连续梁支架设计与地基处理计算书.doc

新建南京至杭州铁路客运专线NHZQ-1标段

XXX特大桥XXX墩连续梁
支架设计与地基处理计算书

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宁杭客运专线
2009年10月
目 录
1、编制目的 3
2、编制依据 3
3、设计概述 3
4、参数选定 4
⑴计算荷载 4
⑵材料力学性能指标 4
5、支架计算 6
6、纵横分配梁计算 7
⑴纵向分配梁（10×10cm方木）计算 7
⑵横向分配梁（【10槽钢）计算 10
7、模板计算 12
8、腹板模板、外楞及拉杆计算 14
⑴新浇混凝土对模板最大侧压力计算 14
⑵腹板模板各部分结构计算 14
⑶对拉螺栓计算 16
9、地基承载力计算 16
1、编制目的
为了确保句容河特大桥17#-20#墩连续梁支架设计、地基基础处理方案安全、可靠，更好的指导该处连续梁施工，编制此计算书。
2、编制依据
⑴句容河特大桥17#-20#墩连续梁支架现浇施工方案；
⑵《建筑施工计算手册》 中国建筑工业出版社 江正荣 2006.4；
⑶好意懂结构分析器软件分析、计算结果。
3、设计概述
句容河特大桥17#-20#墩设计为（40+72+40）m的连续梁，根据现场实际情况，选定满堂支架方案现浇连续梁。
支架布置形式为：顺桥向立杆按60cm布置，横桥向立杆底板处按60cm布置，腹板处按30cm布置，翼板处按60cm布置，立杆步距按120cm布置。纵横方面每隔5m设置剪刀撑，剪刀撑与地面夹角为45°-60°。
在支架横桥方向设置[16a槽钢，间距同支架横桥向立杆布置间距一致。顺桥向铺设方木，腹板按15×15cm方木满铺，底板按10×10cm方木间距0.2m布置，翼板按10×10cm方木间距0.3m布置.
连续梁模板采用厚度18mm竹胶板。
腹板拉杆采用直径20mm圆钢。
地基处理形式为：清除表面种植土后压实，回填5%石灰改良土，分层碾压每层厚度不大于30cm，铺设20cm碎石，浇筑20cm厚C20混凝土垫层基础。

4、参数选定
⑴计算荷载
①梁体荷载
连续梁最大混凝土高度:腹板高6.2m，底板厚1.0m，顶板厚0.4m,翼板端厚0.28m。
混凝土高6.2m处：F1=6.2×26＝161.2KN/m2；
混凝土高1.4m处：F2=1.4×26＝36.4KN/m2；
混凝土高0.5m处：F3=0.5×26＝13.0KN/m2；

