桥梁上部结构支架现浇计算书

桥梁上部结构支架现浇计算书
一、编制依据
二、工程简介
本标段上部结构现浇支架施工桥梁3座,其中窑头互通ZA1匝道桥跨径为6*25m,箱梁为单箱双室截面,顶板宽19.5m,底板宽15.5m；悬臂2m,翼缘板外侧厚O.20m,根部厚
0.45m；顶板厚0.25m,底板厚0.22m,腹板厚跨中段为0.5m,变厚段为0.8m；端横梁宽度为
1.5m,中横梁宽度
2.0m,现浇梁板距离地面最高12.3m,最低6.6m。

窑头互通ZA2匝道桥跨径组合为：4×20m钢筋混凝土连续箱梁+4X20m简支桥面连续预应力混凝土箱梁，箱梁为单箱双室截面，顶板宽20m,底板宽16m；悬臂2m,翼缘板外侧厚0.20m,根部厚0.45m；顶板厚0.25m,底板厚0.22m,腹板厚跨中段为0.5Onb变厚段为0.80m；端横梁宽度为15m,中横梁宽度2.0m,现浇梁板距离地面8.5m,最低1.7m0窑头互通ZD匝道桥跨径组合为：5×20m预应力混凝土简支桥面连续小箱梁+5X20m 钢筋混凝土连续现浇箱梁，箱梁为单箱单室截面，顶板宽9m,底板宽5m；悬臂2m,翼缘板外侧厚0.2Onb根部厚0.45m；顶板厚0.25m,底板厚0.22m,腹板厚跨中段为0.5Onb变厚段为0.80m；端横梁宽度为15m,中横梁宽度2.0m,现
浇梁板距离地面最高I175m,最低3.4m0
三、现浇箱梁模板及支架体系设计
三座桥梁上部结构均采用支架法现浇施工，均采用满堂支架法施工。

四、现浇箱梁支架计算书
ZD ZA1
互通ZA2匝道桥，为施工简便，支架横距和纵距布置均不超出窑头互通ZA1匝道桥最大间距布置。

4.1荷载计算
4.1.1荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：
⑴卬——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg∕πΛ
(2)q2一箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算
取q2=1∙0kPa0
⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下
肋条时取2.5kPa;当计算肋条下的梁时取1.5kPa;当计算支架立柱及替他
承载构件时取1OkPa o
(4)q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa,对侧板取4.0kPa°
(5)q5——新浇混凝土对侧模的压力。

(6)q6——倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa0
⑺q7——支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：满堂钢管
支架自重
⑴箱梁自重——q∣计算
根据窑头互通ZA1匝道桥现浇箱梁结构特点，我们取1—1截面（中支点横隔
板两侧）、4—4截面（跨中横隔板梁）两个代表截面进行箱梁自重计算，并对两个代
表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。

①1-1截面（中支点横隔板梁两侧）处卬计算
注：B——箱梁底宽，取15.5m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

②4∙4截面（跨中横隔板梁）处卬计算
注：B——箱梁底宽，取15.5m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

⑵新浇混凝土对侧模的压力一q5计算
因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以V=I.2m∕h浇筑速度控制，碎入模温度T=28C控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力
qs=Pm=Kxr×h
K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2
当VZt=1.2/28=0.043>0,035
h=1.53+3.8V∕t=1.69m
(15=P m=K×r×∕?=1.2×25×1.69=5U.7KPa
4.1.4参数汇总
现浇桥梁参数汇总表
4.2.1碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算
⑴中支点横隔板两侧4-4截面处
在中支点横隔板，钢管碗扣式支架体系采用60x90x120CTn的布置结构，如图:
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为90cm,立杆可承受的最大允许竖直
荷载为[N]=35kNo
立杆实际承受的荷载为：N=1.2(N
G∣K+N G2K)+1.4ΣN QK(5.3.3-1)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；
N G2K-构配件自重标准值产生的轴向力
ΣN QK—施工荷载标准值；
于是，有：N GIκ=0.6×0.9×qι=0.6×0.9×41.18=22.24KN
NG2κ=0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.0=0.54KN
ΣNQκ=O.6×O.9×(q3+q4+q7)=O.54×(1.0+2.0+3.38)=3.445KN
贝Ij:N=1.2(N GIK+N G2K)+1.4ΣN QK=1.2×(22.24+0.54)÷1.4×3.445=32.159KN<[N]=35kN,强度满足要求。

