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1、柳州至武宣公路工程K1+700天橋現澆箱梁滿堂支架及門洞方案計算書 二一四年八月目 錄1編制依據12工程概況13現澆箱梁滿堂支架布置及搭設要求14現澆箱梁支架驗算14.1荷載計算24.1.1荷載分析24.1.2荷載組合24.1.3荷載計算24.2結構檢算44.2.1扣件式鋼管支架立桿強度及穩定性驗算44.2.2箱梁底模下橫橋向方木驗算64.2.3扣件式鋼管支架立桿頂托上順橋向方木驗算74.2.4底模板計算84.2.5跨中工字鋼平臺支架體系驗算90K1+700天橋現澆箱梁模板及滿堂支架方案計算書1編制依據（1）國家及地方政府、相關部委的法律法規、規章制度，建設單位的相關規定和要求；（2）項目施工2、承包合同；（3）本項目采用的標準、規范、規程等相關技術要求；（4）我部對項目策劃和與本項目相關的管理規定；（5）我部對該項目的施工調查情況；（6）我公司現有或可協調、組織、解決的施工裝備和技術工藝。2工程概況K1+700天橋，設計汽車荷載為公路-II級。上部結構為17+34+17米預應力砼連續梁，橋面凈寬7米，箱梁頂寬8米，底寬4.45米，梁高1.5米，采用滿堂支架施工；下構橋臺均為柱式臺，鉆孔樁基礎；橋墩為實體方墩，鉆孔樁基礎。3現澆箱梁滿堂支架布置及搭設要求采用WDJ碗扣式多功能腳手桿搭設，使用與立桿配套的橫桿及立桿可調底座、立桿可調托撐。立桿頂設二層方木，立桿頂托上縱向設1015cm方木3、；縱向方木上設1010cm的橫向方木，其中在墩頂端橫梁和跨中橫隔梁下間距不大于0.25m（凈間距0.15m）、在跨中其他部位間距不大于0.3m（凈間距0.2m）。模板宜用厚15mm的優質竹膠合板，橫板邊角宜用4cm厚木板進行加強，防止轉角漏漿或出現波浪形，影響外觀。底板腹板位置處采用立桿橫橋向間距縱橋向間距橫桿步距為60cm60cm90cm支架結構體系；翼緣板位置處采用立桿橫橋向間距縱橋向間距橫桿步距為60cm60cm90cm支架結構體系。支架縱橫均設置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每1.8m設一道，縱橋向斜撐沿橫橋每1.8m設一道。門洞采用C30基礎，基礎形式為50cm50cm950cm，基礎頂預埋4、1cm厚鋼板與鋼管連接；基礎用4268mm鋼管作為立柱，鋼管間距為1.5米，鋼管柱頂焊接1cm后50cm50cm鋼板，鋼板上焊接雙拼I40b工字鋼作為橫梁；橫梁上采用I40b工字鋼作為縱梁，縱梁間距為60cm。4現澆箱梁支架驗算本計算書分別以跨中和跨端處為例，對荷載進行計算，并對其支架和門洞體系進行檢算。4.1荷載計算4.1.1荷載分析根據本橋現澆箱梁的結構特點，在施工過程中將涉及到以下荷載形式： q1 箱梁自重荷載，新澆混凝土密度取2600kg/m3。 q2 箱梁內模、底模、內模支撐及外模支撐荷載，按均布荷載計算，經計算取q21.0kPa（偏于安全）。 q3 施工人員、施工材料和機具荷載，按5、均布荷載計算，當計算模板及其下肋條時取2.5kPa；當計算肋條下的梁時取1.5kPa；當計算支架立柱及替他承載構件時取1.0kPa。 q4 振搗混凝土產生的荷載，對底板取2.0kPa，對側板取4.0kPa。 q5 新澆混凝土對側模的壓力。 q6 傾倒混凝土產生的水平荷載，取2.0kPa。 q7 支架自重，經計算支架在不同布置形式時其自重如下表所示：滿堂鋼管支架自重立桿橫橋向間距立桿縱橋向間距橫桿步距支架自重q7的計算值(kPa)60cm60cm90cm3.384.1.2荷載組合模板、支架設計計算荷載組合模板結構名稱荷載組合強度計算剛度檢算底模及支架系統計算側模計算4.1.3荷載計算 箱梁自重q6、1計算根據設計圖紙取跨中和跨端兩個代表截面進行箱梁自重計算，并對兩個代表截面下的支架體系進行檢算，首先分別進行自重計算。 跨中截面處q1計算根據橫斷面圖，用CAD算得該處梁體截面積A=4.299m2則：q1 = 取1.2的安全系數，則q125.121.230.14kPa 注：B 箱梁底寬，取4.45m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內計算偏于安全。 