1104德大跨248省道32-48-32m大桥支架检算报告.docx

1 验算依据
《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（
《铁路桥涵地基和基础设计规范》（
《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)
《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)
《32+48+32m预应力混凝土连续梁施工图》
《32+48+32m预应力混凝土连续梁支架现浇施工方案》
2 检算荷载
2.1 分项荷载
根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》相关规定取值。
（1） 箱梁自重
箱梁混凝土容重26kN/m3。
（2）脚手架附属设备等自重
6.18计算，横杆按照5.57计算，横杆按照13层计算。（3） 施工活荷载
1） 施工人员、施工料具、运输荷载，按2.0kN/m2计；
2 水平模板的砼振捣荷载，按2.0kN/m2计；
3 倾倒混凝土冲击荷载，按2.0kN/m2计；
（4） 水平风荷载

式中：
0.4kN/m2由于风荷载较小，在检算时仅组合活载和结构自重荷载。
2.2 荷载组合
腹板下支架：：
=1.2×永久荷载+1.4×活荷载=1.2×7.50+1.4×6.0=17.40腹板下支架：：
=1.2×永久荷载+1.4×活荷载=1.2×490+1.4×6.0=14.28底板下支架：：
=1.2×永久荷载+1.4×活荷载=1.2×3.90+1.4×6.0=13.08翼缘板下支架：：
=1.2×永久荷载+1.4×活荷载=1.2×2.51+1.4×6.0=11.413 立杆竖向承载力验算
3.1 梁端部支架立杆荷载分析
3.1.1 底板下立杆荷载分析
（1） 横杆步距0.6m处立杆检算
底板下碗扣立杆分布60cm（横向）×90cm（纵向），顶板厚度34cm，底板厚度50cm，横杆层距60cm。
底板下支架单根立杆承受的混凝土荷载为：=0.6×0.9×（0.34+0.50）×26.5=12.02kN；
计入活载、模板碗扣支架自重及分项系数后立杆轴力：=1.2×12.02+13.08×0.60×0.90=21.48kN；
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（2001）表5.3.3，横杆步距1.2m，长细比的计算公式为：

式中：—计算长度附加系数，取1.155；
根据经验，取1.50。
满足《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.1.8条规定,≤250。
立杆轴心受压稳定系数：=0.793；
立杆应力为：
=21.48/489/10-3=43.9MPa<=0.793×140=111.02MPa，底板下立杆强度及稳定满足要求。
（2） 横杆步距1.2m处立杆检算
底板下碗扣立杆分布60cm（横向）×90cm（纵向），顶板厚度34cm，底板厚度30cm，横杆层距120cm。
底板下支架单根立杆承受的混凝土荷载为：=0.6×0.9×（0.34+0.30）×26.5=9.16kN；
计入活载、模板、碗扣支架自重及分项系数后立杆轴力：=1.2×9.16+13.08×0.60×0.90=18.06kN；
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（2001）表5.3.3，横杆步距1.2m，长细比的计算公式为：

