龙江特大桥现浇梁支架设计方案及力学检算

1龙江特大桥现浇梁模板及支架设计方案一、工程概况龙江特大桥（32+48+32）m连续梁全长113.2m，梁高3m，边支座中心至梁端0.6m，支座横向中心间距4.7m。梁体为单箱单室、等高度、变截面结构。龙江特大桥25#～28#墩连续箱梁线间距5.0m，箱梁顶宽13.4m，桥面宽按人行道栏杆内侧13.2m，桥面总宽13.4m，桥梁建筑总宽13.8m。顶板厚30cm，腹板厚50～70～90～110cm，底板厚30～50～60～80cm。在端支点、中支点共设四个横隔板，隔板设有人孔。梁体纵向预应力钢束采用12-15.2纲绞线，采用M15-12锚具锚固。主墩支座附近局部在腹板内设φ25预应力混凝土用螺纹钢筋，采用JLM锚具。梁体混凝土强度等级为C55，封锚采用C55无收缩混凝土。挡碴墙、竖墙、盖板采用C40混凝土，防水层保护层为C40纤维混凝土。二、主要施工方案由于梁体砼总方量1346m3，在初凝时间10h内一次性浇筑难度大，计划分二次浇筑，考虑避开顶板负弯矩齿块，底板正弯矩一次性浇筑完成。第一次浇筑高度2.05m，第二次浇筑剩余砼。支架设计及受力计算均按一次性浇筑考虑，并考虑1.2的安全系数。三、模板及支架设计方案㈠模板系统⒈模板内外模均采用新购1.2cm厚122×244cm粉醛覆面竹胶合板，沿线路横向布置。整体模板宽度不小于桥面宽+1m。⒉小棱采用□10cm×10cm方木。根据箱梁构造特点，小棱沿纵向布置，其中底板段间距15cm~20cm，翼缘板段间距30cm~40cm。2⒊支承梁采用□10cm×10cm方木，间距90cm。㈡支架龙江特大桥于26#墩和27#墩之间上跨大真线（福清到平潭的省道），线路夹角82°，铁路桥梁跨中与桥下线路中心线偏离不到60cm，桥下净高10.3米。该道路交通量大，为确保车辆畅通，铁路桥梁跨中支架下层采用2孔梁柱式构造，单孔计算跨径7.3m，净高不小于5.5m；该段上层及其他支架均采用满膛式自锁式钢管支架。⑴立柱采用外径φ43cm，δ=8mm的普通钢管（考虑材质负公差因素，受力分析时均按壁厚7mm计算），立柱高9m，上下带□500×500×10mm钢板，立柱与砼条形基础采用钢板连接，立柱相互之间采用∠7.5角钢剪刀撑连接。其中中墩10根，边墩9根。⑵横梁横梁长16m。中墩立柱上搭设2I36a工字钢，边墩立柱上搭设HK350a工字钢，横梁均与立柱顶钢板焊接牢固。⑶纵梁纵梁长16m。横梁上焊接HK350a工字钢作为受力纵梁，共23排，其中腹板下间距35cm、箱室段间距60cm、翼缘板段间距90cm。⑷自锁式钢管支架采用外径φ48mm，δ=3.2mm的自锁式钢管（考虑材质负公差因素，受力分析时均按壁厚3mm计算），钢管的纵向间距90m，横向间距根据箱室构造特点采用30cm~90cm不等，横向水平杆步距1.2m。支承梁通过可调式顶托将荷载传递给钢管支架。㈢主要施工方案由于砼总方量达1346m33四、腹板下受力检算根据箱梁构造，腹板段为最不利荷载段，因此对此段进行受力检算。㈠底模受力检算⒈设计荷载腹板高3m，含筋率按大于2%考虑，钢筋砼容重为26kN/m3则竖向荷载p1=3×26=78KPa⒉模板自重模板容重取8kN/m3，底板及顶板底模、腹板内模共按4层底板底模计算则模板重量p2:0.018×8×4=0.58kPa⒊施工人员、机具堆放荷载：取2.5KPa⒋倾倒砼冲击荷载：采用串筒或导管倾倒时取2.0KPa⒌振捣砼产生的荷载：取2.0KPa⒍计算总荷载（考虑安全系数1.2）：q=（78+0.58+2.5+2.0+2.0）*1.2=102.1KPa⒊容许弯应力计算小棱间距l=0.15m，模板横向布置，考虑到模板的连续性，在均布荷载作用下，底模最大弯距：Mmax=0.1ql2=0.1×102.1×0.152=0.23KN.m竹胶板顺纹容许弯应力[σw]=14.5MPa截面抵抗矩W=61