天桥箱梁施工现浇支架计算详细步骤.doc

天桥箱梁施工现浇支架计算
1.工程简介：
LK0+170匝道桥：设计为单箱三室结构，共一联5跨，箱梁宽15.5m，其中箱体底宽11.5m，采用满堂碗扣式钢管支架。
XK0+677连接线桥：设计为单箱单室结构，共一联3跨，箱梁宽8.5m，其中箱体底宽4.5m，由于该桥在K223+766.4上跨主线，在该处采用工字钢门式支架外，其余均采用碗扣式钢管满堂支架。门式支架结构型式如下：工字钢支架体系由扩大基础、φ500×10mm钢管、砂筒、横桥向双拼I32a工字钢、I32b工字钢纵梁、10cm×10cm木方(间距0.3m)横向分配梁、12cm×12cm木方(间距0.3m)纵向分配梁组成。
K216+700天桥设计为单箱单室结构，共一联2跨，箱梁宽6.5m，其中箱体底宽4.0m，由于该桥在K216+700上跨主线，在该处采用工字钢门式支架外，其余均采用碗扣式钢管满堂支架。门式支架结构型式如下：工字钢支架体系由扩大基础、φ500×10mm钢管、砂筒、横桥向双拼I32a工字钢、I32b工字钢纵梁、10cm×10cm木方(间距0.3m)横向分配梁、12cm×12cm木方(间距0.3m)纵向分配梁组成。
K217+060天桥设计为单箱单室结构，共一联2跨，箱梁宽6.5m，其中箱体底宽3.5m，由于该桥在K217+060上跨主线，在该处采用工字钢门式支架外，其余均采用碗扣式钢管满堂支架。门式支架结构型式如下：工字钢支架体系由扩大基础、φ500×10mm钢管、砂筒、横桥向双拼I32a工字钢、I32b工字钢纵梁、10cm×10cm木方(间距0.3m)横向分配梁、12cm×12cm木方(间距0.3m)纵向分配梁组成。
箱梁模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。箱梁底模板采用定型大块胶合板模板(厚15mm)，然后直接铺装在10cm×10cmm木方上；侧模、翼缘板模板为沿桥梁走向的专用桥梁竹胶模板。
本项目现浇箱梁分两次浇筑混凝土。第一次浇筑翼缘板以下的混凝土，第二次浇筑顶板和翼缘板。

LK0+170桥现浇箱梁第一次浇筑

LK0+170桥现浇箱梁第二次浇筑
XK0+677桥在K223+766.4上跨主线，在该处采用工字钢门式支架外，其余均采用碗扣式钢管满堂支架。门式支架净高不小于5m，净宽不小于5m。
满堂支架搭设示意图如下图所示。

满堂支架搭设示意图
本方案中，安全系数取1.2。
2.支架计算依据
《公路桥涵施工技术规范》(JTG_TF50-2011)
《木结构设计规范》(GB 50005-2003)
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)
《钢结构设计规范》(GB 50017-2011)
《建筑工程大模板技术规程》(JGJ74-2003)
《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ 166-2008)
《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规程》(JGJ128-2000)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)
《扣件式钢管脚手架计算手册》，王玉龙，2008年
《建筑施工计算手册》，江正荣，2001年7月
3.施工荷载计算及其传递
支架选型完成后，其计算的思路和原则应从上至下进行。
3.1.底模荷载
施工人员及设备荷载标准值1.5KN/m2。
倾倒混凝土时产生的竖向荷载经验值2.0～4.0KN/m2。
振捣混凝土时对水平模板产生的荷载标准值为2.0KN/m2。
模板自重荷载标准值木模为0.50-0.55KN/m2。
钢筋混凝土密度取26 KN/m3，根据箱梁断面荷载作如下划分：

