双柱式盖梁施工计算书(剪力销).doc

中山市古神公路二期工程北段I标

盖梁施工计算书

中铁七局集团郑州工程有限公司
中山市古神公路二期工程北段I标项目经理部

目 录
一、编制依据 2
二、分项工程概况 2
三、专项施工方案设计 2
四、支承平台及模板布置 3
五、计算参数 5
六、结构计算 5
（一）、荷载分布 5
（二）、底模（竹胶板）受力计算 6
（二）、龙骨受力计算 6
（三）、分布梁受力计算 7
（四）、主横梁受力计算 8
（五）、钢棒（剪力销）受力计算 10
（六）、预留孔受力计算 10
（七）、侧模受力计算 11
（九）、对拉杆计算 13
七、结论 13

一、编制依据
1、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
2、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
3、《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》（JGJ130-2001）
4、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）
5、国家及交通部颁发的有关设计、施工规范及验收标准
6、《中山市古神公路二期工程北段Ⅰ标施工图设计》
7、现场实际情况及调查资料
二、工程概况
中山市古神公路二期工程北段Ⅰ标中小桥共三座，但只有麒麟中桥有墩柱6条，盖梁8个，主道盖梁长13.039m,辅道盖梁9.375m，高1.3m,宽1.6m，砼设计强度为C30,主道盖梁为24.9m，辅道盖梁18.0m.
三、专项施工方案设计
麒麟中桥1#、2#桥墩处于河涌，为方便小鱼船通航，桩基施工时只半幅围堰。因此，不可能采取管架式支架，钢棒箍成本高，介于顾及到进度，经济效益施工方便，决定采用剪力销作为承重支撑，即在墩柱上预留孔穿钢棒搭设支承平台施工。本方案将对主道双柱式盖梁荷载、弯矩最大、最不利的工况下对其模板支撑体系进行分别设计和验算，辅道不以算之。
主道双柱式盖梁最大尺寸为1303.9cm ×160cm×130cm，混凝土方量24.9m3。盖梁简图如下：

四、支承平台及模板布置
盖梁施工支承平台采用在每个墩柱上各穿一根250cm长φ120mm钢棒（A45钢），上面采用墩柱两侧各一根1400cm长I63a工字钢做横向主梁；主梁上面安放一排每根300cm长 的I20a工字钢，间距为60cm作为分布梁；分布梁上架300cm×10cm×10cm的方木作为龙骨，龙骨间距为30cm；龙骨上铺设2.0cm后的塑胶板作为盖梁底模。盖梁侧模采用2cm塑胶板,模厚度为δ20mm，在肋板外设3排长14m的2[14背带，间距50cm。在侧模外侧采用间距60cm的2[10槽钢作竖带，竖带高130cm；在竖带上间隔60cm设一条M20的螺栓作拉杆，在竖带外设φ48的钢管斜撑，支撑在横梁上。传力途径为：盖梁底模→龙骨（3m×0.1m×0.1m方木）→纵向分布梁（I20a工字钢）→横向主梁（I63a工字钢）→支点φ120mm钢棒（A45钢）。为了方便调整高度和拆模施工，采用三角木支撑横向主梁。如下图：

五、计算参数
序号
材料名称
规格
单位重量
弹性模量
（×103 ）Mpa
截面积
cm2
抵抗矩
W(cm3)
惯性矩
I(cm4)
1
塑胶板（底）
244×122×2cm
5.8 Kg/m2
9

2
方木
300×10×10cm
4.5Kg/m
9

166.67
833.33
3
小横梁
工字钢I20a
27.91 Kg/m
210
35.55
236.9
2369
4
大横梁
工字钢I63a
121.36 Kg/m
210
154.59
2984.3
94004
5
钢棒
Φ120mm

113.1

6
背带
槽钢[14a
14.53 Kg/m
210
18.51
80.5
563.7
7
竖带
槽钢[10
10Kg/m
210
12.74
39.4
198.3
8
拉杆
Φ20mm

