m2。翼板宽度2.5m，厚度：0.3m～0.45m。以左幅箱梁混凝土1068m3进行计算，考虑底板和翼板的受力不均，为便于安全，取梁底板以内支架进行计算，减去翼板66.3m3，以1001.7m3进行验算。（一）、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，取值情况如下：A）模板、支架重量G1k：0.75KN/m2；B）新浇混凝土的重量G2k：（1001.69×24）/（20.25×59）=19.88KN/m2；C）钢筋重量G3k：1.50×1001.7/1195=1.26KN/m2；D）施工荷载Q1k：施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下次梁时取2.5KN/m2；当计算次梁下的主梁时取1.5KN/m2；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0KN/m2。为安全起见，施工荷载统一取2.5KN/m2。E）振捣时的荷载Q2k：2.00KN/m2；F）风荷载Q4k：0.35KN/m2；结构荷载组合取值：（0.75+19.88+1.26+2.5+2.0+0.35）=26.74KN/m2。（二）、支架材料计算取值如下：1、架管钢材（Q235钢）：抗压、抗拉和抗弯强度设计值f＝205N/mm2，抗剪强度设计值fv＝120N/mm2。-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书Φ48架管外径48mm，壁厚3.0mm，抵抗矩W＝π（484-424）/（32×48）=4493mm3，弹性模量E＝2.06×105N/mm22、木材（杉木）弯拉容许应力：【σ】＝11.0N/mm2，容许剪应力【τ】＝1.4N/mm2。木材（杉木）弹性模量E＝9000N/mm2。3、竹胶板（五层）弯拉容许应力：【σ】＝105.5N/mm2，容许剪应力【τ】＝5.03N/mm2。竹胶板弹性模量E＝9898N/mm2。4、受压构件容许长细比：【λ】＝1505、受压构件容许挠度：【f】＝3mm（三）、支架受力验算如下：1、立杆验算拟采用外径Φ48mm、壁厚3.0mm的钢管进行满堂支架立设，立杆顶部设顶托，保持立杆轴心受压。通过上面计算，上部结构荷载按26.74KN/m2计，钢管水平间距0.6m×0.6m间隔布置，则每区格面积：A1＝0.6m×0.6m＝0.36m2每根立杆承受荷载Q＝0.36×26.74＝9.63KN回转半径r＝0.25×√482+422＝15.9mm竖向每隔h＝0.9m设横向水平钢管，则钢管长细比λ＝hμ/r＝900×1/15.9＝56.6＜【λ】＝150满足要求。根据λ＝56.6查《建筑施工模板安全技术规范》附录D得轴心受压构件稳定系数φ=0.824Φ48mm、壁厚3.0mm的钢管受力面积为A2＝π×（482-422）/4=424.1mm2则竖向钢管立杆受力为：σ＝Q/φA2＝9.63×103/0.824×424.1＝27.6Mpa＜【σ】＝205Mpa应变为：ε＝σ/E＝27.6×106/（206×109）＝1.34×10-4高度压缩量△L＝εh＝1.34×10-4×2700＝0.36mm（架管最高2.7m）可将其做为预留量，提高模板标高。-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书通过上式计算，确定采用Φ48mm、壁厚3.0mm的钢管做为满堂支架，间隔0.6×0.6m，竖向每间隔0.9m设纵横向钢管完全可以满足安全施工要求。为保证支架的整体稳定性，在支架底部及顶部设剪刀撑，并在底部增设纵横向的扫地撑，整个支架与墩柱相锁扣，可以保证满堂支架的整体稳定性。2、中横梁下立杆验算每个桥墩处设中横梁，横梁处混凝土为全密实体，梁高为1.7m，此处支架为最大受力之处，立杆需要加密，横梁下支架加密成间距60cm×30cm，即横桥向间距60cm，顺桥向间距30cm。