C匝道1号桥跨粤西现浇箱梁支架计算书.doc

珠海机场高速公路工程第A3合同段

金台互通C匝道1号桥
跨线现浇梁支架受力计算书

中国水电建设集团路桥工程有限公司
2010年08月
一、工程简介：
本匝道为跨粤西高速现浇梁，箱梁底宽7.4米，顶板宽12.3米，高2.2米。碗扣式脚手架的纵向间距为0.6m，底板和翼缘板处横向间距为0.9m，横杆步距为1.2m，在最下方和最上加强一道，步距为0.6m。顺桥方向每4.8米设置一道十字剪刀撑。模板底部纵向方木采用10×10cm的方木,中心间距30cm。模板底部横向方木采用160×81×5cm工字钢，中心间距60cm。横梁采用650×200×12cm。碗扣式脚手架的规格为：Φ48mm,t=3.5mm,材质为A3钢。底模和内模采用竹胶板，单张规格为2440mm*1220mm*18mm的竹胶板。侧模采用6mm厚整体钢模。
二.模板验算：
1、箱梁底模:
采用18mm厚光面竹胶模板,自重按4KN/m3计,弹性模量E=6.0×103Mpa,〔fw〕=15Mpa,新浇钢筋砼重力按26KN/m3计,由梁体设计结构图纸知梁底板宽b=7.4m.
1.1荷载组合:
① 砼重力:根据梁的跨中横断面计算得底板、腹板截面积为：4.148m2,按均布荷载计,顺桥向自重为:
q1=4.148×26=107.848KN/m
② 底板自重: q2=0.018×7.4×4=0.533KN/m
③ 砼振捣荷载:按2Kpa计,则有q3=2×7.4=14.8KN/m
④ 倾倒砼产生的荷载: q4=q3=2×7.4=14.8KN/m
⑤ 施工荷载: 按2.5 Kpa计,则有q5=2.5×7.4=18.5KN/m
总竖向荷载:q=156.481 KN/m
1.2强度检算:
由支架布置图知:底板横梁沿梁长排距为0.3m,
Mmax=1/10×q×L2=1/10×156.481×0.32=1.4 KN.m
W=1/6×bh2=1/6×7.4×0.0182=3.996×10-4m3
弯曲应力σ= Mmax/ W=3.5 Mpa＜〔fw〕=15Mpa
故：底模强度合格。
1.3刚度检算:
I=bh3/12=7.4×0.0183/12=3.6×10-6
ω=qL4/150EI=156.481×0.34/150×6.0×106×3.6×10-6
=0. 4mm ＜〔L/400〕=0.75mm
故：底模刚度合格。
2、箱梁侧模
侧模采用6mm厚的整体钢模板。强度和刚度满足施工需要。受力计算书由模板制造厂家提供。
2.1内模计算
由布置图知,内模顶板横肋沿梁长间距为0.6m,因顶板承受的砼数量很少,按四跨连续梁计算其强度和刚度满足要求,现仅检算顶板支撑.
顶板支撑如图中示,取中间一根计算,则有
P=26×0.25× 2 ×0.6=7.8KN
A=50×100=5000mm2
截面回转半径,i=50√2=35.36mm
压杆长度L=1800-20-100-20=1410mm
长细比λ=L/ i=1660/35.36=46.9＜75
拆减系数φ=1/〔1+(λ/80)2〕=0.8
稳定性检算:P/φA=7800/0.8×5000=1.95Mpa＜〔σc〕=12 Mpa
故：顶板支撑稳定性合格。
3、翼板模板:因翼板砼数量很少,荷载仅为9.4KN/m2,根据经验
模板能够满足要求.
3.1 底模纵梁:
由支架布置图中的“C1-2”图知,腹板下均设有单排纵梁,底模纵梁主要承担底板自重,纵梁沿梁长排距0.3m,每排由3根(每根长8m)方木交错拼成21m长.纵梁方木选用杉木,弹性模量E=10×103Mpa,〔σw〕=14.5
Mpa,截面尺寸为100mm×100mm.砼重力按26KN/m3计.
3.2荷载组合:
① 砼自重力:q1=0.3 ×0.2×26=1.56KN/m
② 上构模板自重力: q2=(P面板+ P内模支撑+ P翼板支撑)/n横梁排数/21=465.4/930/21=0.024KN/m
③ 施工荷载: q3 =2.5 ×0.3=0.75KN/m
④ 砼振捣荷载: q4=2.0×0.3=0.6KN/m
⑤ 倾倒砼荷载: q5=2.0×0.3=0.6KN/m
纵梁总竖向荷载为:q= q1+ q2+ q3+ q4+ q5=3.53 KN/m
3.3强度检算:
按简支梁以最大跨度进行检算.
Mmax=1/8×qL2=1/8×3.53×1.842=1.49 KN.m
W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
弯曲应力σ= Mmax/ W=8.9 Mpa＜〔σw〕=13Mpa
故：底模纵梁强度合格。
3.4挠度检算:
I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.3×10-6m4
fmax=5qL4/384EI=5×3.53×1.844/384×10×106×8.3×10-6=2.9mm＜〔L/400〕=4.6mm.
故：底模纵梁挠度合格。
三、满堂支架支架立杆检算
钢管支架采用的钢管规格是φ48*3.5mm。
a、强度验算（按轴心受压构件考虑）
每根立杆承受的荷载为
N=156.481/6.6*l横*l纵=23.71*0.9*0.6=12.8KN
钢管横断面面积A=489.3mm2
则σ=N/A=12.8*103/489.3=26.2Mpa≤1.2【σ】=1.2*140=168 Mpa
强度满足要求。
b、 压杆稳定性检算
钢管的截面回转半径，查表得：r=15.95mm
因立杆横杆步距最大值为1.2m，所以l0=1.2m。
长细比λ= l0/r=1.2*103/15.95=75.2
查《路梁施工计算手册》知，当λ≤80时，纵向弯曲系数
φ=1.02-0.55【（λ+20）/100】2=0.52
则σa=N/（Φ*A）=28.2*103/（0.52*489.3）=110.8pa
≤1.2【σ】=1.2*140=168 Mpa
故：支架立杆稳定性满足要求。
四、支架底托下纵向方木检算
纵向方木搁置于间距60cm的工字钢横梁上，支架底托下纵桥向方木规格为12*12cm，中心间距0.6m。纵向方木按简支梁计算偏于安全：
a、 强度检算：
支架立杆和横杆及纵横向方木的荷载为2KN/m2
故q=156.481+2*6.6=169.681 KN/m
q=169.681/6.6*0.9=28.6KN/m
Mmax=1/10*q*L2=1/10*28.6*0.62=1.03KN.m
W=1/6*bh2=1/6*0.12*0.122=2.88*10-4m3
弯曲应力：σ= Mmax/ W=1030/2.88*10-4=3.58Mpa≤（σw）=14.5 Mpa
故：强度合格。
b、刚度检算
惯性矩I=bh3/12=0.12*0.123/12=1.7*10-5m4
方木的弹性模量E=12*103Mpa
抗弯刚度EI=12*103*106*1.7*10-5=20.4*104N.m2
纵向方木的最大挠度：
f=5qL4/384EI=5*28600*0.64/384*204000=0.23mm<L/400=1.50mm
故：刚度合格。
五、横向工字钢分配梁检算
横向工字钢分配梁放置于贝雷架纵向承重梁上，中心间距为0.6m，贝雷片的间距为1.2m，材料规格为16号工字钢。因为每米放置工字钢1.67根，每根长19计算得工字钢荷载q=20.5*1.67*19=6.5KN/m，按照简支梁进行计算。
a、 强度检算：
q 1=169.7+6.5=175.2KN/m2
q=175.2*0.6=105.12 KN/m
Mmax=1/8*q*L2=1/8*105.12*1.22=18.9KN.m
查表的16号工字钢的截面地抗拒WX为：140.9cm3，故截面最大应力σ= Mmax/ WX =18900/140.9*10-6=134.1 Mpa ﹤1.2【σw】=252Mpa

