汨罗江特大桥主桥0、1号块支架方案计算书xg -

汨罗江特大桥主桥（50+80+50）m

预应力砼连续梁0、1号块现浇支架方案计算书

一、设计依据

1、岳望高速第II施工合同段两阶段施工设计图；

2、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ/TF50-2011)；

3、《公路工程质量检验评定标准》（土建工程）（JTG F80/1-2004）；

4、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）；

5、现场踏勘调查资料；

6、我单位类似工程的施工经验及设备情况；

7、招标文件明确的技术规范、投标文件，相关部门或行业有关施工安全、职业健康、劳动保护、环境保护与文明施工方面的具体规定和技术标准；

8、混凝土质量控制标准(GB50164—92)；

9、施工现场临时用电安全技术规范(JGJ 46—2005)；

10、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130—2001)；

11、建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80—91)

二、支架总体设计

在悬臂浇注施工过程中，为保证“T”形结构的稳定性，设计图纸考虑为在桥墩顶面与梁底间设置4个临时固结，临时固结采用C40混凝土浇筑成0.5×8.75m的混凝土块（与梁底同宽），每个临时支墩内部配置φ32钢筋118根，钢筋埋入桥墩120cm，埋入梁体100cm。在临时固结与桥墩中设置一道水泥硫磺砂浆夹层，待全桥施工完后将临时固结解除。按设计图纸浇筑临时固结混凝土块后，桥墩顶部将形成了一个封闭的空间，成桥后无法拆除梁底的模板和支撑体系，运营期间也无法对支座进行检查。

因此，拟上报设计变更将临时固结变更为两个分开的混凝土块，混凝土块尺寸为0.5*2.5m、间距3.75m，以实现施工期间的模板拆除，以及运营期间的支座检查维修。同时为了确保施工过程的“T”构稳定性，在0号支架的悬臂部分，单端各设置两条Φ600*10mm的钢管桩临时支墩和3条Φ32的精轧螺纹钢作为临时锚固体系。

支架搭设布置方案为：

1、0、1号块悬臂现浇部分，单端在纵桥向与临时支墩平行布置一排Φ529 mm，δ=8 mm的钢管，每排4根；在临时支墩与桥墩之间布置一排529 mm，δ=8 mm的钢管，每排4根；

2、钢管顶布置双拼56a工字钢纵向分配梁与钢管连接牢固，横桥向共4道；

3、纵向分配梁上布置3组单层双排贝雷梁，贝雷梁上铺设工25a纵梁作为调坡钢管架的平台；

4、调坡钢管架平台上采用碗扣钢管布设调坡架，调坡钢管架上部铺设2[10方钢作为横向连接，纵向采用间距10 cm 的10×10 cm方木铺设；

5、调坡钢管架上方铺设厚15 mm竹胶板作为0、1号块的底模。

三、计算参数

3.1、模板参数

竹胶板：箱梁底模、内模、顶板底模、端头模、底板堵头模均采用LY/T1574-2000规范B类50型竹胶板，型号规格1220×2440×15（mm）。箱梁外侧模及外翼缘板模均采用δ=6 mm厚厂家加工的整体组合钢模板。

竹胶板各项参数如下：容许抗弯应力：[σ]=15.0 MPa，容许剪应力：[τ]=1.7 MPa，弹性模量：E=9×10^3 MPa，模板容重：γ=10.4 KN/m3。

3.2、方木参数（查路桥施工计算手册表8-6）

10cm×10cm方木：

容重：γ=7.5 KN/m^3，弹性模量：E=9×10^3 MPa，顺纹承压应力：[σa]=12.0 MPa，顺纹抗弯应力：[σw]=12.0 MPa，顺纹抗剪应力：[σj]=1.3 MPa。

3.3、钢管参数

碗扣件钢管截面特性：外径d=48 mm，壁厚t=3.5 mm，截面积A=4.89 cm^2，惯性矩I=12.19 cm^4，截面抵抗矩W=5.078 cm^3，回转半径=1.578 cm，单位重=3.841 Kg/m 。抗拉、抗压和抗弯强度设计值：205 MPa；弹性模量：E=2.06×10^5 MPa；底座抗压：[P]=40 KN；容许挠度：[ν]=L/150及10 mm；容许长细比：[λ]=210；

