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1、濟青高速改擴建工程第六標段章丘互通AK0+272.3現澆箱梁碗扣支架及門洞設計計算書一、設計依據 （1）設計圖紙及相關詳勘報告 （2）建筑結構荷載規范（GB50009-2015） （3）冷彎薄壁型鋼結構技術規范(GB 50018-2016) （4）建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范(JGJ 166-2008)（5）鋼結構設計規范(50017-2014)（6）建筑地基基礎設計規范(GB50007-2011)（7）混凝土結構設計規范（GB50010-2010）（8）木結構設計規范(GB 50005-2003)（9）路橋施工計算手冊（周水興、何兆益、鄒毅松等著，2001）二、荷載分析 支架承受的荷載主2、要有：箱梁自重、模板及附件重、施工活載、支架自重以及混凝土澆注時的沖擊荷載和振動荷載。三、受力驗算1、荷載計算1.1、荷載工況（1）鋼筋混凝土自重：26 kN/m（2）模板自重：0.3kN/（3）施工人員及設備：3kN/（4）傾倒混凝土荷載：1.5kN/（5）振搗荷載：2kN/1.2、荷載組合恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。2、主、次龍骨和模板驗算本項目現澆箱梁設計梁高1.6m。第一聯立桿順橋向布置間距為0.6m，橫橋向布置間距為0.6米。第二聯距墩柱8.1m范圍內立桿順橋向布置間距為0.6m，其他位置間距為0.9m。第三聯距橋墩8.1m范圍內及第三跨距10號墩柱10m范圍內立3、桿順橋向布置間距為0.6m，其他位置間距為0.9m。第二、三聯橫橋向腹板處間距0.6m，翼板及箱室處間距0.9m；橫梁范圍內縱橫向間距均為0.6m。以腹板最寬處為0.75m計算，空箱位置混凝土厚度為0.47m，翼緣板最厚0.5米。支架橫斷面布置圖2.1 翼緣板竹膠板計算（混凝土厚取0.5m）底模采用滿鋪15mm厚優質竹膠板，計算寬度取1mm 抗彎強度設計值（N/mm2），m =40 N/mm2 截面抗彎模量W=1/6 bh2=1/61000152=37500mm截面慣性矩I=1/12bh3=1/121000153 =281250mm4 彈性模量 E=5500 N/mm2 按照最不利位置計算，翼4、緣板下竹膠板凈跨度為350-100=250mm。15mm厚竹膠板的最大荷載：a、鋼筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/荷載組合：恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。取1m寬的板為計算單元。則q1=（a+b+c+d+e）1=19.8kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）1=25.06kN/m竹膠板下設置100100方木，間距350mm，凈跨徑取l=250mm。考慮模板的連續性，按三跨連續梁計算，跨內最大彎矩為：受力計算簡圖=0.0825.06255、02 =125300 Nmm 則：最大彎應力max=Mmax/W =125300/37500=3.34 N/mm2 m =40N/mm2 強度滿足要求。跨度中點最大撓度：=0.677*19.8*2504/(100*5500*281250)=0.339mm=L/400=250/400=0.625mm 撓度滿足要求。15mm厚竹膠板驗算滿足要求。 2.2 橫梁和箱室處竹膠板計算（混凝土厚1.6m）次龍骨間距250mm，腹板下竹膠板凈跨度為250-100=150mm。15mm厚竹膠板的最大荷載：a、鋼筋及砼自重：26KN/m31.6m=41.6KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：6、3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/荷載組合：恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。取1m寬的板為計算單元。則q1 =（ a+b+c+d+e）1=48.4kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）1=59.38 kN/m15mm厚竹膠板按三跨連續梁計算，支撐跨度距取l=150mm。