式中：—计算长度附加系数，取1.155；
根据经验，取1.50。
满足《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.1.8条规定,≤250。
立杆轴心受压稳定系数：=0.386；
立杆应力为：
=18.06/489/10-3=36.9MPa<=0.386×140=54.04MPa，底板下立杆强度及稳定满足要求。
3.1.2 腹板下立杆检算
（1） 横杆步距0.6m处立杆检算
碗扣立杆分布60cm（横向）×90cm（纵向），横杆层距(即立杆步距)60cm。
距中墩中心线1.5m处梁高3.60m，腹板厚度0.60m。
忽略模板对浇筑混凝土荷载时的分散作用，计算按照腹板的所有荷载由腹板下0.60m宽度范围内的支架承担。在腹板下0.60m范围内布置两排支架，计算按照此两排支架均匀承担腹板的重量。
腹板下单根立杆承受的混凝土荷载为：0.3×0.9×3.60×26.5+12.02/2=31.77kN；
计入活载、模板、碗扣支架自重及分项系数后立杆轴力：=1.2×31.77+14.28×0.60×0.90=47.64kN；
立杆应力为：
=47.64/489/10-6=97.42×103kPa=97.42MPa<=0.793×140=111.02MPa，腹板下立杆强度及稳定满足要求。但安全储备较低，需将腹板下立杆间距改为0.3×0.90m，修改后满足强度要求。
修改为0.30×0.90m后，立杆轴力为：
1.2×（0.2×0.9×3.60×26.5+12.02/2）+17.40×0.30×0.90=32.52；
立杆应力为：
=32.52/489/10-6=66.50×103kPa=66.50MPa<=0.793×140=111.02MPa。
强度及稳定性满足要求。
（2） 横杆步距1.2m处立杆检算
碗扣立杆分布60cm（横向）×90cm（纵向），横杆层距(即立杆步距)120cm。
横杆步距1.20m处梁高按照2.60m计算，腹板厚度0.40m。
忽略模板对浇筑混凝土荷载时的分散作用，计算按照腹板的所有荷载由腹板下0.40m宽度范围内的支架承担。在腹板下0.40m范围内布置两排支架，计算按照单排支架承担0.30m范围内腹板的重量。
腹板下单根立杆承受的混凝土荷载为：0.3×0.9×2.60×26.5+9.16/2=23.18kN；
计入活载、模板、碗扣支架自重及分项系数后立杆轴力：=1.2×23.18+14.28×0.60×0.90=35.52kN；
立杆应力为：
=35.52/489/10-6=72.64×103kPa=72.64MPa>=0.386×140=54.04MPa，腹板下立杆强度及稳定性不满足要求。需将腹板下立杆间距改为0.3×0.90m，修改后满足强度要求，且有一定的安全储备。
修改为0.30×0.90m后，立杆轴力为：
1.2×（0.2×0.9×2.60×26.5+9.16/2）+17.40×0.30×0.90=25.07；
立杆应力为：
=25.07/489/10-6=51.26×103kPa=51.26MPa<=0.793×140=111.02MPa。
强度及稳定性满足要求。
3.2 梁中部支架立杆荷载分析
（1） 梁中部腹板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布30cm（横向）×60cm（纵向），横杆层距(即立杆步距)120cm。
梁中部斜腹板0.67m厚，梁高3.25m
腹板处混凝土荷载，1m长度范围内腹板下1.2m范围内0.9m×0.3m支架承担的混凝土重量：（0.67×3.25×1.0+0.53×0.838×1.0）×26=68.16kN；
腹板下支架1.2m范围内由混凝土自重产生的支架上的均布荷载为：68.16/1.2/1.0=56.80kN/m2。
则作用在腹板下1.2m宽度范围内的支架均布荷载为1.2×56.80+16.48=84.64kN/m2；
则腹板下单根立杆承受的荷载为：83.02×0.3×0.6=15.23kN；
立杆应力为：=15.23/489/10-3=31.2MPa<=0.744×140=104.16MPa，腹板下立杆强度及稳定满足要求。
（2） 梁中部底板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布60cm（横向）×90cm（纵向），横杆层距(即立杆步距)120cm。
作用在梁底模上的荷载包括梁体自身荷载（混凝土、钢筋、钢绞线）、施工荷载，底模采用高强竹胶板，各附属部分重量已考虑。
作用在每孔梁底模上的荷载：
由混凝土、钢筋重量产生的底模均布荷载集度为：
10×[（1411m3×2.6+59.98+16.6+278.9）-1.193×2×113.3×2.6]/113.3/5.4=54.28 kN/m2
底板范围内的支架均布荷载为：1.2×54.28+12.64=77.78kN/m2
底板下支架单根立杆承受的荷载为：77.78×0.6×0.6=28.0kN
立杆应力为：=28.0/489/10-3=57.3MPa<=0.744×140=104.16MPa，底板下立杆强度及稳定满足要求。
（3） 翼缘板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布90cm（横向）×60cm（纵向），横杆层距(即立杆步距)120cm。
翼缘板下I部分面积为1.193m2，由结构自重产生的底模均布荷载集度为：1.193×1.0×26/2.65/1=11.70 kN/m2
翼缘板范围内的支架均布荷载为：1.2×11.70+10.99=25.03 kN/m2
翼缘板下支架每根竖杆承受的荷载为：
25.03×0.9×0.6=13.52kN
立杆应力为：=13.52/489/10-3=27.6MPa<=0.744×140=104.16MPa，翼缘板下立杆强度及稳定满足要求。
4梁底模板及枋木检算
4.1 梁底模板
1.5cm厚竹胶板，规格：
弹性模量：纵向、横向
弯曲强度：纵向、横向
竹胶板钉在横向枋木上，横向枋木高10cm，宽5cm，纵向净间距腹板下7.5cm（枋木中心距0.125m），底板下20cm（枋木中心距0.25m）。
（1） 腹板下模板
腹板作用在竹胶板上的均布荷载：1.2×3.60×26.5+1.4×6.0=122.88kN/m2。
竹胶板钉在枋木上，可近视认为竹胶板与枋木刚结，净跨径5cm，取长度方向1m条带进行计算，其抵抗矩和惯性矩为：

