支架基础计算书(最终版)

泰州市东风路南段快速改造工程第一标段主线、B线、D线钢箱梁安装
临时支架计算书
主线支架 B匝道支架 D匝道支架
南通市路桥工程有限公司
2016年3月
目录
1、结构分析内容与结论 (1)
1.1计算的依据 (1)
1.2结构分析内容 (1)
1.3 结构分析结论 (1)
2、施工临时支架计算 (1)
2.1 施工组织设计中临时支架的设计概况 (1)
2.2 复核计算采用规范 (8)
2.3 材料特性和容许值 (8)
2.4 作用力取值 (9)
3、主线钢支架计算分析 (11)
3.1 计算模型 (11)
3.2 外荷载作用 (12)
3.3 主线钢支架结构分析结果 (13)
4、B匝道钢支架计算分析 (20)
4.1 计算模型 (20)
4.2 外荷载作用 (21)
4.3 B匝道钢支架结构分析结果 (22)
5、D匝道钢支架计算分析 (29)
5.1 计算模型 (29)
5.2 外荷载作用 (30)
5.3 D匝道钢支架结构分析结果 (31)
6、基础及地基承载力验算 (37)
泰州市东风路南段快速改造工程第一标段
主线、B线、D线钢箱梁安装
临时支架计算书
1、结构分析内容与结论
1.1计算的依据
1、依据《泰州市东风路南段快速改造工程第一标段主线、B线、D线钢箱梁施工图》；
2、依据泰州市东风路南段快速改造工程第一标段主线、B线、D线钢箱梁安装方案支架设计。

1.2结构分析内容
依据钢管格构支架的结构设计构造大样图，根据《铁路钢桥制造规范》（TB 10212-2009）、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）和《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）的要求，施工阶段考虑了钢管临时支架结构自重、施工机具和人群临时荷载，以及钢箱梁安装施工全过程作用于支架上的最不利荷载，分析计算施工阶段最不利荷载作用下钢管格构支架构件的应力和内力值、支架水平位移、基础支撑反力值。

1.3 结构分析结论
在各施工阶段荷载作用下，钢管格构支架结构自重、施工机具和人群荷载，以及钢箱梁最不利值作用下，钢管格构支架的φ325x7mm钢管立柱、14#槽钢水平连杆和斜杆应力均满足规范要求；双拼32#工字钢弯曲应力满足规范要求；钢管格构支架的屈曲稳定系数满足规范要求。

2、施工临时支架计算
2.1 施工组织设计中临时支架的设计概况
依据泰州市东风路南段快速改造工程第一标段主线、B线、D线钢箱梁安装方案施工的特点，设计了钢箱梁安装支架，支架的尺寸位置根据钢箱梁的分段和断面尺寸以及与现有公路、地面道路位置来确定。

支架计算按照最不利受力状态计算。

2.1.1主线钢支架格构
主线钢支架格构的立柱采用φ325x7mm钢管，间距为纵向 3.0*横向
4.0*4.0m；每组格构6根钢管。

竖向间距为3.0m，相邻钢管间设14#槽钢水平撑、斜撑联接；钢管支架顶横向设置两道长9.5m的双拼32#工字钢，钢管格构支架构造尺寸如图2.1所示。

主线钢箱梁支架上搁置点断面位置如图2.2所示。

图2.1主线钢支架构造示意图
图2.2主线钢箱梁支架位置搁置点断面示意图
2.1.2 B匝道钢支架格构
B匝道钢支架格构的立柱采用φ325x7mm钢管，间距为纵向 2.0*横向3.0*3.0m；每组格构6根钢管。

竖向间距为3.0m，相邻钢管间设14#槽钢水平撑、斜撑联接；钢管支架顶横向设置两道长7.0m的双拼32#工字钢，钢管格构支架构造尺寸如图2.3所示。

B匝道钢箱梁支架上搁置点断面位置如图2.4所示。

图2.3 B匝道钢支架构造示意图
图2.4 B匝道钢箱梁支架位置搁置点断面示意图
2.1.3 D匝道钢支架格构
D匝道钢支架格构的立柱采用φ325x7mm钢管，间距为纵向 2.0*横向3.0*3.0m；每组格构6根钢管。

竖向间距为3.0m，相邻钢管间设14#槽钢水平撑、斜撑联接；钢管支架顶横向设置两道长7.0m的双拼32#工字钢，钢管格构支架构造尺寸如图2.5所示。

B匝道钢箱梁支架上搁置点断面位置如图2.6所示。

图2.5 D匝道钢支架构造示意图
图2.6 D匝道钢箱梁支架位置搁置点断面示意图
2.2 复核计算采用规范
1、《铁路钢桥制造规范》（TB 10212-2009）
2、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）
4、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）
5、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
6、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1、2-2004
7、《公路工程桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）
8、《钢结构工程施工验收规范》GB50205-2001
2.3 材料特性和容许值
2.3.1 材料特性
钢管支架的φ325x7mm钢管桩、 [14b槽钢、I32b工字钢等均采用Q235钢；依据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）第3.4.1条，钢材的材料特性见表2.3.1。