K216+700桥现浇箱梁断面示意
模板荷载效应组合：恒载×1.2+活载×1.4。（活载主要包括：施工人员荷载、施工机具荷载、倾倒混凝土荷载、振捣混凝土荷载。恒载主要包括：混凝土荷载、模板自重荷载）
3.2.横向分配梁
梁底横向分配梁（模板次楞）荷载取值与底模荷载相同。
3.3.纵梁
纵梁（模板主楞）荷载为横向分配梁（模板次楞）传递的集中荷载。
3.4.立杆（临时墩）
立杆（临时墩）荷载为纵梁（模板主楞）下传集中荷载。由于在模板计算荷载时已考虑了恒载和活载的组合效应，故模板主楞下传至立杆的荷载可直接计算立杆稳定性。
3.5.地基荷载为立杆（临时墩）下传集中荷载。
落地支架计算顺序：模板→横梁（分配梁）→纵梁→立杆（临时墩）→地基。
4.碗扣式满堂支架计算
满堂式碗扣支架体系由支架基础（15cmC20砼垫层）、钢垫板、Φ48×3.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、12cm×12cm木方做横向分配梁(该分配梁在腹板下间距为0.6m，在其余地方间距为0.9m)、间距为30cm的10cm×10cm木方做纵向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。12cm×12cm木方分配梁沿横桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁底模板采用定型大块竹胶模板，直接铺装在10cm×10cm木方分配梁上进行连接固定；侧模、翼缘板模板为沿桥梁走向的竹胶模板。
根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，现浇箱梁立杆布置，纵桥向所有立杆步距为60cm，横桥向立杆步距为：箱体处为60cm，其余地方为90cm；支架横杆步距为在支架顶下120cm、支架底部沿高度方向120cm范围步距为60cm（各三层），其余为120cm。支架在桥纵向每360cm间距设置剪刀撑；支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固支撑在桥墩上；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在可调节底托上，以确保地基均衡受力。
4.1.支架材料参数
⑴.材料选择
①.WJ碗扣为Φ48×3.5 mm钢管；
②.立杆、横杆承载性能如下表所示：
立杆、横杆承载性能表
立 杆
横 杆
步距（m）
允许载荷（KN）
横杆长度（m）
允许集中荷载（KN）
允许均布荷载（KN）
0.6
40
0.9
4.5
12
1.2
30
1.2
3.5
7
1.8
25
1.5
2.5
4.5
2.4
20
1.8
2.0
3.0
4.2.荷载分析计算
梁底木模实际是支架体系的一部分。对于小钢管满堂支架来说，木模面板的强度决定了横向分配梁（模板次楞）的间距，横向分配梁的强度又决定了纵梁（模板主楞）的间距和立杆的横距，纵梁的强度又决定了立杆的纵距。
计算中取值：施工人员及设备荷载为1.5KN/m2，倾倒混凝土时产生的竖向荷载为4.0KN/m2，振捣混凝土时对水平模板产生的荷载为2.0KN/m2，木模自重荷载为0.50Kg/m2。混凝土密度取26KN/m3，底板和顶板混凝土胀模系数为1.05。计算底板时，施工人员荷载、设备荷载、木模自重荷载需要考虑箱内的影响。
由于腹板下底模受力最大，以其作为控制计算。箱梁腹板计算高度取1.7m，其混凝土自重荷载为1.7×26=44.2KN/m2。
q1=（44.2+0.5）×1.2+（1.5+4+2）×1.4=64.14KN/m2（适应计算模板承载能力）
q2=（44.2+0.5）×1.2=53.64KN/m2（适应计算模板抗变形能力）
翼缘板处底板混凝土(后面简称为底板混凝土)自重荷载0.45×1.05×26=12.29KN/m2。
q3=（12.29+0.5×2）×1.2+（1.5×2+4+2）×1.4=28.55KN/m2（适应计算模板承载能力）
q4=（12.29+0.5×2）×1.2=15.95KN/m2（适应计算模板抗变形能力）
4.3.底模面板计算
以腹板下底模面板做控制计算。

