碗扣支架计算书(芜申运河大桥直线段桥)1.doc

芜申运河大桥
悬浇箱梁直线段现浇支架设计计算书

一、支架设计概要
（一）设计计算依据
1、芜申运河大桥施工设计图纸；
2、《路桥施工计算手册》；
3、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ130—2004）。
（二）、计算内容
1、15mm厚竹胶板强度、刚度
2、纵向100mm×100mm方木强度、刚度
3、 横向14#工字钢强度、刚度及支架整体稳定性验算
（三）、模板支架设计基本构造及荷载传递路线
1. 基本构造：
浇筑砼垫层，搭设支架，搁置支架底托，搭设碗扣支架，放置顶托，顶托上放置横向14#工字钢，再在14#工字钢上面纵向放置100mm×100mm方木，纵向方木上部铺设15mm厚竹胶板，作为箱梁底模。
2. 荷载传递路线 ：
荷载传递路线：底模→纵向方木→横向工字钢→支架顶托→支架立柱→底托→地基。

二、支架结构布置
1、δ＝15mm胶合板作底板。
2、纵桥向腹板处方木按间距@20cm布置；箱体其余位置按@30cm布置10×10cm木方；翼板部位纵桥向布置14#工字钢，间距为@＝60cm和90cm，在工字钢上横向布置10×10cm木方间距为@＝30cm；
3、箱梁底板横桥向布设14#工字钢，布置间距为@＝90cm；在接近距合拢段3m处间距为@＝60cm，在腹板处间距全部为@＝60cm 。
4、碗扣支架：
a、箱体腹板处纵桥向立杆间距为60㎝，横向间距为60㎝；箱梁底板处纵横向立杆间距均为90㎝；在接近距合拢段3m处加密，纵横向间距均为60㎝。
b、翼板部位纵横桥向立杆间距为90㎝，靠近腹板根部立杆间距纵横向为60㎝。
c、立杆步距为120㎝。
5．单根立杆钢管轴向允许承载力计算
支架采用扣碗式钢管支架，支架钢管截面几何特性如下：
直径φ=48mm 壁厚δ=3.5mm
截面积A=4.89cm2 ，I=π/64（484-414）=12.187cm4
横杆步距=120cm
i==1.578cm
长细比λ=120/1.578=76
查《路桥施工计算手册》得稳定系数φ=0.676
单根钢管轴向允许承载力：
R= φ×A× [σ]= 0.676×4.89×140=46KN，
根据厂家提供的支架允许承载力，横杆步距为1.2m时，立杆允许承载力为[R]=30KN
三、支架受力计算：
1、底模受力计算：
底模采用δ＝15mm胶合板底板（取1米宽验算）：
验算部位：取最不利部位，即腹板部位进行受力验算，其跨距为0.20m。
砼自重荷载（箱梁高度为2.4m）q1＝26×2.4＝62.4KN/m
施工荷载按2.5Kpa计，振捣砼产生荷载按2.0Kpa计，倾倒砼时产生荷载按2.0Kpa计，则q2＝2.5+2+2＝6.5 KN/m
下传荷载q＝q1＋q2＝68.9 KN/m
考虑底模为连续结构，弯距M＝（1/10）×q×L2
＝（1/10）×68.9×0.22＝0.28 KN.m
截面模量：W=（b×h2）/6＝（100×1.52）/6＝37.5cm3
σ＝M/W＝7.5N/mm2<[σ]=20 N/mm2
所以δ＝15mm胶合板强度满足要求。
刚度计算：胶合板E 按木方取10×103MPa
I=（b×h3）/12＝（100×1.53）/12＝28.1cm4
f=ql4/(128EI)=0.3㎜＜[f]=200/400=0.5㎜ 刚度满足要求。
2、纵肋10×10cm方木：
2．1腹板部位：
10×10cm 方木按间距@＝200mm顺桥向布置，计算跨度取相邻两立杆间距L＝0.6m。
1）强度验算
砼自重荷载q1＝2.4×0.2×26＝12.48KN/m
