65#68#连续梁支架设计检算.docx

句容河特大桥跨S337省道（32+48+32）m
连续梁支架设计计算书
一、工程概况
1、工程概述
句容河特大桥起始里程为DK20+384.775-DK24+540.00，全长4.155m，桥梁合计2台123墩，三处连续梁施工，分别为跨越规划沪宁二通道（40+72+40）m连续梁，跨越S337省道（32+48+32）m连续梁，跨越句容河（40+64+40）m连续梁。
桥梁于65#-68#墩跨越南京市江宁区湖熟境内S337省道，该处设置一联（32+48+32）m连续梁。连续梁里程为DK22+540.990-DK22+654.390，全长113.3m。S337省道路面宽14.2m，双向四车道，位于宁杭高速公路湖熟入口处，交通繁忙，连续梁位于香樟树林和鱼塘中，地质情况较差。
连续梁顶面宽12.0m，防护墙内侧净宽8.8m，桥上人行道钢栏杆内侧净宽11.9m，两侧防护墙宽0.25m，翼缘板宽度为2.65m。桥梁基础采用钻孔桩基础。预应力连续梁采用C50高性能混凝土，防护墙采用C40混凝土，封端采用C50无收缩混凝土。本桥采用双向预应力体系，纵、横向分别采用12-Φs15.20mm和4-Φs15.20mm预应力钢绞线，无竖向预应力。
2、工程地质
取65与66#墩中间处地质，各地层厚度及岩性自上而下分述如下：
（2）3淤泥质粉质黏土，褐黄色，硬塑，含腐殖质，层厚6.0m。σ0=60Kpa；
（2）1粉质黏土，灰黄、褐黄色等，软塑，含少量铁锰结核，局部分布，层厚2.7m。σ0=120Kpa；
（3）1粉质黏土，灰黄、褐黄色硬塑，含铁锰结核，层厚2.9m。σ0=200Kpa；
（4）1泥质砂岩，砖红色，全风化，岩芯呈土柱状、砂土状，层厚6.9m。σ0=200Kpa；
（4）2泥质砂岩，褐红色、砖红色，强风化，泥质交界，岩芯呈柱状、少量块状，层厚约9.3m。σ0=300Kpa；
（4）3泥质砂岩，褐红色、砖红色，弱风化，泥质交界，岩芯呈柱状。σ0=400Kpa；
3、梁体结构
梁长113.3m，箱梁顶宽12.0m，单箱单室斜腹板等截面结构，梁中心高为3.25m，边支座中心线至梁端0.75m，边支座横桥向中心间距4.4m，中支座横桥向中心间距为 5.0m，
箱梁底板宽5.4m，顶板厚度除梁端附近外均为0.30m，底板厚度0.475，腹板厚度0.67m~1.10m按照折线变化。
全桥共设4道横梁，分别设于中支点、端支点，并设过人孔，供检查人员通过。
二、编制依据
⑴ 新建南京至杭州客运专线铁路句容河特大桥：宁杭客专施图（桥）-03；
⑵ 无砟轨道双线预应力混凝土连续梁（支架现浇施工）图号：肆桥参（2009）23681-Ⅲ；
⑶《客运专线桥涵工程施工技术指南》 TZ213-2005；
⑷《客运专线桥涵工程施工质量验收暂行标准》 铁建设[2005]160号；
⑸《铁路工程施工安全技术规程》 TB10401.1、2-2003；
⑹《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社 江正荣 2006年4月；
⑺《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》；
⑻ 路桥施工计算手册-交通出版社；
⑼ 好易懂结构分析器和结构力学求解器软件分析、计算结果。
⑽ 现场施工技术调查和我分部现有资源、技术水平
三、计算荷载及其规定
⑴梁体自重：γ取26.5KN/m3；
⑵人群荷载及机具荷载：3.0KN/m2；
⑶振捣荷载：对水平模板取2.0KN/m2，对垂直模板取4.0KN/m2；
⑷倾倒混凝土产生的荷载：泵送，2.0KN/m2；
⑸分项安全系数系数γi静载为1.2，动载为1.4。
四、支架设计
根据现场地质和道路交通实际情况，该处连续梁支架现浇采用钢管支架贝雷梁组合形式，跨越S37省道处设置门洞。
在65#-68#承台施工时，预埋0.7×0.7×0.02m钢板，安装6根φ52.9螺旋钢管。为了减少贝雷梁跨度，分别在65#与66#墩之间、67#与68#墩之间设置中间支墩，支墩尺寸长宽高为13.0×1.5×1.0m，支墩采用C30混凝土加筋布置，支墩基础布设4根直径1.0m、长度20m的钻孔灌注桩。在S337省道路肩设置两个支墩，支墩尺寸同上。门洞支架净宽度9.0m，限高按5.0m控制。
支架平面布置图和横断面图如下图所示：
图1 支架立面布置图