②、立杆稳定性验算
②、立杆稳定性验算
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》第23页模板支架立杆的稳定性计算公式：r o N∕ΦA+roMw∕W<f(5.242)
『结构重要性系数，对安全等级为I级的脚手架按1.1采用。

N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2(N GIK+N G2K)÷1.4ΣN QK,同前计算所得；
Mw—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；
Mw=Wκ×1a×h2∕10(建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范5.3.8)
Wκ=0.7Uz×μs×ω0(建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范4.2.6)
故：Wκ=0.7UZXUSX3o=O.7×1.13×1.3×0.35=0.36KN
1a—立杆纵距0.9m；
h—立杆步距0.9m,
故：Mw=Wκ×1a×h2∕10=0.36*0.9*0.92∕10=0.02625KN*m
则,N∕ΦA+Mw∕W=1.1×(32.159×103∕(0.829×493)+0.02625×106/(5.15×IO3))
=86.56MPaWf=205MPa
计算结果说明支架是安全稳定的。

4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算
依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3o
KO=稳定力矩/倾覆力矩=yxNi∕ΣMw
采用25m验算支架抗倾覆能力：
跨中支架宽19.5m,长25m采用60×90×120cm跨中支架来验算全桥：
支架横向33排；
支架纵向28排；
高度12.3m；
顶托KTC-60共需要33×28=924个；
立杆需要33×28×12.3=11365.2m;
纵向横杆需要33×12.3∕0,9×25=11275m；
横向横杆需要28×12.3∕0.9×19.5=7462m;
故：钢管总重（11365.2÷11275+7462）×3.84∕1000=115.6t;
顶托KTC-60总重为：924×8.31∕1000=7.68t;
⅛q=115.6×10+7.68×10=1232.78KN;
稳定力矩=y×N i=8×1232.78=9862.28KN.m
依据以上对风荷载计算Wκ=0,7μz×U s×ωo=O.7×1.13×1.3×0.35=0.36KN
跨中25m共受力为：q=0.36×12.3×25=110.7KN；
倾覆力矩=qx5=110.7x5=553.5KN.m
Ko=稳定力矩/倾覆力矩=9862.28/553.5=17.8>1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求
4.2.3箱梁底模下横桥向方木验算
本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按1=60cm进行受力计算,在中支点截面及跨中横隔板梁处按1=60Cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。

如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算（GB50005-2017木结构设计标准431-3）,实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

方木材质为杉木，
尺T fr单位：cm
[δw]=HMPa
[δτ]=1.3NPa
E=9000MPa
（D4・4截面
（墩顶及横隔梁）处
0.1×0J2
=1.25×10~4m3
0.1×0.13
=8.33×10^Sn4
按中支点截面处1米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度1=60cm进行验算。

①方木间距计算
q=(qι+q2+q3+q4)×B=41.18+1.0+2.5÷2=46.98kN∕m
M=(1∕8)q12=(1∕8)×46.98×0.62=2.1IkNm
W=(bh2)∕6=(0.1×O.12)∕6=0.000167m3
则：n=M∕(Wx[δw])=2.11/(0.000167x11000x0.9)=1.28(取整数n=2根)d=B∕(n-
1)=1∕1=1m
注：0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于Im均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.2m,则n=1/0.2=5。

②每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×106m4
则方木最大挠度：
fmaχ=(5∕384)×[(q14)∕(EI)]=(5∕384)×[(46.98×0.64)∕(5×9×106×8.33×10-6×0.9)]=2.350×10-4m<1/400=0.6/400=1.5×10-3m(挠度满足要求)
③每根方木抗剪计算
QS m q1S m46.98×0.6×1.25×10^4
=422.99KPa<[τ]=1.3MPa -nΓb^5×I m×0.6-5X8.33x1OfXo2m m
符合要求。