施工荷载按2.5Kpa、振捣倾倒砼时产生荷载均按2.0Kpa计，则q2＝（2.5+2+2）×0.25＝1.3KN/m
所以下传荷载q＝q1+q2＝13.78KN/m
弯距M=（1/8）×q×L 2＝（1/8）×13.78×0.6 2=0.62KN.m
截面模量：W=（b×h2）/6＝（10×102）/6＝166.7cm3
σ＝M/W=（0.62×103）/166.7＝3.7N/mm2 <[σ]=12N/mm2
所以腹板部位10×10cm木方横桥向按间距@＝200mm布置强度满足要求。
2） 刚度验算
方木弹性模量E 取9×103MPa
I＝（b×h3）/12=（10×103）/12=833.3cm4
f＝（5×q×L4）/（384EI）＝（5×13.78×0.64×1010）/（384×9000×102×833.3）=0.31㎜<[f]=L /400=600/400=1.5㎜
所以腹板部位10×10cm木方横桥向按间距@＝20mm布置刚度满足要求。
2．2顶底板部位：
10×10cm 方木顺桥按间距@＝300mm布置，计算跨度取相邻两肢柱间最大间距L＝0.9m计算。
1） 强度验算
箱梁顶板厚为0.28m, 底板厚为0.3m。
砼自重荷载q1＝26×(0.28+0.3)×0.3＝4.524KN/m
施工荷载按2.5Kpa、振捣倾倒砼时产生荷载均按2.0Kpa计，则q2＝（2.5+2+2）×0.3＝1.95KN/m
所以下传荷载q＝q1+q2＝6.474KN/m
弯距M=（1/8）×q×L 2＝（1/8）×6.474×0.9 2=0.655 KN.m
截面模量：W=（b×h2）/6＝（10×102）/6＝166.7cm3
σ＝M/W=（0.655×103）/166.7＝3.93N/mm2 <[σ]=12N/mm2
所以顶底板部位10×10cm木方横桥向按间距@＝300mm布置强度满足要求。
2） 刚度验算
I＝（b×h3）/12=（10×103）/12=833.3cm4
f＝（5×q×L4）/（384EI）＝（5×6.474×0.94×1010）/（384×9000×102×833.3）=0.7㎜<[f]=L /400=900/400=2.25㎜
所以顶底板部位10×10cm木方横桥向按间距@＝300mm布置刚度满足要求。
3、横梁14#工字钢
3.1腹板位置横向14#工字钢及碗扣支架验算
计算宽度按支架横桥向布置间距@=0.6m，跨度按碗扣支架立柱间距@=0.6m计算。
1）14#工字钢强度验算
砼自重荷载q1＝2.4×0.6×26＝37.44KN/m
施工荷载2.5Kpa、振捣倾倒砼时产生荷载均按2.0Kpa计，则q2＝（2.5+2+2）×0.6＝4.5 KN/m
所以q＝q1 ＋q2＝41.94KN/m
弯矩M=（1/8）×q×L2＝（1/8）×37.44×0.62＝1.68KN.m
14#工字钢截面模量W= 101.7cm3
σ＝M/W＝16.5N/mm2< [σw]＝145 N/mm2
所以腹板部位14#工字钢顺桥向间距为@＝600mm，横桥向间距@＝600mm布置，强度满足要求。
2）14#工字钢刚度验算：
14#工字钢：I＝712cm4
f＝（5×q×L4）/（384EI）＝（5×41.94×0.64×108）/（384×2.1×105×712）=0.05㎜<[f]=L /400=600/400=1.5㎜
3）碗扣支架强度验算
在箱梁腹板部位支架进行加强，顺桥向间距@＝600mm，横向间距@＝600mm；在靠近合拢段2m处支架纵横间距为60×60㎝，计算时取60×60㎝区域计算，腹板厚度为0.5m，