图2 支架平面布置图

五、结构检算
1、模板、背肋检算
①腹板处底板竹胶板检算
紧贴模板设纵向方木，承担混凝土及施工荷载，计算跨度取方木中心间距。腹板底10×10cm方木中心距离为0.2m，底板10×10cm方木中心距离为0.4m，腹板高度按3.25m计算，底板厚度按0.775m计算。本处验算腹板底模板。按五等跨连续建立模型，计算跨度取l=0.2m。
F=26.5×3.25×1.2+（3+4+2）×1.4=116kN/m2
竹胶板厚度1.5cm，计算取b=1.0m，计算荷载f=F×b=116×1=116 kN/m
竹胶板弹性模量E=1.0×104MPa，抗弯强度[σ]=15Mpa，截面积A=bh=1×0.015=0.015 m2，截面惯性矩I=bh3/12=1×0.0153/12=2.81×10-7m4，截面抵抗矩：W= bh2/6=1×0.0152/6=3.75×10-5m3

计算结果：

计算结果分析：
ⅰ变形：以跨中节点6最大变形为准，0.2 mm＜200/400=0.5mm。竹胶板挠度满足规范要求。
ⅱ强度：最大应力出现在2#和9#单元，最大应力为：13100KPa，
σ=13100KPa=13.1MPa<[σ]=15Mpa，腹板处竹胶板强度满足规范要求。
②侧模板竹胶板检算
新浇混凝土对模板最大侧压力计算
侧模板采用1.5cm厚竹胶板，紧贴竹胶板竖肋采用1010cm方木，方木间距0.2m，竖向取1m单元，线荷载q=77.7×1=77.7KN/m。纵向水平肋采用双[10槽钢。按均布荷载下的三跨连续梁计算模型计算，查《建筑施工计算手册》（中国建筑工业出版社）
Mmax=0.1ql2=0.1×77.7×0.22
其截面强度按下式计算：
σmax= Mmax/W=0.31/3.75×10-5<[σ]=15Mpa；
强度符合要求!
其截面挠度按下式计算：
ω=0.677(ql4)/EI=0.677×(77.7×0.24)/(1.0×107×2.81×10-7)=0.03＜200/400=0.5mm，挠度满足要求!
③、侧模竖肋10×10cm方木检算
油松容许抗弯应力［σ］=13MPa，弹性模量E=11×103MPa
截面惯性矩：I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4
截面抵抗矩：W= bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
截面积：A=bh=0.1×0.1=0.01m2
侧模板竖肋采用10×10cm方木，方木间距0.2m，纵向水平肋竖设双[16a槽钢，竖向间距1.0m布置，每个竖肋承受的线荷载为q=77.7×0.2=15.5KN/m，按均布荷载计算：
Mmax=ql2/ 8=15.5×12/8
其截面抗弯强度按下式计算：
σmax= Mmax/W=1.94/1.67×10-4<[σ]=13Mpa，强度满足要求!
其截面挠度按下式计算：
ω=(5ql4)/(384EI)= (5×15.5×14)/(1.1×107×8.33×10-6)=2.2＜1000/400=2.5mm，挠度满足要求。
④、纵向水平肋双[16a槽钢检算
槽钢16a［材料性质
截面惯矩：[Ix]=866cm4，截面积：[A]=21.9cm2，截面矩： [W]=108cm3
回转半径：i＝6.28cm，静面矩：S= 63.9cm3，弹性模量E=2.1×105Mpa，
单位重量:17.2kg/m，底宽b=63mm，高h=160mm
竖肋方木外侧采用双[16a槽钢纵向水平肋，竖向上下层间距1.0m布置，在双[16a槽钢外侧竖向用双[22b槽钢做背肋，纵向间距按2m布置。纵向双[16a槽钢计算荷载q=77.7×1.0=77.7KN/m按均布荷载计算，计算荷载q=77.7×1mKN/m，跨距2m。
Mmax=0.1ql2=0.1×77.7×22
Qmax=0.6ql=0.6×77.7×2=93.2Rmax=1.1ql=1.1×77.7×2=170.9其截面抗弯强度按下式计算：
σ= Mmax/W=31.08/2×108×10-6<[σ]=170Mpa。强度满足要求!
其截面抗剪强度按下式计算：
τ=（Q*S）/（I×b）
=（93.2×63.9×10-6）/（866×10-8×63×10-3）=10.9<[τ]=85Mpa。强度满足要求!
其截面挠度按下式计算：
ω=0.677×(ql4)/(100EI)= 0.677×(77.7×14)/(100×2.1×108×2×866×10-8)
=0.14mm＜2000/400=5mm，挠度满足要求!
⑤、竖向背带双[22b槽钢检算
槽钢22b［材料性质
截面惯矩：[Ix]=2572cm4，截面积：[A]=36.2cm2，截面矩： [W]=234cm3
回转半径：i＝8.42cm，静面矩：S= 139.7cm3，弹性模量E=2.1×105Mpa，单位重量:28.4kg/m，底宽b=79mm，高h=220mm
竖向背肋采用双[22b槽钢，纵向2m一道，利用通风孔处设φ25精轧螺纹拉筋，受力单元为F=P×a×b=77.7×1×2=155.4KN。
节点详图 受力简图 弯矩图

