48-80-48m连续梁满堂支架设计计算书.docx

跨石太铁路特大桥48+80+48m连续梁

满堂支架设计计算书

一、总体设计说明
采用Φ48×3.5 mm碗扣式钢管支架。梁重分配原则为：假定箱梁腹板的重量仅由腹板下的立杆承受，顶板和底板的重量之和仅由底板下的立杆承受，翼缘板的重量仅由翼缘板下的立杆承受。
具体布置为：
①在全桥长度范围内，底板下的立杆布置为（纵距×横距）60cm×60cm；翼缘板下的立杆布置为60cm×90cm。考虑到腹板较重，腹板下立杆布置为60cm×30cm。立杆步距均为60 cm。
②纵木采用10cm×10cm方木，间距20cm沿横桥向满铺，横木采用15cm×15cm方木。
③剪刀撑设置：横向剪刀撑每间隔6m设置一道，纵向剪刀撑在两个腹板下及两侧外围均需设置一道，共计4道。
④门洞部分布置：本方案共设置3种类型门洞，分别作为搅拌站进出通道、0#梁段处货运线通道及1#梁段处货运线通道。1#梁段门洞部分采用Φ630×10mm钢管作为立柱基础，纵向间距为6+11+5+11+6m，横向间距为2.3+2.2+2.2+2.3m。0#梁段及搅拌站处采用贝雷片拼装作为支墩。横梁及纵梁均采用贝雷片拼装而成。
支架的详细布置见设计图。
二、支架基本承载力与设计荷载
1、支架基本承载力
Φ48×3.5 mm碗扣式钢管，立杆、横杆承载性能见表1。
表1 立杆、横杆承载性
立 杆
横 杆
步距（m）
允许载荷（KN）
横杆长度（m）
允许集中荷载（KN）
允许均布荷载（KN）
0.6
40
0.9
4.5
12
1.2
30
1.2
3.5
7
1.8
25
1.5
2.5
4.5
2.4
20
1.8
2.0
3.0
2、设计荷载
（1）箱梁自重，箱梁混凝土容重26KN/m3；
（2）模板荷载，按 5.5 KN/m2计；
（3）施工荷载，按3.0 KN/m2计；
（4）砼振捣荷载，按2.5 KN/m2计；
（5）倾倒混凝土荷载，按3 KN/m2计；
（2）～（5）荷载合计为14 KN/m2。
三、立杆竖向承载力验算
1、0#梁段（梁高6.4m）腹板下立杆荷载分析：
碗扣式立杆分布60cm×30cm，层距60cm。

连续梁单侧最大截面翼板面积：a=1.04m2；
连续梁单侧最大截面腹板面积：b=8.0m2；
连续梁单侧最大截面中板面积：c=1.85m2；
腹板处断面面积为8.0 m2，8.0×26/1.9＝109.5KN/m2，
荷载组合：1.2×109.5+1.4×14.0＝151KN/m2，
则单根立杆受力为：N＝151×0.6×0.3＝24.2KN＜［ 40 KN ］（满足）。
2、0#梁段（梁高6.4m）底板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布60cm×60cm，层距60cm。
底板处断面面积为1.85 m2，1.85×26/1.3＝37KN/m2，
荷载组合：1.2×37+1.4×14.0＝64KN/m2，
则单根立杆受力为：N＝64×0.6×0.6＝23.0KN＜［ 40 KN ］（满足）。
3、0#梁段（梁高6.4m）翼缘板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)60cm。
翼缘板处断面面积为1.04 m2，1.04×26/2.8＝9.7KN/m2，
荷载组合：1.2×9.7+1.4×14.0＝31.2KN/m2，
则单根立杆受力为：N＝31.2×0.6×0.9＝16.8KN＜［ 40 KN ］（满足）。
4、1#梁段截面（梁高4.18m）处腹板下立杆荷载分析
为方便施工，1#梁段腹板碗扣立杆分布与0#段相同，采用60×30cm，层距60cm。
腹板处断面面积为3.58m2，3.58×26/1.4＝66.5KN/m2，
荷载组合：1.2×66.5+1.4×14.0＝99.4KN/m2，
则单根立杆受力为：N＝99.4×0.6×0.3＝17.9KN＜［ 40 KN ］（满足）。
5、立杆稳定性
①立杆计算长度
Lo=层距+2a=1.2m，其中层距0.6m。
a---模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取0.3m。
②钢管截面特性
外直径Φ48mm，壁厚3.5mm，截面积A=4.893cm2，惯性矩I=12.187cm4，回转半径r=1.578cm。
③立杆稳定性计算
长细比λ=Lo/r=120/1.578=76.0，查表知折减系数φ=0.744
Nmax/φA=（24.2×10³）/（0.744×4.893×10²）
=66.5MPa＜[140MPa]
结论：立杆稳定性满足
四、地基承载力验算
由以上计算数据可得各部位地基受力如表2所示。
表2 地基承载力验算
部位
荷载（KN）
受力面积（m2)
地基受力(Kpa)
地基允许承载力(Kpa)
0#梁段截面腹板立杆
24.2
0.6*0.3
134.5
120
0#梁段截面底板立杆
23.0
0.6*0.6
63.9
120
0#梁段截面翼缘板立杆
16.8
0.6*0.9
31.1
120
1#梁段截面腹板立杆
17.9
0.6*0.3
99.4
120

