柳州至武宣公路工程K1+700现浇箱梁满堂支架方案计算 本文关键词：武宣，柳州，满堂，支架，公路工程
柳州至武宣公路工程K1+700现浇箱梁满堂支架方案计算 本文简介：柳州至武宣公路工程K1+700天桥现浇箱梁满堂支架及门洞方案计算书目录1编制依据12工程概况13现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求14现浇箱梁支架验算14.1荷载计算24.1.1荷载分析24.1.2荷载组合24.1.3荷载计算24.2结构检算44.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算44.2.2箱梁
柳州至武宣公路工程K1+700现浇箱梁满堂支架方案计算 本文内容：
柳州至武宣公路工程
K1+700天桥现浇箱梁
满堂支架及门洞方案计算书
目
录
1编制依据1
2工程概况1
3现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求1
4现浇箱梁支架验算1
4.1荷载计算2
4.1.1荷载分析2
4.1.2荷载组合2
4.1.3荷载计算2
4.2结构检算4
4.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算4
4.2.2箱梁底模下横桥向方木验算6
4.2.3扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算7
4.2.4底模板计算8
4.2.5跨中工字钢平台支架体系验算9
1
K1+700天桥现浇箱梁模板及满堂支架方案计算书
1编制依据
（1）国家及地方政府、相关部委的法律法规、规章制度，建设单位的相关规定和要求；
（2）项目施工承包合同；
（3）本项目采用的标准、规范、规程等相关技术要求；
（4）我部对项目策划和与本项目相关的管理规定；
（5）我部对该项目的施工调查情况；
（6）我公司现有或可协调、组织、解决的施工装备和技术工艺。
2工程概况
K1+700天桥，设计汽车荷载为公路-II级。上部结构为17+34+17米预应力砼连续梁，桥面净宽7米，箱梁顶宽8米，底宽4.45米，梁高1.5米，采用满堂支架施工；下构桥台均为柱式台，钻孔桩基础；桥墩为实体方墩，钻孔桩基础。
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10×15cm方木；纵向方木上设10×10cm的横向方木，其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.25m（净间距0.15m）、在跨中其他部位间距不大于0.3m（净间距0.2m）。模板宜用厚15mm的优质竹胶合板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。
底板腹板位置处采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×90cm支架结构体系；翼缘板位置处采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×90cm支架结构体系。支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每1.8m设一道，纵桥向斜撑沿横桥每1.8m设一道。
门洞采用C30基础，基础形式为50cm×50cm×950cm，基础顶预埋1cm厚钢板与钢管连接；基础用426×8mm钢管作为立柱，钢管间距为1.5米，钢管柱顶焊接1cm后50cm×50cm钢板，钢板上焊接双拼I40b工字钢作为横梁；横梁上采用I40b工字钢作为纵梁，纵梁间距为60cm。
4现浇箱梁支架验算
本计算书分别以跨中和跨端处为例，对荷载进行计算，并对其支架和门洞体系进行检算。
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：
⑴
q1——
箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵
q2——
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＝1.0kPa（偏于安全）。
⑶
q3——
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1.0kPa。
⑷
q4——
振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。
⑸
q5——
新浇混凝土对侧模的压力。
⑹
q6——
倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。
⑺
q7——
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
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距
支架自重q7的计算值(kPa)
60cm×60cm×90cm
3.38
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＋⑺
⑴＋⑵＋⑺
侧模计算
⑸＋⑹
⑸
4.1.3荷载计算
⑴
箱梁自重——q1计算
根据设计图纸取跨中和跨端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。
①
跨中截面处q1计算
根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=4.299m2则：
q1
＝=＝
取1.2的安全系数，则q1＝25.12×1.2＝30.14kPa
注：B——
箱梁底宽，取4.45m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
②
跨端截面处q1计算
根据横断面图，用CAD算得梁体截面积A=8.098m2则：
q1＝=＝
取1.2的安全系数，则q1＝47.31×1.2＝56.77kPa
注：B——
箱梁底宽，取4.45m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
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）。
⑴
梁底截面处
在中支点横隔板，钢管扣件式支架体系采用60×60×90cm的布置结构，如图：
因为跨中处荷载小于跨端处，因此只需对跨端处进行验算。
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］=35kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5碗口式构件设计荷载［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=0.6×0.6×56.77=20.44KN
NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN
ΣNQK=0.6×0.6×0.6(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+3.38)=2.296KN
