现浇箱梁满堂支架(贝雷架)计算书.doc

青田县瓯江四桥（步行桥）工程 现浇箱梁满堂支架（贝雷架）检算书

青田县瓯江四桥（步行桥）工程

现浇箱梁满堂支架（贝雷架）
检算书

计 算：
复 核：
审 核：

中铁四局集团有限公司
青田县瓯江四桥（步行桥）工程项目经理部
2016年11月10日

- 2 -

目 录
1 编制依据 - 4 -
2 方案简介 - 4 -
3 支架主要材料特性及参数 - 4 -
4 荷载计算 - 5 -
4.1 荷载类型 - 5 -
4.2 荷载组合 - 5 -
5 NU02联钢筋混凝土预应力箱梁支架结构计算 - 5 -
5.1 计算模型及边界条件设置 - 7 -
5.2 计算结果分析 - 8 -
5.2.1 托架上满堂支架计算分析 - 8 -
5.2.2 横向I20a工字钢横梁分析 - 9 -
5.2.3 贝雷梁分析 - 9 -
5.2.4 主横梁双榀I45a工字钢分析 - 10 -
5.2.5 钢管桩分析 - 11 -
5.3 底模体系计算 - 11 -
5.4.5支架立杆计算 - 15 -
5.5 侧模计算 - 15 -
5.5.1 侧模荷载计算 - 15 -
5.5.5 横向背带钢管计算 - 17 -
5.5.6 侧模拉杆计算 - 18 -
6 跨江南大道防护棚架结构计算 - 18 -
6.1 防护棚架设计 - 18 -
6.2 计算模型及边界条件设置 - 19 -
6.3 设计计算参数 - 19 -
6.4 结构模型 - 20 -
6.5 单元构件计算 - 20 -
6.6 地基承载力 - 23 -
7 SU03联( NU01联)满堂支架结构计算 - 24 -
7.1 满堂支架设计概况 - 24 -
7.2 计算模型及边界条件设置 - 26 -
7.3 设计计算参数 - 26 -
7.4 梁端满堂支架计算 - 26 -
7.5 梁中满堂支架计算 - 29 -
7.6 支架立杆计算 - 31 -
7.7 地基承载力计算 - 33 -
7.8 支架稳定性计算 - 33 -
8 跨S49省道防护棚架结构计算 - 34 -
8.1 防护棚架设计 - 34 -
8.2 计算模型及边界条件设置 - 35 -
8.3 设计计算参数 - 35 -
8.4 结构模型 - 36 -
8.5 单元构件计算 - 36 -
8.6 地基承载力 - 40 -

- 4 -

现浇箱梁满堂支架（贝雷架）检算书
1 编制依据
（1）《青田县瓯江四桥（步行桥）工程相关设计图纸》；
（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
（3）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
（4）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；
（5）《建筑扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）；
（6）《建筑结构静力计算手册》建筑工业出版社。
（7）《路桥施工设计计算手册》周水兴编著；
（8）《建筑施工计算手册》(第二版)；
（9）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)；
（10）《MIDAS/civil》计算软件；
（11）《结构力学求解器》清华大学；
2 方案简介
青田县瓯江四桥（步行桥）工程，SU01联(P1#墩-P2#墩)钢筋混凝土简支箱梁，跨径22.338m，单箱双室截面，梁高2m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；
SU03联(P3#墩-P4#墩)钢筋混凝土简支箱梁，跨径20m，单箱双室截面，梁高2m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；
NU01联(P8#墩-P9#墩)钢筋混凝土简支箱梁跨径20m，单箱双室截面，梁高2m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；
NU02联(P9#墩-P10#墩)预应力混凝土简支箱梁跨径42.641m，大桩号侧横梁采用预应力结构，跨径33m，支承间距为25.8m。纵梁单箱双室截面，梁高2.8m，悬臂宽度1.5m，悬臂外形根据建筑造型确定，顶、底板厚度0.22m；
上部构造现浇箱梁均采用支架现浇法施工，其中SU01联、NU02联上跨市政江南大道与S49省道，横跨公路处采用防管桩+型钢防护棚架作为承重支架，其余两联均采用满堂碗扣支架现浇。
3 支架主要材料特性及参数
支架采用Q235钢材材料参数见下表：
表3.1 主要材料设计指标
材料
牌号
抗拉、抗弯、抗压容许应力（Mpa）
抗剪容许应力（Mpa）
一般型钢构件
Q-235
215
125
48mm*3.0mm钢管
Q-235
215
125
木材