210002=24000mm4σw=240001023.06=9.58MPa[σw]⒏最大挠度计算竹胶板弹性模量：E1=11.0×103MPa惯性矩I=121210003=144000mm44fmax=14400010111281501.102128434EIql=0.25mm㈡小棱检算⒈计算荷载小棱采用□10cm×10cm方木，容重取8kN/m3，间距0.15m，则作用在每根方木上的均布荷载为：q=(102.1×0.15+8×0.1×0.1)=15.40KN/m⒉容许弯应力计算支承梁间距l=0.9m，按四跨等跨连续梁计算，则小棱最大弯距：Mmax=0.107ql2=0.107×15.40×0.92=1.33KN.m方木顺纹容许弯应力[σw]=12.0MPa截面抵抗矩W=61001002=166667mm4σw=1666671033.16=7.98MPa[σw]⒊最大挠度计算方木弹性模量：E=9.0×103MPa惯性矩I=121001003=8333333mm4fmax=83333331091009004.15632.01004632.034EIql=0.85mm㈢支承梁检算⒈计算荷载计算支承梁时，人员、机具堆放荷载取1.5KPa，较计算模板及小棱时小1.0MPa。立杆纵向间距0.9m，考虑安全系数1.2，则作用在每根方木上的均布荷载为：q3=[(78+0.58+1.5+2+2)×0.9+8×0.1×0.1×3]×1.2=91.09KN/m5⒉容许弯应力计算按四跨连续梁计算，则支承梁最大弯距：Mmax=0.105ql2=0.105×91.09×0.32=0.86KN.m截面抵抗矩W=61001002=166667mm4σw=1666671086.06=5.16MPa[σw]=12.0MPa⒊最大挠度计算惯性矩I=121001003=8333333mm4fmax=833333310910030009.91664.01004664.034EIql=0.07mm㈣立杆检算钢管材质φ48mm×3.0mm，截面积A=4.24×102mm2，回转半径i=15.95mm，[σ]=140MPa⒈计算荷载支承梁按均布荷载作用下的五跨等跨连续梁计算，钢管重量0.0333KN/m，钢管最大高度11.5m，考虑大小横杆，则立杆轴向力N=1.132×91.09×0.3+0.0333×11.5×3=32.08KN⒉容许荷载检算横杆步距1.2m，则计算长度l0=1200m，长细比λ=0l=95.151200=75则纵向弯曲系数φ=0.7[N]=ΦA[σ]=0.7×4.24×102×140=41552N=41.5KN32.08KN㈤地基强度检算立杆传递到地基的压强为：P=AN=10010032080=3.21MPa6支架地基采用20cm厚C15砼处理，可满足承载力要求。㈥梁柱式支架计算⒈纵梁计算⑴计算荷载主车道纵梁采用HK350工字钢，单位重量1.37KN/m，则纵梁计算荷载：q4=32.08×0.35/(0.9×0.3)+1.37=42.96KN⑵弯应力计算按简支梁计算，计算跨径7.33m，则纵梁最大弯距：Mmax=0.125ql2=0.125×42.96×7.332=288.52KN.m容许弯应力[σw]=145MPa截面抵抗矩W=2365087mm4σw=23650871052.2886=125.13MPa[σw]⑶剪应力计算Qmax=0.625ql=0.625×42.96×7.33=196.81KN容许剪应力[τ]=85MPa惯性矩I=413890250mm4半截面面积距S=1311163mm3τmax=1341389025013111631081.1963=47.96MPa⑷最大挠度计算弹性模量：E2=2.1×105MPafmax=413890250101.2384733096.4253845544EIql=19mm⒉横梁计算⑴计算荷载7横梁采用2I36b工