9
螺栓
M20

1、钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa；
2、钢材抗剪强度设计值［τ］=125Mpa；
3、振捣混凝土产生的荷载：2 KPa即2.0KN/m2；
4、倾倒混凝土产生的荷载：6 KPa即6.0KN/m2；
5、钢筋混凝土的容重：26 KN/m3；
6、组合塑胶模板及连接件0.75 kN/m2。
六、结构计算
（一）、荷载分布
1、盖梁总长L=13.039m,悬臂长a=2.911m，墩柱净距L1=7.21m， I63a工字钢总长14m。
盖梁砼重量：q1=26KN/m3×24.9m3=647.4KN
2、盖梁两侧各设置一根长148m的I63a工字钢作为横向主梁，则有：
q2=121.36×10×14×2=33.98KN
3、主梁上铺设长3m的I20a工字钢作为分布梁，每根间距60cm，按盖梁全长13.039m布置，共23根，则有：q3=27.91×10×4×23=25.68KN
4、分布梁铺设龙骨（3m× 0.1m×0.1m方木，间距0.2m）共9排，需27m；龙骨上铺设厚度为2.0cm的塑胶板；侧面对拉厚度为20mm的木模板，设3排长14m的2[14靠背槽钢做背带；在侧模外侧采用间距0.6m的2[10靠背槽钢作竖带，竖带高130m，共23排。则有：
（1）、底模荷载：qj=5.8×(13.039×1.6+1.75×1.6×2)×10/1000=1.53KN
（2）、龙骨荷载：ql=0.1×0.1×27×11×20×10/1000=0.59KN
（3）、侧模及连接件荷载：qc=5.8×2×0.75=8.7KN
（4）、背带及竖带荷载：qb=［2×2×14×14.53×3+2×1.3×23×10×2］/1000×10=36.37KN
q4= qj + ql + qc + qb =47.21KN
5、施工人员、机具重量荷载按2.5KN/m2，则有：
q5=13.039×1.6×2.5=52.16KN
6、振捣砼产生的荷载按2 KN/m2，砼浇筑产生的冲击荷载按6 KN/m2，则有：
q6=13.039×1.6×8=166.9KN
7、荷载分项系数：静荷载按1.2，活荷载按1.4。
（二）、底模（塑胶板）受力计算
1、按强度验算：
底模上的均布荷载：qd=（1.2×647.4+ 1.4×219.06）/13.039=83.10KN/m
按强度砼算要求模板厚度：
h=L/4.65×0.2279=200/4.65×0.2279=9.8mm
2、按刚度验算：
验算荷载：qd=（1.2×q1）/L=（1.2×647.4）/13.039=59.58 KN/m
要求模板厚度：
h= L/6.7×=300/6.7×0.2279=10.2mm
∵采用模板厚度20mm＞max｛9.8mm, 10.2mm｝
∴底模满足施工要求。
（二）、龙骨受力计算
作用于每根方木上的均布荷载：qf=[(q1+qj) ×1.2+(q5+q6)×1.4]/L/8
=[(647.4+1.53)×1.2+(52.16+166.90)×1.4]/13.039=10.41KN/m。
按三等跨连续梁计算，其下分布梁间距为0.6m，则有
1、弯曲强度：
σ= qf ×L2/（10w）=10.41×0.62/（10×166.67×10-6）2.25MPa＜［σ］=9Mpa
2、抗弯刚度：
f= qf ×L4/（150EI）=10.41×0.64/(150×9×103×106×833.33×10-8) =0.12mm＜［f］=L/400=600/400=1.5mm
综上所述方木满足施工要求。
（三）、分布梁受力计算
I20a工字钢分布梁直接承受底模以上的自重，分布在圆柱两侧的I63a工字钢上，两工字钢主梁紧贴圆柱，间距按圆柱直径100cm，故I20a工字钢分布梁计算跨径为100cm，盖梁底宽为160cm，分布梁两端各悬臂70cm，悬臂有利跨中受力，不计悬臂部分，按简支梁计算，实际偏安全，如下图