受力計算簡圖=0.0859.381502 =106884Nmm 最大彎應力max=Mmax/W =106884/37500=2.85 N/mm2m =40 N/mm2 強度滿足要求。 跨度中點最大撓度 max=0.677q1l4 /100EI=0.67748.415047、 /（1005500281250）=0.108mm=L/400=150/400=0.375mm 撓度滿足要求。橫梁和箱室處15mm厚竹膠板驗算滿足要求。2.3 次龍骨(100*100方木)翼緣板下計算(混凝土取0.5m )100*100方木間距350mm，按簡支梁計算，跨度取l=900mm，各荷載取值如下：方木采用東北落葉TC17B，使用年限不大于5年，則m 抗彎強度設計值（N/mm2），m =170.90.81.1=13.46 N/mm2；彈性模量 E=100000.850.81.1=7480 MpaWx單根截面抵抗距，=1001002/6=166666 mmI單根慣性矩，=1001003/8、12=8333333 mm4 a、鋼筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/荷載組合：恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。則q1=1（ a+b+c+d+e）0.35=6.93kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）0.35=8.771kN/m則跨內最大彎矩為=0.088.7719002=568360.8 Nmm最大彎應力 max=Mmax/W=568360.8/166666=3.41 N/mm2m=13.46 N/mm2 強度滿足要求。跨度中點最大撓9、度=0.5216.939004/（10074808333333）=0.38mm=900/400=2.25 mm 撓度滿足要求。翼緣板位置100*100方木滿足要求。2.4 次龍骨(100*100方木)橫梁和箱室下計算(混凝土1.6m 厚)100*100方木間距250mm，按兩跨連續梁計算，跨度取l=900mm，各荷載取值如下：m 抗彎強度設計值（N/mm2），m =13.46 N/mm2；彈性模量E=7480 N/mm2Wx單根截面抵抗距，=1001002/6=166666 mmI單根慣性矩，=1001003/12=8333333 mm4 a、鋼筋及砼自重：26 KN/m31.6m =41.610、KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/荷載組合：恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。則q1 =（ a+b+c+d+e）0.25=12.1 kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.25=14.76kN/m則跨內最大彎矩為=0.0714.769002=836892 Nmm最大彎應力 max=Mmax/W=836892/166666=5.02N/mm2 m =13.46 N/mm2 強度滿足要求。跨度中點最大撓度=0.52112.19004/（10074808333333）=0.66mm=911、00/400=2.25mm 撓度滿足要求。橫梁和箱室位置100*100方木滿足要求。2.5 順橋向主龍骨翼緣板與空箱下驗算（方木取100100，混凝土取0.5m） 翼緣板下主龍骨100100，混凝土最厚50cm，空箱下主龍骨150100，混凝土最厚47cm，按最不利荷載及方木最小截面驗算。彈性模量E=7480 Mpam 抗彎強度設計值（N/mm2 ），m =13.46 N/mm2；Wx單根截面抵抗距，=1001002/6=166667mmI單根慣性矩，=1001003/12=8333333 mm4 a、鋼筋及砼自重：26 KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及12、設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/主龍骨間距0.9m，計算跨度取L=0.9m，荷載組合：則q1=（ a+b+c+d+e）0.9=17.82 kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.9=22.55kN/m按三等跨連續梁計算，則最大彎矩為=0.0822.559002=1461240Nmm最大彎應力 max=Mmax/W=1461240/166667=8.77N/mm2 m =13.46 N/mm2 強度滿足要求。