注：根据表中计算结果，按45°扩散角满足地基承载力为120kPa时，C20混凝土垫层厚度为0.2m。
五、纵、横木验算
5.1 小纵木验算
小纵木采用10cm×10cm方木（红松木），其容许应力：[σw]＝12 Mpa，弹性模量：E＝9×103 Mpa，跨中最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。在腹板下间隔20cm满铺,在底板下间隔30cm满铺,在翼缘板下间隔40cm满铺。为安全起见，纵木的力学计算模型采用简支梁，其强度及挠度的验算结果见表3。
表3 纵木强度及挠度验算结果
位 置
惯性矩
（ｍ4）
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/ｍ）
应力（mpa）
挠度（mm）
允许应力（mpa）
允许挠度（mm）
0#段腹板下
8.333E-06
0.6
30.2
8.1
0.7
12
1.2
0#段底板下
8.333E-06
0.6
19.2
5.2
0.4
12
1.2
0#段翼缘板下
8.333E-06
0.6
12.5
3.3
0.3
12
1.2
1#段截面腹板下
8.333E-06
0.6
22.9
6.2
0.5
12
1.2
从以上验算结果可知，纵木强度及挠度验算结果满足规范要求。
5.2 大横木验算
大横木采用15cm×15cm方木（红松木），其容许应力：[σw]＝12 Mpa，弹性模量： E＝9×103 Mpa，跨中最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。其强度及挠度的验算结果见表4。
表4 横木强度及挠度验算结果
位 置
惯性矩
（ｍ4）
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
应力（mpa）
挠度（mm）
允许应力（mpa）
允许挠度（mm）
0#梁段腹板下
4.21E-05
0.3
90.6
1.8
0.03
12
0.6
0#梁段底板下
4.21E-05
0.6
38.4
3.1
0.2
12
1.2
0#梁段翼缘板下
4.21E-05
0.9
28.1
5.1
0.6
12
1.8
1#梁段截面腹板下
4.21E-05
0.3
68.8
3.8
0.2
12
1.0
从以上验算结果可知，横木强度及挠度验算结果满足规范要求。
六、门洞部分支架检算
1、1#梁段处门洞支架
⑴在预应力施工前，1#段荷载由整个支架共同承担。
㈠纵向贝雷片
贝雷片参数：E=206GPa，I=250500cm4，弯矩：788.2 kN·m，剪力：245 kN。最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。
表5 1#梁段腹板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按5片贝雷片检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
容许剪力（kN）
容许弯矩（kN·m）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
6
139.2
44.5
35.6
0.3
245
788.2
12
11
160.2
226.7
3.5
22
5
69.6
69.4
0.2
10
11
146.1
226.7
3.5
22
6
122.5
35.6
0.3
12
表6 1#梁段底板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按3片贝雷片检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
容许剪力（kN）
容许弯矩（kN·m）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
6
80.8
43.1
34.4
0.3
245
788.2
12
11
155.0
219.3
4.5
22
5
67.3
67.2
0.1
10
11
141.3
219.3
4.5
22
6
118.5
34.4
0.3
12
表7 1#梁段翼板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按3片贝雷片检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
容许剪力（kN）
容许弯矩（kN·m）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
6
88.9
47.4
37.9
0.4
245
788.2
12
11
170.5
241.3
4.8
22
5
74.1
73.9
0.2
10
11
155.5
241.3
4.8
22
6
130.4
37.9
0.4
12
㈡Ⅰ63a工字钢横梁
①箱梁自重，箱梁混凝土容重26KN/m3；
②模板荷载，按 5.5 KN/m2计；
③施工荷载，按3.0 KN/m2计；
④砼振捣荷载，按2.5 KN/m2计；
⑤倾倒混凝土荷载，按3 KN/m2计；
⑥贝雷片，按0.9KN/m计；
其中②～⑤荷载合计为14 KN/m2。
则总荷载为：470×26×1.2+1.4×（14×40+0.9×22×39）=16529 KN
将每排支墩单独视为1个支点，并将总荷载转换为梁上均布荷载计算：q=16529/39=423.8KN/m。
表8 1#梁段每排支墩承载力
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
各排支墩承载力（kN）
1#梁段
1
423.8
677.5
2
4303.7
3
3282.9
4
3282.9
5
4303.7
6
677.5
跨中支墩为：3283KN。由于横梁贝雷片较密，将荷载转化为作用在横梁上的均布荷载：q=3283÷9=364.8 KN/m。
表9 1#梁段跨中处Ⅰ63a工字钢横梁强度及挠度验算结果（按2片工字钢检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
2.3
364.8
217.7
99.1
0.3
4.6
2.2
287
40.6
0.3
4.4
2.2
239
40.6
0.3
4.4
2.3
332.2
99.1
0.3
4.6
Ⅰ63a工字钢参数：Sx=1747.4cm3，Ix=93920cm4，b=13mm。
则τmax=332.2×1000×1747.4×10-6/（13×10-3×93920×10-8）=36.3MPa＜100 MPa。
⑵预应力张拉时，跨中梁体上拱。1#梁段跨中支墩不受力。
总荷载为：470×26×1.2+1.4×（14×40+0.9×22×39）=16529 KN
㈠Ⅰ63a工字钢横梁
将其按照简支梁结构考虑，每个支墩为：16529÷4=4133 KN。由于横梁贝雷片较密，将荷载转化为作用在横梁上的均布荷载：q=4133÷9=459.2 KN/m。