8.5
1.5
4 荷载计算
4.1 荷载类型
①模板、支架自重
②新浇筑混凝土自重
③施工人员、材料及机具等施工荷载（2.5kN/m2）
④倾倒混凝土产生的冲击荷载（2kN/m2）
⑤振捣混凝土产生的荷载（2kN/m2）
4.2 荷载组合
验算构件强度：1.2倍恒载+1.4倍活载；
验算构件刚度：1.0倍恒载+1.0倍活载。
5 NU02联钢筋混凝土预应力箱梁支架结构计算
NU02联为钢筋混凝土预应力结构箱梁，采用由于上跨S49省道，施工时必须搭设防护棚架，涉路两侧采用贝雷梁+碗扣满堂支架组合支架作为承重支架。支架布置形式贝雷梁采用90cm一组间距90cm布置六组。贝雷梁上部采用60cm间距I20a工字钢作为分配梁，分配梁上搭设碗扣式满堂支架，支架基本步距1.2m，横梁处间距60cm×60cm，。支架总体高度2m。支架顶部横向铺设15cm×10cm方木，面板采用15mm厚竹胶板，面板下30cm布置10cm×10cm方木。贝雷梁下布置间距为4m的三根φ529mm×8mm钢管桩，钢管桩下部浇筑60cm高C20混凝土基础。
防护棚架设计：防护棚架采用三根φ529mm×8mm管桩+I45a工字钢组合钢结构设计，管桩顶部采用双榀45a工字钢作为横梁，横梁上纵向铺设45a工字钢分配梁，间距布置60cm，分配梁顶部采用方木竹胶板底模，最大跨度12m。

图5-1 NU02联支架布置立面图

图5-2 NU02联支架布置断面图

图5-3 NU02联防护棚架布置断面图
托架承受的荷载按贝雷梁上面满堂碗扣支架间距进行混凝土及其他荷载的分配。
表5-4 横梁梁体荷载分区计算表
序号
区号
高度（m）
宽度（m）
计算荷载P(KN/m2)
1
①
0.3
1.5
3.18
2
②
2.95
0.7
73.75
3
③
0.62
2.45
15.5
4
④
2.95
0.7
73.75
5
⑤
0.62
2.45
15.5
6
⑥
2.95
0.7
73.75
7
⑦
0.3
1.5
7.5
表5-5 标准梁体荷载分区计算表
序号
区号
高度（m）
宽度（m）
计算荷载P(KN/m2)
1
①
0.3
1.5
3.18
2
②
2.75
0.45
68.75
3
③
0.62
2.825
15.5
4
④
2.75
0.7
68.75
5
⑤
0.62
2.825
15.5
6
⑥
2.75
0.45
68.75
7
⑦
0.3
1.5
7.5
5.1 计算模型及边界条件设置
图5.1为NU02联现浇箱梁托架midas分析模型图，梁体两端由于上跨省道，两端均采用贝雷梁+满堂支架形式，计算采取靠近大里程方向布置，模型计算采用整体模拟。其中，管桩、横梁、贝雷梁、纵横分配梁均采用梁单元构件建模，材质为Q235。边界条件及连接设置如下：
（1) 纵横梁连接：纵向贝雷梁与横梁采用弹性联接,弹性刚度按经验取值100kN/mm，横梁与分配梁采用弹性连接，弹性刚度按经验取值100kN/mm。
（2) 一般支承设置：管桩底端均按固定端处理约束Dx,Dy,Dz，Rx，Ry，Rz。

图5.1-1 NU02联现浇箱梁托架midas分析模型图

图5.1-2 NU02联现浇箱梁托架midas模型荷载布置图
5.2 计算结果分析

图5.2-1 整体结构模型计算
结构整体应力计算，由计算结果可知：强度最大荷载作用下纵梁最大应力为<215Mpa,故结构整体设计满足安全要求。
5.2.1 托架上满堂支架计算分析
满堂支架强度计算结果：

图5.2.1-1 强度荷载下满堂支架应力图
由计算结果可知：强度荷载作用下满堂支架立杆最大应力为<215Mpa,故满堂支架设计满足安全要求。
5.2.2 横向I20a工字钢横梁分析
横向I20a工字钢横梁强度计算结果：

