41-44支架计算书(现浇方案)

一、设计概况

xx大桥41#~44#墩为30m+55m+30m的分离式单箱双室预应力砼连续箱梁，跨越xxx北堤，分上下行两幅。其中42、43墩为主墩，41、44为过渡墩，上部结构为单箱双室结构，单箱底宽11.0米，翼板两侧悬臂2.625米，顶板全宽16.25米。整幅连续梁位于半径6000米的平曲线上。

箱梁桥面2%的横坡通过箱梁斜置形成，顶板和底板保持平行，腹板和顶板、地板保持相同的角度。中支点处箱梁中心高度3.2米，跨中箱梁中心高度1.5米，梁高以2次抛物线变化。顶板厚0.25米；翼板端部厚0.18米，根部厚0.50米；腹板厚0.45～0.6米，中间设过渡段。底板厚0.28～0.35米设过渡段。横隔板分别设在中支点、边支点处，厚度分别为2.0米、1.2米。箱梁采用C50砼。

二、支架的设计

箱体端横隔板和腹板下立杆横向间距为30cm，纵向间距为60cm；箱体底板下立杆横向间距为60cm，纵向间距为60cm；翼板下立杆横向间距为90cm，纵向间距为60cm；纵、横向水平横杆步距120cm。

碗扣支架立杆底部设置下托，用方木支垫，顶部设U形顶托，以调整支架高度及立模标高。顶托上面铺设横向15cm×20cm方木，其上布设纵桥向的10cm×10cm方木，间距30cm，方木上钉厚1.5cm竹胶板作为底模。翼板和侧模采用10cm×10cm方木钉成框架作为支撑，其上再钉竹胶板作为侧模和翼板的底模。

考虑到支架的整体稳定性，在纵向每5跨设通长剪刀撑1道，横向每隔3跨布置剪刀撑l道。

大堤顶门洞支架布置

跨大堤顶路现浇箱梁施工采用钢管桩门洞通过。考虑到没有大型车辆通过，所以门洞设计跨径3.0米，大堤顶面用30钢管桩和型钢搭设门洞，钢管桩横向间距1.0米。钢管桩顶横向安装I32工字钢，纵向按照60厘米间距安装32工字钢，

首先对原地基进行处理，采用回填碎石土，用压路机压实。测放出钢管桩扩大基础位置，浇筑扩大基础混凝土，浇筑时在基础顶预埋钢板。支架采用直径为300mm壁厚为8mm的钢管，钢管桩底部和预埋的钢板焊接。