支架单根立杆反力计算：R =0.5×0.6×2.4×26＝18.72KN<[R]=30KN
支架立杆强度满足要求。
3.2 顶、底板部位横向14#工字钢及碗扣支架强度验算
1）14#工字钢强度验算
计算宽度按碗扣支架横桥向最大间距@=0.9m，跨度按碗扣支架顺桥向布置间距@=0.9m
砼自重荷载q1＝26×（0.28+0.3）×0.9＝13.57KN/m
施工荷载2.5Kpa、振捣倾倒砼时产生荷载均按2.0Kpa计，则q2＝（2.5+2+2）×0.9＝5.85 KN/m
所以q＝q1 ＋q2＝19.42KN/m
弯矩M=（1/8）×q×L2＝（1/8）×19.42×0.92＝1.966KN.m
W= 101.7cm3
σ＝M/W＝19.3N/mm2 <[σw]＝145 N/mm2
强度满足要求。
2）14#工字钢刚度验算：
14#工字钢：I＝712cm4
f＝（5×q×L4）/（384EI）＝（5×19.42×0.94×108）/（384×2.1×105×712）=0.11㎜<[f]=L/400=900/400=2.25㎜
刚度满足要求。
3）碗扣支架强度验算
支架单根立杆反力计算：R =0.9×0.9×（0.28+0.3）×26＝12.2KN<[R]=30KN
支架立杆强度满足要求。
4、翼缘板部位支架强度验算
翼缘板部位支架顶托上放置纵向14#工字钢后，再横向间距@=30㎝设置方木，在方木上铺设竹胶板。
1）横向方木10×10㎝强度验算
计算取翼缘板根部平均厚度计算，按（65㎝+45㎝）/2=55㎝计算，宽度按碗扣支架顺桥向最大间距@=0.3m，跨度按碗扣支架横桥向布置间距@=0.6m。
砼自重荷载q1＝26×0.55×0.3＝4.29KN/m
施工荷载2.5Kpa、振捣倾倒砼时产生荷载均按2.0Kpa计，则q2＝（2.5+2+2）×0.3＝1.95 KN/m
所以q＝q1 ＋q2＝6.24KN/m
弯矩M=（1/8）×q×L2＝（1/8）×6.24×0.62＝0.28 KN.m
W= （b×h2）/6＝（10×102）/6＝166.7cm3
σ＝M/W＝1.68 N/mm2 < [σ]＝10 N/mm2
强度满足要求。
2）横向方木10×10㎝刚度验算：
I＝（b×h3）/12=（10×153）/12=833.5cm4
f＝（5×q×L4）/（384EI）＝（5×6.24×0.64×105）/（384×9×833.5）=0.14 ㎜<[f]=L /400=600/400=1.5㎜
刚度满足要求。
3）纵向14#工字钢计算
通过顶底板强度及刚度计算可知，翼缘板部位纵向12#槽钢可满足要求。
4）碗扣支架强度验算
支架单根立杆反力计算：R =0.6×0.9×0.55×26＝7.72KN<[R]=30KN
强度满足要求。
5.支架布置
箱梁混凝土重力计算
钢筋混凝土容重按26KN/m3计，半幅混凝土94.854 m3，其中墩顶部分箱梁砼：6.65*2.4*1.27=20.3m3
g1=26*（94.854-20.3）=1938.4KN
模板、木方、人员、等荷载按2.5KN/m2
g2=（8-1.35）*13.65*2.5=226.9KN
G=g1+g2=2165.3KN
单根碗扣支架允许承载力30KN,安全系数取1.3,半幅数量2165.3*1.3/30=94根
实际投入数量19*10=190根，190>94,满足要求。
四、支架的稳定性验算
支架抗倾覆计算
取最大跨径L=8-1.35=6.65米计算，碗扣支架宽度B=14.4米，高度取H=16.5米。