则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（20.44+0.36）+0.85×1.4×2.296=27.69KN＜［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≤f
N—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＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》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＝L/i。
L—水平步距，L＝0.9m。
于是，λ＝L/i＝57，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.829。
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×h2/10
WK=0.7uz×us×w0
uz—风压高度变化系数，参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表6.3.1第36项得：us=1.2
w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4
w0=0.8KN/m2
故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.6m；
h—立杆步距0.9m，
故：MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.0536KN
W—
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=5.08×103mm3
则，N/ΦA+MW/W＝27.69×103/（0.829×489）+0.0536×106/（5.08×103）＝78.857
KN/mm2≤f＝205KN/mm2
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，方木横桥向跨端截面处按L＝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，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。
按跨端处3米范围内进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝60cm进行验算。
①
方木间距计算
q＝（q1+
q2+
q3+
q4）＝（47.31+1.0+2.5+2）×3=158.43kN/m
M＝(1/8)
qL2=(1/8)×158.43×0.62＝7.1kN·m
W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=0.000167m3
则：
n=
M/(
W×［δw］)=7.1/(0.000167×11000×0.9)=4.3(取整数n＝5根)
d＝B/(n-1)=3/4=0.75m
注：0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算，方木间距小于0.75m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0.3m，则n＝3/0.3＝10。
②
每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4
则方木最大挠度：
fmax=(5/384)×［(qL4)/(EI)］=(5/384)×［(158.43×0.64)/(12×9×106×8.33×10-6×0.9)］=3.3×10-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m
(挠度满足要求)
③
每根方木抗剪计算
τ=
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10×15cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按L＝60cm（横向间隔l＝60cm布置）进行验算，横桥向方木顺桥向布置间距在中支点桥墩两侧均按0.25m（中对中间距）布设，在箱梁跨中部位均按30cm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。
①
方木抗弯计算
q=(56.77+1.4×5.5)×0.6=38.68kN/m
Mmax＝38.68×0.62/8=1.7kN·m
W=(bh2)/6=(0.1×0.152)/6=3.75×10-4m3
δ=
Mmax/
W=1.7/(3.75×10-4)=4.53MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求）
注：0.9为方木的不均匀折减系数。
②
方木抗剪计算
跨端最大剪力：τmax＝(qL/2)/A＝(38.68*0.6/2)/(0.1*0.15)KN/m2＝0.73N/mm2
远小于木料最大横纹剪切应力[τ]=3.2-3.5N/mm2的要求，故剪应力合格。
③
每根方木挠度计算
截面惯性矩：I=bh3/12=0.1x3.375x10-3/12=2.81x10-5m4；
挠度验算：
f＝5qL4/(384EI)＝(5*38.68*0.64/(384*9*103*2.81x10-5))mm＝0.3mm＜[f0]＝600/400＝1.5mm
挠度验算合格
4.2.4底模板计算
箱梁底模采用竹胶板，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，横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置，则有：
竹胶板弹性模量E＝5000MPa
方木的惯性矩I=(bh3)/12=(1.0×0.0153)/12=2.8125×10-7m4
⑴
5－5截面处底模板计算
①
模板厚度计算
q=(
q1+
q2+
q3+
q4)l=(56.77+1.0+2.5+2)×0.25=15.57kN/m
则：Mmax=
模板需要的截面模量：W=m2
模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：
h=
因此模板采用1220×2440×15mm规格的竹胶板。
②
模板刚度验算
fmax=＜0.6×0.25/400m=3.75×10-4m
故，挠度满足要求
4.2.5跨中工字钢平台支架体系验算
门洞搭设在34米的跨中位置，门洞形式为4.5×5米。门洞采用C30基础，基础形式为50cm×50cm×950cm，基础顶预埋1cm厚钢板与钢管连接；基础用426×8mm钢管作为立柱长度4.1米，钢管间距为2米，钢管柱顶焊接1cm厚50cm×50cm钢板，钢板上焊接双拼I40b工字钢作为横梁；横梁上采用I40b工字钢作为纵梁，纵梁间距为60cm。
（1）工字钢纵梁计算
根据设计图纸，门洞处现浇箱梁每延米混凝土方量为4.299m3，钢筋混凝土重度取26KN/m3，模板、施工人员设备及混凝土振捣产生的荷载值每延米取45KN,因此门洞支架上方每延米荷载值为4.299×26×1.2+45×1.4=197.1(kN),门洞纵梁长为4.5m,门洞上方荷载总值为197.1×4.5=886.95(kN)
纵梁受力验算
门洞纵梁整体受力的有15根，梁自重为0.738KN/m,纵梁跨径为4.5m.