中横梁上部结构荷载取值如下：A）模板、支架重量G1k：0.75KN/m2；B）新浇混凝土的重量G2k：1.7×24=40.8KN/m2；C）钢筋重量G3k：1.50×1.7=2.55KN/m2；D）施工荷载Q1k：施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下次梁时取2.5KN/m2；当计算次梁下的主梁时取1.5KN/m2；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0KN/m2。为安全起见，施工荷载统一取2.5KN/m2。E）振捣时的荷载Q2k：2.00KN/m2；F）风荷载Q4k：0.35KN/m2；中横梁处荷载组合取值：（0.75+40.8+2.55+2.5+2.0+0.35）=48.95KN/m2。通过上面计算，上部结构荷载按48.95KN/m2计，钢管间距0.6m×0.3m间隔布置，则每区格面积：A1＝0.6m×0.3m＝0.18m2每根立杆承受荷载Q＝0.18×48.95＝8.81KN则竖向钢管支柱受力为：σ＝Q/φA2＝8.81×103/0.824×424.1＝25.2Mpa＜【σ】＝205Mpa安全。3、竹胶模板验算竹胶模厚度为1.5cm，竹胶模板下垫5cm×10cm楞方作为次梁，间距为20cm。-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书中横梁下受力最为不利，取该处1m板宽进行验算。中横梁处荷载组合取值：（0.75+40.8+2.55+2.5+2.0+0.35）=48.95KN/m2。间距为20cm的每1m板宽受力Q=1.0×0.2×48.95=9.79KN按均布荷载计算，即20cm板长承受的均布荷截q＝9.79/0.2=48.95KN/m弯矩M＝ql2/8=48.95×0.22/8=0.2448KNm，W=bh2/6应力σ＝M/W=6×0.2448×106/（1000×152）＝6.53Mpa＜【σ】＝105.5Mpa，安全。剪力验算，剪力Q＝9.79/2=4.895KN，毛截面面积矩：Sm=bh2/8=1.0×0.0152/8=2.81×10-5m3毛截面惯性矩：Im=bh3/12=1.0×0.0153/12=2.81×10-7m4τ=QSm/Imb=4.895×103×2.81×10-5/1.0×2.81×10-7=489500N/m2=0.49Mpa＜【τ】＝5.03Mpa。安全。刚度验算，刚度f＝5ql4/384EI，其中I＝bh3/12f＝5ql4/384EI＝12×5×48.95×103×0.24/（384×9898×106×1×0.0153）＝0.00037m=0.37mm＜【f】＝3mm，满足要求。4、底模下次梁木方验算竹胶板底模下垫木方做为次梁，次梁采用5×10cm楞方，楞方间距按20cm布设。-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书（1）、中横梁下立杆间距为60cm×30cm，因此次跨径为30cm。中横梁处施工荷载：S＝0.75+1.7×24+2.55+2.5+2.0+0.35＝48.95KN/m2。每根次梁受力Q=0.3×0.2×48.95=2.937KN按均布荷载计算q=2.937/0.3=9.79KN/m按简支梁计算，跨中弯距M=ql2/8=9.79×0.32/8=0.11KNm（2）、非横梁下立杆间距为60cm×60cm，因此次梁跨径为60cm。上部结构荷载为：（0.75+19.88+1.26+2.5+2.0+0.35）=26.74KN/m2。每根次梁受力Q=0.6×0.2×26.74=3.2088KN按均布荷载计算q=3.2088/0.6=5.348KN/m按简支梁计算，跨中弯距M=ql2/8=5.348×0.62/8=0.24KNm因此取非横梁下次梁进行验算：木材应力：σ＝M/W，截面模量W=bh2/6因此σ＝M/W=6M/bh2=6×0.24×106/（100×502）=5.76Mpa木材容许应力：【σ】＝11Mpa，受力满足要求，安全。