现浇箱梁支架计算书word.doc

怀集至阳江港高速公路怀集至郁南段一期工程X2合同段

A匝道第三联现浇支架
计算书

编制：
审核：
审批：

中铁二十局集团有限公司
怀阳高速公路X2标项目经理部
二〇一八年二月

目 录

一、工程概况 1
二、箱梁设计情况 1
三、支架布设方案 3
四、计算依据 4
五、荷载计算取值 5
1、恒载 5
2、活载 5
六、各构件受力计算 5
1、荷载分块 5
2、荷载计算 6
3、支架验算 8
（1） 竹胶板验算 8
（2） 方木验算 9
（3） I14工字钢验算 10
（4） 贝雷梁验算： 10
（5） I36工字钢验算： 13
（6） Φ529mm钢管桩计算 15
（7） C30混凝土独立基础计算 15

A匝道桥第三联支架计算
一、工程概况
本桥为跨越道路而设，路线纵断较高，最大桥高约38米。桥跨设计为(25+30+30)+5×25+(25+37+25)，上部结构采用预应力混凝土预制小箱梁和预应力混凝土现浇箱梁。桥墩采用柱式墩、墙式墩，桥台采用柱式台；桥墩、桥台基础均采用桩基础。桥跨起点桩号为AK0+602.418，终点桩号AK0+905.018，中心桩号AK0+753.718，桥跨全长为302.6m（包括耳墙）。本桥平面位于圆曲线、缓和曲线、缓和曲线和圆曲线上，纵断面纵坡为3.95%和0.5%。
二、箱梁设计情况
本桥第三联（25+37+25m）于AK0+862.28上跨B2匝道桥，交叉角度149°，8号墩至11号台，桥位布置见图1。全桥箱梁高度均为200cm，跨中顶板厚度25cm，底板厚度22cm，梁端顶板厚度45cm，底板厚度42cm；翼缘板宽度250cm，翼缘板板端厚度18cm，翼缘板根部厚度45cm。腹板高度113cm，厚度由梁端80cm向跨中45cm渐变。箱梁细部尺寸见表1，箱梁横断面见图2。混凝土强度为C50，工程量为569.75m³。
联 编 号
端横梁
宽 度
（cm）
中横梁
宽 度
（cm）
腹板渐变
段长度
（cm）
箱梁
室数
箱梁顶板
宽度
（cm）
箱梁底板
宽度
（cm）
备 注
A匝道第3联
100
0
100
1室
1050
472

图1 桥位布置图

图2 箱梁横断面图
三、支架布设方案
支架顺桥向第1跨设置2个边墩、1个中墩，编号①、②、③；第2跨设置2个边墩、2个中墩，编号①、②、③、④；第3跨设置2个边墩、1个中墩，编号①、②、③。详细布置图3如下：

图3第三联支架布置立面图
支架钢管柱横桥向对应中线对称布置4根，间距均为2.7米。钢管柱上放置双拼I36a工字钢横梁，横梁上面布置321型贝雷梁。贝雷梁由花窗连接两拼一组或三拼一组，其中三拼一组间距45cm，两拼个一组间距90cm。中线处两侧对称放置，由内至外分别为两拼、三拼、两拼，断面共有6组14片贝雷，每组贝雷间距为90cm，每隔6米用[10槽钢横向将所有贝雷梁连接为一整体。贝雷上面放置I14工字钢分配梁，间距60cm。工字钢上再放10*10cm方木，方木间距在底板下为25cm，在翼板下间距为40cm。方木上面放置底模竹胶板，翼板段应搭设钢管架支撑翼板模板，钢管架的搭设应满足规范要求。详细布置图4如下：

图4 支架布置横断面
四、计算依据
1、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社2001年10月第1版）；
2、怀阳高速公路怀集至郁南段一期工程两阶段施工图设计文件；
3、《装配式公路钢桥多用途使用手册》（人民交通出版社2002年3月第1版）；
4、《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》JGJ 130－2011；
5、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011；
6、《公路工程施工安全技术规范》JTJ 076-95；
7、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004。
五、荷载计算取值
1、恒载
（1）梁体混凝土自重取26KN/m3；
（2）竹胶板自重取0.09KN/m2；
（3）木方自重取6.5KN/m3；
（4）扣件式钢管自重取0.035KN/m；
（5）321型贝雷片自重取1KN/m（包括连接件等）；
（6）I14工字钢自重0.1689KN/m，I36a工字钢自重0.6003KN/m；
（7）外径Ф529mm、壁厚10mm钢管桩自重1.28KN/m；
2、活载
（1）施工人员、机具、材料及其它临时荷载取2.5KN/m2；
（2）振捣、倾倒混凝土荷载取４KN/m2；
六、各构件受力计算
1、荷载分块
将截面划分为以下几个部分，如图5所示。