面板采用15mm厚竹胶板，模板次楞（纵向分配梁）间距为0.3m。
参照《路桥施工计算手册》表13-1,取模板宽d=0.2m，模板跨径L1=0.25m；
则模板每米长上的荷载为
q=q1×0.2=64.14×0.2=12.83kN/m（适应计算模板承载能力）
q=q2×0.2=53.64×0.2=10.73kN/m（适应计算模板抗变形能力）
跨中弯矩
M=qL12/10=12.83×0.22÷10=0.051kNm
底模模板采用高强度竹胶板，其允许弯应力取[σw]=9.5MPa，
模板需要的截面模量
W=M/(1.2×[σw])=0.051÷(1.2×9.5×103)=4.47×10-6 m2
根据W、b得h为：
h=(6w/b)0.5=(6×4.47×10-6÷0.2)0.5=0.016m
模板截面尺寸采用0.015m×0.2m核算其挠度，则有
取木材弹性模量 E=9.0×106kN/m2
I=bh3/12=0.2×0.0153÷12=5.63×10-8 m4
则挠度
f=5qL14/(384EI)
=5×10.73×0.24÷(384×9.0×106×5.63×10-8)=4.41×10-4m
f/L1=4.41×10-4÷0.2=0.0022>1/400=0.0025
满足要求。
4.4.底模次楞（纵向分配梁，忽略次楞自重，按简支梁）计算
纵梁跨度L2=0.6m，横桥向间距为0.3m。
箱体下面次楞荷载为q纵1=64.14×0.3=19.24kN/m。
底板下面次楞荷载为q纵2=28.55×0.3=8.57kN/m。
跨中弯矩
M= q纵1L22/8=19.24×0.62/8 =0.866KNm
需要的截面模量
W=M/(1.2×[σw])=0.866÷(1.2×9.5×103)=0.76×10-4 m2
纵梁宽度b预设为0.1m，则有纵梁高度
h=(6w/b)0.5=(6×0.76×10-4÷0.1)0.5=0.068m
初步取截面为0.1m×0.10m，根据选定的截面尺寸核算其挠度，有
I=bh3/12=0.1×0.13÷12=8.33×10-6 m4
f=5q纵1L14/(384EI)
=5×19.24×0.64÷(384×9.0×106×8.33×10-6)=3.92×10-4m
f/L1=3.92×10-4÷0.6=0.00072≤1/400=0.0025
故选用截面尺寸为0.1m×0.1m，间距为0.3m，跨距为0.6m的木方能满足要求。
4.5.底模主楞（横梁）计算
横梁荷载为纵向分配梁传递的集中力11.54kN（腹板下，荷载间距30cm；19.24×0.6=11.54kN）、7.71KN（底板下，荷载间距30cm；8.57×0.9=7.71kN），以腹板下横梁作为控制计算。
横梁选用12×12cm方木.
腹板下立杆纵向步距60cm，横向步距60cm；翼缘板下立杆纵向步距60cm，横向步距90cm；按简支梁计算。
主楞：
主楞截面面积A=0.12×0.12m2=0.0144m2
主楞截面抵抗矩W=bh2/6=12×122/6cm3=288cm3
主楞截面惯性矩I=bh3/12=12×123/12cm3=1728cm4
腹板下纵梁计算结果：

箱体下横梁(方木)受力计算模式单位:mm
跨中弯矩
Mmax=11.54×0.3-11.54×0.15=1.731KNm
σw=Mmax/w=1731×106/288＝6.01MPa<[σw]=9.5MPa
满足要求
跨中剪力
Q剪切力= 11.54×2÷0.0144×103=1.60×106Pa
=1.60MPa＞ [τ]=1.7 MPa,
满足要求
挠度计算
根据n=2,n为偶数，l=60cm
Wmax=(5n2+2)pl3/384nEI
=(5×22+2)×11.54×103×6003/384×2×8.5×103×1728×104
＝0.49mm<f=600/400=1.5mm 满足要求。
满足施工要求。
翼缘板下面纵梁计算结果：