表2.3.1 Q235钢材的材料特性
型号
厚度
（mm）
弹性模量
E（MPa）
强度设计值（MPa）
抗拉、抗压和抗弯f抗剪
V
f
Q235钢16
≤206000 215 125
2.3.2 规范容许值
依据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）第1.2.5条，施工阶段在钢桁支架结构自重、施工机具和人群荷载，以及桁架节段吊装安置施工全过程的最不利荷载作用下，钢材的容许应力如表2.3.2所示。

表2.3.2 Q235钢材的容许应力（MPa）
钢号轴向应力[]σ弯曲应力[]wσ剪应力[]τ弹性模量
E（MPa）Q235（A3）140 145 85 2.1x105
2.3.3钢管格构支架水平位移
依据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A第A.2.1条，钢支架结构柱顶水平位移最大值H/500=23500/500=47mm。

2.3.4钢管格构支架、双拼32号工字钢竖向位移
依据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）第1.1.6条，钢管
格构支架施工竖向挠度容许值
L 0081。

钢支架工字钢最大挠度容许值L/800=3000/800=3.75mm 。

双拼
32号工字钢最大挠度容许值
L/800=4000/800=5mm 。

2.3.5稳定系数 依据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）第1.2.12条，钢管格构支架应具有必要的纵横向刚度，施工过程中应保证横向和纵向的倾覆稳定性。

稳定系数应不小于2.0。

2.4 作用力取值
1、作用（荷载）取值
永久作用：钢桁支架结构的自重计算采用容重3
/5.78m kN ；
依据设计单位提供的钢结构设计图纸，考虑施工机具和人群荷载等因素，同时根据纵桥向钢支架布置的间距，其支架顶部考虑施工机具和人群荷载的钢结构重量见表2.4.1。

表2.4.1 未考虑施工机具和人群荷载等因素的钢桁架桥重量（T ） 部位 支架类型
钢桁架桥结构重量（T ） 按照支架最大跨计算 主线钢支架
Z6段=120.574T B 匝道钢支架
B2段=59.696T D 匝道钢支架 D2段=65.971T 2、作用效应组合
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）的要求，钢桁支架结构属于施工阶段临时支撑系统，因此按短暂状况进行构件的应力、变形和屈曲稳定验算。

施工荷载除了有特别规定外均采用标准值。

不同类型荷载组合时不考虑荷载组合系数。

施工阶段的钢管格构支架纵、横向稳定计算，其构件自重效应分项系数取
1.2，附加的其他荷载效应分项系数取1.4（含可变和不可变荷载）。

钢支架全部为格构形式，槽钢、钢管、分配梁等全部采用焊接固支连接。

根据受力计算为稳定体系。

对于高支架防风处理：采用ø20mm 的钢丝缆风绳剪刀撑
形式挂缆风。

由于支架在施工安装中受力，同时考虑安装钢梁对支架形成侧向力工况的荷载，总体考虑2吨的侧向力，单根钢管顶端1墩的侧向力对支架进行验算。

3、主线钢支架计算分析
3.1 计算模型
采用有限元分析软件Midas/Civil 2015对陆地钢支架进行分析，建立计算模型如图3.1.1所示。

图3.1.1 主线钢支架计算模型图
3.2 外荷载作用
依据表2.4.1按最不利集中力作用于主线钢支架的两道横桥向双拼32#工字钢，双拼32#工字钢单个集中荷载1205.74*1.4/8=211kN（1.4系安全系数），如图3.2.1所示。

图3.2.1 双拼32#工字钢上集中荷载示意图
3.3 主线钢支架结构分析结果
3.3.1 变形分析
支架挠度变形如图3.3.1所示。

图3.3.1 竖向变形（mm）
支架最大变位为6.8mm＜允许钢支架结构柱顶水平位移最大值47mm。

3.3.2 钢管支承点反力分析
钢管支承点竖向反力值如图3.3.2所示。

图3.3.2 竖向反力（kN）钢管支承点最大竖向反力为340kN。

3.3.3 应力分析
支架弯曲应力如图3.3.3.1所示。

图3.3.3.1 支架弯曲应力包络图（MPa）
支架的结构弯曲包络应力为-58MPa～41MPa＜允许弯曲应力145 MPa
支架剪应力如图3.3.3.2所示。

图3.3.3.2 支架剪应力包络图（MPa）
支架的结构剪应力包络应力为-32.3MPa～32.3MPa＜允许剪应力85MPa
3.3.4、钢桁支架稳定分析
短暂状况作用下，对钢桁支架进行屈曲稳定验算，得到第一阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图3.3.4.1所示，稳定系数为24。