纵梁单位长度上的荷载值为q=886.95/（15×4.5）+0.738=13.9KN/m
受力简图如下:
梁跨中最大弯矩为:
Mmax=1/8qL2=1/8×13.9×4.52=35.2(kN·m)
支座处最大剪力值为:
Qmax=1/2qL=1/2×13.9×4.5=31.3(kN)
I40b型工字钢:截面惯性矩Ix=22781cm4,截面地抗拒Wx=1139cm3,半截面面积Sx=671.2cm3,腹板厚度d=12.5mm.纵梁所受的弯曲应力为:
σmax=
Mmax/Wx=（35.2/1139）×103=30.9(Mpa)〈[σw]=145Mpa
抗弯强度满足要求。
纵梁所受的剪应力为:
τmax=
Qmax·Sx/Ix·d=31.3×671.2×102/22781×12.5=7.4(Mpa)〈[τ]=85Mpa
抗剪强度满足要求。
跨中挠度验算:
fmax=＜4500/400m=11.25m
容许值
刚度满足要求
（2）钢结构门架横梁I40b工字钢计算
①受力简图
计算跨径取2m，因横梁为I40b工字钢,为简化计算将工字钢上的荷载化为均布线荷载，按简支梁计算。
②荷载计算
P1=（886.95+4.5×15×0.738）/2=468.38KN
则每排工字钢集中力为:
P2=468.38/15=31.3KN
跨中最大弯矩：Qmax=31.3×1.286=40.2KN〈[Fw]
查工具书,得到厚度大于16-40的抗剪强度fv=120N/mm2
抗拉、抗压和抗弯f=205
N/mm2
破坏时荷载[Fw]=fv(抗剪强度)×A(截面积)=205
N/mm2×94.07cm2=1928.4KN
③刚度验算
按四等跨连续梁挠度系数计算：
在均布荷载作用下：M=系数×ql2，Q=系数×ql，f=系数×ql4/100EI
在集中荷载作用下：M=系数×ql，Q=系数×P，f=系数×ql3/100EI
只考虑集中荷载作用下挠度：f=1.079·PL3/（100×EI）=〈L/400=5mm容许值）单根40b满足要求!
未考虑连续对力和弯矩的分配,计算时取最不利情况验算.
（3）立柱受力验算
门洞两侧由10根（实际承重的6根）直径426mm的钢管桩组成，立柱的荷载为1/2(门洞上方荷载+纵梁重量),纵梁重量为15×4.5×0.738KN/m
=49.8KN,因此立柱所受的荷载为:886.95+49.8+18×0.738=950.03KN,每根立柱所承受的荷载值可近似地取N=950.03/6=158.4KN,立柱高度为:4.1m
钢管柱壁厚8mm。
钢管净截面积为：A==42001mm2
立柱所受压力为：
立柱抗压强度满足要求
回旋半径i=147.8
长细比=L/i=4100/147.8=27.7，查表得系数为0.9
稳定性：=158.4×103/（0.9×42001）=4.2MPa<140MPa
因此钢管稳定性满足要求
12