分布梁布设间距0.6m，作用于每根分布梁上的荷载：
qh=0.6×[(q1+q4)×1.2+(q5+q6)×1.4]/L=0.6×[(647.4+47.21)×1.2+(52.16+166.9)×1.4]/13.039=52.47KN/m。
计算跨径1.0m，按简支梁计算，则有
跨中弯矩：M=qh ×L 2/8 =52.47×1.02/8=6.56KN∙m
1、弯曲强度：σ=M/W=6.56×103/（236.9×10-6）=27.69MPa＜［σ］=215Mpa
2、抗弯刚度：f= 5×qh ×L4/（384EI）=5×52.47×103×1.44/(384×210×103×106×2369×10-8) =0.14mm＜［f］=L/400=1.0/400=0.25mm
综上所述I20a工字钢满足施工要求。
（四）、主横梁受力计算
I63a工字钢主梁承受由分布梁传下的荷载，按均布荷载考虑，两根工字钢各承受一半的力，工字钢搭在两圆柱预埋的钢棒上，故工字钢计算跨径为两圆柱中心的间距，取为7.217m，按两端外伸悬臂计算。如下图

作用于每根I63a工字钢主梁上的荷载：qz=1/2×［1.2×(q1 +q3+q4)+1.4×(q5+q6)］/L=1/2×［1.2×(647.4+25.68+47.21)+1.4×(52.16+166.9)］/13.039=44.9KN/m
1、跨中弯矩：M=qz lx［(1-a/x)(1+2a/l)-x/l］/2 =1/2×44.9×7.217×6.52×［(1-2.911/6.52)×(1+2×2.911/7.217)-6.52/7.217］=102.09KN∙m
σ=M/W=102.09×103/(2984.3×10-6)=34.51MPa＜［σ］=215Mpa
2、跨中挠度：f= qz l4(5-24a2/l2)/384EI=44.9×103×7.2144×(5-24×2.9112/7.2172)/(384×210×103×106×94004×10-8)= 0.02040m=20.4mm＜[f]=l/400=7217/400=18.0mm
3、悬臂端点挠度：f= qz al3(6a2/l2+3a3/l3-1)/24EI=44.9×103×2.911×7.2173×(6×2.9112/7.2172+3×2.9113/7.2173-1)/(24×210×103×106×94004×10-8)=-0.004331m=-1.79mm
即上翘1.79mm＜[f]=l/400=2911/400=7.28mm
综上所述I63a工字钢满足施工要求。
（五）、钢棒（剪力销）受力计算
钢棒为悬臂结构，工字钢紧贴圆柱，故只考虑钢棒受剪，4个支点抗剪截面分担承受上面传来的重力。如下图