图5.2.2-1 强度荷载下横梁应力图
由计算结果可知：强度荷载作用横梁最大应力为<215Mpa,故横向分配梁设计满足安全要求。
5.2.3 贝雷梁分析
贝雷梁计算结果：

图5.2.3-1 强度荷载下贝雷梁应力图
由计算结果可知：强度荷载作用牛腿最大应力为<215Mpa,故贝雷梁设计满足安全要求。

图5.2.3-2 强度荷载下贝雷梁位移图
由计算结果可知：荷载组合作用下贝雷梁最大位移向下，最大位移为，满足要求。
5.2.4 主横梁双榀I45a工字钢分析
主横梁计算结果：

图5.2.4-1 强度荷载下主横梁应力图
由计算结果可知：强度荷载作用主横梁最大应力为<215Mpa,故主横梁设计满足安全要求。

图5.2.4-2 强度荷载下主横梁位移图
由计算结果可知：荷载组合作用下主横梁最大位移向下，最大位移为，满足要求。
5.2.5 钢管桩分析
529mm管桩计算结果：

图5.2.5-1 强度荷载下管桩应力图
由计算结果可知：强度荷载作用主横梁最大应力为<215Mpa,故主横梁设计满足安全要求。
管桩支反力计算：

图5.2.5-2 强度荷载下管桩支反力图
最大管桩支反力为：1135KN
5.3 底模体系计算
5.3.1 荷载计算
底板计算时，模板跨径0.15m，取1m计算。面板计算时的恒荷载=73.75 KN/m2，施工荷载取2kN/m2；横桥向方木采用100×100mm方木间距30cm。
q1=73.75×0.6×0.3=13.2kN/m
（1）强度计算荷载组合：
Q1＝1.2×13.2+1.4×2×0.3=16.68kN/m
（2）刚度计算荷载组合：
Q2＝13.2+0.6=13.8kN/m
5.3.2面板计算
厚竹胶板的截面参数和材料力学性能指标：

扰度验算

； 合格。
5.3.3横向方木验算
横向方木搁置在间距为的纵向方木上，计算跨径为，横向方木的规格为10*10cm的方木、间距为，1米范围内有3根横向方木支撑竹胶板；
单根横向方木上的均布荷载为：
方木的截面参数和材料力学性能指标：

， 合格。
5.3.4纵向方木验算
横向方木搁置在间距为60*60的立杆上，计算跨径为，纵向方木的规格为15*10cm的方木、间距为60cm；
单根横向方木上的均布荷载为：
方木的截面参数和材料力学性能指标：

， 合格。
5.4 内模板、翼缘板体系计算
5.4.1 荷载计算
内模计算时，模板跨径0.15m，取1m计算。面板计算时的恒荷载=15.5 KN/m2，施工荷载取2kN/m2；横桥向方木采用100×100mm方木间距30cm。
q1=15.5×0.6×0.3=2.79kN/m
（1）强度计算荷载组合：
Q1＝1.2×2.79+1.4×2×0.3=4.18kN/m
（2）刚度计算荷载组合：
Q2＝2.79+0.6=3.39kN/m
5.4.2面板计算
厚竹胶板的截面参数和材料力学性能指标：

扰度验算

； 合格。
5.4.3横向方木验算
横向方木搁置在间距为的纵向方木上，计算跨径为，横向方木的规格为10*10cm的方木、间距为，1米范围内有3根横向方木支撑竹胶板；
单根横向方木上的均布荷载为：
方木的截面参数和材料力学性能指标：

， 合格。
5.4.4纵向方木验算
横向方木搁置在间距为60*60的立杆上，计算跨径为，纵向方木的规格为15*10cm的方木、间距为60cm；
单根横向方木上的均布荷载为：
方木的截面参数和材料力学性能指标：

， 合格。
5.4.5支架立杆计算
支架立杆轴力取纵向分配梁的最大反力
（1）强度验算

立杆强度满足要求。
（2）立杆稳定验算
轴心受力构件通过控制长细比来保证构件的刚度，计算式如下
自由长度：

由有λ＝177查附录C截面稳定系数表得,

立杆稳定性满足要求。
5.5 侧模计算
梁高2.95m，侧模采用15mm厚木模板，竖带采用100×100mm方木按间距30cm均匀布置，横向背带采用双拼Ø48×3.0mm钢管，钢管按间距90cm布置，拉杆采用Ø14圆钢按60×90cm间距布置。
5.5.1 侧模荷载计算
混凝土按一次浇筑完成计，浇筑高度2.95m，浇筑时混凝土对侧模的压力计算如下：