翼缘板横梁(方木)受力计算模式单位:mm
跨中弯矩
Mmax=7.71×0.3-7.71×0.15=1.157KNm
σw=Mmax/w=1157×106/288＝4.02MPa<[σw]=9.5MPa
满足要求
跨中剪力
Q剪切力= 7.71×2÷0.0144×103=1.07×106Pa
=1.07MPa＜ [τ]=1.7 MPa
满足要求
挠度计算
根据n=2,n为偶数，l=600mm
Wmax=(5n2+2)pl3/384nEI
=(5×22+2)×7.71×103×6003/384×2×8.5×103×1728×104
＝0.32mm<f=600/400=1.5mm 满足要求。
满足施工要求。
4.6.立杆强度及稳定性（通过模板下传荷载）
腹板下单根立杆（横向步距600mm，纵向步距600mm）在最不利荷载作用下最大轴力F=11.54+11.5=23.08KN；翼缘板下单根立杆（横向步距900mm，纵向步距600mm）在最不利荷载作用下最大轴力F=7.71+7.71=15.24KN，在模板计算荷载时已考虑了恒载和活载的组合效应（未计入风压，风压力较小可不予考虑）。采用此值直接计算立杆的强度和稳定性。
碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝489mm2,A3钢，I＝10.78×104mm4则，回转半径λ=（I/A）1/2=1.58cm, 横杆步距h=120cm，
长细比λ＝L/λ=120/1.58=75.9<[λ]=150取λ＝76；
此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表
Φ＝0.744 [ó]=205MPa
[N]=0.744×489×205=74.6KN
按旧碗扣钢管折算系数0.8计,则74.6KN×0.8=59.7KN
支架立杆步距60cm中腹板下受最大荷载的立杆其N为23.08KN；翼缘板下最大荷载的立杆其N为15.24KN（见前碗扣件受力验算）
由上可知：腹板处：23.08KN≤[N]=59.7KN
底板处：15.24KN≤[N]=59.7KN
腹板处：n＝ [N]/N＝59.7/23.08＝2.6＞2
底板处：n =[N]/N＝59.7/15.24＝3.9＞2
结论：支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。
4.7.底托检算
当立杆最大轴力超过40KN时，则大于标准底托的承载能力，需要另行设计底托或对现有底托采用加强措施（《扣件式钢管脚手架计算手册》90页，王玉龙编著）。
N=23.08KN<40KN，故满足底托承载力要求。无需采取加强措施。
4.8.地基承载力
模板下传最不利荷载作用下最大轴力23.08KN，以23.08KN作为控制计算。底托下应力按45°角扩散，底托宽度0.15m，则立杆轴力传递到地基表面的面积为（0.15×0.15）2=0.0225m2。

则地基承载力最小值需要满足23080/0.0225=1.03KPa。
C15混凝土的容许抗压强度[ 15.0] MPa，安全起见按10Mpa考虑，所以可以确定地基满足安全施工要求。

4.9.上跨主线门架受力计算
¢500钢管间距240cm，钢管顶设钢垫板、砂箱，砂箱顶设I32b工字钢横梁，在其上设置I32b工字钢纵梁，纵梁间距与支架一致。
⑴.工字钢纵梁
工字钢纵梁选用I32b，腹板下间距为0.6m，底板下间距为0.6m。工字钢梁跨度按5m计算。
查建筑施工计算手册有：
I32b力学参数：E=210GPa, I=11626cm4,W=725.7cm3，A=73.52cm2
单位重57.71Kg/m
其最不利荷载布置如下图所示(单位：mm)。

图中，F2=11.54kN;
跨中弯矩
Mmax1=11.54×5.0×2.5-11.54×(0.1+0.7+…+2.5)=69.24KNm
自重产生的跨中弯矩为
Mmax2=0.577×5.02÷8=1.80KNm
则Mmax=69.24+1.8=71.04KNm
σw=Mmax/w=71.04×103/(725.7×2)＝48.95MPa<[σ]=181 MPa ，满足要求
荷载产生的剪力
Q剪力max1= 11.54×5=57.7kN
自重产生的剪力
Q剪力max2=0.0577×10×2.5=1.44kN
满足要求
挠度计算
工字钢弹性模量取E=210×103MPa 、惯性矩I=11.626×10-5m4 ，横梁的最大挠度为跨中截面：
按最大正应力布载模式计算：
集中荷载：P=64.4×0.6×0.6+2.886kN=25.97kN
f=PL3/48EI+2P (2500) L2/16EI+5qL4/384EI
=25.97×1000×50003/(48×210×103×11626×2×104)
+2×25.97×1000×2500×50002/(16×210×103×11626×2×104)
+5×0.577×50004/(384×210×103×11626×2×104)
=1.39+4.16+0.1=5.65mm＜[ω]= =5000/400=12.5mm
刚度满足要求。
⑵.工字钢顶托梁计算
桩顶托梁采用双拼I32a工字钢，钢管间距2.1m；查建筑施工计算手册有：
I32a力学参数：E=210GPa, I=11080cm4,W=692.5cm3，A=67.12cm2
单位重52.69Kg/m
则双拼I32a力学参数：E=210GPa, I=22160cm4,W=1385cm3，A=134.24cm2
单位重105.38Kg/m
纵梁两端的支撑力为(9×11.54+1.05×5)/2=54.56kN