由于竹胶板较薄，近似简化为简支梁来计算：
最大弯矩：=（122.88×0.0752/8）=0.1152kN·m
最大剪力：=（122.88×0.075）/2=4.608kN
最大弯曲应力：=01152/（3.75×10-5）=3072kPa=3.072MPa<=55MPa
最大剪应力：=4.608/1.0/0.015=307.2kPa=0.3072MPa<=2.0MPa
竹胶板最大变形：
=5×122.88×0.0754/384/6.5/106/2.8125/10-7=2.77×10-5m=0.0277mm<===0.25mm
腹板下竹胶板的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。
（2） 底板下竹胶板
底板下竹胶板上的均布荷载：1.2×（0.34+0.50）×26.5+1.4×6.0=35.11kN/m2。
最大弯矩：=（35.11×0.202/8）=0.1756kN·m
最大剪力：=（122.88×0.20）/2=12.29kN
最大弯曲应力：=0.1756/（3.75×10-5）=4682kPa=4.682MPa<=80MPa
最大剪应力：=12.29/1.0/0.015=819kPa=0.819MPa<=2.0MPa
竹胶板最大变形：
=5×35.11×0.204/384/6.5/106/2.8125/10-7=4.00×10-4m=0.400mm<===0.50mm
底板下竹胶板的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。
4.2 横向枋木
横向枋木跨度腹板下为0.30m，底板下跨度为0.60m。
（1） 腹板下横向枋木（枋木间距0.125m）
作用在腹板下横向枋木上的均布荷载：=（1.2×3.60×26.5+1.4×6.0）×0.125=15.36kN/m2；
横向枋木（宽5cm×高10cm）的截面特性：

弹性模量：，容许弯曲应力，容许剪应力：
将横向枋木简化为3跨连续梁（跨度0.3+0.3+0.6m）模型进行计算，计算利用有限元程序ANSYS进行。
横向枋木计算结果如图2所示。

(a) 弯矩图

(b) 剪力图

(c) 竖向位移图

(d) 上缘应力图

(e) 下缘应力图
图2 横向枋木计算结果
最大弯曲应力：=3963kPa=3.96MPa<=13MPa
最大剪应力：=1.5×3.447/0.05/0.10=1034kPa=1.034MPa<=2MPa
横向枋木最大变形：0.205mm<===0.75mm
横向枋木的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。
（2） 底板下横向枋木（枋木间距0.25m）
作用在腹板下横向枋木上的均布荷载：=（1.2×0.84×26.5+1.4×6.0）×0.250+1.2×2.0×0.25=9.38kN/m2；
将横向枋木简化为3跨连续梁（跨度0.6+0.6+0.6m）模型进行计算，计算利用有限元程序ANSYS进行。
横向枋木计算结果如图3所示。

