洪奇沥水道40+56+40计算书-PHC-尹小溪-2018-8-12.docx

洪奇沥水道(40+56+40)In连续梁施工支架计算书(梁式支架方案).北京瑞达一三路桥技术有限公司二。一八年三月洪奇沥水道(40+56+40)In连续梁施工支架计算书(梁式支架方案).工程施工单位：支架设计单位：项目负责人：支架设计：支架验算：出版日期：1 .工程概况及支架方案2 .计算依据3 .临时支架设计计算13.1 腹板模板验算13.1.1 I-I腹板模板验算13.1.2 11-11腹板模板验算33. 2fK(J53.1.1 面板验算53.1.2 拉杆验算73.3弓虽»83.4J*101.4.1 碗扣式满堂支架荷载核算101.4.2 碗扣式满堂支架单支杆承载力验算112 .5跨径&201+9.8111跨贝雷梁计算113 .6跨径9.7m+9m+6.7m跨贝雷梁计算144 .7钢设"V111H*195 .8横向IlO工字钢受力计算及其验算206 .9横梁14Oa设i*'V*'227 .支架基础设计计算248 .结论及注意事项251 .工程概况及支架方案本桥上部为(40+56+40)m变截面预应力混凝土连续箱梁结构，墩高1050-1200cm,箱梁顶宽1140cm,底宽570Cmo根据本单位现有材料，本桥现浇支架拟采用钢管墩+双14Oa工字钢横向下分配梁+贝雷梁+110工字钢横向分配梁结构形式。横向布置14片贝雷梁，具体布置形式见附图。2 .计算依据1)洪奇沥水道(40+56+40)m连续梁桥设计文件；2)铁路桥涵施工规范(TB10203-2002)；3)公路桥涵施工规范(JTJ041-2000)；4)路桥施工计算手册；5)铁路桥涵地基和基础设计规范(TB10002.5-2005)；6)公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD632007)；7)钢结构设计规范(GB50017-2003)；8)建筑施工脚手架构造与计算手册；9)建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范(JGJl282000)。3 .临时支架设计计算3.1 腹板模板验算3.1.1 1一I腹板模板验算取本箱梁I-1截面，腹板截面宽80cm,截面高2.5m,纵向取Im,箱梁的每延米自重荷载为PO=O.8*2.5*l*26*1.3=67.6kN腹板模板采用竹胶板，材料的力学特性表1所示:表3-1竹胶板板力学特性序号参数1弹性模量E(MPa)65002静曲强度(MPa)804横截面宽度b(mm)10005横截面高度h(mm)156截面惯性矩I(mm4)2.81E+057横截面面积A(mm2)150008抗弯刚度EI(Nmm2)1.83E+099弯曲截面系数W(urn?)3.75E+O4则荷载为I-I腹板模板下方木间距为30cm,取3跨计算，纵桥向取1m。将模板简化成连续梁，计算简图及变形图如图1所示。q=845kN/m0.884.5084.5084.5084.5084.5084.5084.50Iuillliuilllliuiiniuiiniiuilllllllllliuiu().o020Ya().1(YzI(20V4.().1(,020Y7().1(1q(a)计算简图84.5084.5084.5084.5084.5084.5084.501.7215.45川川川川川川川川U川川川川川川川川020W30.1(402050.1(615.451.7277)077%jTT7rBT12.2612.8312.8312.26(b)荷载反力图C25Fmrfl2i7tR201三2XLLUz-(UO4×WJz<10(sVlJJX70.200.210.20(c)弯矩图(d)剪力图腹板模板最大弯矩图31腹板模板内力图MmaX =025kNm腹板模板最大剪力Qa= 8.72ZNMmaX0.253.75 × IO-5=66MPa < = 80MRZ满足要求。图3-2腹板模板挠度图根据分析可知在模板中间挠度变形最大，模板的最大挠度为0.38mm,电="=1.9x10-3_设计满足要求。