图5荷载分块

1#面积
2#面积
3#面积
总面积
0.787*2
1.518*2
0.517*2
5.64
2、荷载计算
（1）箱梁自重
依据设计图纸，计算C50混凝土方量为：
=5.64*33+（(5.64+7.92)*1/2+11.97*1）*2=223.62m³，钢筋混凝土容重26KN/m³,则GL=223.62*26=5814.12KN。
则各部位换算的面荷载为：
GL1=0.787/5.64*5814.12/(11+12+11)/2.50=9.54KN/㎡
gL1=9.54KN/㎡*1.3=12.40KN/㎡
GL2=1.518/5.64*5814.12/(11+12+11)/1.65=27.89KN/㎡
gL2=27.89KN/㎡*1.3=36.26KN/㎡
GL3=0.517/5.64*5814.12/(11+12+11)/1.10=14.25KN/㎡
gL3=14.25KN/㎡*1.3=18.53KN/㎡
（2）模板自重
1）内外模板荷载
＝（(23.81-10.50)+11.16）*(11+12+11)*0.09＝74.88KN，其中23.81为跨中横断面外轮廓线周长（AutoCAD查询），10.50为顶板宽度，11.16跨中横断面内轮廓线周长（AutoCAD查询），竹胶板自重取0.09KN/m2。
2）内模5×10cm背愣木方荷载
=(11+12+11)/0.3*11.6*0.05*0.1*6.5=42.73KN，木方自重取6.5KN/m3。
3）内模钢管荷载
=(11+12+11)/0.9*（1.53*3+1.41*2+4.6+4.03+（2.36+2.28）*2）*0.035＝33.48KN。钢管自重取0.035KN/m，内模钢管加固详细见图6。

图6 内模板钢管加固
4）侧模竖向5×10cm背愣木方荷载
=（(11+12+11)/0.4*1.59）*2*0.05*0.1*6.5=8.78KN
5）侧模及翼缘板钢管支架荷载
＝(11+12+11)/0.9*14*1.72*0.035＝31.84KN。
侧模钢管布置为0.9*0.9m，从布置图得知横断面总共布置14根，最长1.85m，最短1.59m，取平均长度（1.85+1.59）/2=1.72m。
以上1）-5）汇总
Gm＝74.88+42.73+33.48+8.78+31.84=191.71KN
换算的面荷载为：=191.71/(11+12+11)/10.50=0.54KN/㎡
gm=0.54*1.3=0.70KN/㎡（取1.3的安全系数）
（3）纵向10×10cm木方荷载
纵向方木包含底模板、侧模板、翼缘板及钢管脚手架底托，根据布置图得知总共53根。
＝53*(11+12+11)*0.1*0.1*6.5＝117.13KN。
换算的面荷载为：=117.13/(11+12+11)/10.50=0.33KN/㎡
g木方=0.33*1.3=0.43KN/㎡（取1.3的安全系数）
（4）I14工字钢自重
＝（(11+12+11)/0.6+1）*13.2*0.1689＝128.57KN
换算的面荷载为：=128.57/(11+12+11)/10.50=0.36KN/㎡
gI14=0.36*1.3=0.47KN/㎡（取1.3的安全系数）
（5）贝雷梁自重
＝(11+12+11)*14*1＝476KN
换算的面荷载为:＝476/(11+12+11)/10.50=1.33KN/㎡
g贝雷=1.33*1.3=1.73KN/㎡（取1.3的安全系数）