图1-1 支架示意图（单位：cm）

三、碗扣支架计算

3.1荷载计算（取最不利的主墩处箱梁截面最高的3.2米处腹板下支架为研究对象）

1、支架上的荷载计算

腹板下钢筋砼单位自重：  Q1=83.2 KN /m2；

内、外、底模板及枕木自重取：Q2=0.6 KN/m2；

施工人员、机具等荷载取：Q3=1.0 KN/m2；

振捣混凝土产生的荷载取：Q5=2.0 KN/m2；

静载分配系数取：rj=1.2；    动载分配系数取：rd=1.4；

则腹板处支架总荷载为：

Q = rj×（Q1+ Q2）+ rd×（Q3+ Q4+ Q5）

=1.2×（83.2+0.6）+1.4×（1.0+2.0）=104.8KN/m2

验算刚度的荷载为：

Q刚= Q1+ Q2 =83.2+0.6=83.8KN/m2 

四、底模验算

底模采用122×244×1.5cm的竹胶板，铺设在10×10cm间距为30cm的木方上。则底模的的验算跨径为L1=0.3m。

a、强度验算

底模上的均布荷载为：

q1=Q×1 =61.08×1=104.8KN/m

按5等跨连续梁计算，最大弯矩：

Mmax=0.105q1L12=0.105×104.8×0.32=0.99KN·m

竹胶板按1m宽度计算，其抵抗矩W=100×1.52/6=37.5cm3

弯曲强度为：    δ= Mmax/W=0.99×103/（37.5×10-6）

                  =26×106Pa=26Mpa＜［δ容］=90Mpa     满足要求。

b、刚度验算

底模上的均布荷载为：

q1＇=Q刚×（0.3×1）/1 =83.8×（0.3×1）/1=25.1KN/m

竹胶板取1m宽度，按5等跨连续梁计算，其弹性模量E=7×103Mpa，

惯性矩I=100×1.53/12=28.1cm4

其抗弯刚度为： 

    f= 0.6 q1＇L14/（100EI）

=0.6×25.1×103×0.34/（100×7×103×106×28.1×10-8）

=0.00068m=0.68mm

五、10×10cm木方验算

底模下的10×10cm木方顺桥向布置，间距30cm，在支撑于支架顶的横向15×20cm木方上，横向木方的间距为60cm。木方的验算跨径为L2=0.6m。

a、强度验算

木方上的均布荷载为：

q2=Q×（0.3×0.6）/0.6 =104.8×（0.3×0.6）/0.6 =31.4KN/m

按3等跨连续梁计算，最大弯矩：

Mmax=0.100q2L22=0.100×31.4×0.62=1.13KN·m

10×10cm木方抵抗矩W=10×102/6=166.7cm3

弯曲强度为： 

    δ= Mmax/W=1.13×103/（166.7×10-6）

      =6.7×106Pa=6.7Mpa＜［δ容］=12Mpa     满足要求。

b、刚度验算

10×10cm木方上的均布荷载为：

q2＇=Q刚×（0.3×0.6）/0.6 =83.8×（0.3×0.6）/0.6=25.1KN/m

10×10cm木方，按3等跨连续梁计算，其弹性模量E=9×103Mpa，

惯性矩I=10×103/12=833.3cm4

其抗弯刚度为： 

    f= 0.677 q2＇L24/（100EI）

=0.677×25.1×103×0./（100×9×103×106×833.3×10-8）

=0.00029m=0.29mm  

六、15×10cm横向木方验算

15×20cm横向木方铺设在支架顶上，间距为立杆的纵向间距。验算跨径为L3=0.6m。

a、强度验算

木方上的均布荷载为：

q3=Q×（0.6×0.6） /0.6=104.8×（0.6×0.6） /0.6 =62.8KN/m

按3等跨连续梁计算，最大弯矩：

Mmax=0.100q3L32=0.100×62.8×0.62=2.26KN·m

15×20cm木方抵抗矩W=10×152/6=375cm3

弯曲强度为： 

    δ= Mmax/W=2.26×103/（375×10-6）

      =6.0×106Pa=6.0Mpa＜［δ容］=12Mpa     满足要求。

b、刚度验算

15×20cm木方上的均布荷载为：

q3＇=Q刚×（0.6×0.6） /0.6 =83.8×（0.6×0.6） /0.6=50.3KN/m

15×10cm木方，按3等跨连续梁计算，其弹性模量E=9×103Mpa，

惯性矩I=10×153/12=2812cm4

其抗弯刚度为： 

    f= 0.677 q3＇L34/（100EI）

=0.677×50.3×103×0./（100×9×103×106×2812×10-8）

=0.00017m=0.2mm  满足要求。

七、碗扣支架验算

腹板和横隔板处碗扣支架的立杆横向间距为30cm，纵向间距为60cm，水平横杆步距为120cm，这种组合每根立杆的设计荷载为30KN。

a、承载力验算

实际每根立杆的承载力为：

P= Q×（0.3×0.6）=104.8×（0.3×0.6） 

=18KN＜［P容］=30KN     满足要求。

腹板和横隔板下按照横向间距为30cm，纵向间距为60cm布设。箱梁底板按照横向间距为60cm，纵向间距为60cm布设

b、稳定性验算

立杆为φ48×3.5mm钢管，其弹性模量E=2.1×105Mpa，抵抗矩W=5.078cm3，惯性矩I=12.15cm4，承载面积A=4. cm2，回转半径为ri=1.579 cm，水平横杆步距为h=120cm，取系数μ=1.5，则其长细比为：

λ=μh/ ri=1.5×120/1.579=114＜［λ容］=150    满足要求

查表得A3钢截面轴压构件稳定系数为ψ=0.4，则

δ=P/（ΨA）=18×103/（0.4×4.×10-4）

=75×106Pa =75MPa＜［δ容］=215Mpa     满足要求。

大堤顶门洞支架布置

跨大堤顶路现浇箱梁施工采用钢管桩门洞通过。考虑到没有大型车辆通过，所以门洞设计跨径2.5米，大堤顶面用30钢管桩和型钢搭设门洞，钢管桩横向间距1.0米。钢管桩顶横向安装I32工字钢，纵向按照60厘米间距安装32工字钢，

首先对原地基进行处理，采用回填碎石土，用压路机压实。测放出钢管桩扩大基础位置，支立模板，采用Q335钢筋做为水泥墩骨架，浇筑C30混凝土，浇筑时在基础顶预埋钢板。支架采用直径为300mm壁厚为8mm的钢管，钢管桩底部和预埋的钢板焊接。

荷载计算

大堤顶门洞支架位于跨中部位

三. 荷载取值

静载分配系数取：rj=1.2；动载分配系数取：rd=1.4。

1、跨中处截面积为9.45 m2（其中翼板0.*2=1.78 m2），取混凝土容重为26kn/m3,则作用在门洞支架上的混凝土重为：(K-载荷系数, 取K=1.2)