I2004003.1.211一11腹板模板验算取本箱梁HTI截面，腹板截面宽130cm,截面高3.7m,纵向取1m,箱梁的每延米自重荷载为Po=1.3*3.7*1*26*1.3=162.58kN腹板模板采用竹胶板，材料的力学特性表1所示：表3-2竹胶板板力学特性序号参数1弹性模量E(MPa)65002静曲强度(MPa)804横截面宽度b(mm)10005横截面高度h(mm)156截面惯性矩I(mm4)2.81E+057横截面面积A(mm2)150008抗弯刚度EI(Nmm2)1.83E+099弯曲截面系数W(m)3.75E+04HTI腹板模板下方木间距为20cm,取3跨计算，纵桥向取1m。则荷载为将模板简化成连续梁，计算简图及变形图如图1所示。162：58=12506/1.3125.06125.06125.06125.06125.06125.06125.06即川川川川川皿川H川川川川川川皿70.10Y20.10Y30.10Y40.1()丫50iY60.10Y77777777777777(a)计算简图125.06125.06125.06125.06125.06125.06125.06W川川川皿川皿曲川川川川川川川U70.102010*01°44°-10501060107J(gTT777774.9314.1812.0712.5912.5912.0714.184.93(b)荷载反力图Yly”:My九().100.1()(C)弯矩图tekI727374nN7757-5.90-6.34-6.25-6.16'Kk98-493.6.61(d)剪力图图33腹板模板内力图MmaX =D3kNm57 kN腹板模板最大弯矩腹板模板最大剪力=0,13s=3.47MPa<l=SOMPa,满足要求。W3.75×10'5L限0L一上f一图3-4腹板模板挠度图根据分析可知在模板中间挠度变形最大，模板的最大挠度为0.0439mm,上=竺竺=4.4x107<-L,设计满足要求。/1004003.2侧模板验算3.2.1面板验算选取n-n截面侧模板进行验算，采用竹胶板，材料的力学特性表1所示:表33竹胶板板力学特性序号参数1弹性模量E(MPa)65002静曲强度(MPa)804横截面宽度b(mm)10005横截面高度h(mm)156截面惯性矩I(mm4)2.81E+057横截面面积A(mm2)15(XX)8抗弯刚度EI(Nmm?)1.83E+099弯曲截面系数W(mn?)3.75E+04侧模板方木间距为30cm,取3跨计算，纵桥向取1m。按照混凝土结构工程施工规范所述，计算新浇筑混凝土对模板的侧压力的标准值，可按下列公式分别计算，并应取其中的较小值：F1=0.28zVF?=九H公式中取混凝土初凝时间为t0=6h,混凝土坍落度影响修正系数夕=1.0,浇筑速度v=2mh,则22F=O.28oy0Vi=0.28×25×6×1×2=59.4Zr7Vm2F2=7cH=25×3.7=92.5kNm2故取较小值F=59.4kNm2取Im高竹胶板，则荷载为将模板简化成连续梁，计算简图及变形图如图1所示。59.4059.4059.4059.4059.4059.4059.40, 0.1(V20.20 Y3 0.1(V40.20 Y5 0.1(V60.20 Y7 0.1«川川川H川川川川川川川川川H川川川H(a)计算简图59.4059.4059.4059.4059.4059.4059.40I川川川川川川川川川川川I川山川川川020W30.l4020W50.l(6020不1.2177777777771.2110.868.629.029.028.6210.86(b)荷载反力图_ c1o.o 2Xjjjjz -ao7 0.144、WZ 3)7 ()7W 70.150.14(c)弯矩图图35侧模板内力图腹板模板最大弯矩MmaX =0.18kN.m腹板模板最大剪力QmaX= 6.13kN0.18T -3.75x10-5max=4.8MPa < = SOMPa，满足要求。图36侧模板挠度图根据分析可知在模板中间挠度变形最大，模板的最大挠度为0.2672mm,W 0.2672I 2003.2.2拉杆验算、叱台焉,设计满足要求。