4.2.4碗扣式钢管支架立杆顶托上顺桥向2根Φ50X5mm钢管验算
本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用2根Φ50X5mm钢管，钢管在顺桥向的跨距按1=90cm(横向间隔1=60Cm布置)进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距按0.2m(中对中间距)布设，如下图布置，将钢管简化为如图的简支结构(偏于安全)。

⑴中支点两侧截面(按4一4截面受力)处
①抗弯计算
p=1q∕n=1(q∣+q2+43+q4)×B∕n=(41.18+1.0+2.5+2)×15.5∕26=27.8kN∕M
MmaX=(I/8)p12=(1∕8)×27.8×0.92=2.81kN∙m
W=π(R4-r4)∕(4R)=3.14×(0.0254-0.0204)∕(4×0.025)=7.242×10^6m3
δ=Mmax/w=2.81∕(7.242×10-6)∕2=194MPa<[δw]=205MPa(符合要求)
②抗剪计算
V3=p=27.8*O.45kN
τ=2*27.8∕(7.0685×W4)=78.658MPa<[τ]=125MPa
符合要求。

4.2.5模板采用竹胶板验算
4.2.
5.1底模板计算
箱梁底模采用竹胶板时，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受
力结构进行简化（偏于安全）如下图:
通过前面计算，横桥向方木布置在中隔板处最不利位置，则有:
TCT32竹胶板弹性模量E=9500MPa
惯性矩I=(bh3)∕12=(1.0×0.0123)∕12=1.44×10-7fn4
⑴4—4截面处底模板计算
①模板厚度计算
q=(qι+42+43+q4)1=(41.48+1.0+2.5+2)×0.2=9.396kN∕rn
-q∙129.396×0.22八……
mι1
贝∣J:M inax=--= ------------------- =0.M7KN∙m
8 8
因此模板采用1220×2440×15mm 规格的竹胶板满足要求。

②模板刚度验算
故，刚度满足要求
4.2.
5.2 侧模验算
根据前面计算，分别按10×IOcm 方木以25cm 和30cm 的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有：
(1) 10×IOcm 方木以间距30cm 布置
①模板厚度计算
q=(q 4+q 5)1=(4.0+50.7)×0.3=16.41kN∕tn
mι∣w q∙1216.41×0.32n ....
则：M,nax= ----- = ----------------- =0.185KN∙m
8 8
M 一。

阳a
[cr w J×0.90.9×22.3×IO 3 模板的宽度为1Om,根据W 、b 得h 为:
因此模板采用1220×2440×12mm 规格的竹胶板满足要求。

②模板刚度验算
故，刚度满足要求
⑵10×1Ocm 方木以间距25Cm 布置 AU 二⅛r 9.396X0.24 128×9.5×106×1.44×10∙7
=8.59×10^4 m<0.6×0.2∕400m=3×10r4m =9.218x10"
h= ∣6×W ∕6×9.218×10^6
Vi =0.00744=7.44mm
①模板厚度计算
q=(q 4+q5)1=(4.0+50.7)×0.25=13.675kN∕m
∣1∣1∣“q∙I?13.675×0.252
贝U ：Minax= -- ----------------------- =
=0.107KN∙m 8 8
模板的宽度为1.0m,根据W 、b 得h 为:
因此模板采用1220x2440x12mm 规格的竹胶板满足要求。

②模板刚度验算
故，刚度满足要求
4.2.6 立杆底座和地基承载力计算
I1
⑴立杆底托验算
在中支点两侧立杆的间距为60x90cm,每根立杆上荷载为： N=a×b×q=a×h×(41.48-^q2+q3+q4+q7)
=0.6×0.9×(41.48+].0+10+2.0+2.37)=25.839kN
立杆底托验算： N<R d
底托承戮力（抗压）设计值，Rd=80KN （《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.11)；
得：25.839KN<80KN,立杆底托符合要求。

⑵立杆地基承载力验算
地基薄弱地段分层换填填筑50cm 厚二灰土+10Cm 厚C20碎，使压实度达到94%以上后，根据经验及试验，地基承载力达到供]二200〜250KPa (参考《建筑施工计算手册》。