纵梁受力计算模式 单位：mm
图中，F3=54.56kN;
跨中弯矩
Mmax1=54.56×3.5×1.05-54.56×(0.1+0.7)=156.86kNm
自重产生的跨中弯矩为
Mmax2=1.05×2.12÷8=0.58KNm
则Mmax=156.86+0.58=157.44KNm
σw=Mmax/w=157.44×103/1385＝113.68MPa<[σ]=181 MPa ，满足要求
荷载产生的剪力
Q剪力max1= 54.56×3.5=190.96kN
自重产生的剪力可忽略不计
满足要求
挠度计算
工字钢弹性模量取E=210×103MPa 、惯性矩I=11.626×10-5m4 ，横梁的最大挠度为跨中截面：
按最大正应力布载模式计算：
集中荷载：P=64.14×0.6×0.6+2.205kN=25.3kN
f=PL3/48EI+2P (2500) L2/16EI+5qL4/384EI
=25.3×1000×21003/(48×210×103×24052×104)
+2×25.3×1000×1400×21002/(16×210×103×24052×104)
+5×1.05×21004/(384×210×103×24052×104)
=0.1+0.39+0.005=0.495mm＜[ω]= =2100/400=5.3mm
刚度满足要求。
⑶.砂筒计算
根据以上计算可知，桩顶托梁的最大剪力Rmax为(25.3×9×2)/2=227.7KN，砂筒受力可按P=227.7*2.4=546.48kN计算
选用的砂筒规格如下图所示。

砂桶的顶心直径20cm，则顶心传递给细砂压应力为：
N/A=546480/(3.14×0.22/4)=17.4MPa。
泄砂桶内壁直径为28-1.6×2=24.8cm，泄砂桶装砂高度15cm，细砂向砂桶壁的侧向力为：17.4×0.248×0.15=647KN。
泄砂桶桶壁厚度1.6cm，桶壁高度20cm，则桶壁拉应力：
647000/(2×0.016×0.2)=101.1MPa<205MPa，满足。
⑷.钢管桩计算
根据以上计算，砂筒的最大荷载为546.48kN，此竖向荷载均需由桩基承担，故桩基可按照单墩550KN竖向承载能力进行设计。
①.支墩稳定性
支墩最大轴力P=550KN。
支墩选用Φ500×10热轧钢管，截面积A=15393.8mm2，支墩高度按5m计算。
②.强度验算
轴压力 N =550KN，计算得强度应力为35.736MPa，满足（由最大板厚 10 mm 得截面抗拉抗压抗弯强度设计值 f = 215 MPa）。
③.稳定验算
其回转半径ix=173.28mm，绕X、Y轴长细比为103.88，截面为b类截面。
绕X、Y轴受压稳定系数φx=φy = 0.530228。
计算得绕X、Y轴稳定应力为 172.61MPa，满足。
⑸.地基承载力计算
钢管桩通过法兰盘固定于预埋在混凝土块内的螺栓上，混凝土块上表面积为1.5m×1.5m,厚度为50cm，则由混凝土块传给地基的承载力为(考虑应力沿45°角扩散)
P=550÷1.5÷1.5=244kPa
故当地基承载力大于244kPa时(一般高速公路均能达到)，即可保证支架的安全。
4.10.结论：
经计算结果判断，碗扣式支架、钢管门架满足要求，可按此施工。

【本文档内容可以自由复制内容或自由编辑修改内容期待你的好评和关注，我们将会做得更好】

最新范本,供参考！