剪力验算，剪力Q＝3.2088/2=1.6044KN，毛截面面积矩：Sm=bh2/8=0.1×0.052/8=3.125×10-5m3毛截面惯性矩：Im=bh3/12=0.1×0.053/12=1.042×10-6m4τ=QSm/Imb=1.6044×103×3.125×10-5/0.1×1.042×10-6=481166N/m2=0.4812Mpa＜【τ】＝1.4Mpa。安全。刚度验算，刚度f＝5ql4/384EI，其中I＝bh3/12f＝5ql4/384EI＝12×5×5.348×103×0.64/（384×9×109×0.1×0.053）＝0.96mm＜【f】＝3mm，满足要求。5、顶托上承重架管（主梁）验算顶托上放置两根Φ48×3.0架管作为承重梁，承重梁跨径60cm，承受由次梁楞木方传递的三个集中荷载，每个集中荷截为0.6×0.2×26.74=3.2KN，如图，在图示状态主梁钢管受力最为不利。-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书因为非横梁下架管跨径最大，因此取非横梁下架管进行验算为偏于安全，按简支梁计算：跨中弯矩最大，M＝（3.2×0.1×0.5/0.6）×（3/5）×2+3.2×0.6/4＝0.8KNm架管的抵抗矩W＝π（484-424）/（32×48）=4493mm3弯拉应力σ＝M/W＝0.8×106/（2×4493）＝89.03Mpa，小于【σ】＝205Mpa，安全。顶托上承重架管剪力验算剪力Q＝3.2×3/2=4.8KN剪应力τ＝Q/A=4800/424.1=11.32Mpa<【τ】＝120Mpa，安全。顶托上承重架管钢度验算刚度f＝5ql4/384EI，其中I＝π（484－424）/64=107831mm4q可以近似等于均布荷载，q=3.2×3/0.6=16KNmf＝5ql4/384EI＝5×16×103×0.64/（384×2.06×1011×2×107831×10-12）=0.00061m＝0.61mm<【f】＝3mm，满足要求。第五章地基强度验算土基进行了换填处理，压实度93%以上，根据试验检测经验，其容许承载力-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书不小于150Kpa。在进行场地硬化前，先进行地基承载力检测，铺设20cm厚级配碎石整平和压实，然后再浇筑25cm厚C30混凝土面层。在本满堂支架中，由上部结构传至立杆基础顶面的轴向力最大为9.63KN，根据结构层及荷载扩散刚性角原理，支架间距为0.6m×0.6m经砼基础扩散后，地基承载的有效面积为0.6m×0.6m。支架立杆荷载通过C30混凝土结构层传递到地基上的应力为pk＝Nk/A＝9.63/（0.6×0.6）＝26.75KPa，远小于地基容许承载力，满足要求。第六章支架沉降量计算支架的沉降主要由要荷载作用下支架的弹性变形、非弹性变形和地基沉降。根据地勘资料和支加地基处理方案，土层为5m厚亚粘土。根据《公路桥涵地基与基础设计规范JTJ024－85》（假设各土层自然沉降在混凝土浇灌期内不发生）S＝MS∑BZHi/Esi式中S－地基沉降量（mm），Bz－对地基施加的应力（Mpa）Hi－第I层土厚度（mm），Esi－每I层土的压缩模量（Mpa）MS－沉降计算经验系数沉降计算时，不考虑C30混凝土沉降量。-12- 　　　现浇箱梁支架设计计算书Bz仅取混凝土自重产生的荷载得54.24KPa压缩模量Esi粉质粘土Esi根据地质报告为11.2MPa沉降计算经验系数MS据JTJ024－85计算粘土0.755S＝0.755×0.05424×5000/11.2=18.3mm支架的弹性变形上面已计算为0.36mm支架的非弹性变形值（公路桥涵施工手册）一个钢木结构接缝1.5mm，一个竹胶板与木接缝2mm。本支架共钢木结构接缝，一个竹胶板与木接缝，合计3.5mm支架总预留量为18.3+0.36+3.5＝22.16mm，施工时取23mm。-12-'