V型刚构施工支架计算单

福州尤溪洲闽江大桥
三角形刚架拱施工支架计算书
计算：
复核：
项目负责：
总工程师：
福州尤溪洲闽江大桥项目经理部
二○○二年九月二十日
一、工程概况：
福州尤溪洲闽江大桥主桥为（80+120+80）m预应力钢筋混凝土空腹式刚架拱桥。

承台底标高+0.02，拱座顶标高+6.42。

内、外斜腿轴线与水平线夹角分别为38.37°、34.42°。

斜腿为单箱单室箱梁，其截面高为：2.5~5.8m，宽7.0m，顶、底板厚0.4~0.6m，腹板厚0.4~0.6m。

水平梁为变截面宽翼缘单箱单室三向预应力结构，空腹段中间梁高2.5m，箱梁底宽7.0m，顶宽14.75m, 斜腿砼自重约680t，水平梁砼重1070t，0#块砼重763t，水平梁合拢段砼重87t。

二、V型刚构施工方法
本桥施工水位为+5.5。

在主墩钻孔桩施工的同时，施工临时支墩，临时支墩下部采用φ1.5m的钻孔桩，上部采用φ1.2m钢管混凝土立柱，承载力按设计要求为：14400KN（未计施工荷载）。

斜腿支架、平衡支架及水平梁支架均由万能杆件岸上拼装而成，每个主墩两侧承台间分别拼装一台塔吊，并安装斜腿支架、平衡支架及斜拉带。

先在斜腿支架上分两次施工斜腿，然后在平衡支架上施工12-1#块段及在斜腿支架上施工0#块，继续拼装水平支架，并完成所有12#块施工，设置合拢段钢支撑并张拉合拢段临时预应力筋，安装吊架，施工合拢段13#块，将斜腿下部临时铰固结，张拉完水平梁预应力索，再张拉斜腿预应力索，完成V型刚构施工。

三、支架安装立面图(如图1)
此计算模型将临时支墩、Z斜腿支架、平衡支架及水平梁支架作为一整体。

计算时支架各杆件之间、支架及桩顶之间、拱座及斜腿支架之间假定为铰接，平衡支架与拱座预埋件之间为固接，计算模型如图2。

五、荷载计算
1、支架自重：
2m桁高时，上弦杆每个节点作用力为1.2t。

4m桁高时，上弦杆每个节点作用力为2.4t。

2、模板及分配梁作用于支架的荷载：
箱梁底模自重按0.15t/㎡，则作用于每个节点的力为；0.15×4=0.6t。

箱梁内模及内模支架自重按每个节点的力为0.6t。

3、施工荷载：
总重为15t，在混凝土灌注范围的每个支架节点均布。

4、V型刚构各部分混凝土自重：
斜腿、水平梁及0#块荷载分解截面图如下：
a、水平梁荷载分解截面图中第Ⅴ片桁受力最大（图3）
b、0#块荷载分解截面图中第Ⅳ片桁受力最大（图4）
c、斜腿荷载分解截面图中第Ⅳ片桁受力最大（图5）
d、分别求出水平梁、0#块、斜腿对应的受力最大的桁片每个节点上承受混凝
土的作用力如（图6）：
六、工况
根据三角形刚架拱施工步骤，支架计算可分为以下工况工况一：施工斜腿第一节段（图7）
工况二：施工斜腿第二节段（图8）
工况三：施工水平梁12-1#块（图9）
工况四：施工0#块（图10）
工况五：施工水平梁12-2#块、13#块合拢段（图11）七、各工况主要杆件内力汇总表（单位：吨）
八、工况主要变形汇总表
九、斜腿支架与平衡支架连接强度计算
1、活动铰及其连接强度检算
活动铰J 1均采用16Mn 钢板，δ=20mm 厚钢板，销孔处各贴δ=10mm 厚钢板，H 1为2[30c 销孔处贴一块δ=20mm 厚钢板（16Mn 钢），采用φ130mm 销子（45#钢）φ1305mm 销孔。

a 、容许应力取值
A 3钢：轴向应力140Mpa ，剪应力85Mpa ，节点销子的孔壁承压应力210Mpa ； 16Mn 钢：轴向应力200Mpa ，剪应力120Mpa ，节点销子的孔壁承压应力300Mpa ；
45#钢：轴向应力为210Mpa ，剪应力125Mpa 。