（6）双拼I36工字钢自重
＝4*13.2*0.6003*2＝63.39KN
换算的面荷载为：=63.39/(11+12+11)/10.50=0.18KN/㎡
gI36=0.18*1.3=0.23KN/㎡（取1.3的安全系数）
（7）施工荷载
①施工人员、机具、材料及其它临时荷载取2.5KN/m2；
②振捣、倾倒混凝土荷载取４KN/m2；
则施工附加荷载
f=2.5+4=6.5KN/m2
gf=6.5*1.3=8.45KN/㎡（取1.3的安全系数）
3、支架验算
（1） 竹胶板验算
竹胶板规格为1200mm*2400mm*15mm，其截面特性如下：w=bh2/6=1.2*0.0152/6=4.5×10-5m³；
I=bh3/12=1.2*0.0153/12=3.38×10-7m4
最不利位置位于Ⅱ区，对其竹胶板进行简算
计算跨径为25-10=15cm，为简化计算按简支梁进行简算。
q=gL2+gf+gm=36.26+8.45+0.70=45.41KN/㎡
跨中弯矩M1/2=qbl2/8=45.41*1.2*0.152/8=0.15KN·m应力计算：σ=M1/2/w=0.15KN·m/（4.5×10-5m³）=3.33MPa＜[σ]=9.5MPa挠度计算：
f1/2=5q*b*l4/384EI=5*45.41*1.2*0.154/(384*6.5*103MPa*3.38×10-7m4)=0.163mm＜[f]=150/400=0.375mm
所以木模板满足要求。
（2） 方木验算
纵梁方木规格为10cm×10cm，其截面特性如下：w=bh2/6=0.1*0.12/6=1.67×10-4m³
I=bh3/12=0.1*0.13/12=8.33×10-6m4
纵梁自重=0.1*0.1*0.6*6.5KN/m3/(0.6*0.25)=0.26KN/㎡
g纵=0.26*1.3=0.34KN/㎡（取1.3的安全系数）
最不利位置位于Ⅱ区，对其进行简算。
q组=gL2+gf+gm+g纵=36.26+8.45+0.70+0.34=45.75
跨中弯矩：M1/2=qbl2/8=45.75*0.15*0.62/8=0.31KN·m；
应力计算：
σ=M1/2/w=0.31KN·m/（1.67×10-4m³）=1.86MPa＜[σ]=9.5MPa；
挠度计算：f1/2=5q*b*l4/（384EI）=5*45.75*0.15*0.64/（384*6.5*103MPa*8.83×10-6m4）=0.20mm＜[f]=600/400=1.5mm
所以方木纵梁满足要求。
（3） I14工字钢验算
I14工字钢间距为60cm，贝雷梁间距45cm，工字钢截面特性为：I=712cm4，W=102cm3
最不利位置位于Ⅱ区，对其工字钢进行简算。
=q组=gL2+gf+gm+g纵+gI14
=36.26+8.45+0.70+0.43+0.36=46.20KN/㎡
跨中弯矩：M1/2=qbl2/8=46.20*0.6*0.452/8=0.70KN·m；
应力计算：
σ=M1/2/w=0.70KN·m/102×10-6m³=6.86MPa＜[σ]=140MPa；
挠度计算：f1/2=5q*b*l4/384EI=5*46.20*0.6*0.454/384*2*105MPa*712×10-8m4=0.01mm＜[f]=450/400=1.125mm
所以I14工字钢满足要求。
（4） 贝雷梁验算：
1）贝雷桁架单元杆件性能