剪力反力图 挠度图

其截面抗弯强度按下式计算：
σ= Mmax/W=62.16/2×234×10-6<[σ]=170Mpa。强度满足要求!
其截面抗剪强度按下式计算：
τ=（Q×S）/（I×b）
=（150.15×139.7×10-6）/（2572×10-8×79×10-3）
=10.3<[τ]=85Mpa。强度满足要求!
其截面挠度：

位移计算
杆端 1 杆端 2
单元码 u -水平位移 v -竖直位移 10-转角 u -水平位移 v -竖直位移 10-转角
1 -0.12751199 -0.15752291 0.89891130 0.00000000 -0.12775098 0.73134856
2 0.00000000 -0.12775098 0.73134856 0.17916702 -0.07101001 0.12866751
3 0.17916702 -0.07101001 0.12866751 0.00000000 -0.13547444 -1.41871851
4 0.00000000 -0.13547444 -1.41871851 -0.88888603 -0.36825762 -2.61278393

位移最大处发生在4单元5节点，最大位移值为0.89mm。
0.89mm＜400/400=1mm，挠度满足要求!

⑥ 腹板对拉杆检算
腹板对拉杆采用φ25的精轧螺纹钢，竖向利用通风孔，纵向按2米一道布置。
支点最大反力F=273KN

拉杆强度满足要求！
2、10×10cm纵向方木检算
纵向方木横跨在横向Ⅰ18工字钢上，承担模板传递的均布荷载,腹板处方木间距0.2m，18工字钢纵向间距0.6m。计算跨度取l=0.6m，计算荷载为均布荷载，q=116×0.2=23.2KN/m按简支梁建立模型，模型如下图:

Mmax=ql2/ 8=23.2×0.62/8
其截面抗弯强度按下式计算：
σmax= Mmax/W=1.04/1.67×10-4<[σ]=13Mpa，强度满足要求!
其截面挠度按下式计算：
ω=(5ql4)/(384EI)=(5×23.2×0.64)/(384×1.1×107×8.33×10-6)=0.4<600/400=1.5mm，挠度满足要求!
3、18工字钢检算
截面特性：
截面高度H=180mm；截面宽度B=94mm；截面面积A=3074mm2；惯性矩Ix=16690000mm4；截面模量Wx=185444mm3；回转半径ix=73.7mm；单位重量:24.131Kg/m；静面矩：S= 106.5cm3
18工字钢承担纵向10×10cm方木传递的荷载，横跨于贝雷片上，腹板处贝雷片按照0.45m跨度组合成贝雷梁，验算工字钢时，计算跨度取l=0.45m，计算荷载按照集中荷载考虑。
集中荷载F=116×0.2×0.6=13.9KN
受力模型图

弯矩图

剪力图

其截面抗弯强度按下式计算：
σ= Mmax/W=1.13/185444×10-6<[σ]=170Mpa。强度满足要求!
其截面抗剪强度按下式计算：
τ=（Q×S）/（I×b）
=（16.31×106.5×10-6）/（1669×10-8×94×10-3）
=1.1<[τ]=85Mpa。强度满足要求!
其最大挠度在2单元，变形0.03mm<450/400=1.1mm。挠度满足要求!
4、321贝雷片检算
贝雷片力学性能参数：
单层单排不加强：截面惯矩：[I0]=250497.2cm4，截面矩：[W]=3578.5m3
允许弯矩：[M] =788.2kN.m，允许剪力：[Q]=245.2KN；
单层单排加强：截面惯矩：[I0]=577434.4cm4，截面矩：[W]=7699.1m3
允许弯矩：[M] =1687.5kN.m，允许剪力：[Q]=245.2KN；
弹性模量：E=2.1×105 MPa，允许挠度：f=L/700允许应力，[σ]=210MPa
贝雷梁承受的荷载，顺桥向按线性连续分部考虑，视为均布荷载。
（1）如支架横断面图所示：单侧腹板处线性荷载作用在6片贝雷片上，底板处线性荷载作用在3片贝雷片上，腹板和底板处线性荷载一共在15片贝雷片上。
单片贝雷片承受的荷载：
q=（26.5×3.25×1.2+（3+4+2）×1.4）×0.67×2+（26.5×0.775×1.2+（3+4+2）×1.4）×4.06/15=20.4KN/m，
该处验算最大跨度贝雷片受力时强度和刚度情况，受力模型如下图所示:

弯矩图：

剪力图：

位移图：

计算结果：
杆端 1 杆端 2
单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩
1 0.00000000 152.232258 0.00000000 0.00000000 -214.967741 -564.619354
2 0.00000000 117.848387 -564.619354 0.00000000 -65.7516129 -330.183870
3 0.00000000 175.012258 -330.183870 0.00000000 -130.987741 0.00000000
--------------------------------------------------------------------------------------------
计算结果分析：
取最大跨度单元1进行分析：
最大弯矩：Mmax=564.6KN.m<[M]=788.2 KN.m
最大剪力：Tmax=215KN<[T]=245.2Mpa 强度满足要求
最大位移：ωmax=2.07cm<[ω]=L/700=1800/700=2.57cm，刚度满足要求。
（2）如支架横断面图所示：单侧翼板处线性荷载作用在4片贝雷片上。
单片贝雷片承受的荷载：
q=（26.5×0.5×1.2+（3+4+2）×1.4）×2.5/4=17.8KN/m，
计算同上：
内力计算
杆端 1 杆端 2
单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩
1 0.00000000 133.838172 0.00000000 0.00000000 -186.561827 -474.512903
2 0.00000000 88.7155914 -474.512903 0.00000000 -71.4844086 -396.972580
3 0.00000000 204.964838 -396.972580 0.00000000 -152.035161 0.00000000
计算结果分析：
取最大跨度单元1进行分析：
最大弯矩：Mmax=447.5KN.m<[M]=788.2Mpa
最大剪力：Tmax=187KN<[T]=245.2Mpa 强度满足要求
最大位移：ωmax=1.9cm<[ω]=L/700=1800/700=2.57cm，刚度满足要求。
5、工字钢40a检算
工字钢40a检算力学性能：
截面惯矩：[I0]=21720cm4，截面积：[A]=86.1cm2，截面抵抗矩：[W]=1090cm3
回转半径：i＝15.9cm，单位重量:67.6kg/m
如平面图所示，临时支墩2支撑反力最大，贝雷片作为集中荷载直接作用于工字钢2根40a上，翼板处集中荷载F1=187KN，腹板和底板处集中荷载F2=215 KN，计算模型如图所示：

弯矩图：

剪力图：

位移图：

内力计算
杆端 1 杆端 2
单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩
1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 -187.000000 -56.1000000
2 0.00000000 398.187716 -56.1000000 0.00000000 -592.812283 -194.280708
3 0.00000000 403.563924 -194.280708 0.00000000 -241.436075 -137.184822
4 0.00000000 537.500000 -137.184822 0.00000000 -322.500000 -137.184822
5 0.00000000 456.436075 -137.184822 0.00000000 -403.563924 -194.280708
6 0.00000000 592.812283 -194.280708 0.00000000 -398.187716 -56.1000000
7 0.00000000 187.000000 -56.1000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
--------------------------------------------------------------------------------------------
计算结果分析
最大应力：σ= M/W=194.28/2*1090*10-6=89.1 Mpa<[σ]=140Mpa
最大剪力：
τ=V*S/I*b=(592.8*631.2*10-6)/( 21720*10-8*0.284)=82.7 Mpa <[τ]=85Mpa
强度满足要求!
最大位移ωmax=0.94mm<[ω]=L/400=2500/400=6.25mm。刚度满足要求!
6、φ529螺旋钢管检算
如平面图所示，临时支墩2支撑反力最大，F=5020KN。
钢管壁厚：t=8mm
钢管截面积:A=130.9cm2
钢管回转半径i=184.2mm
计算长细比：λ＝L/i＝8×1000/184.2＝43.4
查表知轴心受压构件稳定系数ψ=0.9326
A3钢材轴向允许应力[σ]=140 MPa
单根钢管支架的稳定承载设计值：
Nd=ψ·A·σ=0.9326×130.9×10-4×140×103=1709KN＞R＝836KN
φ52.9螺旋钢管承载力满足要求。
7、临时支墩承载力检算
如下图所示，临时支墩1、2、3、4承受6根φ529钢管传递的荷载：