（查路桥施工计算手册表8-29）

3.4、工字钢、贝雷梁参数

（查路桥施工计算手册附表3-31）

（1）纵梁I56a普通工字钢：

截面惯性矩Ix=65600 cm^4，，截面模量Wx=2342.857 cm^3，截面积A=135cm^2，型钢自重105.975kg/m。

（2）钢管架斜撑I32a普通工字钢：

截面惯性矩Ix=11100 cm^4，，截面模量Wx=693.75 cm^3，截面积A=67.1cm^2，型钢自重52.674kg/m。

（3）调坡钢管架底平台I25a普通工字钢：

截面惯性矩Ix=5020 cm^4，，截面模量Wx=1431 cm^3，截面积A=48.5cm^2，型钢自重38.07kg/m。

（4）贝雷梁：

力学性能：双排单层（不加强型）截面抵抗矩W=7157.1cm3，截面惯性矩I=500994.4cm4。

桁架容许内力：双排单层容许弯矩M=1576.4KN.m，容许剪力Q=490.5KN。

（5）材料容许应力：工字钢采用A3钢，容许抗弯应力[σ]=145 MPa，容许剪应力[τ]=85 MPa，弹性模量E=2.1×10^5 MPa。（查路桥施工计算手册表8-7）

3.5、容许挠度

木材：[]400

/L

f=，钢材：[]400

/L

f=

3.6、钢管桩参数

Φ529 mm钢管桩由Q235钢板卷制δ=8 mm，截面面积:A=123.65cm^2，截面惯性矩Ix=37425 cm^4，截面抵抗矩：W x=1497 cm^3，单位重：97.06 kg/m。 Q235抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=215 N/mm^2，抗剪强度设计值[τ]=125 N/mm^2，弹性模量E=2.06×10^5 N/mm^2。

四、0、1号块支架受力验算

4.1、荷载计算：

（1）、箱梁梁体自重荷载：

钢筋砼容重按26 KN/m^3计算,因箱梁截面是变截面，各截面面积及砼体积情况见下表：

0、1号块各截面面积及砼体积

根据《0号块钢管支架设计图》，墩顶部分砼荷载由主墩墩身支撑，本计算书主要验算两侧悬臂部分范围箱梁和支架受力。则单位面积的梁体自重：q1=2030.27÷（4.6×8.75）=50.44 KN/m^2

（2）、模板自重荷载：

外模重量190 KN，内模重量50 KN，底模竹胶板重量15 KN，S=12×8.75=105 m^2

则单位面积的模板自重q2=(190+50+15)÷105=2.429 KN/m^2

（3）、方木自重荷载：

方木自重：65 KN，S=12×8.75=105 m^2

则单位面积方木的自重：q3=65÷105=0.62 KN/m^2

（4）、2[10方钢自重荷载：

采用2[10方钢布设于钢管托架上，横向连接为一体。每根方钢长8.75m，单根自重8.75*2*10.001=175.02kg 每侧布设10根，单侧2[10方钢自重为： 20*175.02=3500kg=35KN ,q4=35KN/（8.75×4.6)= 0.87 KN/m2 （5）、钢管支架自重荷载（单侧）：

立杆平均高度1.8 m，横桥向16排，每排10根，合计1.8×16×10=288 m

水平杆（沿桥纵向）平均长度5m，水平方向4排，每排16根，合计5×4×16=320m

水平杆（沿桥横向）平均长度9m，水平方向3排，每排10根，合计9×3×10=270 m

则钢管支架自重荷载（288+320+270）×3.841=3372.4Kg=33.724 KN，

单位面积的钢管支架自重：q5=33.724÷（8.75×4.6)=0.84 KN/m2（剪刀撑忽略不计）

（6）、调坡钢管支架平台工25a自重荷载：

调坡钢管支架平台采用工25a，每侧共16根，每根长5m，

则25a工字钢自重：16×5×38.073=3045.84Kg=30.458 KN q6=30.458÷（8.75×4.6)=0.76 KN/m2（7）、贝雷架横梁自重荷载：