立杆地基承载力验算：—<∕k 0.107
3"X0.90.9×22.3×10
=5.33×10^6W 2
kj 6χW _J6x5.3：X1OV
=0.00565W=5.65mm
工naT =
128E/
13.675×0.254 128X 9.5×106×1.44×107
=3.05×10^Sι<0.9×0.25∕400m=6.25×10-3fn
式中：N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；
Ad ----- 为立杆底座面积Ad=15cm×15cm=225cm2;
按照最不利荷载考虑，立杆底拖下方木承载力：
—=2^i839=1148.4KPa<∖f]=1OO∞KPa,底拖下方木承载力满足要求。

A d0.0225 UJ
底托坐落在15Cm方木上，按照力传递面积计算：
A=(2×0.15×电450+0.15)2=0.2025m2
K调整系数；系数为1.0
按照最不利荷载考虑：
N25839KN
—=募?!I=1276KPa0K∙[f k]=1.O×2OO7CPr/
经过地基处理后，可以满足要求。

4.2.7支架变形
支架变形量值F的计算：F=f1+f2+f3
①f1为支架在荷载作用下的弹性变形量
由上计算每根钢管受力为25.839KN,φ48mmx3.5mm钢管的截面积为493mn?。

于是f1=6×1∕E
6=25.839÷493×103=52.41MPa,
则f1=52.41x12.3÷(2.06×105)=3.13mm°
②Q为支架在荷载作用下的非弹性变形量
支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括杆件接头的挤压压缩δ1和方木对方木压缩δ2两部分，分别取经验值为2mm、3mm,即f2=61+δ2=5mm0
③f3为支架地基沉降量计算：
支架地基沉降量按《GBJ7-89规范》推荐地基最终沉降量公式计算：乐S"SZMj-ZjTam)
/=1ESi
A、基础底面附加应力计算
根据前面计算结果，支架底面以上最大荷载为F=127.6KN∕∏Λ同理基础底面的附
加压力为Po=F=127.6KNZm 2o
B 、地基土分层
根据现场地质情况，将地基土按压缩性分层，设压缩层厚度为3m,其中换填砂夹石土层厚1.5m 、压缩模量7.0MPa ,中液限粘质土层厚1.5m 、压缩模量6.2MPa0
C 、各分层的压缩量计算
根据最不利荷载受力部位支架布置，将满堂支架基础底面积转化为0.6x0.6基础进行计算分析。

a 、换填砂夹石土层：
该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Zo=Orn 及Z ∣=1.5m 处,则： -=-=1,^-=O,查表彳船。

=1.0； B 0.6B
2="=Iz1=12=
B 0.6 *B 0.6 于是换填砂夹石土层的压缩量∆51为：
p
O1276 ∆51=2(ZM-Z 。

%)=
(1500×0.374-0×1.0)=10.23w≡ Es1
7.0
b 、中液限粘质土层： 该土层的顶面及底面分别位于基础地面下Zι=1.5m 及Z ∣=3.0m 处，则: A="=1,2=1Σ=B 0.6B 0.6
—=—=1,^-=-=5.0,查表能2=0206；B 0.6B 0.6
查表得7]=0.374；
查表飒=0.374；
于是中液限粘质土层的压缩量AS2为:
△5、=-⅛√Z2%-z ∣q)=R 型√3000×0.206-1500×0.374)=1.17≡z
Ed
6.2
D 、确定压缩层厚度 先计算深度Z n =3.0m 处向上取0.3m 的土层压缩量AS ：： A
0.6 1Z z 2.7 Z1U —=——=1,——=---------------------------------- =4.5, B 0.6B 0.6 -=-=1,^-=-=5.O,查表律2=0206B 0.6B 0.6
p
∩1276 贝IJ,电=H(z 2a 2一z%∕)=
(3000×0.206-2700X0.226)=0.159nυn E$2 6.2
故压缩厚度可取为3.0m 。

E 、地基最终沉降量计算
压缩层范围内各土层压缩模量加权平均值ESP 为: 因4<E SP ≤7,查表取忆=0.745,则地基最终总沉降量S 为: f3=s=ψs 力ASj=0.745×(11.6+1.33)=9.63/=1
故支架变形量值F 为:F=f1+f2+f3=3.13+5+9.63=17.76mm 查表得a ∣=0.226； 于是得:
△S ； ∑Δ5; r=1 0.159 11.6+1.33 0.01<0.025。