式中:P-----新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2）
γc----混凝土的重力密度（kN/m3），此处取25kN/m3
t0----新浇混凝土的初凝时间（h）,此处取t0=4.5h
V----混凝土的浇灌速度（m/h），此处取V=0.5m/h;
β1---外加剂影响修正系数，此处取1.2。
β2---混凝土塌落度影响系数，此处取1.15。
;
倾倒混凝土时对侧模板产生的活载Q=2.0kN/m2;
强度计算荷载组合：
Q1＝1.2×24.2+1.4×2=31.84kN/m2
刚度计算荷载组合：
Q2＝24.2+2=26.2kN/m2
5.5.2面板计算
厚竹胶板的截面参数和材料力学性能指标：

扰度验算

； 合格。
5.5.3横向方木验算
横向方木搁置在间距为的纵向方木上，计算跨径为，横向方木的规格为10*10cm的方木、间距为，1米范围内有3根横向方木支撑竹胶板；
单根横向方木上的均布荷载为：
方木的截面参数和材料力学性能指标：

， 合格。
5.5.4纵向方木验算
横向方木搁置在间距为60*60的立杆上，计算跨径为，纵向方木的规格为15*10cm的方木、间距为60cm；
单根横向方木上的均布荷载为：
方木的截面参数和材料力学性能指标：

， 合格。
5.5.5 横向背带钢管计算
侧模横带采用双拼Ø48×3.0mm钢管，钢管间距0.9m，拉杆横向间距0.6m。取1组双拼钢管进行计算。
强度验算总荷载：
Q1=31.84×0.9=28.7kN/m
刚度验算总荷载：
Q2＝26.2×0.9=23.6kN/m
（2）强度验算
钢管在荷载组合作用下的弯矩

最大弯矩为1.29 kN·m。

弯曲应力符合要求。
（3）刚度验算
面板在荷载作用下的挠度
刚度验算符合要求。
经过受力分析，钢管最大弯曲应力为122.6MPa,小于钢材容许的抗弯强度；挠度为0.8mm小于L/250=2.4mm；侧模钢管强度、刚度满足规范要求。
5.5.6 侧模拉杆计算
侧模拉杆采用Ø14圆钢，其中承受的拉力F=31.84*0.9*0.6=17.19kN，拉杆容许拉力按下式计算：
F容=115.44×170=19.6kN。
因F<F容，经受力分析拉杆满足要。
6 跨江南大道防护棚架结构计算
6.1 防护棚架设计
跨江南大道防护棚架布置形式为净空高度4.78m，行车宽度3.5m，行车以小轿车为主，防护棚架设计：防护棚架采用三根φ529mm×8mm管桩+I45a工字钢组合钢结构设计，管桩顶部采用单根45a工字钢作为横梁，横梁上纵向铺设45a工字钢分配梁，间距布置腹板底40cm、底板100cm，分配梁顶部采用方木竹胶板底模。

图6.1-1 NU02联防护棚架布置断面图

表6.1-2 标准梁体荷载分区计算表
序号
区号
高度（m）
宽度（m）
计算荷载P(KN/m2)
1
①
0.3
1.5
3.18
2
②
2.75
0.45
68.75
3
③
0.62
2.825
15.5
4
④
2.75
0.7
68.75
5
⑤
0.62
2.825
15.5
6
⑥
2.75
0.45
68.75
7
⑦
0.3
1.5
7.5
6.2 计算模型及边界条件设置
NU02联SU01联现浇箱梁防护棚架midas分析模型图，模型计算采用整体模拟。其中，管桩、横梁、纵横分配梁均采用梁单元构件建模，材质为Q235。边界条件及连接设置如下：
（1) 纵横梁连接：纵向纵梁与横梁采用弹性联接,弹性刚度按经验取值100kN/mm，横梁与管桩采用弹性连接，弹性刚度按经验取值100kN/mm。
（2) 一般支承设置：管桩底端均按固定端处理约束Dx,Dy,Dz，Rx，Ry，Rz。
6.3 设计计算参数
表6.3-1 防护棚架结构所需材料表
序号
材料名称
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
（MPa）
抗剪强度(MPa)
弹性模量(MPa)
备注
1
Q235
215
215
125
2.0×105