跨端截面處q1計算 根據橫斷面圖，用CAD算得梁體截面積A=8.098m2則：q1= 取1.2的安全系數，則q147.311.256.77kPa 注：B 箱梁底寬，取4.45m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內計算偏于安全。 4.2結構檢算4.2.1扣7、件式鋼管支架立桿強度及穩定性驗算碗扣式鋼管腳手架與支撐和扣件式鋼管腳手架與支架一樣，同屬于桿式結構，以立桿承受豎向荷載作用為主，但碗扣式由于立桿和橫桿間為軸心相接，且橫桿的“”型插頭被立桿的上、下碗扣緊固，對立桿受壓后的側向變形具有較強的約束能力，因而碗扣式鋼管架穩定承載能力顯著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超過35%）。本工程現澆箱梁支架按483.5mm鋼管扣件架進行立桿內力計算，計算結果同樣也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。 梁底截面處在中支點橫隔板，鋼管扣件式支架體系采用606090cm的布置結構，如圖：因為跨中處荷載小于跨端處，因此只需對跨端處進行驗算。、立桿強度驗算根據8、立桿的設計允許荷載，當橫桿步距為90cm，立桿可承受的最大允許豎直荷載為N=35kN（參見公路橋涵施工手冊中表135碗口式構件設計荷載N=35kN、路橋施工計算手冊中表135鋼管支架容許荷載N=35.7kN）。立桿實際承受的荷載為：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（組合風荷載時） NG1K支架結構自重標準值產生的軸向力； NG2K構配件自重標準值產生的軸向力 NQK施工荷載標準值；于是，有：NG1K=0.60.6q1=0.60.656.77=20.44KNNG2K=0.60.6q2=0.60.61.0=0.36KN NQK=0.60.60.6(q3+q4+q7)=0.369、(1.0+2.0+3.38)=2.296KN則：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK=1.2（20.44+0.36）+0.851.42.296=27.69KNN35kN，強度滿足要求。、立桿穩定性驗算根據建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范有關模板支架立桿的穩定性計算公式：N/A+MW/WfN鋼管所受的垂直荷載，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4NQK（組合風荷載時），同前計算所得；f鋼材的抗壓強度設計值，f205N/mm2參考建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范表5.1.6得。 A48mm3.5鋼管的截面積A489mm2。 軸心受壓桿件的穩定系數，根據長細比查10、表即可求得。 i截面的回轉半徑，查建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范附錄B得i15.8。 長細比L/i。 L水平步距，L0.9m。于是，L/i57，參照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范查附錄C得0.829。