背带用20圆钢对拉杆对拉，拉杆布置间距为45*60cm,对拉杆横截面积为A=3.14cm2,对拉杆承载力为:n = b X A =205×314 = 6437kN10将混凝土侧压力等效成均布荷载，则单根对拉杆实际受力为:N=q×l×h=59.4×0.45×0.6=l6.04kN<N=64.37kN通过计算，对拉杆强度均满足规范要求。3.3方木强度验算由图31可知：方木作为支座的最大反力Fq=12.26+12.83=25.09No方木上的均布荷载为:P75OQq=T=上言=25.09ZN/机,下层110工字钢间距为60cm下面对方木进行验算，计算简图和内力图见图22：25.0925.0925.09Illliniliuillllliuilllllllllllliuilliuilliu0.600.60(a)荷载分布图0.230.72x<ljX40.72(b)弯矩图-9.034-6.02(C)剪力图图3-7方木计算简图、弯矩图、剪力图由此可知：纵梁最大的弯矩和剪力分别为MmaX=09ZNmQM=9.03%N表3-4方木材料参数序号参数1弹性模量E(MPa)85002极限抗拉强度(MPa)6.53极限抗剪强度(MPa)1.64横截面宽度b(mm)1005横截面高度h(mm)1006截面惯性矩I(mm4)8.33E+067横截面面积A(mm2)100008抗弯刚度EI(Nmm2)7.08E+109弯曲截面系数W(m?)1.67E+05因此有:b=5.39MPa<=6.5MP0W0.167lj右延=3x9.03x0.OP35MMrl=L6M网2A2×0.01LJ强度满足要求，验算通过。图3-8方木挠度图根据分析计算可知挠度最大值在边跨中间产生，0.2643/H/n<=L5三,由400此可知挠度满足要求。3. 4脚手架核算341碗扣式满堂支架荷载核算碗扣式脚手架受到的荷载为上部混凝土自重以及相应的施工荷载，不计入风载影响。上部混凝土厚度按最大厚度370cm处计算，单根钢管柱相应的有效受力面积以60*60Cm计算。具体荷载核算如下：1）新浇注钢筋混凝土重量M；TV1=3.7×0.6×0.6×26=34.63iW2）初步估算模板的荷载设计值M为；M=0.6X0.6X1.2=0.432M3）施工人员和施工设备荷载N3=2kNm2×=0.72kN4）振捣混凝土时产生的荷载N4=2kNm2×A=0.72AN5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载M；N5=2kNm2×A=0.72kN6）其他可能不可预见的荷载N6=IkNm2×=036kN由此可见，单根钢管柱受到的荷载如下：2恒载：XNGi=35.06火NZ=I活载：WNQ.=2.52ZN/=33.4.2碗扣式满堂支架单支杆承载力验算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011规定，计算立杆段的轴向力设计值N时应按下列公式计算：N=I立30Qk则相应计算得到单根钢管轴向力设计值为：NW=1.2×35.06+1.4×2.52=45SkN取支架的竖向步距h=120cm,不妨设立杆伸出顶层水平杆的长度为=60cm,则立杆的计算长度为：=z+2=240c7%。长系比为：=-=149,068<230,长细比满足要求。Z1.61根据长细比查表得：=0.503,则相应的单肢钢管的竖向承载力为：Ri=×A×f=0.503X4.89X205=50.4M>Nw=45.6kN可见，单根钢管柱承载力能力为50.4kN,而实际工程需求为45.6kN,满足承载力要求，验算通过。综上所述，盖梁下碗扣式脚手架承载力验算满足相应规范要求，单根钢管柱承载力验算通过，可按照此脚手架设计方案进行施工。