表6.3-2 防护棚架结构所需材料截面特性表
序号
部位
规格
项目
极限应力[σ]
(MPa)
备注
1
横梁
I45a
组合应力
215

2
纵梁
I45a
组合应力
215

3
剪刀撑
10#槽钢
组合应力
215

4
钢管支撑
Φ529×8
组合应力
215

6.4 结构模型

图6.4-1 防护棚架模型图

图6.4-1 防护棚架模型荷载布置图
6.5 单元构件计算
（1）整体受力计算
图6.5-1 整体应力图
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图6.5-2 整体结构计算
由计算结果可知：荷载组合作用下棚架最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（2） I45纵梁计算

图6.5-3 纵梁强度计算
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图6.5-4 纵梁刚度计算
由计算结果可知：荷载组合作用下纵梁最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（3）I45横梁计算

图6.5-5 横梁强度计算
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图6.5-6 横梁刚度计算
由计算结果可知：荷载组合作用下棚架最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（4） 管桩基础计算

图6.5-7 管桩强度计算
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。
图6.5-8 管桩反力计算
桩底支反力为384.8KN
6.6 地基承载力
混凝土基础上预埋1m×1m钢板，地质土层信息显示基础为卵漂石层；浇筑60cm厚的C20混凝土基础，条形基础作用在沥青混凝土结构上，路面的基本承载力为，设计承载力不小于150KPa。计算如下：
计算考虑扩散角为45°，宕渣重度取值22KN/m3。
则混凝土面的应力为：
σ=N/A=384800/1000000=0.38Mpa<20 Mpa,满足要求。
则应力为，满足要求。
混凝土作用在市政道路上，路面结构为沥青混凝土结构，所以地基承载力满足要求。
7 SU03联( NU01联)满堂支架结构计算
7.1 满堂支架设计概况
SU03跨(NU01跨)为钢筋混凝土结构箱梁，支架布置形式搭设碗扣式满堂支架，支架基本步距1.2m，横梁处立杆间距60cm×60cm；中梁处立杆间距90cm×60cm，腹板处布置60cm×90cm，翼缘板、底板处立杆布置90cm×90cm。支架总体搭设高度8-15m，支架顶部横向铺设15cm×10cm方木，面板采用15mm厚竹胶板，面板下30cm布置10cm×10cm方木。支架搭设采用标准顶底拖，地层布置扫地杆，横向、纵向、水平三向剪刀撑布置。基础浇筑10cm厚C20混凝土基础。

图7.1-1 SU03联满堂支架布置立面图

图7.1-2 SU03联满堂支架布置断面图

图7.1-3 SU03联满堂支架布置平面图

表7.1-4 标准梁体荷载分区计算表
序号
区号
高度（m）
宽度（m）
计算荷载P(KN/m2)
1
①
0.3
1.5
3.18
2
②
1.95
0.4
48.75
3
③
0.52
2.9
13
4
④
1.95
0.4
48.75
5
⑤
0.52
2.9
13
6
⑥
1.95
0.4
48.75
7
⑦
0.3
1.5
7.5
表7.1-5 端横梁体荷载分区计算表
序号
区号
高度（m）
宽度（m）
计算荷载P(KN/m2)
1
①
0.3
1.5
3.18
2
②
2.7
0.4
67.5
3
③
0.4
2.7
10
4
④
2.7
0.4
67.5
5
⑤
0.4
2.7
10
6
⑥
2.7
0.4
67.5
7
⑦
0.3
1.5
7.5
根据《路桥施工计算手册》要求，计算时考虑支架的自重以及现浇梁的重量，由于设计形式一致，SU03联的梁体自重较大，故采用SU03联荷载布置进行计算。
7.2 计算模型及边界条件设置
SU03跨(NU01跨)现浇箱梁满堂支架架midas分析模型图，模型计算采用整体模拟。其中，立杆、横杆均采用梁单元构件建模，材质为Q235。边界条件及连接设置如下：
（1) 纵横梁连接：横梁采用弹性联接,弹性刚度按经验取值100kN/mm。
（2) 一般支承设置：立杆底端按固定端处理约束Dx,Dy,Dz，Rx，Ry，Rz。
7.3 设计计算参数
表7.3-1 满堂支架结构所需材料表
序号
材料名称
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
（MPa）
抗剪强度(MPa)
弹性模量(MPa)
备注
1
Q235
215
215
125
2.0×105