MW計算立桿段有風荷載設計值產生的彎距；MW=0.851.4WKLah2/10WK=0.7uzusw0uz風壓高度變化系數，參考建筑結構荷載規范表7.2.1得uz=1.38us風荷載腳手架體型系數，查建筑結構荷載規范表6.3.1第36項得：us=1.2w0基本風壓，查建筑結構荷載規范附表D.4 w0=0.8KN/m2故：WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927K11、NLa立桿縱距0.6m；h立桿步距0.9m，故：MW=0.851.4WKLah2/10=0.0536KNW 截面模量查表建筑施工扣件式腳手架安全技術規范附表B得： W=5.08103mm3則，N/A+MW/W27.69103/（0.829489）+0.0536106/（5.08103）78.857 KN/mm2f205KN/mm2計算結果說明支架是安全穩定的。4.2.2箱梁底模下橫橋向方木驗算本施工方案中箱梁底模底面橫橋向采用1010cm方木，方木橫橋向跨端截面處按L60cm進行受力計算，實際布置跨距均不超過上述兩值。如下圖將方木簡化為如圖的簡支結構（偏于安全），木材的容許應力和彈性模量的取值12、參照杉木進行計算，實際施工時如油松、廣東松等力學性能優于杉木的木材均可使用。按跨端處3米范圍內進行受力分析，按方木橫橋向跨度L60cm進行驗算。 方木間距計算q（q1+ q2+ q3+ q4）（47.31+1.0+2.5+2）3=158.43kN/mM(1/8) qL2=(1/8)158.430.627.1kNmW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3則： n= M/( Ww)=7.1/(0.000167110000.9)=4.3(取整數n5根) dB/(n-1)=3/4=0.75m 注：0.9為方木的不均勻折減系數。 經計算，方木間距小于0.75m均可滿足要求，實際施13、工中為滿足底模板受力要求，方木間距d取0.3m，則n3/0.310。 每根方木撓度計算 方木的慣性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4 則方木最大撓度： fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(158.430.64)/(1291068.3310-60.9)=3.310-4ml/400=0.6/400=1.510-3m (撓度滿足要求) 每根方木抗剪計算= MPa=1.7MPa符合要求。4.2.3扣件式鋼管支架立桿頂托上順橋向方木驗算本施工方案中WDJ多功能碗扣架頂托上順橋向采用1015cm方木，方木在順橋向的跨距在箱梁跨中按L60cm（橫14、向間隔l60cm布置）進行驗算，橫橋向方木順橋向布置間距在中支點橋墩兩側均按0.25m（中對中間距）布設，在箱梁跨中部位均按30cm布設，如下圖布置，將方木簡化為如圖的簡支結構（偏于安全）。木材的容許應力和彈性模量的取值參照杉木進行計算，實際施工時如油松、廣東松等力學性能優于杉木的木材均可使用。 方木抗彎計算q=(56.77+1.45.5)0.6=38.68kN/mMmax38.680.62/8=1.7kNmW=(bh2)/6=(0.10.152)/6=3.7510-4m3= Mmax/ W=1.7/(3.7510-4)=4.53MPa0.9w9.9MPa（符合要求）注：0.9為方木的不均勻折15、減系數。 方木抗剪計算 跨端最大剪力：max(qL/2)/A(38.68*0.6/2)/(0.1*0.15)KN/m20.73N/mm2遠小于木料最大橫紋剪切應力=3.2-3.5N/mm2的要求，故剪應力合格。 每根方木撓度計算 截面慣性矩：I=bh3/12=0.1x3.375x10-3/12=2.81x10-5m4； 撓度驗算：f5qL4/(384EI)(5*38.68*0.64/(384*9*103*2.81x10-5)mm0.3mmf0600/4001.5mm 撓度驗算合格 4.2.4底模板計算箱梁底模采用竹膠板，取各種布置情況下最不利位置進行受力分析，并對受力結構進行簡化（偏于安全）如16、下圖： 通過前面計算，橫橋向方木布置間距分別為0.3m和0.25m時最不利位置，則有：竹膠板彈性模量E5000MPa方木的慣性矩I=(bh3)/12=(1.00.0153)/12=2.812510-7m4 55截面處底模板計算 模板厚度計算q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(56.77+1.0+2.5+2)0.25=15.57kN/m則：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的寬度為1.0m，根據W、b得h為： h=因此模板采用1220244015mm規格的竹膠板。 