b、刚度检算
查表得16号工字钢的截面惯性矩I=1127cm4
弹性模量E=2.1*105Mpa
抗弯刚度EI=1127*10-8*2.1*108=2.37*103kN.m2
纵向方木的最大挠度：
f=5qL4/384EI=5*18.9*1.24/384*2370=0.22mm<L/400=3.0mm
故：刚度合格。
六．中跨贝雷支架的检算
5.1横梁
由支架布置图知，横梁是160X81X5热轧轻型工字钢按横向0.6 m布置，承担由底模纵梁传递的竖向荷载，因底模纵梁间距仅为0.3m,故可将纵梁上竖向荷载化为线均布荷载.
a 荷载组合
① 砼自重荷载:因桥墩处砼自重力为墩身承担,实际情况应以梁体跨中横断面计算为准,
梁体跨中横断面积为:A翼板+A底、腹板=4.148+1.16=5.308m2
q1=5.308×26=138.008KN/m
② 模板自重力: q2=(P面板+ P内模支撑+ P翼板支撑+P横梁)/L梁长=(202.6+428.5+75.6+129.08+103.3)/99=9.49KN/m
③ 施工荷载: q3 =2.5 ×12.3=30.75KN/m
④ 砼振捣荷载: q4=2.0×12.3=24.6KN/m
⑤ 纵梁自重荷载: q5=546.9/36=15.2KN/m
⑥ 砼倾倒产生的荷载: q6=2.0×12.3=24.6KN/m
横梁总竖向荷载为:q总= q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6=242.648KN/m
横梁单排工字钢竖向荷载为: q= 242.648/20=12.1KN/m
b 强度检算
由布置图知,支架中心线处纵梁跨度最大,为:11.6m+11.6m,可按每跨为11.6m的简支梁计算,其受力简图为:

解得:R1=0.40×12.1×11.6=56.1 KN
R2=(12.1×23.2-2R1)/2=84.26KN
两边跨最大正弯矩:Mmax=0.080×12.1×11.62=130.3KN.m
由于工字钢为16Mn钢制作,〔σw〕=210MPa, W0=3910cm3,考虑横梁由单层多排组成,允许应力应拆减, 故〔σw〕=0.9×210MPa=189 MPa
σ= Mmax/ W0=33.3 MPa＜0.9×210MPa=189 MPa
故：横梁强度合格。
支座处最大负弯矩：-0.1*q*L2=-162.8 KN.m,经检算满足要求,从略.
c 挠度检算
钢材弹性模量E=2.1×105 MPa,I弦杆=382.9cm4,不计振捣荷
载,则q=(242.648-24.6)/20=10.9KN/m
I =382.9+2×27.48×752=309532.9 cm4
ω=0.677×10.9×116004/100×2.1×105×309533×104=2.1mm＜〔f〕=L/1000=11.6 mm
故：横梁挠度合格。
5.2 纵梁检算
根据纵、横梁支承方式知，纵梁承担由支承横梁处的竖向荷载，即横梁的支点反力。由横梁受力简图知，中间支墩处纵梁承受的横梁支反力最大，单片横梁支反力为84.26 KN.故取中间支墩纵梁检算。纵梁自重忽略不计.
纵梁由650×200×12工字钢组成,每3m设横向连结,上弦与纵梁支承处及与临时墩支承处必须按图设置加强竖杆.
中跨支点上单排纵梁均布荷载：q=84.26×20/11.6/2=72.6KN/m

解得：R1=336.9KN
R2=505.3KN
边支墩横梁上均布荷载=56.1×20/11.6/2=48.4KN/m＜162.7 KN/m.计算简图如下:

R1=224.6KN ,R2=336.8KN
两边跨最大正弯矩:Mmax=0.080×32.99×10.42=521KN.m
由于工字钢为16Mn钢制作,〔σw〕=210MPa, W0=3910cm3,考虑横梁由单层多排组成,允许应力应拆减, 故〔σw〕=0.9×210MPa=189 MPa
σ= Mmax/ W0=133 MPa＜0.9×210MPa=189 MPa
故：横梁强度合格。
支座处最大负弯矩：-0.1*q*L2=-651.3 KN.m,经检算满足要求,从略.
c 挠度检算
钢材弹性模量E=2.1×105 MPa,I弦杆=382.9cm4,不计振捣荷
载,则q=(242.648-24.6)/20=10.9KN/m
I =382.9+2×27.48×752=309532.9 cm4
ω=0.677×10.9×116004/100×2.1×105×309533×104=2.1mm＜〔f〕=L/1000=11.6 mm
故：横梁挠度合格。
六.中跨贝雷支架临时墩及基础的检算
中跨临时墩采用贝雷板式墩形式,当用贝雷板式墩时如拼装高度超过3层，考虑在墩身表面加设20号槽钢增强整体稳定性。边跨临时墩与中跨临时墩构造相同,由上述计算知,中跨临时墩承受横梁支点反力最大,故检算中跨临时墩.
6.1 中跨临时墩身截面应力及稳定性检算
中间临时墩所承受的反力q=0.625*242.648*10.4=1577.212KN
此荷载由竖向39根弦杆承担。
故每根竖向弦杆的荷载q=1577.212/39=40.4KN
弦杆横断面面积A=9.53cm2
则σ=N/A=40400N/953mm2=42.4Mpa≤1.2【σ】=1.2*200=240Mpa
故：强度满足要求。
6.2中间临时墩稳定性检算
弦杆的截面回转半径，查表得：r=3.94cm
因为单层贝雷片高度为1.5m，所以l0=1.5m。
长细比λ= l0/r=1.5*103/39.4=38
查《路梁施工计算手册》知，当λ≤80时，纵向弯曲系数
φ=1.02-0.55【（λ+20）/100】2=0.83
则σa=N/（Φ*A）=20.4*103/（0.52*14645）=2.68Mpa
≤1.2【σ】=1.2*200=240 Mpa
故：稳定性满足要求。
6.3 中跨临时墩基底压应力检算
中间临时墩支承在粤西沿海高速公路中央分隔带上，基底为土质。承载力较差，临时墩基础采用C20混凝土。临时墩基底承压面积为1.5m×27.3m计,
基础混凝土自重: 1.5×27.3×1×25=1023.75KN
墩基底总压力=(256.2+704.64) ×2×2+64.8×4+1023.75=5126.31KN
σ= 5126.31/1.5×27.3=125Kpa
6.4 边跨临时墩基底压应力检算
两侧临时墩采用3层2片式贝雷片，两侧临时墩支承在粤西沿海高速公路沥青路面上。临时墩基础采用C20混凝土。尺24.3*1.5*1.0m（长*宽*高）
由上述计算知, 单排纵梁在边跨支墩顶的支反力为: R1=67.3KN ,R2=185.1KN
基础自重:1.5×24.3×1×25=911.25KN
临时墩基底总荷载:N总 =( 67.3+185.1)×2×2+64.8×4+ 911.25=2180.05KN
故：σN/A=2180.05/(1.5*24.3)=59.8Kpa。
中间临时墩和两侧临时墩比较，中间临时墩的基底的地基承载力较大，取中间临时墩的地基承载力为准，取1.5的安全系数得：125*1.5=187.5Kp。
故：临时墩的地基承载力要求为187.5Kp。
七． 门式支架纵梁及立柱检算
7.1 荷载组合
① 砼自重荷载:q1=25×0.8=20KN/m
② 模板、纵梁自重力: q2=(P面板+ P内模支撑+ P翼板支撑+P横梁+ P纵梁)/19.101×99=0.54KN/m2
③ 施工荷载: q3 =2.5KN/m2
④ 砼振捣荷载: q4=2.0KN/m2
⑤ 倾倒砼产生的荷载: q5=2.0KN/m2
⑥ 门架自重忽略不计
q总=27.04KN/m2
7.2 方木纵梁
纵梁横桥向间距0.6m,顺桥向跨度0.6m,按简支梁计算.纵梁采用120mm×120mm方木.
均布荷载q=27.04×0.6 =16.224KN/m
Mmax=16.224×0.62/8=0.73 KN.m
σ= Mmax/w＜〔σw〕
ω=5qL4/384EI＜〔L/400〕
7.3 门式架
门式支架的搭设在多年施工的经验基础上进行加密,并在顺桥向、横桥向、和支架高度内分别用φ48*3.5mm扣件钢管进行连接。碗扣式脚手架的纵向间距为0.6m，底板和翼缘板处横向间距为0.9m，横杆步距为1.2m，在最下方和最上加强一道，步距为0.6m。顺桥方向每4.8米设置一道十字剪刀撑。
八、支架预压：
采用砂袋预压。按设计文件要求,箱梁支架预压荷载不小于梁的自重。因此预压可按等载预压实施。对于翼板荷载集度为7.5KN/m2,换算成砂袋高度约0.5 m。
预压时只选取最不利处、具有代表性的部位进行预压，以便取得相关观测分析数据。中跨贝雷支架、0#～1#墩门式支架高度最高，对该两跨进行预压，取得相关数据用于全桥施工。在底模上设置观测点，精确测量各控制点的原始高程。预压开始后逐日进行沉降观测。沉降稳定的标准为沉降量＜1mm/d。通过各阶段的观测数据分析，确定支架体系的非弹性变形和弹性变形数据，为预留拱度提供参考数据。标高的第二次调整通过对口木楔实现。

2010年8月
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