跨度中點最大撓度=0.67717.829004/（10074808333333）=1.27mm=900/400=2.25mm 撓度滿13、足要求。空箱位置150*100方木與翼緣板下100100方木滿足要求。2.6 順橋向主龍骨單根150*100方木腹板下驗算彈性模量E=7480Mpam 抗彎強度設計值（ N/mm2），m =13.46 N/mm2；W x 截面抵抗距為375000 mmI慣性矩為25125000 mm4 主龍骨間距0.6m(計算寬度)，腹板下主龍骨100*150方木跨度取值l=0.6m，混凝土最大厚度為：1.6ma、鋼筋及砼自重：261.6=41.6KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/荷載組合：則q1 =(a+b+c+d+e)0.14、6=29.04 kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.6=35.63kN/m按三等跨連續梁計算，則最大彎矩為=0.0835.639002=2308824Nmm最大彎應力 max=Mmax/W=2308824/375000=6.16/mm2 m =13.46 N/mm2 強度滿足要求。跨度中點最大撓度=0.67729.049004/（100748025125000）=0.69mm=900/400=2.25mm 撓度滿足要求。腹板位置150*100方木滿足要求。3、內模驗算內模采用扣件式鋼管支撐，鋼管為483mm，縱向間距為90cm，橫向間距最大為60cm，立桿高71m，立桿支15、立在內模的底模板上。內室采用水平鋼管頂住側模，鋼管縱向間距90cm，豎向間距53cm,水平鋼管和立桿交叉處進行連接，以保證整體穩定性。立桿頂底部分別設置縱向10cm10cm方木，背肋為510cm方木，背肋間凈距30cm。3.1 內模竹膠板計算（混凝土厚取0.5m）頂模采用滿鋪15mm厚優質竹膠板，計算寬度取1mm 抗彎強度設計值（N/mm2），m =40 N/mm2 截面抗彎模量W=1/6 bh2=1/61000152=37500mm截面慣性矩I=1/12bh3=1/121000153 =281250mm4 彈性模量 E=5500 N/mm2 按照最不利位置計算，頂板下竹膠板凈跨度為300-516、0=250mm。15mm厚竹膠板的最大荷載：a、鋼筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/荷載組合：恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。取1m寬的板為計算單元。則q1=（a+b+c+d+e）1=19.8kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）1=25.06kN/m竹膠板下設置50100方木，間距300mm，凈跨徑取l=250mm。考慮模板的連續性，按三跨連續梁計算，跨內最大彎矩為：受力計算簡圖=0.0825.062502 =125300 Nmm 則：17、最大彎應力max=Mmax/W =125300/37500=3.34 N/mm2 m =40N/mm2 強度滿足要求。跨度中點最大撓度：=0.677*19.8*2504/(100*5500*281250)=0.338mm=L/400=250/400=0.625mm 撓度滿足要求。15mm厚竹膠板驗算滿足要求。 3.2次龍骨(50*100方木)頂板計算(混凝土取0.5m )50*100方木間距300mm，按單跨簡支梁計算，跨度取l=900mm，各荷載取值如下：方木采用東北落葉TC17B，使用年限不大于5年，則m 抗彎強度設計值（N/mm2），m =170.90.81.1=13.46 N/mm2；18、彈性模量 E=100000.850.81.1=7480 MpaWx單根截面抵抗距，=501002/6=83333 mmI單根慣性矩，=501003/12=4166667 mm4 a、鋼筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載：2KN/荷載組合：恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。