7.4 梁端满堂支架计算

图7.4-1 梁端支架模型图

图7.4-2 梁端支架边界条件布置

图7.4-3 梁端支架荷载布置形式
（1）整体计算

图7.4-5 整体强度计算图
由计算结果可知：强度荷载作用满堂支架最大应力为<215Mpa,故满堂支架设计满足安全要求。

图7.4-6 整体位移计算图

由计算结果可知：荷载组合作用下满堂支架最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（2）横杆计算

图7.4-7 横杆强度计算图
由计算结果可知：强度荷载作用支架横杆最大应力为<215Mpa,故横杆设计满足安全要求。

图7.4-8 横杆位移计算图
由计算结果可知：荷载组合作用下横杆最大位移向下，最大位移为，满足要求。

图7.4-9 横杆位移计算图
由计算结果可知：荷载组合作用下横杆最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（3）立杆计算

图7.4-10 立杆位移计算图
由计算结果可知：荷载组合作用下立杆最大位移向下，最大位移为，满足要求。

图7.4-11 立杆反力计算图
计算可知，立杆的最大支反力为15.7KN。
7.5 梁中满堂支架计算

图7.5-1 梁中满堂支架布置模型图

图7.5-2 梁中满堂支架布置平面模型图

图7.5-3 满堂支架布置荷载模型图
（1）整体计算

图7.5-4 整体强度计算图
由计算结果可知：强度荷载作用支架横杆最大应力为<215Mpa,故横杆设计满足安全要求

图7.5-5 整体位移计算图
由计算结果可知：荷载组合作用下立杆最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（2）单元构件计算

图7.5-6 横杆强度计算图
由计算结果可知：强度荷载作用支架横杆最大应力为<215Mpa,故横杆设计满足安全要求

图7.5-7 立杆位移计算图
由计算结果可知：荷载组合作用下立杆最大位移向下，最大位移为，满足要求。

图7.5-8 立杆反力计算图
由计算结果可知：立杆底端最大支反力为19.2KN。
7.6 支架立杆计算
根据《建筑施工承插型碗扣式钢管支架安全技术规程》规定，支架立杆稳定性计算的荷载组合为：
①永久荷载+可变荷载
②永久荷载+0.9（可变荷载+风荷载）
立杆承受顺桥向方木传递给其的荷载，单根立杆承受60*60cm平面荷载。
（1）不组合风荷载
N1=(1.2*(67.5+1)+1.4*(3+2))*0.6*0.6=32.112KN
支架单设高度考虑为12m，g=3.84*12=0.46KN。
单根立杆所承受的最大荷载为：N=32.112+0.49=32.602KN。
横杆步距为1.2m，故取其计算长度为1.2m，回转半径为1.61cm。
长细比=1200/16.1=74.5<150,根据《建筑施工承插型碗扣式钢管支架安全技术规程》，查表得：
则：[N]> N=32.112KN，满足要求。
（2）组合风荷载
根据《建筑施工承插型碗扣式钢管支架安全技术规程》规定，支架立杆轴向力设计值Nut取不组合荷载时立杆总设计值计算
N1=(1.2*(67.5+1)+0.9*1.4*(3+2))*0.6*0.6=31.86KN
风荷载标准值按下式计算：
Wk = 0.7μz·μs·Wo （4.2.6）
式中：Wk——风荷载标准值（kN/m2）；
μz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定采用，见附录A表A，取μz=1.00
μs——风荷载体型系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定的竖直面取0.8；
Wo——基本风压（kN/m2），按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定采用，见附录A图A。取0.5KN/ m2
Wk = 0.7μz·μs·Wo
=0.7*1.00*0.8*0.5
=0.28 kN/m2
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×Wk×Ia×h2/10
=0.9*1.4*0.28*0.6*1.2*1.2/10=0.03KN·m
立杆稳定性验算：