3.5跨径8.2m+9.8m跨贝雷梁计算8.2m÷9.8m跨贝雷梁所支撑的箱梁自重荷载分别为8.2m跨径4=348.21kNm,9.8m跨径=281.55kNm根据相应规范，支架强度验算荷载组合为1)8.2m段跨径新浇注钢筋混凝土重量Ni;本桥每延米自重荷载NI=PoX12=417.85加/m2)模板重量N2;初步估算模板荷载设计值：N2=45×.2=54kNm3）施工人员和施工设备荷载M;N3=3kNzw2×11Am=34.2RN/m4）振捣混凝土时产生的荷载M；M=2kNm2×WAm=22.8%N/m5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载M；N5=2kN/H2×11Am=22.SkN/m6）其他可能不可预见的荷载M）；N6=kN/w2×11.4w=11.4ZN/m由此可得支架强度验算荷载：6N=ENi=563.05NImZ=I同理9.8m跨径支架强度验算荷载为483.1KNIm因此，整体结构受力如下所示：563.05innInInlliffl(LWlWw 斗Z77（a）荷载分布图563.05483.10(J)2308.514675.702367.19（b）反力图(c)弯矩图图3-3-1贝雷梁计算简图、弯矩图、剪力图、变形图由此可得实际跨度8.2m+9.8m的纵向贝雷梁的最大设计弯矩和剪力荷载为Mnm=579962kNm2m=2367.1三每片贝雷梁承受的最大允许弯矩M=78.8fm;每片贝雷梁承受的最大允许剪力Q=24.5/o需要贝雷梁的数量为：_nM_14×788.2_=Minax=5799.62=i，97nV14×245.21女而=五I=2367.19=L45由此可知，采用14片贝雷梁完全可以满足要求。2)腹板处单独进行考虑，按腹板下3片贝雷梁验算如下：取最大腹板高度处面积为4.8痛，腹板处模板长(2.7+1.24)m故纵向荷载值&2m跨径为P=129.5kNn,9.8m跨径为尸=68.MNm,受力如下所示：川山川山口山山班山川川川川川“川川网fr530.95864.64333.69(a)荷载分布图(b)弯矩图(C)剪力图图3-3-2贝雷梁计算简图、弯矩图、剪力图、变形图腹板处纵向贝雷梁的最大弯矩为：MnIaX=Io88.45)W加腹板处纵向贝雷梁的最大剪力为：QmaX=530.95AN腹板下按3片贝雷梁承受荷载则：,nM3X788.20kM=F=1088.45=217=nV=3X245.2加=Vuiax=530.953.6跨径9.7m+9m÷6.7m跨贝雷梁计算9.7m+9m+6.7m跨贝雷梁所支撑的箱梁自重荷载分别为6.7m跨径Po=367.75kNm,9m跨径4=290ZN/加,9.7m跨径4=255.8ANm根据相应规范，支架强度验算荷载组合为:1）6.7m跨径新浇注钢筋混凝土重量M；本桥每延米自重荷载Nl=PoXI.2=441.3ZNm2）模板重量初步估算模板荷载设计值：乂=45X1.2=54kN/m3）施工人员和施工设备荷载M;N3=3kNzw2×11Am=34.2RN/m4）振捣混凝土时产生的荷载M；M=2kNm2×WAm=22.8%N/m5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载M；N5=2kN/H2×11Am=22.SkN/m6）其他可能不可预见的荷载M）；N6=kN/w2×11.4w=11AkN/m由此可得支架强度验算荷载：6N=ENi=5865KNImZ=I9m,9.7m,跨径支架强度验算荷载分别为493.2KV%452.16QV加因此，具体受力计算如下：586.50IlIUlI493.20452.20（a）荷载分布图493.20452.20IIllllIlIlIl 111111111111111111111111586.501964.784184.184457.792238.39(b)反力图(d)剪力图图3-4-1贝雷梁计算简图、弯矩图、剪力图、变形图由此可得实际跨度9.7m÷9m÷6.7m的纵向贝雷梁的最大设计弯矩和剪力荷载为Mlivtx=5540.02ZNmQm=2238.3MN每片贝雷梁承受的最大允许弯矩M=78.8r加;每片贝雷梁承受的最大允许剪力Q=2450需要贝雷梁的数量为：= 1.99nM=14×788.2Mmax5540.02,_nV_14×245.2-1KqkvVmaX2238.39-1'03由此可知，采用14片贝雷梁完全可以满足要求。