則q1=1（ a+b+c+d+e）0.30=5.94kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）0.30=7.52kN/m則跨內最大彎矩為=187.529002=761400Nmm最大彎應19、力 max=Mmax/W=761400/83333=9.14N/mm2m=13.46 N/mm2 強度滿足要求。跨度中點最大撓度=55.949004/（38474804166667）=1.63mm=900/400=2.25 mm 撓度滿足要求。內模頂板位置50*100方木滿足要求。3.3 主龍骨采用100mm100mm 木方，順橋向布置，跨距0.9m。作用在方木上混凝土寬度按最不利位置砼厚度0.5m，按三跨連續梁計算。計算寬度取0.9m。a、鋼筋及砼自重：26KN/m30.5m =13 KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人員及設備荷載：3KN/d、傾倒混凝土荷載：1.5KN/e、振搗荷載20、：2KN/荷載組合：則q1 =1(a+b+c+d+e)0.9=17.82kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.9=22.55 kN/m作用在方木上，則最大彎矩=0.0822.559002=1461240Nmm最大彎應力max=Mmax/W=1461240/166666=8.77N/mm2 m =13.46 N/mm2 強度滿足要求。撓度驗算：=0.67717.829004/（10074808333333）=1.27mm=900/400=2.25mm 撓度滿足要求。頂板內模下100mm100mm 木方滿足要求。3.4 側模驗算（1）水平荷載計算混凝土振搗時對側模的荷載取：2K21、N/；新澆混凝土對側模的最大側壓力：F1=h=26 KN/m1.6m=41.6KN/F2=kh =1.2261.05=32.76KN/式中：k -外加劑影響修正系數，取1.2v-混凝土澆注速度，取0.5m/hh-有效壓頭高度，h=0.22+24.9v/T=0.22+24.90.5/15=1.05mT-混凝土入模溫度，取15則有：Fmax=41.6KN/箱梁側模豎肋采用5cm10cm方木，縱橋向間距為30cm。 在進行強度驗算的時候，側模荷載主要考慮混凝土側壓力41.6kpa和振搗荷載2kPa。在進行剛度驗算的時候，側模荷載主要考慮混凝土側壓力。顯然，側模板所承受的荷載小于底模板的荷載，所以對于22、側模板不進行受力驗算，僅驗算豎肋。取30cm寬度模板進行驗算，則豎肋荷載豎向分布形式為：q=26h0.3+20.3=7.8h+0.6kN/m。所以：q1=7.80.5+0.6KN/m=4.5KN/m，q2=7.81.6+0.6KN/m=13.08KN/m （2）豎肋的力學性能彈性模量：E=7480MPa；截面慣性矩：I=bh3/12=0.050.103/12=0.41710-5m4；截面抵抗矩：W=bh2/6=0.050.102/6=0.83310-4m3；（3）豎肋的受力計算Mmax=1/6q2L2=1/613.08KN/m0.6m0.6m=0.785KNm；=Mmax/W=0.785kNm23、/0.83310-4m3=9.42PaW=10MPa 滿足要求。剛度的計算，側模荷載主要考慮混凝土側壓力。q=7.8hkN/m，并按照所受的均布荷載為q=7.81.6kN/m=12.48 kN/m進行驗算。f=5ql4/(384EIX)=5124.8N/cm(60cm)4/(384748000N/cm2417cm4)=0.68mm573.49KN經驗算，鋼管支墩沿高速公路走向2.0m間距布置滿足受力要求。7.3分配梁驗算荷載組合：恒載:FGK=(F1+F2+F3+F4)=30.07+2.88+0.25+1=34.20 （KN/）活載: FQK=4.5 （KN/）軸向力：q=1.2FGK+1.424、FQK=1.234.20+1.44.5=47.34 （KN/） 單根分配梁上的均布荷載：q=12q4=142.02 （KN/m）最大彎矩值：Mmax=ql2/8=142.0222/8=71.01 (KNm)最大剪力值：Vmax=ql/2=142.022.0/2=142.02 (KN)抗彎強度為：=Mmax/Wx=71.01106/1139103=62.34N/mm2145 N/mm2,滿足要求。抗剪強度：=VmaxSx/（Ixtw）=142.021000671.21000/（227811000012.5）=33.47N/mm285 N/mm2，滿足要求。剛度驗算:q=1.2FGK=1.2(F125、+F2+F3+F4)=41.04 （KN/）q=12q4=123.12 （KN/m）fmax=5ql4/(384EIX)=51231.2N/cm(200cm)4/(38420600000N/cm222781cm4)=0.055cm200/600=0.333cm,滿足要求。