综上，支架立杆稳定性满足要求。
7.7 地基承载力计算
立杆下的可调底托尺寸15×15cm，支架落在标号C40承台上计算如下：
σ=1.18Mpa<40 Mpa,满足要求。
支架落在标号C20地基基础上计算如下：立杆下的可调底托尺寸15×15cm，地基处理采用50cm厚宕渣上浇筑10cm厚混凝土的形式；计算如下。
计算考虑扩散角为45°，宕渣重度取值18KN/m3。
则混凝土面的应力为：
Mpa,满足要求。
宕渣上层面的作用面积为：A1=(0.15+0.1*2)*(0.15+0.1*2)=0.1225m2
则应力为
宕渣底的作用面积为：
A2=(0.15+0.35*2)*(0.15+0.35*2)=0.7225m2
则应力为，满足要求。
7.8 支架稳定性计算
已知采用钢管为Φ48*3.0，i=1.61，长度附加系数值取1.155，钢管步距为1.2m。
则 l0=1.61*1.2=1.932m
入=1.932*100/1.61=120
轴心受压构件的稳定性系数φ=0.440
σ/φ=19.2/0.44=43.63(N/ mm2)≤f=205(N/ mm2)
稳定性符合要求。
8 跨S49省道防护棚架结构计算
8.1 防护棚架设计
跨S49省道防护棚架布置形式为净空高度5m，行车宽度10m，行车以小轿车为主，防护棚架设计：防护棚架采用三根φ529mm×8mm管桩+I45a工字钢组合钢结构设计，管桩顶部采用双榀45a工字钢作为横梁，横梁上纵向铺设45a工字钢分配梁，间距布置腹板底30cm、底板60cm、长度11.8m，分配梁顶部采用方木竹胶板底模。

图8.1-1 NU02联防护棚架布置断面图

表8.1-2 标准梁体荷载分区计算表
序号
区号
高度（m）
宽度（m）
计算荷载P(KN/m2)
1
①
0.3
1.5
3.18
2
②
2.75
0.45
68.75
3
③
0.62
2.825
15.5
4
④
2.75
0.7
68.75
5
⑤
0.62
2.825
15.5
6
⑥
2.75
0.45
68.75
7
⑦
0.3
1.5
7.5
8.2 计算模型及边界条件设置
NU02联现浇箱梁防护棚架midas分析模型图，模型计算采用整体模拟。其中，管桩、横梁、纵横分配梁均采用梁单元构件建模，材质为Q235。边界条件及连接设置如下：
（1) 纵横梁连接：纵向纵梁与横梁采用弹性联接,弹性刚度按经验取值100kN/mm，横梁与管桩采用弹性连接，弹性刚度按经验取值100kN/mm。
（2) 一般支承设置：管桩底端均按固定端处理约束Dx,Dy,Dz，Rx，Ry，Rz。
8.3 设计计算参数
表8.3-1 防护棚架结构所需材料表
序号
材料名称
抗压强度
（MPa）
抗拉强度
（MPa）
抗剪强度(MPa)
弹性模量(MPa)
备注
1
Q235
215
215
125
2.0×105

表8.3-2 防护棚架结构所需材料截面特性表
序号
部位
规格
项目
极限应力[σ]
(MPa)
备注
1
横梁
I45a
组合应力
215

2
纵梁
I45a
组合应力
215

3
剪刀撑
10#槽钢
组合应力
215

4
钢管支撑
Φ529×8
组合应力
215

8.4 结构模型

图8.4-1 防护棚架模型图

图8.4-2 防护棚架模型荷载布置图
8.5 单元构件计算
（1）整体受力计算
图8.5-1 整体应力图
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图8.5-2 整体结构计算
由计算结果可知：荷载组合作用下棚架最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（2） I45纵梁计算

图8.5-3 纵梁强度计算
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图8.5-4 纵梁刚度计算
由计算结果可知：荷载组合作用下纵梁最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（3）I45横梁计算

图8.5-5 横梁强度计算
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。

图8.5-6 横梁刚度计算
由计算结果可知：荷载组合作用下棚架最大位移向下，最大位移为，满足要求。
（4） 管桩基础计算

图8.5-7 管桩强度计算
由计算结果可知：强度荷载作用棚架最大应力为<215Mpa,故棚架设计满足安全要求。
图8.5-8 管桩反力计算
桩底支反力为727KN
8.6 地基承载力
混凝土基础上预埋1m×1m钢板，地质土层信息显示基础为卵漂石层；浇筑75cm厚的C20混凝土基础，共用基础宽2.8m，长度10m，条形基础作用在人行道沥青混凝土结构上，路面的基本承载力为，设计承载力不小于150KPa。计算如下：
则混凝土面的应力为：最大支反力为1135KN
σ=N/A=1135000/1000000=1.35Mpa<20 Mpa,满足要求。
计算考虑扩散角为45°
则基础底部应力为，满足要求。
混凝土作用在市政道路上，路面结构为沥青混凝土结构，所以地基承载力满足要求。
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