模板剛度驗算fmax=0.60.25/400m=3.7510-4m 故，撓度滿足要求4.2.5跨中工字鋼平臺支架體系17、驗算門洞搭設在34米的跨中位置，門洞形式為4.55米。門洞采用C30基礎，基礎形式為50cm50cm950cm，基礎頂預埋1cm厚鋼板與鋼管連接；基礎用4268mm鋼管作為立柱長度4.1米，鋼管間距為2米，鋼管柱頂焊接1cm厚50cm50cm鋼板，鋼板上焊接雙拼I40b工字鋼作為橫梁；橫梁上采用I40b工字鋼作為縱梁，縱梁間距為60cm。（1）工字鋼縱梁計算根據設計圖紙，門洞處現澆箱梁每延米混凝土方量為4.299m3，鋼筋混凝土重度取26KN/m3，模板、施工人員設備及混凝土振搗產生的荷載值每延米取45KN,因此門洞支架上方每延米荷載值為4.299261.2+451.4=197.1(kN),門18、洞縱梁長為4.5m,門洞上方荷載總值為197.14.5=886.95(kN)縱梁受力驗算門洞縱梁整體受力的有15根，梁自重為0.738KN/m,縱梁跨徑為4.5m.縱梁單位長度上的荷載值為q=886.95/（154.5）+0.738=13.9KN/m受力簡圖如下: 梁跨中最大彎矩為:Mmax=1/8qL2=1/813.94.5=35.2(kNm)支座處最大剪力值為:Qmax=1/2qL=1/213.94.5=31.3(kN)I40b型工字鋼:截面慣性矩Ix=22781cm4,截面地抗拒Wx=1139cm3,半截面面積Sx=671.2cm3,腹板厚度d=12.5mm.縱梁所受的彎曲應力為: ma19、x= Mmax/Wx=（35.2/1139）10=30.9(Mpa)w=145Mpa抗彎強度滿足要求。縱梁所受的剪應力為:max= QmaxSx/Ixd=31.3671.210/2278112.5=7.4(Mpa)=85Mpa 抗剪強度滿足要求。跨中撓度驗算: fmax=4500/400m=11.25m 容許值剛度滿足要求（2）鋼結構門架橫梁I40b工字鋼計算受力簡圖計算跨徑取2m，因橫梁為I40b工字鋼,為簡化計算將工字鋼上的荷載化為均布線荷載，按簡支梁計算。荷載計算P1=（886.95+4.5150.738）/2=468.38KN則每排工字鋼集中力為:P2=468.38/15=31.3KN20、跨中最大彎矩：Qmax=31.31.286=40.2KNFw查工具書,得到厚度大于16-40的抗剪強度fv=120N/mm2 抗拉、抗壓和抗彎f=205 N/mm2破壞時荷載Fw=fv(抗剪強度)A(截面積)=205 N/mm294.07cm2=1928.4KN剛度驗算按四等跨連續梁撓度系數計算：在均布荷載作用下：M=系數ql2，Q=系數ql，f=系數ql4/100EI在集中荷載作用下：M=系數ql，Q=系數P，f=系數ql3/100EI只考慮集中荷載作用下撓度：f=1.079PL/（100EI）=L/400=5mm容許值）單根40b滿足要求! 未考慮連續對力和彎矩的分配,計算時取最不利情況驗21、算.（3）立柱受力驗算門洞兩側由10根（實際承重的6根）直徑426mm的鋼管樁組成，立柱的荷載為1/2(門洞上方荷載+縱梁重量),縱梁重量為154.50.738KN/m =49.8KN,因此立柱所受的荷載為:886.95+49.8+180.738=950.03KN,每根立柱所承受的荷載值可近似地取N=950.03/6=158.4KN,立柱高度為:4.1m鋼管柱壁厚8mm。鋼管凈截面積為：A=42001mm立柱所受壓力為：立柱抗壓強度滿足要求回旋半徑i=147.8長細比=L/i=4100/147.8=27.7，查表得系數為0.9穩定性：=158.410/（0.942001）=4.2MPa140MPa因此鋼管穩定性滿足要求11