7.4門洞橫梁驗算選定50a工字鋼作為門洞橫梁，凈跨徑為950cm，鋼材為Q235，腹板處工字鋼間距20cm，箱室處工字鋼間距40cm，翼緣板處工字鋼間距50cm，共需60根1200cm長工字鋼。 （1）腹板處 工字鋼間距20cm梁體自重：F1=26KN/m1.6m=41.6 （KN/）模板、方木自重：F2=1.0 （KN/）26、橫梁自重：F3=0.936KN/m0.2m=4.68 （KN/）施工活載+振搗產生的荷載：F4=4.5 （KN/）荷載組合：恒載:FGK=(F1+F2+F3)=41.6+1.0+4.68=47.28 （KN/）活載: FQK=4.5 （KN/）軸向力：q=1.2FGK+1.4FQK=1.247.28+1.44.5=63.04 （KN/） 單根橫梁上的均布荷載：q=0.20q=12.61 （KN/m）最大彎矩值：Mmax=ql2/8=12.619.52/8=142.26 （KNm）最大剪力值：Vmax=ql/2=12.619.5/2=59.90 （KN）抗彎強度：= Mmax/Wx=142.2627、106Nmm/1858.9103mm3=76.53Mpa145Mpa,滿足要求抗剪強度：=VmaxSx/（Ixtw）=59900N1084.1103mm3/（46472 104mm412mm）=11.64N/mm285 N/mm2，滿足要求。剛度驗算：fmax=5ql4/(384EIX)=5*126.19504/（3842060000046472）=1.39cm950/600=1.58cm,滿足要求。由以上計算得知選用規格為50a工字鋼滿足要求。（2）箱室處 工字鋼間距40cm梁體自重：F1=26KN/m0.73m=18.98 （最不利位置） （KN/）模板、方木自重：F2=1.0 （KN/）28、橫梁自重：F3=0.936KN/m0.4m=2.34 （KN/）施工活載+振搗產生的荷載：F4=4.5 （KN/）荷載組合：恒載:FGK=(F1+F2+F3)=18.98+1.0+2.34=22.32 （KN/）活載: FQK=4.5 （KN/）軸向力：q=1.2FGK+1.4FQK=1.222.32+1.44.5=33.08 （KN/） 單根橫梁上的均布荷載：q=0.4q=13.23 （KN/m）最大彎矩值：Mmax=ql2/8=13.239.52/8=149.25 （KNm）最大剪力值：Vmax=ql/2=13.239.5/2=62.84 （KN）抗彎強度：= Mmax/Wx=149.2529、106Nmm/1858.9103mm3=80.29Mpa145Mpa,滿足要求抗剪強度：=VmaxSx/（Ixtw）=62840N1084.1103mm3/（46472 104mm412mm）=12.22N/mm285N/mm2，滿足要求。剛度驗算：fmax=5ql4/(384EIX)=5*132.39504/（3842060000046472）=1.47cm950/600=1.58cm,滿足要求。由以上計算得知選用規格為50a工字鋼滿足要求。（3）翼緣板處 工字鋼間距50cm梁體自重：F1=26KN/m0.5m=13 （最不利位置） （KN/）模板、方木自重：F2=1.0 （KN/）橫梁自重30、：F3=0.936KN/m0.5m=1.87 （KN/）施工活載+振搗產生的荷載：F4=4.5 （KN/）荷載組合：恒載:FGK=(F1+F2+F3)=13+1.0+1.87=15.87 （KN/）活載: FQK=4.5 （KN/）軸向力：q=1.2FGK+1.4FQK=1.215.87+1.44.5=25.34 （KN/） 單根橫梁上的均布荷載：q=0.5q=12.67 （KN/m）最大彎矩值：Mmax=ql2/8=12.679.52/8=142.93 （KNm）最大剪力值：Vmax=ql/2=12.679.5/2=60.18 （KN）抗彎強度：= Mmax/Wx=142.93106Nmm/1858.9103mm3=76.89Mpa145Mpa,滿足要求抗剪強度：=VmaxSx/（Ixtw）=60180N1084.1103mm3/（46472 104mm412mm）=11.70N/mm285N/mm2，滿足要求。剛度驗算：fmax=5ql4/(384EIX)=5*126.79504/（3842060000046472）=1.40cm950/600=1.58cm,滿足要求。由以上計算得知選用規格為50a工字鋼滿足要求。24