图1 连续梁自重荷载分布图
②施工荷载
施工人员机具荷载：取F4=3.5 KN/m2
振捣混凝土产生荷载：取F5= 3KN/m2
③支架模板自重
模板：取F6=2.0 KN/m2
支架：取F7= 2.5KN/m2
⑵材料力学性能指标
①φ4.8×3.5mm钢管:
截面惯矩：[I0]=1.215×105mm4
杆截面积：[A]=4.893cm2
截面抵抗矩：[W]=5.078×103mm3
回转半径：i＝1.578cm
单位重量:3.841kg/m
②10×10cm和15×15cm方木:
落叶松容许抗弯应力［σ］=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa。
截面惯性矩：I（10×10cm）=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4
I（15×15cm）=bh3/12=0.15×0.153/12=4.22×10-5m4
截面抵抗矩：W（10×10cm）= bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
W（15×15cm）= bh2/6=0.15×0.152/6=5.63×10-4m3
截面积：A（10×10cm）=bh=0.1×0.1=0.01 m2
A（15×15cm）=bh=0.15×0.15=0.0225 m2
③【10槽钢:
截面惯矩：[Ix]=198cm4
截面面积：[A]=12.7cm2
截面抵抗矩：[Wx]=39.7cm3
回转半径：ix＝3.95cm
单位重量:10kg/m
④t=18mm竹胶板
弹性模量E=1.0×104MPa
强度[σ]=11Mpa
截面惯性矩：I=bh3/12=1×0.0183/12=4.86×10-7m4
截面抵抗矩：W= bh2/6=1×0.0182/6=5.40×10-5m3
截面积：A=bh=1×0.018=0.018 m2
5、支架计算
⑴支架受力计算
①底板下单个钢管支架受力计算
P＝（3.5＋3.0＋2.0＋2.5）×0.6×0.6＋26×1.4×0.6×0.6＝17.1KN
②腹板下单个钢管支架受力计算
P＝（3.5＋3.0＋2.0＋2.5）×0.3×0.6＋26×6.2×0.3×0.6＝31.0KN
③翼板下单个钢管支架受力计算
P＝（3.5＋3.0＋2.0＋2.5）×0.6×0.6＋26×0.5×0.6×0.6＝8.6KN
查《建筑施工计算手册》8模板工程立杆容许荷载[N]表，横杆布距1.25m时，φ48×3.5mm钢管对接立杆容许受力33.1 KN，单杆最大受力为31.0 KN＜33.1 KN，满足要求。
⑵支架稳定性计算
根据计算腹板下单根钢管受力最大为31.0 KN，根据现场实际情况，支架搭设最大高度为14m，考虑扣件、横杆、斜杆、托架等的重量，则单根钢管最大轴力为：
N=31.0+14×0.0384×2＝32.1 KN
①单根钢管最大轴力: 32.1KN；回转半径：i＝15.8mm。
②计算长细比λ＝l/i＝0.6m/15.8mm＝38
③查表知轴心受压构件稳定系数ψ=0.8
④单根钢管支架的稳定承载设计值：
Nd=ψ·A·σ=0.8×489×215×10-3=84.1KN＞N=32.1kN
（满足要求）。
6、纵横分配梁计算
⑴纵向分配梁（10×10cm方木）计算
①方木受力计算
该处连续梁纵向分配梁采用15×15cm和10×10cm方木，布置腹板布置15×15cm间距0.15m的方木（满铺），底板布置10×10cm间距为0.2m的方木（静距0.1m），翼板布置10×10cm间距为0.3m的方木（静距0.2m），计算跨度0.6m。
作用在横梁上的均布荷载为：
腹板处：q=F×b=（26×6.2+11）×0.15=25.8KN/m
底板处：q=F×b=（26×1.4+11）×0.2=9.5KN/m
翼板处：q=F×b=（26×0.5+11）×0.3=7.2KN/m（按五跨连续建立模型）
计算荷载底板q=9.5KN/m，计算跨度取l=0.6m（10×10cm方木）：

②计算结果

③计算结果分析
ⅰ变形：最大变形出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：1.38mm＜600/400=1.5mm，横梁挠度满足规范要求。
ⅱ强度：最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：1.44 KN.m，
σ=M/W=1.44×103/(1.67×10-4)
=8.6×106Pa=8.6MPa<[σ]=14.5Mpa，方木强度满足规范要求。
综上，底板10×10cm横梁方木受力满足要求。
计算荷载腹板q=25.8KN/m，计算跨度取l=0.6m（15×15cm方木）：

计算结果：

计算结果分析：
ⅰ变形：最大变形出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：0.74mm＜600/400=1.5mm，横梁挠度满足规范要求。
ⅱ强度：最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：3.91KN.m，
σ=M/W=1.44×103/(5.63×10-4)
=2.6×106Pa=2.6MPa<[σ]=14.5Mpa，方木强度满足规范要求。
综上，腹板15×15cm横梁方木受力满足要求。
⑵横向分配梁（【10槽钢）计算
①型钢受力计算
作用在纵梁上的均布荷载为每腹板处0.05m一道、底板处0.2m一道和翼板处0.3m一道从横向方木传递的力：
腹板处：F= 172.2×0.05×0.3=2.6KN
底板处：F= 47.4×0.2×0.6=5.7KN
翼板处: F= 24.0×0.3×0.6=4.3KN（按五跨连续建立模型）
计算荷载取F= 5.7KN，计算跨度取l=0.6m：

②计算结果

③计算结果分析
ⅰ变形：最大变形出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：0.3mm＜600/400=1.5mm，横向槽钢挠度满足规范要求。
ⅱ强度：最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：1.62 KN.m，
σ=M/W=1.62×103/(3.97×10-5)
=40.8×106Pa=40.8MPa<[σ]=175Mpa，槽钢强度满足规范要求。
综上所述，横向槽钢受力满足要求。

7、模板计算
①模板受力计算
底模板均布荷载为：161.2+6.5=167.7kN/m2,
q=F×b=167.7×1=167.7KN/m （按五跨连续建立如下模型）
（腹板处方木按0.2m间距铺设建立模型）