字钢，单位重量0.66KN/m，则作用在中跨每根横梁上的均布荷载为：q=（1.25×42.96×7.33/0.35+2×0.66）/2=562.98KN/m⑵弯应力计算按简支梁计算，立柱间距0.75m，则纵梁最大弯距：Mmax=0.125ql2=0.125×562.98×0.752=39.58KN.m容许弯应力[σw]=145MPa截面抵抗矩W=920800mm3σw=9208001058.396=42.98MPa[σw]⑶剪应力计算Qmax=0.625ql=0.625×562.98×0.75=263.90KN惯性矩I=165740000mm4半截面面积距S=541200mm3τmax=12165740000541200109.2633=71.81MPa⑷最大挠度计算弹性模量：E2=2.1×105MPafmax=165740000101.238475098.56253845544EIql=0.07mm⒊钢管立柱检算立柱钢管外径D1=426mm，内径D2=410mm，高度L=4000mm截面A=4)412426(14.322=9210mm2⑴计算荷载横梁按两跨等跨连续梁计算，则钢管立柱轴向力P=1.25ql=1.25×562.98×2×0.75+0.82*4=1058.87KN⑵稳定性检算8回转半径i=4)412426(22=158mm立柱一端固定，一端铰接，则立柱长细比λ=1587.04000=18则纵向弯曲系数φ=1[N]=ΦA[σ]=1×9210×140=1289400N=1289.4KN1058.87KN⒋砼基础强度检算立杆传递到基础的压强为：P=AN=5005001058910=4.24MPa钢管基础采用120cm厚C20砼处理，可满足承载力要求。五、箱室段受力检算根据箱梁构造，边跨的2#节段为最不利荷载段。此段顶板厚度30cm、底板厚度60cm，正负弯矩齿块平均厚度30cm。㈠底模受力检算⒈设计荷载含筋率按大于2%考虑，钢筋砼容重为26kN/m3则竖向荷载p1=(0.3+0.6+0.5)×26=36KPa⒉模板自重模板容重取8kN/m3，底板及顶板底模、腹板内模共按4层底板底模计算则模板重量p2:0.018×8×4=0.58kPa⒊内模支架及施工人员、机具堆放荷载：取4.5KPa⒋倾倒砼冲击荷载：采用串筒或导管倾倒时取2.0KPa⒌振捣砼产生的荷载：取2.0KPa⒍计算总荷载（考虑安全系数1.2）：q=（36+0.58+4.5+2.0+2.0）*1.2=54.1KPa⒊容许弯应力计算小棱间距l=0.2m，模板横向布置，考虑到模板的连续性，在均布荷载作用下，底模最大弯距：9Mmax=0.1ql2=0.1×54.1×0.22=0.22KN.m竹胶板顺纹容许弯应力[σw]=14.5MPa截面抵抗矩W=61210002=24000mm4σw=240001022.06=9.17MPa[σw]⒏最大挠度计算竹胶板弹性模量：E1=11.0×103MPa惯性矩I=121010003=83333mm4fmax=8333310111282001.54128434EIql=0.74mm㈣小棱检算⒈计算荷载小棱采用□10cm×10cm方木，容重取8kN/m3，间距0.2m，则作用在每根方木上的均布荷载为：q=(54.1×0.2+8×0.1×0.1)=10.90KN/m⒉容许弯应力计算支承梁间距l=0.9m，按四跨等跨连续梁计算，则小棱最大弯距：Mmax=0.107ql2=0.107×10.9×0.92=0.94KN.m方木顺纹容许弯应力[σw]=12.0MPa截面抵抗矩W=61001002=166667mm4σw=1666671094.06=5.64MPa[σw]⒊最大挠度计算方木弹性模量：E=9.0×103MPa10惯性矩I=121001003=8333333mm4fmax=83333331091009009.10632.01004632.034