(a) 弯矩图

(b) 剪力图

(c) 竖向位移图

(d) 上缘应力图

(e) 下缘应力图
图3 横向枋木计算结果
最大弯曲应力：=4059kPa=4.059MPa<=13MPa
最大剪应力：=1.5×3.377/0.05/0.10=1013kPa=1.013MPa<=2MPa
底板下横向枋木最大变形：0.201mm<===1.50mm
底板下横向枋木的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。
4.3 纵向枋木
腹板下横向枋木传递到纵向枋木的最大荷载为6.81kN，底板下横向枋木传递到纵向枋木的最大荷载为6.19kN，选择腹板下纵向枋木（宽10cm×高15cm）进行检算，纵向枋木承受由横向枋木传递过来的荷载，横向枋木对纵向枋木的荷载为集中压力。
纵向枋木（宽10cm×高15cm）的截面特性：

简化为3跨连续梁来计算。
纵向枋木计算结果如图4所示。

(a) 弯矩图

(b) 剪力图

(c) 竖向位移图

(d) 上缘应力图

(e) 下缘应力图
图4 纵向枋木计算结果
最大弯曲应力：=7712kPa=7.71MPa<=13MPa
最大剪应力：=1.5×20.867/0.10/0.15=2086kPa=2.09MPa>=2MPa，但不超过5%，满足工程需要。
纵梁枋木最大变形：0.577mm<===1.5mm
纵向枋木的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。
5 基础检算
支架基础范围内在填筑前首先挖除地表回填土及地表100cm厚腐植土，基底采用自重18吨压路机静压一遍，弱震一遍强震四遍再静压一遍，经试验室检测合格后（采用K30检测，地基系数不小于135 MPa），先进行60cm厚煤矸石换填再进行40cm厚三七灰土填料填筑。填筑采用横断面全宽一次分层填筑、纵向水平分层压实方法。
应力扩散到地基后，由于立杆较多，按照一定扩散角传到地基表面后应力有重合部分，如图5所示，可看做地基表面应力是均匀的。

图5 应力扩散示意图
5.1 素混凝土垫层强度验算
脚手架下端设枋木作为地梁，枋木尺寸（按照宽15cm高10cm计算）。C20混凝土容许应力=5.4MPa。
1 腹板下素混凝土表面受力面积0.15*0.3m2，应力：
碗扣支架最大轴向力为：23.82kN（腹板下，0.3×0.9m）；
=23.82/0.15/0.3=529kPa=0.529MPa<，混凝土垫层强度满足要求；
5.2 地基受力验算
由于结构自重由素混凝土和换填层传递到地基后，可认为地基表面的应力分布是均匀的。换填层宽度为9.0m，
=9.0=7.5+2×1.2*0.364=8.37m，符合要求。
式中 --垫层底面宽度，--扩散角，以三七灰土、煤矸石等为换填材料的扩散角取20°。
由于支架竖杆所承受的力并不均匀，按照最不利状态计算，梁腹板下0.3m×0.9m支架单根竖杆承受荷载为23.82kN，由于各立杆传递到基底后均有重复部分，立杆基底受力面积实际仅为0.3m×0.9m。
=23.82/0.3/0.9+0.2×25+1.0×20=113kPa
为安全起见，经过处理后的基底地基承载力需大于120kPa。
6 门洞检算
6.1 纵向承载I40工字钢计算
纵向I40a工字钢承受梁重，计算按照每侧腹板下2道（共计4道），底板下4道（共计4道），翼缘板下2道（共计4道）来承载。
（1） 荷载分析
① 腹板下工字钢
腹板厚度按照40cm计算，梁高2.60m。则腹板下工字钢承担0.20m范围内的均布荷载：
=1.2×0.20×2.60×26.5+1.4×6.0×0.20+1.2×2.0×0.20=18.70kN/m；
② 底板下工字钢
底板厚度按照30cm计算，顶板厚度34cm，梁高2.60m。则工字钢承担1.00m范围内的均布荷载：
=1.2×1.00×(0.30+0.34)×26.5+1.4×6.0×1.0+1.2×2.0×1.0=21.61kN/m；
③ 翼缘板下工字钢
翼缘板厚度取平均值按照30cm计算。则每道工字钢承担0.925m范围内的均布荷载：
=1.2×0.925×0.30×26.5+1.4×6.0×0.925+1.2×2.0×0.925=18.81kN/m。
取荷载较大的底板下工字钢计算。
（2） 顺桥向工字钢检算
顺桥向工字钢跨度取5.80m，简化为简支梁计算，计算结果如图6所示。