②计算结果

③结果分析
ⅰ变形：以跨中最大变形为准，出现在2#和10#节点，挠曲变形值为：0.36mm＜200/400=0.50mm。竹胶板挠度满足规范要求。
ⅱ强度：最大弯矩出现在2#、3#、8#和9#单元，最大弯矩值为：0.71 KN.m，
σ=M/W=0.71×103/(6.67×10-5)
=10.6×106Pa=10.6MPa<[σ]=11Mpa，竹胶板强度满足规范要求。
综上所述，竹胶板受力满足要求。

8、腹板模板、外楞及拉杆计算
⑴新浇混凝土对模板最大侧压力计算
Pmax=γcH （1）
Pmax=0.22γct0β1β2V1/2 （2）
采用内部振捣器振捣时，新浇注的混凝土作用于模板的最大的侧压力，可按上述二式计算，并取二式中的较小值。
γ—混凝土的容重，取26 kN/m3
t0—混凝土初凝时间，取8小时；
β1—外加剂影响系数；
β2—坍落度影响系数；
V—混凝土浇筑速度，取0.3m/h（每小时浇筑0.3米）。
Pmax =0.22×26×8×1.2×1.15×0.30.5=35KPa
Pmax =26×6.2=161.2 KPa
取Pmax =35KPa：
采用计算对模板的最大侧压力
Pmax =1.2×Pmax =1.2×35=42 KPa。
⑵腹板模板各部分结构计算
ⅰ竖向肋板间距计算（采用挠度控制计算）
面板选用厚18㎜的木胶板；取10cm宽单元计算；
I=bd3/12=100×1.83/12=48.6cm4
q＝p×b＝42×0.1＝4.2KN/m
l＝（128×E×I/(400×q)）1/3＝（128×9000×48.6/400/4.2）1/3=0.32m，现场按间距0.3m进行布置。
ⅱ竖向肋板断面和横向钢管间距计算
竖向肋板采用10cm×10cm方木
I=bh3/12=10×103/12=833cm4
q＝p×b＝42×0.1＝4.2KN/m
l＝（128×E×I/(400×q)）1/3＝（128×9000×833/400/4.2）1/3=0.83m
采用0.6m，直径48mm，壁厚3.5mm的钢管。
M=ql2/8＝4.2×0.62/8=0.189KN.m
W=1/6×10×102=167cm3
σ=M/W=0.189/167=1.1MPa<[14.5] MPa，满足要求；
ⅲ横向钢管承载力计算
横向钢管为集中荷载下的连续梁
P＝0.1×0.6×42＝2.52KN
M=Pl/4=2.52×0.1/4＝0.063KN.m
σ=M/W =0.063/5078=12.4 MPa <[175] MPa，满足要求；
f=pl3/(48EI)=2.52×0.63/(48×2.1×1.215)=0.44mm<0.6/400=1.5mm,满足要求。
ⅳ、木面板计算
　　选用厚18 ㎜的竹胶板，取1cm宽，1m长的板带进行计算
P＝42×0.01＝0.42KN/m
M＝pl2/8＝0.42×1×1/8=0.053KN.m
W=1/6×1×1.82=0.54cm3
σ=M/W =0.053/0.54=0.1 MPa <[11 MPa]，满足要求.
⑶对拉螺栓计算
ⅰ采用计算对模板的最大侧压力
Pmax =42 KPa
ⅱ拉杆承受的最大拉力
拉杆采取竖向1.5m，横桥向1.5m布置。
F= Pmax·A=42 KPa×1.5×1.5=94.5KN
ⅲ对拉螺杆直径选择（拟选用φ20圆钢,2根圆钢并排放置）
A=F/fy=94.5KN÷210N/mm2=450 mm2
Ad=3.14×202/4×2=628 mm2>450 mm2 ,满足要求。
9、地基承载力计算
根据计算单根钢管支架的最大受力为31.0kN，取其垫板单元尺寸为：0.3m×0.6m。
σ＝31.0/（0.3×0.6）＝172.2KPa
17#-20#连续梁基础处理方式为：采用5%石灰改良土+20cm碎石换填做垫层使地基基本承载力达到300 KPa，在垫层上再浇注一层厚度20cm的C20混凝土垫层基础，总上所述,地基承载力满足要求。

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