现浇箱梁满堂支架方案计算

新建地方铁路叙永至大村段B合同段大大田田湾湾特特大大桥桥现现浇浇箱箱梁梁满满堂堂支支架架计计算算书书编制：复核：叙大铁路项目经理部年月日大田湾特大桥现浇箱梁满堂支架计算书四川省铁路建设有限公司SichuanProvinceRailwayConstructionCorporationLimited1、编制依据1.1新建地方铁路叙永至大村线施工图。1.2国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文，以及现行有关施工技术规范、标准等。1.3参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《铁路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。2、工程概况大田湾特大桥后张法预应力混凝土现浇箱梁段为48m，孔位为第18孔，总计1孔。主墩17#、18#为矩形承台，墩柱为矩形墩柱。梁体为单箱单室、变宽度、变截面结构。箱梁顶宽5.3m，跨中箱宽2.8m，支座位置箱宽3.0m（未计支座位置加宽50cm），顶板厚30cm～45cm按折线变化，底板厚度40～80cm，按直线变化，腹板厚32cm～52cm，按折线变化，底板设30×50cm梗胁，顶板设30×50cm梗胁。梁全长49.5m，计算跨度为48m，梁高3.5m。梁底按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.75m。3、现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求采用WDJ碗扣式多功能脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设15×15cm方木；纵向方木上设10×10cm的横向方木（中心间距25cm）。采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×100cm支架结构体系，支架纵横均设置剪刀撑。4、现浇箱梁支架验算本计算书以最大截面预应力混凝土箱形连续梁（单箱单室）Ⅳ-Ⅳ断面处为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。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：⑴q1——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算。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2.0kPa。⑷q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。⑺q7——支架自重，经计算支架自重如下所示：4.1.2满堂钢管支架自重采用Φ48×3.5mm钢管，单位重量为3.84kg/m。根据17#～18#墩间实际地形，梁底至原地面距离约为3.5m～5m，扣除支架系统高度，钢管桩高度约为2.78～4.28cm。按最不利位置4.28m计算。1、立杆自重(横向按5.3米计算，间距0.6米，共10排，纵向按49.5米计算，间距0.6米，共83排。)Q1=83×10×4.28×0.00384×9.8kn/kg÷（49.5×5.3）=0.51kn/㎡2、横杆自重（横杆间距1m，按4.28m高度计算，共4层）Q2=（83根×5.3m+10根×49.5m）×4层×0.00384kg/m×9.8kn/kg÷（49.5×5.3）=0.537kn/㎡3、斜撑自重（纵向剪刀撑按45度设置，共三排，417.45m。横向按39度设置，间隔4排立杆设置一道，共21道。286m）Q3=(417m+286m)×0.00384×9.8kn/kg÷（49.5×5.3）=0.101kn/㎡综上支架自重q7=Q1+Q2+Q3=0.51+0.537+0.101=1.148kn/㎡4.1.2荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺⑴＋⑵＋⑺侧模计算⑸＋⑹⑸4.1.3荷载计算⑴箱梁自重——q1计算根据本工程现浇箱梁结构特点，我们取Ⅳ－Ⅳ截面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。根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=6.32m2则：q1＝BW=BAcγ＝kPa77.54332.626取1.2的安全系数，则q1＝54.77×1.2＝65.73kn/㎡注：B——箱梁底宽，取3m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。⑵箱梁模板及支撑重量——q2计算(1)模板面积①箱梁内室模板（木模板）S1=306.55+54.2+49.7+9.5+2.6+4.22+2.89+19.2=448.85m2G1=448.85m2×0.03m×0.6t/m³=8.07t②箱梁底模板（九夹板）S2=3.5×49.5=173.3m2G2=173.3m2×0.015m×0.6t/m³=1.60t③箱梁侧模板（钢模板）S3=509.33+0.62=510m2侧模G3含支撑共40t。③横向、纵向方木V=横向198排×3米/排×（0.1×0.1）+纵向10排×49.5米/排×（0.15×0.15）=5.94+11.138=17.078方G4=15.96×0.6吨/方=10.247tq2=（G1+G2+G3+G4）×9.8÷（49.5×5.3）=2.24kn/㎡⑶新浇混凝土对侧模的压力——q5计算根据规范规定，新浇混凝土对模板的侧压力，当采用内部振捣器时按下列两式计算，并取两式中较小值。vtFHFcc21022.0γc：新浇混凝土的重力密度（kN/m³）,取值25kN/m³；H：混凝土侧压力计算位置至新浇混凝土顶面时的高度（m），取3.5mt0：新浇混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。取8h。T：混凝土的温度（°），取28℃。β1：外加剂影响修正系数，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2。β2：混凝土坍落度影响修正系数，110～150mm，取1.15。ν：混凝土的浇筑速度，取0.5m/h。F=25*3.5=87.5KpaF=0.22*25*8*1.2*1.15*0.707=42.93KpaF：新浇混凝土对模板的最大侧压力取42.93Kpa。