横梁采用双排单层贝雷架为一组，每组为12片桁架，长18m；每片贝雷梁桁架长3m，高1.5m，自重300Kg。

则贝雷架自重12*300*6=21600 Kg=216 KN q7=216÷（8.75×4.6)=5.37 KN/m2

（8）、纵梁工56a自重荷载：

纵梁双拼工56a，每侧共4排，合计16根，每根长5m，

则56a工字钢自重：16×5×105.975=8478Kg=84.78 KN q8=84.78÷（8.75×4.6)=2.11 KN/m2

（9）、施工荷载：

施工人员和施工材料、机具行走运输或堆放荷载q9=2.0 KN/m^2

（10）、振动荷载：振捣砼产生的施工荷载q10=2.0 KN/m^2

（11）、砼倾倒产生的水平冲击荷载：Q11=3.0 KN/m2（采用汽车泵）

（12）、荷载：q12=1.0 KN/m^2

荷载分项系数：模板、支架和砼自重分项系数取1.2，施工人员、设备和振捣砼荷载分项系数取1.4。

4.2、模板与支架计算：

①、模板验算：

考虑支架的稳定性，只对箱梁的底模进行验算。以底模受力最不利位置验算（悬臂起点腹板底部处）：箱梁底模采用15 mm厚的高强度竹胶板，竹胶板背楞方木采用10 cm×10 cm的方木，间距为10 cm，方木下铺设2[10方钢将调坡钢管架连接成整体。

1）、强度验算：

模板力学性能：弹性模量E=9000 MPa，截面惯性矩：I=bh^3/12=10×1.5^3/12=2.813 cm^4，截面抵抗矩：W=bh^2/6=10×1.5^2/6=3.75 cm^3，截面积A=bh=10×1.5=15 cm^2。

竹胶板上荷载为：砼荷载、人员、机具、模板荷载、砼振捣荷载。

截面2至墩顶截面的单侧腹板平均面积为3.951m^2,单侧腹板重量为3.951*4.6*26=472.5KN，单侧腹板处梁体自重q1=472.5KN/(4.6*0.8)=128.39KN/ m^2

单侧腹板处总荷载为：Q=（q1+q2）×1.2+(q9+q10+q11+q12)×1.4=168.2 KN/m^2

则作用在梁底模板上的均布荷载为q=168.2×0.1=16.82 KN/m

最大跨中弯矩按照简支梁计算，取横桥向10cm宽计算：

最大弯矩M=1/8 qL^2,M=1/8×16.82×0.1^2=0.021 KN?m，

σ=M/W=0.021/3.75×10^-6=5.61MPa<[σ]=15 MPa。

所以竹胶板抗弯强度满足要求。

2)、刚度验算：

按照简支梁计算，最大挠度

ω=5ql^4/384EI=（5×q×10^3×0.1^4）/(384×9×10^9×2.813×10^-8)

=0.0865mm

所以竹胶板刚度满足要求。

②、方木验算：

1）、强度验算：

箱梁通过底模把荷载传递给纵向方木，纵向方木力学性能：弹性模量E=9×10^3 MPa，截面惯性矩：I=bh^3/12=10×15^3/12=2812.5 cm^4，截面抵抗矩：W=bh^2/6=10×15^2/6=375 cm^3。

方木上荷载为：砼荷载、人员、机具、模板荷载、砼振捣荷载。

腹板处总荷载为：Q=（q1+q2+q3）×1.2+(q7+q8+q9+q10)×1.4=168.9 KN/m^2

纵向方木布设在调坡钢管架顶面的2[10方钢上，方钢纵向间距50cm，0、1号块悬臂浇筑部分，腹板宽80cm 范围布设4条方木，则作用在方木上的均布荷载为q=168.9*0.8/4=33.8 KN/m

最大跨中弯矩按照简支梁计算最大弯矩：

M=1/8 qL^2=0.125×33.8×0.5^2=1.06 KN?m，

σ=M/W=1.06/375×10^-6=2.82MPa<[σ]=15 MPa。

所以方木抗弯强度满足要求。

2)刚度验算：

挠度验算：按照简支梁计算最大挠度：

ω=5ql^4/384EI=（5×33.8×10^3×0.5^4）/(384×9×10^9×2812.5×10^-8)