Q1=9.45 *26*3.0*1.2=884.7kN

其中翼板部分砼重0.*26*3.0*2*1.2=166.6 kN由底模外侧的纵梁承受

2、悬臂部分内模和支架重（由底模下侧的纵梁承受）：

Q2=28*2*1.2=67.2 kN

3、托架上方的悬臂部分外模重：

Q3=25*2*1.2==60 kN  由底模外侧的纵梁承受

4、托架上方的悬臂部分底模重（由底模下侧的纵梁承受）：

Q4=32 *1.2=38.4kN

5、底模板下纵梁（6件HN350X175, 8件HN300X150）重：

Q51=39*1.2=46.8KN

翼板下纵梁（每边翼板下3条6米I32B工字钢）重：

Q52=0.5771 *6*3*2*1.2=24.9 kN

翼板模板下支架重：Q53= 20*2*1.2=48KN

6、2I32横梁重：

Q6=0.8745*18*2*2*1.2=73.2KN

7、施工荷载：

施工人员、机具等荷载取：Q71=1.5 *1.4=2.1KN/m2；

振捣混凝土产生的荷载取：Q73=2.0*1.4=2.8KN/m2；

四、底模下纵梁计算

底模纵梁采用挂蓝的纵梁，由6条HN350X175型钢, HN300X150型钢构成，在布置纵梁时充分考虑载荷情况，尽量使纵梁等强度受力。所有14条纵梁整体截面参数如下：I=0.00141 (m4),  W=0.008612 (m3), S腹=263.2*10-4(m2)

1、整体验算

全部底模纵梁承受的荷载为（翼板部分砼和外模重量由底模外侧纵梁承受）：

         2351-239+67.2+38.4+（2.1+2.8）*3.6*11=2411.6KN

      按照箱梁截面积计算荷载分布图示如下（单位：厘米）：

解得最大弯矩782.9kN.m，最大剪力1113.3KN（计算结果包含纵梁1.2倍自重）

                       弯矩分布图（t.m）

                            剪力分布图（t） 

强度校核

σ= M max/ W=782.9KN.m /0.008612 m3=90.9(Mpa)＜f=215(Mpa) (Mpa),安全。

τ= Q max/ S腹=1113.3KN /263.2*10-4（m 2）=42.3(Mpa) ＜fv=115((Mpa) ,安全

2、受力最不利的纵梁验算

中腹板下的纵梁承受的荷载最大，经计算面积为0.96M2，荷载重0.96*3.0*1.2*26=.8KN, 由2条I32B工字钢作为承重纵梁。1条I32B工字钢纵梁承受44.9KN。荷载分布图示如下（单位：厘米）：

解得最大弯矩18KN.m,最大剪力23KN(已考虑自重)。

I32B的I=11626 (cm4), W=726.7 (cm3),

 S腹===3.14*10(cm2)

σ= M max/ Wmin=18KN.m /726.7  (cm3)=24.7(Mpa)＜f=215(Mpa) (Mpa),安全。

τ= Q max/ S腹=23KN/31.4(cm2)=7.3(Mpa) ＜fv=115( (Mpa) ,安全

六、后横梁验算

根据纵梁的计算结果横梁承受的荷载总计2923.4KN，其中前横梁承受1228.2KN，后横梁承受1695.2KN。对后横梁进行验算，经计算后横梁受力的简图如下： 

经电算解得弯矩和剪力及反力如下图：

                          弯矩分布图（KN.m）

                          剪力分布图（KN）

                               支座反力分布图（KN）

解得最大弯矩149.1KN.m,最大剪力304.9kN(已考虑自重),内侧两钢管桩反力440KN，外侧两根钢管桩反力426KN。

2I45b工字钢I=2*33759 =67518(cm4), Wmin=2*1500 =3000(cm3),

 S腹===102.74(cm2)

σ= M max/ Wmin=149.1KN.m /3000(cm3)=49(Mpa)＜f=215(Mpa)安全。

τ= Q max/ S腹=304.9kN /102.74(cm2)=29(Mpa) ＜fv=115(Mpa),安全

  电算解得悬臂端最大挠度5毫米。

七、钢管桩计算

   钢管桩直径30厘米，壁厚8毫米，面积A=73.4 cm2，惯性矩I=7827 cm4，自由长度4.5米，回转半径i==10.3cm， 长细比， 查表得稳定系数=0.887，最大压力为110 KN

  =32.9(Mpa) ＜f=215(Mpa) , 安全

支架设计是按照箱梁重量的1.2倍考虑，实际施工混凝土分两次浇注，第一次浇筑的腹板、底板在达到70%的强度后，已可以承受大部分第二次浇注的顶板砼的重量，所以整个支架结构是偏于安全的。