4.2结构检算4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。Ⅳ－Ⅳ截面处在中支点横隔板，钢管扣件式支架体系采用60×60×100cm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100cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=35kN（路桥施工计算手册中表13－5钢管支架容许荷载［N］=35.7kN）。立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力ΣNQK—施工荷载标准值；于是，有：NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×65.73=23.66KNNG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×2.24=0.806KNΣNQK=0.6×0.6(q3+q4+q7)=0.36×(2.0+2.0+1.068)=1.824KN则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（23.66+0.806）+0.85×1.4×1.824=31.53KN＜［N］＝35kN，强度满足要求。②、立杆稳定性验算根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/ΦA+MW/W≤fN—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；f—钢材的抗压强度设计值，f＝205MPa参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安纵向模板立杆斜撑横杆模板斜撑立杆横杆横向单位：m1.01.01.01.01.01.0全技术规范》表5.1.6得。A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。长细比λ＝kuL/i。L—水平步距，L＝1m。于是，λ＝kuL/i＝1.155×1.5×1000/15.8=109.65250式中，k—计算长度附加系数，取1.155，根据经验，u取1.50，满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.1.8条规定λ≤250。参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.523。MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10WK=0.7uz×us×w0uz—风压高度变化系数，参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得uz=1us—风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表7.3.1第36项得：us=1.2w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.2KN/m2故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1×1.2×0.2=0.168kN/m2La—立杆纵距0.6m；h—立杆步距1m，故：MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.012KN·mW—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：W=5.08×10-6m3则，N/ΦA+MW/W＝31.53/（0.523×4.89×10-4）+0.012/（5.08×10-6）＝125648.1KN/m2=125.648MPa≤f＝205MPa计算结果说明支架是安全稳定的。4.2.2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L＝60cm进行受力计算。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，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。342m1025.180.11.0＝Sm－463m1033.8120.11.0＝Im按中支点截面处3米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝60cm进行验算。②每根方木挠度计算方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4q按（梁自重+模板及支撑重量）/方木总面积，计算9.8×(2.6t/m³×49.5m×6.32㎡+49.67t)/（198排×3m长），得14.239kn/m则方木最大挠度：fmax=(5/384)×［(qL4)/(EI)］=(5/384)×［(14.239×0.64)/(12×9×106×8.33×10-6×0.9)］=2.97×10-5＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m(挠度满足要求)③每根方木抗剪计算最大剪力Vmax=12ql=0.5*14.239*0.6=4.272kn/mτ=3Vmax34.2720.64082bh20.10.1MPa＜［τ］=1.7MPa符合要求。4.2.3扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算本施工方案中WDJ多功能碗扣架顶托上顺桥向采用15×15cm方木，方木在顺桥向的跨距按L＝60cm进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距按0.25m（中对中间距）布设，如下图布置，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，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。q(KN/m)底模下横桥向方木受力简图方木材质为杉木，［δw］=11MPa［δτ］=17MPaE=9000MPa尺寸单位：cmq(KN/m)顶托上顺桥向方木受力简图方木