=0.11mm

所以方木挠度满足要求。

③、2[10方钢验算：

2[10方钢力学性能：弹性模量E=2.06×10^5 MPa，截面惯性矩：I=bh^3/12 =833cm3，

截面抵抗矩：W=bh^2/6=1666.67 cm2

1）强度验算：

箱梁通过底模及纵向方木把荷载传递给调坡钢管架顶面的2[10方钢上，方钢上荷载为：砼荷载、人员、机具、模板荷载、木方、砼振捣荷载。

腹板处总荷载为：Q=（q1+q2+q3+q4）×1.2+(q7+q8+q9+q10)×1.4=170 KN/m^2

则作用在方钢上的均布荷载为q=170×0.5=85 KN/m

最大跨中弯矩按照简支梁计算最大弯矩：

M=1/8 qL^2=0.125×85×0.5^2=2.66 KN?m，

σ=M/W=2.66/166.67×10^-6=15.94 MPa<[σ]=215 MPa。

所以方钢抗弯强度满足要求。

2)刚度验算：

挠度验算：按照简支梁计算最大挠度：

ω=5ql^4/384EI=（5×q×10^3×0.5^4）/(384×2.06×10^11×0.8333×10^-8)

=0.04mm

所以方钢挠度满足要求。

④、调坡钢管架验算：

碗扣件钢管截面特性：

外径d=48 mm，壁厚t=3.5 mm，截面积A=4.89 mm2，惯性矩I=12.19 cm4，截面抵抗矩W=5.08 cm3，回转半径=1.58 cm，单位重=3.841 Kg/m 。

抗拉、抗压和抗弯强度设计值：205 MPa；弹性模量：弹性模量E=2.06×105 MPa；底座抗压：[P]=40 KN；容许挠度：[ν]=L/150及10mm；容许长细比：[λ]=210；

1）立杆承受荷载

立杆顶面由2[10方钢连接，使碗扣支架整体受力。腹板处钢管支架顶面均布荷载为q=170 KN/m2,

纵向间距50cm，横向间距40cm，则N=P×S=170×0.5×0.4=34 KN

2）立杆稳定性

支架纵杆步距为0.5 m，长细比λ=L0/i=0.5/1.58×10^-2=32,《查钢结构设计规范》GBJ 17-88附录1，稳定系数Φ取0.959，则有：[N]=ΦA[σ]=0.959×4.89×10^-4×205×103=96.1 KN

N=34 KN＜[N]=96.1 KN,安全系数[N]/N=96.1/34=2.8

所以立杆稳定性满足要求。

⑤、调坡钢管架平台I25a普通工字钢验算：

1）强度验算：

I25a普通工字钢：截面惯性矩Ix=5020 cm^4，截面模量Wx=401.6 cm^3，截面积A=48.5cm^2，型钢自重38.073kg/m。（查路桥施工计算手册附表3-31）

纵梁I25a普通工字钢间距40~70cm，最大跨径为190cm，取腹板下调坡钢管架平台I25a，最不利荷载计算。

纵梁I25a普通工字钢上荷载为：砼荷载、人员、机具、模板荷载、砼振捣荷载、方木荷载、钢管荷载。

总荷载为：Q=（q1+q2+q3+q4+q5）×1.2+(q9+q10+q11+q12)×1.4=171 KN/m^2

0、1号块悬臂浇筑部分，腹板宽80cm范围布设3条I25a作为调坡钢管架平台，

则作用在单根I25a上的均布荷载为q=171*0.8/4=45.6 KN/m

调坡钢管架平台I25a计算模型图

调坡钢管架平台I25a弯矩图

调坡钢管架平台I25a剪力图

由上图可知：最大弯矩M=11.85 KN.m

I25a最大弯曲应力σ=M/W=11.85*10^6/401.6*10^3=29.51Mpa<[σ]=215 Mpa

2)刚度验算：

取I25a最大跨径1.9m，按照简支梁计算最大挠度为：

ω=5ql^4/384EI=（5×45.6×10^3×1.900^4）/(384×2.06×10^11×5.02×10^-8)