b 、销子抗剪强度检算：
φ130mm 销子的截面积：22
2
00132413.014.34m d A =⨯==π Mpa Mpa A N 1258.540132
.0210107.1446
4 =⨯⨯⨯=- c 、活动铰J 1销孔壁承压强度检算：
承压面：20078.013.003.02m A =⨯⨯=
Mpa Pa A N 3005.1850078
.010107.1446
4 =⨯⨯=
=-σ d 、H 1销孔孔壁承压检算：
t
t N N N t N Mn m m t
N c 7.1448.2181568.62156101030013.002.02:)16(2028.621010210013001152:
30[221462461 =+=+==⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯=---孔壁承压能力钢厚钢板块销孔孔壁承压能力σ
e 、活动铰J1销孔撕裂强度检算： 撕裂面面积：30114.003.019.02m A =⨯⨯=
MPa MPa A N 2009.1260114
.010107.1446
4 =⨯⨯=
=-σ f 、H 1销孔处撕裂能力检算
t
t N N N N t A N m A t
A N m A t
A N m A 14472.19960862.53601010200003.0003.00301.03:8610102000043.00043.002.0)1305.024.0(22:2.53101014000038110038.00115.0)1305.03.0(2:321463332462222
46121 =++=++==⨯⨯⨯===⨯==⨯⨯⨯===⨯-⨯==⨯⨯⨯===⨯-⨯=---σσσ撕裂面面积撕裂面面积撕裂面面积
g 、H1与贴板之间焊缝连接强度检算：
根据步骤d 中计算可知，每块贴板孔壁承压力为156/2=78t ，该力通过H1与贴板间的焊缝传递至H1.
MPa MPa l h N w e f 1408510
)131010(7.010786
4
=⨯⨯⨯⨯==-τ 3、拉带及其连接强度检算
拉带由16Mn 钢板制成有效宽度200mm ，采用φ130mm 销子（45#钢）销孔
为φ130.5mm 。

a 、拉带抗拉承载力
t
t N N t A N 110160802280101020002.02.014611 =⨯===⨯⨯⨯⨯==-σ
b 、拉带销孔孔壁承压力计算：
t
t N N t A N 110156782278101030013.002.014611 =⨯===⨯⨯⨯⨯==-σ
c 、拉带销孔处撕裂能力检算：
4、斜腿支架与拉带连接的节点板G 3连接强度检算：
节点板G 3由16Mn 钢板制成（δ=20mm ），销孔处的两侧各贴一块16Mn 钢板（δ=10mm ）。

a 、节点板销孔孔壁承压力计算：
t t A N 110156*********.004.046 =⨯⨯⨯⨯==-σ b 、节点板贴板处（δ=40mm ）撕裂能力计算： t t A N 110200*********.004.046 =⨯⨯⨯⨯==-σ c 、节点板（δ=20mm ）处撕裂能力计算： t t A N 110168*********.002.046 =⨯⨯⨯⨯==-σ d 、a 3与贴板间焊缝强度检算：
MPa MPa l h N w e f 1706.4310)10010(7.04/101106
4 =⨯⨯⨯⨯==-τ
5、平衡支架与拉带连接的节点板Q 9连接强度计算：
节点板Q 9由16Mn 钢板制成（（δ=20mm ），销孔处的两侧各一块16Mn 钢板，16Mn 钢板（δ=10mm ）厚。

a 、节点板销孔壁承压力计算：
t t A N 110156*********.004.046 =⨯⨯⨯⨯==-σ
b 、节点板贴板处（δ=40mm ）撕裂能力计算：
t t A N 110200*********.004.046 =⨯⨯⨯⨯==-σ
c 、节点板（δ=20mm ）处撕裂能力计算：
t t A N 11016010102004.002.046 =⨯⨯⨯⨯==-σ
d 、Q 9与贴板间焊缝强度经计算满足要求。

2、H 1与万能杆件连接强度检算。

a 、万能杆件N6′与节点板G 2传递荷载
t
N N N t A N t
A N 1573.171603.1116010102003.001.03.11185.07.1426.1921346222111 =+=+==⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==-σσ
b 、H 1侧螺栓连接强度检算：
①、螺栓抗剪强度检算： MPa MPa A N 1700.49104
027.014.35610157624 =⨯⨯⨯⨯==τ ②、孔壁承压强度检算：
槽钢孔壁承压： MPa MPa A N 1704.130100135
.0027.0160115.0027.0201015764211 =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==-σ N 6′孔壁承压： MPa MPa A N 17012601
.0027.01601.0027.01001.0027.020101015764212 =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯==-σ 连接强度满足要求。