(a) 弯矩图

(b) 剪力图

(c) 竖向位移图

(d) 上缘应力图

(e) 下缘应力图
图6 顺桥向工字钢计算结果
最大弯曲应力：=83674kPa=83.67MPa<=145MPa；
最大剪应力：=62.669/0.0105/0.341=17503kPa=17.50MPa<=80MPa；
工字钢最大变形：6.98mm<===14.5mm
纵向工字钢的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。
6.2 横向工字钢检算
横向工字钢承受顺桥向工字钢传递的竖向荷载，横向工字钢计算结果如图7所示。

(a) 弯矩图

(b) 剪力图

(c) 竖向位移图

(d) 上缘应力图

(e) 下缘应力图
图7 顺桥向工字钢计算结果
最大弯曲应力：=104610kPa=104.61MPa<=145MPa；
最大剪应力：=249.629/0.0095/0.2746=95690kPa=95.69MPa<=120MPa；
工字钢最大变形：1.123mm<===14.5mm
纵向工字钢的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。
6.3 钢管立柱检算
钢管立柱采用横向5排钢管立柱，钢管立柱按照5.00m计算，在横向钢管立柱间需设横向联系。最大自由长度按照5.00m计算。
单根钢管立柱最大受力为488.77kN。
φ350×8mm钢管立柱截面特性：
=85.95cm2， =12574cm4；
===12.09cm。
其柔度：=2×5.0/0.1209=82
稳定系数：
=0.710
钢管立柱应力：
=488.77/（85.95×10-4)=56866kPa=56.86MPa<=0.710×145=102.95MPa，钢管立柱的强度和稳定性满足要求。
6.4 砂箱检算
砂箱受轴向荷载为488.77kN，砂箱内径=300mm，砂箱高度=mm。砂箱壁受到的挤压力为：

式中：
：砂箱壁受到的挤压力,kPa；
：砂箱承受的施工荷载kN；
:砂箱内截面积m2；
：砂箱壁受砂子的摩擦力kN，；
：砂箱的直径；
：砂箱的高度。
则==2963.4kPa；
箱壁环向受拉力：
=2963.4×0.30/2×0.250=111.13kN；
箱壁厚为0.6cm，则箱壁受力为：
=111.13/0.006/0.25=74086kPa=74.09MPa<140MPa；
砂箱承载力满足要求。
6.5 门洞基础检算
门洞基础设置在已有的沥青路面上，条形基础按照1.75×0.6m计算，条形基础上需埋设直径大于30cm的钢板，钢板下设一定的预埋钢筋。
（1）条形基础局部承压计算
条形基础混凝土应力为：

条形基础C20混凝土满足局部承压要求。
（2）地基检算
=488.77/1.75/1.0=279.29kPa；
基底应力需大于300kPa，即0.3MPa。此路面容许承载力为0.6～1.0MPa，故基底满足要求。
7 检算结论
对德龙烟铁路德大段综合I标段跨省道248大桥工程（32+48+32）m连续梁支架进行了检算，主要检算结论如下：
（1） 立杆（腹板下需加密为0.3m×0.9m、底板下0.6m×0.9m、翼缘板下0.6m×0.9m）强度和稳定性满足要求，桥墩两侧23.4m范围内横杆步距为0.60m，其余位置横杆步距为1.20m；
（2） 横向枋木（高10cm宽5cm，腹板下间距0.125m，底板下间距0.25m）强度和刚度满足要求；
（3） 纵向枋木（高15cm宽10cm）强度和刚度满足要求；
（4） 经过处理后的基底地基承载力需大于120kPa；
（5） 门洞顺桥向工字钢（I32）满足强度及刚度要求；
（6） 门洞横桥向工字钢（I32）满足强度及刚度要求；
（7） 门洞钢管立柱（每排横向5根φ300×6mm钢管）强度和稳定性满足要求，若钢管立柱高度大于5m，需要增大钢管立柱的截面；为防止钢管立柱局部屈曲，可在钢管立柱内部灌密实砂；
（8）砂箱强度及承载力满足要求。
（9）条形基础局部承压强度满足要求；
（10）钢管立柱基底承载力满足要求。