第二阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图3.3.4.2所示，稳定系数为48。

第三阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图3.3.4.3所示，稳定系数为89。

图3.3.4.1 钢桁支架第一阶失稳模态图
图3.3.4.2 钢桁支架第二阶失稳模态图
图3.3.4.3 钢桁支架第三阶失稳模态图
4、B匝道钢支架计算分析
4.1 计算模型
采用有限元分析软件Midas/Civil 2015对B匝道钢支架进行分析，建立计算模型如图4.1.1所示。

图4.1.1 B匝道钢支架计算模型图
4.2 外荷载作用
依据表2.4.1按最不利集中力作用于B匝道钢支架的两道横桥向双拼32#工字钢，双拼32#工字钢单个集中荷载596.96*1.4/8=104.468kN（1.4系安全系数），如图4.2.1所示。

图4.2.1 双拼32#工字钢上集中荷载示意图
4.3 B匝道钢支架结构分析结果
4.3.1 变形分析
支架挠度变形如图4.3.1所示。

图4.3.1 竖向变形（mm）支架最大挠度变位为2.7mm＜允许最大挠度3.75mm。

4.3.2 钢管支承点反力分析
钢管支承点竖向反力值如图4.3.2所示。

图4.3.2 竖向反力（kN）钢管支承点最大竖向反力为165kN。

4.3.3 应力分析
支架弯曲应力如图4.3.3.1所示。

图4.3.3.1 支架弯曲应力包络图（MPa）
支架的结构弯曲包络应力为-36.8MPa～28.2MPa＜允许弯曲应力145 MPa
支架剪应力如图4.3.3.2所示。

图4.3.3.2 支架剪应力包络图（MPa）
支架的结构剪应力包络应力为-14.2MPa～18MPa＜允许剪应力85MPa
4.3.4、钢桁支架稳定分析
短暂状况作用下，对钢桁支架进行屈曲稳定验算，得到第一阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图4.3.4.1所示，稳定系数为28。

第二阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图4.3.4.2所示，稳定系数为31。

第三阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图4.3.4.3所示，稳定系数为75。

图4.3.4.1 钢桁支架第一阶失稳模态图
图4.3.4.2 钢桁支架第二阶失稳模态图
图4.3.4.3 钢桁支架第三阶失稳模态图
5、D匝道钢支架计算分析
5.1 计算模型
采用有限元分析软件Midas/Civil 2015对D匝道钢支架进行分析，建立计算模型如图5.1.1所示。

图5.1.1 D匝道钢支架计算模型图
5.2 外荷载作用
依据表2.4.1按最不利集中力作用于D匝道钢支架的两道横桥向双拼32#工字钢，双拼32#工字钢单个集中荷载659.71*1.4/8=115.45kN（1.4系安全系数），如图5.2.1所示。

图5.2.1 双拼32#工字钢上集中荷载示意图
5.3 D匝道钢支架结构分析结果
5.3.1 变形分析
支架挠度变形如图5.3.1所示。

图5.3.1 竖向变形（mm）支架最大挠度变位为2.2mm＜允许最大挠度3.75mm。

5.3.2 钢管支承点反力分析
钢管支承点竖向反力值如图5.3.2所示。

图5.3.2 竖向反力（kN）钢管支承点最大竖向反力为204kN。

5.3.3 应力分析
支架弯曲应力如图5.3.3.1所示。

图5.3.3.1 支架弯曲应力包络图（MPa）
支架的结构弯曲包络应力为-44MPa～35MPa＜允许弯曲应力145 MPa
支架剪应力如图5.3.3.2所示。

图5.3.3.2 支架剪应力包络图（MPa）
支架的结构剪应力包络应力为-15.4MPa～20.1MPa＜允许剪应力85MPa
5.3.4、钢桁支架稳定分析
短暂状况作用下，对钢桁支架进行屈曲稳定验算，得到第一阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图5.3.4.1所示，稳定系数为39。

第二阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图5.3.4.2所示，稳定系数为78。

第三阶失稳模态为钢桁支架立杆面外失稳，如图5.3.4.3所示，稳定系数为108。

图5.3.4.1 钢桁支架第一阶失稳模态图
图5.3.4.2 钢桁支架第二阶失稳模态图
图5.3.4.3 钢桁支架第三阶失稳模态图
6、基础及地基承载力验算
砼支架基础承载力计算（按最大受力计算）：计算分析主线单根钢管桩最大反力34T，3根钢管支架作用于一个砼条形基础上，砼条形基础最大受力为120.574/2*1.4=84.4T。

砼条形基础参数：9.5m*1m*0.4m。

砼基础自重为：9.5*1*0.4*2.4=9.12T
不考虑基础承载扩散角的影响，地基承载力要求计算：（84.4t+9.12）/（9*1）= 10.4t/m2。

现状地基处理
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）第4.5软土或软弱地基处理，查表4.5.4各种垫层承载力容许值【fcu】土夹石=150-200Kpa，大于本工程地基承载力要求10.4t/m2。

现状地基为原地面沥青砼地基，满足要求。