按连续梁进行验算如下：川川I川川川川川川川川山川川I川山山Hfrm4I5I7.924470.18503!.331735.27-24II.63-2380.26（C）剪力图纵向贝雷梁的最大弯矩为：MnlaX=4441.65&N相纵向贝雷梁的最大剪力为：max=265l.07单排钢管的最大支反力为：RM=503L33ZN每贝雷梁承受的最大允许弯矩M=78.8rm,每片贝雷梁承受的最大允许剪力Q=24.5u245kN.,nM14×788.2DyiQ=M=4441.65=248nV 14X245.2VmaX2651.07= 1.3由此可知，采用7组14片贝雷梁可以满足要求。综上所述，为安全考虑宜采用14片贝雷梁。2)腹板处单独考虑，受力如下：56.7068.10H9.50川川川川川I川川川川山川川fm218.74637.33822.58351.89421.92(a)荷载分布图2ToF)4478.(b)弯矩图(C)剪力图腹板处贝雷梁的最大弯矩为：MmaX=548.96ANw腹板处贝雷梁的最大剪力为：QnIaX=515.76AN每贝雷梁承受的最大允许弯矩M=78.8rm,每片贝雷梁承受的最大允许剪力Q=24.5u245kN.,nM3×788.2,o“兀：=548.96一击3,nV3×245.21.q%=%=kT=i43由此可知，腹板下3片贝雷梁受载可以满足要求。3.7钢管墩设计计算D钢管桩特性及单桩承载力拟采用中630,壁厚8mm的钢管做现浇支架的支墩，每根钢管的几何参数如下：截面积：A=156.326cm2;惯性矩：Ix=75612.371cmt惯性半径：ix=2L992cm;单位重量：G=I22.716kgm;允许应力：b=140MP4则每根钢管的最大允许承载力：P=A×=156.326cm2X40MPa=2188.56W2）钢管桩桩顶反力本桥现浇支架支墩拟采用每排布置5根中630,壁厚8mm的钢管结构，根据以上分析取单排最大支反力：P=5031.33上N,则PP=5031.33/2188.56=2.3由此可知：本设计考虑构造要求采用5根630,壁厚8mm的钢管，满足承载力要求。3）中630钢管稳定验算为了安全，保守地将钢管桩看作是两端校接结构，取钢管桩最大高度h=960cm,此时长度系数由1）可知：4=b=&=2处=43.84<刃=150,可以不验算稳定，为安全验算如下ii21.9lj查表得：O=O.882稳定验算：看=5X（）5歌罄48=586MP团,验算通过。3.8横向IlO工字钢受力计算及其验算D受力计算横向IlO工字钢是支架结构的顶层，以60Cm间距均布在纵向分配梁上。受力计算时视纵向贝雷梁为IlO工字钢的支点，取箱梁截面最大处进行验算，具体计算如下：1）新浇注钢筋混凝土重量N;本桥每延米自重荷载NI=POXT.2=526.68AN/m2）模板重量N2;初步估算模板荷载设计值：N2=45×.2=54kNm3）施工人员和施工设备荷载M;N3=3kNm2×Am=34.2RN/m4）振捣混凝土时产生的荷载M;M=2kNm2X11Am=22.8%N/m5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载M；N5=2kN/ZZ2×11Am=22.8ZN/tn6）其他可能不可预见的荷载M）；N6=kN/W2×11Am=11AkN/m由此可得支架强度验算荷载：6N=ENi=67l.88kNm横向均布荷载：N=竺"1=36KN/m11.411.4943.0438.9230.3132.9532.2932.2932.9530.3138.9243.0411.4936.0036.0036.0036.0036.0036.0036.0036.0036.0036.0036.