8 墩梁临时固结检算
临时固结采用在墩顶大小里程侧设临时支墩， C40混凝土浇筑。每个临时支墩内布置64根φ32螺纹钢，间距20cm，双排布置，埋入墩内大于45cm，埋入梁体45cm。支墩尺寸320cm×35cm。临时支座顶底面各设一薄层塑料隔离层，以便在合拢后清除临时支座。临时固结施工图见附图7所示。
8.1 荷载计算
（一）梁体混凝土自重
⑴0#块总重：
Q0=75.85*26=1972.1kN
⑵0#块悬出墩身部分：
Q01=（67.1+2*0.56）*2.6*26=529.3kN
⑶1#块
Q1=22.06*26=573.6kN
⑷2#块
Q2=27.2*26=707.2kN
⑸3#块
Q3=23.9*26=621.4kN
⑹4#块
Q4=21.7*26=564.2kN
⑺5#块
Q5=21.76*26=565.8kN
（二）材料重量
Q=200kN
（三）施工荷载
q=2.5kN/m²
（四）模板自重（仅计算5#块）
Q=14.42*0.75*4.0=43.3kN 取50KN。
8.2 临时固结计算
（一）内力计算
项目
块号
箱梁块体重量
（kN）
块体不平衡重量
（KN）
距固结中心距离
（m）
不平衡力矩
（Kn-m）
0#总重/2
986.1

墩外0#重
529.3
52.93
1.55
82.0
1#
573.6
57.36
4.375
251
2#
707.2
70.72
7.875
556.9
3#
621.4
62.14
11.875
737.9
4#
564.2
56.42
15.875
895.7
5#
565.8
565.8*1.05=594.1
19.875
11807.7
施工材料
200
200
19.875
5975
施工荷载
10.5*4.0*2.5=75
75
19.875
1490.6
模板自重
50
50
19.875
993.8
∑
3452.5*1.05=3625.1

22790.1
（二）结构计算：
⑴混凝土应力
Nmax=3625.1+22790/2.25=－13754kN
Nmin=3625.1－22790/2.25=+6503.8kN
混凝土C40 ［бc］=10.8*1.3=14.04Mpa
钢筋Ф32 ［бs］=230Mpa*(45+13.6)/ (80+13.6)=144Mpa
2* 5—Ф32/m /m 共2*2*16—Ф32 Ag=64*8.04=514.6cm²
n=8
бc=13754kN/(45*320+514.6*8*0.85)=7.68Mpa<［бc］=14.04Mpa
⑵钢筋应力
бs=7.68*8=－61.5Mpa<［бs］=144Mpa
бs=6503.8kN/(514.6*0.85)=148.7Mpa≈［бs］=144Mpa
超3.26%，可以。

目 录
1 验算依据 - 1 -
2 检算荷载 - 1 -
2.1 分项荷载 - 1 -
2.2 荷载组合 - 3 -
3 立杆竖向承载力验算 - 3 -
3.1 梁端部支架立杆荷载分析 - 3 -
3.1.1 底板下立杆荷载分析 - 3 -
3.1.2 腹板下立杆检算 - 4 -
4梁底模板及枋木检算 - 7 -
4.1 梁底模板 - 7 -
4.2 横向枋木 - 8 -
4.3 纵向枋木 - 12 -
5 基础检算 - 15 -
5.1 素混凝土垫层强度验算 - 15 -
5.2 地基受力验算 - 16 -
6 门洞检算 - 16 -
6.1 纵向承载I40工字钢计算 - 16 -
6.2 横向工字钢检算 - 19 -
6.3 钢管立柱检算 - 21 -
6.4 砂箱检算 - 22 -
6.5 门洞基础检算 - 22 -
7 检算结论 - 23 -
8 墩梁临时固结检算 - 23 -