万能杆件侧螺检察院连接强度检算：
① 、螺栓抗剪强度检算:
MPa MPa A N 1707.44104
027.014.35210133624 =⨯⨯⨯⨯==-τ ②、孔壁承压强度检算:
万能杆件N 1孔壁承压:
MPa MPa A N 1709.15301
.0027.03210101336
4111 =⨯⨯⨯⨯==--σ N 6′孔壁承压： MPa MPa A N 1708.13601
.0027.0601.0027.032101013364222 =⨯⨯+⨯⨯⨯⨯==-σ 连接强度满足要求。

6、节点板G 8强度检算
节点板G8采用δ=20mm 厚的16Mn 钢板制成，H13为2[28c 槽钢螺栓孔处各贴一块δ=10mm 钢板。

a 、节点板G 8与杆件H 13连接强度检算：
① 、螺栓抗剪强度检算： MPa MPa A N 1008.964
027.014.321210101332
64 =⨯⨯⨯⨯⨯==-τ ② 、杆件H 13螺栓孔孔壁承压强度检算： MPa MPa A N 1705.9512
2)01.00115.0(027.010******* =⨯⨯+⨯⨯⨯==-σ ③ 、节点板G 8螺栓孔孔壁压强度检算： MPa MPa A N 3002.20512
02.0027.010101336
4 =⨯⨯⨯⨯==-σ ④ 、节点板G 8抗撕强度：
MPa MPa A N 1701331
01.010******* =⨯⨯⨯==-σ ⑤ 、杆件H 13与贴板之间焊缝强度检算： MPa MPa l h N w e f 1705.471
01.07.0104/1013364 =⨯⨯⨯⨯==-τ 7、节点板G 12强度检算：
节点板G 12采用δ=20mm 厚的16Mn 钢板制成，H 13为4 120×120×10槽钢螺栓孔处各贴一块δ=10mm 钢板。

a 、节点板G 12与杆件H 13连接强度检算：
① 、螺栓抗剪强度检算： MPa MPa A N 1008.964
027.014.32121010133264 =⨯⨯⨯⨯⨯==-τ ② 、杆件H 13螺栓孔孔壁承压强度检算： MPa A N 1706.10212
04.0027.010101336
4 =⨯⨯⨯⨯==-σ ③ 、节点板G 12螺栓孔孔壁承压强度检算： MPa MPa A N 3002.20512
02.0027.010101336
4 =⨯⨯⨯⨯==-σ ④ 、杆件H 13与贴板之间焊缝强度检算： MPa MPa l h N w e f 1705.475
.001.07.0108/1013364 =⨯⨯⨯⨯==-τ b 、节点板G 12与杆件H 13′连接强度检算
① 、螺栓抗剪强度检算: MPa MPa A N 1008.924
027.014.3281010852
64 =⨯⨯⨯⨯⨯==-τ
② 、杆件H 13′螺栓孔孔壁承压强度检算: MPa MPa A N 1702.1314
06.0027.01010856
4 =⨯⨯⨯⨯==-σ ③ 、节点板G 12螺栓孔孔壁承压强度检算： MPa MPa A N 3008.1968
02.0027.01010856
4 =⨯⨯⨯⨯==-σ ④ 、杆件H 13′与贴板之间焊缝强度检算: MPa MPa l h N w f f 1705.405
.001.07.0106/108564 =⨯⨯⨯⨯==-τ 节点板Q 10、Q 11与杆件P 16的连接强度
节点板Q 10、Q 11采用δ=10mm 厚的18Mn 钢板制成，连接杆件P 16的螺栓孔处贴δ=10mm 厚16Mn 钢板。

a 、螺栓抗剪强度检算： MPa MPa A N 1002.664
027.014.3212101091264 =⨯⨯⨯⨯⨯==-τ b 、节点板Q 10、Q 11螺栓孔孔壁承压强度检算： MPa MPa A N 17014002
.0027.0121010916
4 =⨯⨯⨯⨯==-σ c 、杆件P16螺栓孔孔壁承压强度检算： MPa MPa A N 1702.7012
04.0027.01010916
4 =⨯⨯⨯⨯==-σ d 、节点板Q 10、Q 11的抗撕强度检算：
MPa MPa A N 1707.15101
.06.01010916
4 =⨯⨯⨯==-σ。