临时支墩采用C30混凝土浇注，该支墩上单根钢管承载力F=837.7KN，作用在A=0.7×0.7m=0.49m2的钢板，通过钢板把力传递给临时支墩。
σ=F/A=837.7/0.49=1709.6KPa=1.71MPa＜0.67×30=20.1 MPa
临时支墩抗压强度满足要求。
临时支墩2作用于S337省道路肩上，该处应力为：
σ′=F/A=2×837.7/(4.2×1.5)=266KPa.
通过现场动力触探试验，该处承载力均大于300KPa.地基承载力满足要求。
8、钻孔桩承载力检算
临时支墩1和临时支墩4底采用直径1.0m，长度20m钻孔灌注桩承担临时支墩支墩作用力，支撑力取Q=5020+234=5254KN
该处地质为（从地面起向下）：第一层为（2）3淤泥质粉质黏土，深度7m；第二层为（2）1粉质黏土，深度为3m；第三层为（3）1粉质黏土，深度为3m；第四层为（4）1泥质砂岩，深度为7m。
计算依据：《建筑桩基技术规范》JGJ94-94和句容河特大桥该处连续梁地质纵断面图
单桩竖向承载力设计值(R)计算过程:
桩型:泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩
桩基竖向承载力抗力分项系数:γs=γp=γsp=1.67
桩类别:圆形桩
直径=1000mm
截面积As=.785m
周长l=3.142m
第1土层为:淤泥,极限侧阻力标准值qsik=10Kpa
层面深度为:0.0m; 层底深度为:7m，土层厚度h= 7 m
极限侧阻力Qsik=l×h×qsik×ψL=3.142× 7 ×10×1.0= 219.94 KN
第2土层为:粉质粘土,极限侧阻力标准值qsik=40Kpa
层面深度为:7m; 层底深度为:10m，土层厚度h= 3 m
极限侧阻力Qsik=l×h×qsik×ψL=3.142× 3 ×40×1.0= 377.04 KN
第3土层为:粉质粘土,极限侧阻力标准值qsik=50Kpa
层面深度为:10m; 层底深度为:13m，土层厚度h= 3 m
极限侧阻力Qsik=l×h×qsik×ψL=3.142× 3 ×50×1.0= 471.3 KN
第4土层为:泥质砂岩,极限侧阻力标准值qsik=80Kpa
层面深度为:13m; 层底深度为:20m，土层厚度h= 7 m
极限侧阻力Qsik=l×h×qsik×ψL=3.142× 7 ×80×1.0= 1759.52 KN
总极限侧阻力Qsk=∑Qsik= 2827.8 KN
总极限端阻力Qpk=qpk×As=300×.785= 235.5 KN
基桩竖向承载力设计值R=Qsk/γs+Qpk/γp= 2827.8 /1.67+ 235.5 /1.67= 1834.31 KN
钻孔灌注桩承载力：1834.3×4=7337.2＞5254KN，临时支墩基础满足要求。
9、临时支墩配筋验算
取临时支墩1和临时支墩4验算，该支撑承受上部荷载为502t，单根钢管受力F=5020÷6=837KN，临时支墩弯矩M计算模型如下图所示：

通过结构力学求解器计算得：
弯矩图：

剪力图：

临时支墩承受荷载弯矩M=585.9KN.m，剪力Q=837KN
根据《混凝土结构设计原理》得，临时支墩受力为矩形截面梁受力，矩形截面如图所示：
支墩砼采用C30，C30砼容许受弯强度为fct= 10Mpa。支墩尺寸为：高h=100cm，宽b=150cm，长L=13m。

验算是否需要采用双筋截面，预计纵向受拉钢筋放两层。
取钢筋保护层厚as=10cm，h0=h-as=100-10=90cm，Ⅱ级钢筋αs.max=0.396，ξb=0.544（d＜25mm）(αs.max及ξb由砼结构设计原理按II级钢筋查表所得)
M ＜Mu.max=αs.max*fct*b*h02=0.396×10×1500×9002=4811.4KN.m
得出：Mu.max＞M，计算临时支墩不需要配置钢筋。
现场处于安全考虑，配置双筋截面，配筋如图所示：

临时支墩条形基础配筋图
10、验算结论
该支架体系验算通过，强度、刚度、稳定性满足要求！