碗扣支架采用∮48壁厚3.5mm钢管，根据《路桥施工计算手册》查得，钢管每延米重q=3.839㎏/m，经计算现场钢管总延米为立杆：9*14.35*10+16.5*10*10=2941.5米，横杆：14.4*10*14+6.65*19*10=3784.9，偏安全计算（不考虑底模重量），
计算碗扣支架总重为：G=3.839*（2941.5+3784.9）=25822.6㎏=258.6 KN
由《建筑结构荷载规范》查得南京地区最大风压q=0.45kn/m2
计算风荷载得：
P=qLh=16.5*6.65*0.45=49.38KN
碗扣支架抗倾覆计算：
碗扣支架力距： G*B/2=258.6*14.4/2=1861.9KN.m
风荷载力距： p*h/2=49.38*16.5/2=407.4KN.m
碗扣支架抗倾覆系数：1861.9/407.4=4.57＞［K］=3
支架整体稳定性满足要求。

五、地基承载力验算
由以上计算可知：单立杆最大受力P=18.72KN,
立杆底托截面为12㎝×12㎝，砼垫层厚度为12㎝，在接近合拢段处砼垫层加层为20cm，则砼垫层底应力为
σ=N/A=18.72/（0.36*0.36）=144.4Kpa＜[f]=200Kpa，
地基50㎝厚经3：7石灰土处理，地基允许承载力按200KPa考虑，
σ=144.4Kpa＜[f]=200Kpa
地基承载力符合要求。
经以上计算，本桥支架符合要求。
六、堆载预压方案:
现浇支架预压是现浇支架非常重要的一道工序，是对整个支架搭设及其基础质量的一次全面的检查，包括支架结构的强度、刚度、稳定性以及支架的弹性和非弹性变形。通过支架预压，精确测得支架的非弹性变形和弹性变形。支架的非弹性变形，通过支架预压基本消除，测得支架的弹性变形与理论计算值进行比较分析，并在支架最后调整时作为可靠的根据，使整个现浇支架既符合设计要求，又满足技术规范对支架的质量要求，从而确定现浇梁质量。
在预压过程中，测得的总垂直变形包含两部分变形，即非弹性变形和弹性变形，当预压荷载卸除后，测得的支架回升值即为支架弹性变形，在支架高程调整时加以考虑，其中没有恢复的部分即为支架的非弹性变形（主要是支架接缝压密和地基等产生的不可恢复的塑性变形等）。为此，在支架预压前和预压过程中，以及卸载后组织测量人员，采用水平仪进行不间断的观测，观测支架的变形，并作出详细的记录。
1、支架沉降观测沿现浇箱梁纵向每3米布设一个断面，每断面横向每道腹板设置一个观测点，观测点统一编号，以便于分析支架沉降，调整模板标高，掌握第一手数据。
支架预压荷载的质量达到现浇箱梁混凝土总体质量的120%，预压须保证48小时以上无明显沉降，支架的沉降变形在2mm以内方可以卸载。
此次压载采用砂袋压载，根据现浇箱梁荷载分布情况，进行砂袋布置。
2、静载试验的加载程序
支架搭设完成后，布设测点并进行初始观测。接着变形观测按箱梁加载0%，50%，120%，0%进行测量监控，并对观测数据进行分析。
1）、测点布置
在支架顶、底部沿桥纵向，每3米布设一个断面，每断面设3个测点，即横向左、中、右设置测点，并进行编号，以便计算比较。
2）、沉降观测
观测方法：用DSZ2水准仪按下列程序进行；
第一步：加载前观测一次；
第二步：加载至50%观测一次；
第三步：加载120%完毕观测一次；以后每12小时观测一次；
第四步：等预压48小时后观测一次，若沉降稳定则卸载；
第五步：卸载后观测一次。
3、观测结果处理
满载后若连续 48 小时测量在2mm以内，则可视为支架沉降已稳定，即可进行卸载。根据沉降观测数据，计算出支架弹性变形和非弹性变形，进行模板标高调整。

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