2）贝雷桁架容许内力表

3）贝雷桁架几何特性

注：贝雷桁架挠度计算经验公式
①当桁架节数为奇数时：fmax=d(n2-1)/8
②当桁架节数为偶数时：fmax=dn2/8
式中：n——桁架节数
d——常数，对单层桁架d=0.3556cm；
对双层桁架d=0.1717cm。
q1=12.40*2.5/2+(0.70+0.43+0.47+1.73)*10.5/14+8.45*10.5/14
= 24.34KN/m= ´ + ´ + ´ =
q2=36.26*1.649/3+(0.70+0.43+0.47+1.73)*10.5/14+8.45*10.5/14
=28.77KN/m=´ + ´ + ´ =
q3=18.53*1.10/2+(0.70+0.43+0.47+1.73)*10.5/14+8.45*10.5/14
=19.03KN/m=
对中跨12mⅠ区翼缘板下贝雷梁进行简算
弯矩计算：
M1/2＝q1l2/8＝24.34*122/8＝438.12KN·m＜[M]=788.2KN·m
剪力计算：
Q＝q1l/2＝24.34*12/2＝146.04KN＜[Q]=245.24KN
挠度计算：
f1/2=5q1l4/384EI=5*24.34*124/（384*2*105MPa*250497.2×10-8m4）=13.12mm＜[f]=12000/400=30mm
所以贝雷梁满足要求。
对中跨12mⅡ区腹板下贝雷梁进行简算
跨中弯矩计算：
M1/2＝q2l2/8＝28.77*122/8＝517.86KN·m＜[M]=788.2KN·m
剪力计算：
Q＝q2l/2＝28.77*12/2＝172.62KN＜[Q]=245.24KN
挠度计算：
f1/2=5q2l4/384EI=5*28.77*124/（384*2*105MPa*250497.2×10-8m4）=15.5mm＜[f]=12000/400=30mm
所以贝雷梁满足要求。
对Ⅲ区底板下贝雷梁进行简算
跨中弯矩计算：
M1/2＝q3l2/8＝19.03*122/8＝342.54KN·m＜[M]=788.2KN·m
剪力计算：
Q＝q3l/2＝19.03*12/2＝114.18KN＜[Q]=245.24KN
挠度计算：
f1/2=5q3l4/384EI=5*19.03*124/（384*2*105MPa*250497.2×10-8m4）=10.26mm＜[f]=12000/400=30mm
所以贝雷梁满足要求
（5） I36工字钢验算：
最不利位置位于Ⅱ区，验算第2跨12m范围内工字钢。
I36a工字钢，A=76.480cm2，Ix =15800cm4，W=875cm3
q2=38.73*4/2.7*12=688.53KN/m
荷载计算
1）箱梁混凝土荷载
＝5.66×12×26＝1765.92KN，其中：5.66为跨中箱梁面积（AutoCAD查询）。
2）内外模板荷载
＝（(23.81-10.50)+11.16）*12*0.09＝26.43KN，其中23.81为跨中横断面外轮廓线周长（AutoCAD查询），10.50为顶板宽度，11.16跨中横断面内轮廓线周长（AutoCAD查询）
3）纵向10×10cm木方荷载
纵向方木包含底模板、侧模板、翼缘板及钢管脚手架底托，根据布置图得知总共53根。
＝53×12×0.1×0.1×6.5＝41.34KN。
4） 内模5×10cm背愣木方荷载
=12/0.3×11.16×0.05×0.1×6.5=14.51KN
5)内模钢管荷载
=12/0.9*（1.53*3+1.41*2+4.6+4.03+（2.36+2.28）*2）*0.035＝11.82KN。
6)侧模竖向5×10cm背愣木方荷载
=（12/0.4×1.59）×2×0.05×0.1×6.5=3.10KN
7)侧模及翼缘板钢管支架荷载
＝12/0.9×14×1.72×0.035＝11.24KN。
侧模钢管布置为0.9*0.9m，从布置图得知横断面总共布置14根，最长1.85m，最短1.59m，取平均长度（1.85+1.59）/2=1.72m。
8)I14工字钢荷载
＝（12/0.6+1）×13.2×0.1689＝46.82KN。
9)贝雷梁荷载＝12×14×1＝168KN。
10)混凝土倾倒、振捣荷载＝12×10.5×4＝504KN。
11)施工人员、机具、材料及其它临时荷载＝12×10.5×2.5＝315KN。
上述荷载合计
（1765.92+26.43+41.34+15.08+11.82+3.10+11.24+46.82+168+504+315）*1.3=3781.38KN。（取1.3的安全系数）
均布荷载q＝3781.38/4/13.2＝71.62KN/m。
弯矩计算M＝71.62×2.72/8＝65.26KN·m，其中2.7为工字钢跨度，详见布置图。
抗弯计算σ＝M/W＝71.62*103/875＝81.85Mpa<[б]＝145Mpa
挠度计算：
f=5ql4/384EI=5*71.62*1.3*2.74/(384*2.1*1011*15800*10-8)
＝1.94mm<(2700/400)＝6.75mm
所以I36工字钢满足要求。
（6） Φ529mm钢管桩计算
贝雷纵梁以上荷载＝3781.38KN
工字钢荷载＝4×13.2×0.6003*1.3＝41.2KN（取1.3的安全系数）
上述荷载合计＝3781.38+41.2＝3822.58KN
钢管桩回转半径r＝0.529/4×√(1+(0.509/0.529) 2)＝0.184m
钢管桩长细比λ＝1×22/0.184＝119.6
稳定系数ф＝0.651-(0.651-0.583)/10×6.4＝0.6075，查《路桥施工计算手册》P790页a类截面轴心受压构件稳定系数。
单根钢管桩可承受最大压力
＝140×106×0.6075×(3.14/4×(0.5292-0.5092))/1000＝1386KN。
单根钢管桩轴向压力N=3822.58/2/4=477.82KN<1386KN
所以Φ529mm钢管桩满足要求。
（7） C30混凝土独立基础计算
1）钢管桩自重荷载＝4*22*1.28*1.3＝146.43KN。（取1.3的安全系数）
2）单个混凝土条形基础自重荷载
＝11.1*1.2*0.8*2.6*1.3＝36.02KN（取1.3的安全系数）
3）地基所承受压力＝3822.58/2+146.43+36.02＝2093.74KN
4）所需的地基承载力＝2093.74/1.2/11.1＝157.19Kpa
结论：根据以上计算结果可知，当基础尺寸为1.2×0.8m，且在最不利的情况下,基底承载力达到157.19Kpa，受力可以满足施工安全需要。施工时按照220Kpa来控制地基承载力，在做条形基础前必须做触探试验。
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