(ill u Iiiiiiiiiiiiiii UiiiUU(a)荷载分布图36024W F当LLi赳财lA60次2冰句 N41祢.51氽/212(b)弯矩图-20.91徐L依:依依二3 叫5叫6 NMCT 1455-16.64-16.09-22.13(C)剪力图及n>31113寸LhpXFAFKFT96f7TM>r777977779777797(d)位移变形图图3-6横向110工字钢受力计算由此可知：单根横向IlO工字钢的最大弯矩：M/10=4.24kN.m单根横向IlO工字钢的最大剪力：m=22.13kN横向IlO工字钢最大竖向位移发生单元(6)中部：zo=O.53mm2)强度验算IlO工字钢的截面特性如下：高度：h=100mm；腹板厚度：dw=7.6mm;惯性矩：Ix=245cm%抗弯截面模量：WX=49Cm3；抗剪切模量：Sx=28.2c;截面面积：A=14.3cm2;单位重量：G=11.2kgm0允许应力：<=215MPa允许剪切应力：卜=125MPa则每根IlO工字钢所能承受的最大弯矩、剪力如下:M=×=10.0kN.mrIfidM=八八%=75.9kNSrMM 22max10.04.24= 2.35>1.2k=界=需告=3.42>1.2可知IlO工字钢强度满足要求。3）挠度验算在均布荷载作用下HO工字钢最大挠度为0.67mm所以，0.53mm<=3mm,满足要求。由此可知，挠度可以满足要求。3.9下横梁140a设计计算D受力计算由于钢管墩布置相同，取受力最大的14Oa工字钢验算即可。由钢管墩反力可知，14Oa承受均布荷载po=5031.33/11.4=441.3kNn具体受力计算如下:山HmL川川川川川川川川川川I川山川川(4)416337iJ71352.50ZW71316.31352.50416.33（a）荷载分布图、不不一":195.68163.67163.67195.68(b)弯矩图416.33658.32-665.38-686.92（C）剪力图数/N上一上（d）位移变形图图3-7横向140a工字钢受力计算由此可知：单根横向140a工字钢的最大弯矩：H4s=338.23kN.m单根横向140a工字钢的最大剪力：Q=686.92kN横向140a工字钢最大竖向位移发生单元（1）跨中：mo=2mm2）强度验算本桥支架下横梁采用2X140a工字钢，14Oa工字钢的几何参数如下：高度：h=400mm；腹板厚度：tw=16.5mm；惯性矩：Ix=21720c;抗弯截面模量：Wx=1090；抗剪切模量:Sx=631.2C岛截面面积：A=86.1cm2；单位重量：G=67.6kgmo抗弯强度设计值：f=215MPa抗剪强度设计值：/,=125MPa则每根140a工字钢所能承受的最大弯矩和剪力分别为m=f×Wx=234.妹N.mv=A2Zal=451.78kN需要工字钢的数量为：,nM2×234.41QQk=M=338.23=138,nV2×451.781qo卜=-=686.92=L32由此可知设置两根140a工字钢满足强度要求。3）位移验算在均布荷载作用下140a工字钢最大挠度验算：根据软件计算得最大位移：2mm<l400,也满足要求，由此可知挠度可以满足要求。4.支架基础设计计算根据铁路桥涵地基和基础设计规范知：作为桥梁基础的永久性结构,钻孔桩的允许承载力P=guE4+%）Acr在本计算中，是作为施工临时结构的基础，根据经验钻孔摩擦桩的允许承载力可按提高1.5倍设计，同时忽略桩端承载力分量。根据施工现场条件，取打入钢管桩的桩径为400mm,根据地质勘察资料参照相应规范进行单桩承载力计算，计算结果如表41所示：表41墩单桩承载力计算层号本层厚土名称直径U桩长分层承载力15.0淤泥200.41.35.083.73220.0淤泥质土350.41.325.0628.00单桩竖向承载力ZkN683由此可知：取桩长25m时，D单根打入PHC管桩承载力为P=683kN>PbmaX=416.3kN（边桩）；2）2P=1366kN>PZmaX=I352.5kN2）8根打入PHC管桩的承载力为8p=5464ZN>PamaX=4675.7ZN满足承载力要求，通过。5.结论及注意事项1）通过对该桥施工方案中关键结构的验算可知，原设计在强度、变形和稳定方面均满足相应的规范要求。2）在按设计图纸进行施工时，一定要严格按照相应规范进行施工，控制好施工质量，特别应注意钢管墩的顺直，避免失稳。3）支架搭设完成后一定要进行1.1倍的超预压，以便消除非弹性变形，并测得支架的弹性变形，为确定立模标高提供依据。