每个盖梁按墩柱设两个钢棒支承上部荷载，采用Ф120高强钢棒(A45)，端外露0.45米，作用于每个钢棒支点上的剪力：
Qz=1/4×［1.2×(q1+q2+q3+q4)+1.4×(q5+q6)］=1/4×［1.2×(647.4+33.98+25.68+47.21)+1.4×(52.16+166.9)］=302.95KN
t=Q/A=302.95×103/（113.1×10-4）=26.79MPa<[τ]=125Mpa
所以本工程盖梁采用Ф120高强钢棒(A45)能满足要求。
（六）、预留孔受力计算
1、钢棒对预留孔底的压力：P＇=2Q=2×856.29=1712.58KN
2、预留孔底部平均受压面积：S=D×d=1600×120=192000 mm2（式中D为墩柱直径，d为圆钢直径）。
3、平均压应力：σ= P＇/S=1712.58×103/（192000×10-6）=8.92 MPa
因孔底平均压应力远小于墩柱混凝土设计强度C30，即30MPa ,故墩柱预留孔在盖梁支设模板、浇注混凝土时，其强度可以保证。
（七）、侧模受力计算
根据《简明施工计算手册》有关章节（P310）进行验算，模板侧压力取以下两式中的较小值：
Pm＝γH， γ取26KN/m2，H取2.7m，则F＝26×2.7＝70.2KN/m2
Pm＝4+（1500/T+30）- Kx×Kw×V1/3，T取30℃，Kx取1.15，Kw取1.2，V=1m/h，则Pm =4+（1500/30+30）-1.2×1.15×11/2=27.62KN/m2
故模板侧压力取Pm=27.62 KN/m2。
1、 面板计算
面板采用δ＝6mm钢板，每格面板尺寸为0.7 m×0.4m， 查《路桥施工计算手册》（P773）附表2-17，按两边嵌固，两边简支计算
（1）、最大的正应力δmax
Ly/Lx=0.4/0.7=0.57，查P773，表2-17知，Kx＝0.0410，Ky＝0.0042，则
Mx＝KxqLx2＝0.0410×27.62×0.42＝0.1812KN.m
My＝KyqLy2＝0.0042×27.62×0.42＝0.0186KN.m
钢材的泊松系数ν取0.3，修正后
Mx’= Mx+U.My＝0.1868KN.m
My’= My+U.My＝0.0242 KN.m
则Mmax=Mx’=186.8N.m
ω=bh2/6=2.7×0.0062/6=16.2×10-6m3
δmax=Mmax/ω=186.8/16.2×10-6=115.3MPa＜［σ］=215Mpa
故板的拉应力满足要求。
（2）、最大挠度计算
ωmax＝kfPmL4/B0
查《路桥施工计算手册》（P773）附表2-17，kf＝0.00257。L为面板的短边长，L＝0.4m，B0为构件的刚度。B0＝Eh3/12（1－ν2）＝206×103×63/12(1-0.32)=4.074×106N.mm
f max=0.00257×27.62×10-3×0.44×1012/4.074×106
=0.45mm<[ f]=L/500=400/500=0.8mm
面板挠度满足要求。
2、横愣计算
横愣采用［10的槽钢，水平跨度为0.7m，上下间距为0.4m，模板侧压力 F＝27.62KN/m2，横愣上的荷载为q＝27.62KN/m2×0.4＝11.05KN/m
按四跨等跨连续梁计算，查《路桥施工计算手册》（P765）附表2-10，跨中弯矩系数Kw＝0.077，跨中挠度系数Kω＝0.632，则Mmax＝KwqL2＝0.077×11.05×0.72＝0.417KN.m
（1）、强度计算
查《路桥施工计算手册》（P797）附表3-32知，［10槽钢截面抵抗矩ω＝39.4cm3，惯性矩I＝198.3cm4
δ=0.417KN.m/39.4cm3=105.8 Mpa <［σ］=215Mpa
横愣强度满足要求。
（2）、挠度计算
f max =（0.077×qL4/100EI）= 0.077×11.05×0.74×1012/100×210×103×198.3×104=0.0049mm<[f]=700/500=1.4mm
横愣挠度满足要求。
（九）、对拉杆计算
横板最大侧压力为27.62KN/m2，拉杆横向间距为0.7m，纵向间距为0.7m。则拉杆所承受的拉力为：F=27.62×0.7×0.7=13.53KN
查《路桥施工计算手册》（P187）表8-28知，M20螺栓容许拉力为38.2KN＞13.53KN，故选用M20螺栓满足施工要求。
七、结论
综合以上计算得知，按照以上布置I63a工字钢主梁、I20a工字钢横梁、Ф120高强钢棒(A45)、4m×0.1m×0.1m方木、2700mm×3000mm×6mm钢侧模及M20对拉螺栓均能满足受力要求，此方案能满足施工受力要求。

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