表10 1#梁段跨中处Ⅰ63a工字钢横梁强度及挠度验算结果（按2片工字钢检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
2.3
364.8
166
75.6
0.3
4.6
2.2
219
31
0.3
4.4
2.2
182.3
31
0.3
4.4
2.3
253.5
75.6
0.3
4.6
Ⅰ63a工字钢参数：Sx=1747.4cm3，Ix=93920cm4，b=13mm。
则τmax=332.2×1000×1747.4×10-6/（13×10-3×93920×10-8）=47.6MPa＜100 MPa。
㈡Φ630×10mm钢管立柱
表11 1#梁段钢管立柱支反力（跨中支墩反力不计）
位 置
立柱
均布荷载（kN/m）
各钢管立柱承载力（kN）
1#梁段横梁
1
459.2
418.2
2
1189.3
3
918
4
1189.3
5
418.2
计算长度取13.5m，截面积A=194.8cm2，惯性矩I=93615cm4，回转半径r=21.92cm。
长细比：λ=Lo/r=1350/21.92=61.6，查表知折减系数φ=0.812
σ=Nmax/φA=（1189.3×10³）/（0.812×194.8×10²）
=75.2MPa＜f/1.2=140/1.2=116.7MPa
㈢地基承载力
该处地基承载力为120kPa，则立柱基础受力面积A=4133 /120=34.5m2。
取基础长度为14m，则宽度不小于2.5m，按受力45°扩散角计算得知，h＞（2.5-0.63）/2=0.94m，取基础深度为1.0m。采用C20混凝土浇筑。
2、0#梁段货运线处门洞支架
0#梁段处梁体截面积较大，仅计算此处支架，不再计算搅拌站通道处门洞支架。
贝雷片参数：E=206GPa，I=250500cm4，弯矩：788.2 kN·m，剪力：245 kN。最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。
㈠贝雷片纵梁
表12 0#梁段腹板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按5片贝雷片检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
容许剪力（kN）
容许弯矩（kN·m）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
6
286.9
172.1
145.2
4
245
788.2
12
6
215.2
145.2
4
245
788.2
12
表13 0#梁段底板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按2片贝雷片检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
容许剪力（kN）
容许弯矩（kN·m）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
6
83.2
93.5
105.3
1
245
788.2
12
6
156
105.3
1
245
788.2
12
表14 0#梁段翼板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按2片贝雷片检算）
位 置
跨度
（ｍ）
均布荷载（kN/m）
剪力（kN）
弯矩（kN·m）
挠度（mm）
容许剪力（kN）
容许弯矩（kN·m）
允许挠度（mm）
1#梁段腹板下
6
87.3
98.2
110.5
1
245
788.2
12
6
163.7
110.5
1
245
788.2
12
㈡贝雷片支墩
0#梁段最大截面积为21.78m2，计算时仅考虑门洞处荷载，则：N=21.78×12×26=6795 kN，作用在每个支墩的力如下表：
表15 门洞处贝雷支墩支反力
位 置
立柱
荷载kN
各支墩承载力（kN）
0#梁段贝雷支墩
1
6795
1274
2
4247
3
1274
贝雷片主梁[10槽钢双拼而成，经过计算，中支墩采用4排贝雷片，其余均采用3排。
㈢地基承载力
该处地基承载力为120kPa，则立柱基础受力面积A=4247/120=35.4m2。
取基础长度为14m，则宽度不小于2.55m，按受力45°扩散角计算得知，h＞（2.55-0.9）/2=0.83m,取基础深度为1.0m。采用C20混凝土浇筑。