=0.75<1900/400=4.75mm

所以I25a挠度满足要求。

横桥向布置16根I25a，将上部悬浇砼、支架、模板、人员、机具等荷载传递给横梁，横梁由3组双排单层贝雷桁架组成，每组横梁由12片贝雷梁，组拼为长18m的双排单层贝雷桁架。

腹板宽80cm范围布设的3根I25a上的传递上部荷载为q=171*0.8/4=45.6 KN/m，

I25a传递给贝雷桁架横梁的支点反力分别为：

支点2 R2=68.76 KN 支点3 R3=77.65 KN 支点4 R4=63.35 KN

⑥、横梁贝雷桁架验算：

由调坡钢管架平台I25a支点反力计算可知，中间一组贝雷桁架横梁受力最大，取其验算横梁受力如下：将16根I25a传递给横梁的荷载，均按腹板下得最大反力计算，

则横梁上得均布荷载为q=16*77.65/8.75=142 KN/m，横梁自重300*2/3=200kg/m=2KN/m

横梁贝雷桁架计算模型图

横梁贝雷桁架弯矩图

横梁贝雷桁架剪力图

由上可知：横梁贝雷桁架最大弯矩为-266.73 KN.m <双排单层贝雷架容许弯矩M=1576.4 KN.m；

最大剪力为376.3 KN <双排单层贝雷架容许弯矩M=490.5 KN

⑦、纵梁I56a普通工字钢验算：

I56a普通工字钢材料特性：

截面惯性矩Ix=65600 cm^4，，截面模量Wx=2342.857 cm^3，截面积A=135cm^2，型钢自重105.975kg/m。

3组贝雷梁桁架将上部悬浇砼、支架、模板、人员、机具等荷载传递给Φ529*8mm钢管桩顶的4排I56a工字钢纵梁。I56a工字钢纵梁，最大跨径为195cm，最大悬臂长225cm。

I56a工字钢纵梁上荷载为：砼荷载、人员、机具、模板荷载、砼振捣荷载、方木荷载、钢管荷载、贝雷梁等。

总荷载为：Q=q*8.75*4.6

=(（q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8）×1.2+(q9+q10+q11+q12)×1.4) *8.75*4.6=3514.3KN 总荷载Q主要由中间底板下的2排I56a工字钢纵梁承受，单根双拼I56a工字钢按承受1757.1 KN计算，贝雷梁支点位置分别承受P=585.7 KN 的集中力。

对钢管支架及I56a工字钢建立结构模型，进行纵梁受力验算如下：

钢管支架计算模型图纵梁弯矩图纵梁剪力图

由上图可知：最大弯矩M= -732.12 KN.m

I56a最大弯曲应力σ=M/W=732.12*10^6/（2*2342857）=156.25 Mpa<[σ]=215 Mpa

2)刚度验算：

取I56a最大跨径1.95m，按照简支梁计算最大挠度为：

ω=Pl^3/48EI=0.67mm<1900/400=4.75mm

所以I56a挠度满足要求。

⑧、钢管桩验算：

钢管桩：Φ529mm ，δ=8mm ，Q235钢板卷制。Q235钢抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=215N/mm2，抗剪强度设计值[τ]=125N/mm2，弹性模量E=2.06×10^5N/mm2。 钢管桩上荷载：

Q= (（q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8）×1.2+(q9+q10+q11+q12)×1.4)*8.75*4.6=3514.3KN 单根钢管承受荷载Q1=3514.3/10=878.57 KN= 87.86 T

《钢结构设计规范》GB50017-2003第5.1.2条，轴心受压构件的稳定性按下式计算：

f

≤A N ?

?为轴心受压构件的稳定系数，根据构件的长细比、钢材屈服强度，截面分类查附录C 采用。

计算长细比λx = l x /i x ；构件计算长度/回转半径：

回转半径i x =A

Ix

=

65

.12337425=17.40cm 。

稳定性验算：

取自由长度l x =500cm,λx =l x /i x =28.74 按下端固定、上端自由，取钢管长度系数为2 按钢管a 类截面，235÷f λ

=28.74*0.957=27.5 查附录C 采用, ?=0.959

N/?A= =74.1MPa<215MPa 故钢管桩满足要求。