天府大道南延线桥梁工程现浇支架设计计算书.doc

附件11： 天府大道南延线（K1+200K5+400）桥梁与地道工程K5K3+371.33912桥梁工程K3+912桥梁拱部现浇支架设计计算书编 制：复 核：审 核：中铁二局三公司天府大道南延线2标2012年8月 目 录1 编制依据332工程概况333 支架结构构造概况334 支架检算444.1 荷载计算444.2 主要材料参数764.3 模板系统结构件检算874.4支架立杆及基础检算11104.5 结论1310天府大道南延线K5K3+371.33912桥梁工程拱部现浇支架设计计算书1 编制依据(1) K5K3+371.3912桥梁施工设计图； (2) 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范(JGJ-2008)(3) 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)(4) 钢结构设计规范(GB50017-2003)(5) 现行公路桥梁设计及施工技术规范2工程概况K5K3+371912为欧式拱桥,采用5跨卵圆形钢筋混凝土无铰板拱, 跨度组合为（24.15+323.9+24.15）m，桥梁结构总长为133m；全桥分为四幅桥，每幅桥宽20m，桥梁总宽80m；拱顶距承台顶最大高度为约10m，拱圈厚75cm。3 支架结构构造概况拱圈现浇支架采用483.5mmWDJ碗扣型多功能钢管脚手架，搭设为满堂落地支架，支架基础顶标高为483.5m（暨设计湖底标高），支架最高处高度约9.105m。支架基础：在开挖至湖底标高以下粘土层后，采用砂砾石换填并分层碾压整平后浇筑20cm厚C15混凝土垫层作为支架基础。架体结构：支架立杆纵、横桥向间距均采用90cm，横杆步距为120cm（顶部部分横杆步距为60cm）；拱脚不能搭设竖向立杆的地方采用扣件式钢管斜支撑加强，斜支撑纵桥向间距约30cm、横向间距仍为90cm。立杆底部配制KTZ-30可调底座，底座下铺设1412cm底层枋木，枋木大面朝下；立杆顶部配置KTC-50顶托；顶托上设1412cm横桥向承重枋木；承重枋木上为纵桥向I10工字钢曲线形拱肋，横向间距为90cm；纵向I10工字钢上为1010cm的横桥向肋木，肋木在护拱段间距20cm、在护拱顶以上间距为30cm。支架四周及中间纵、横向每四排从底到顶连续设置竖向剪刀撑；在支架底部和拱脚水平高度位置分别设置2道水平剪刀撑；拱圈侧面模板结构：采用与拱圈厚度和线形相同的15mm竹胶板；竹胶板上设置竖向1010cm方木作小肋，间距30cm；小肋的顶部、底部各采用曲线形的双483.5mm钢管作大肋，用16mm光圆钢筋焊接在拱圈箍筋上作拉杆；拉杆竖向间距约65cm，纵桥向间距90cm。护拱段侧面模板结构：采用与护拱（含相应的主拱）厚度和线形相同的15mm竹胶板；竹胶板上设置竖向1010cm方木作小肋，间距30cm；小肋上设置210工字钢作大肋，用20mm光圆钢筋焊接在拱圈箍筋和主筋上作拉杆；大肋设置4道，竖向间距约90cm；每道大肋上设置45根拉杆，间距不超过150cm。拱背压模结构：采用拱背线形相同的15mm竹胶板；竹胶板上设置横桥向1010cm方木作小肋，间距30cm；小肋上设置纵桥向双483.5mm钢管作大肋，用16mm光圆钢筋焊接在拱圈箍筋上作拉杆；大肋横桥向间距180cm；拉杆横桥向间距180cm，纵桥向间距90cm。拱圈现浇支架设计见附件 拱圈现浇支架布置图。4 支架检算4.1 护拱以上荷载 拱圈上浮力取模板的最大侧压力沿模板的垂直分力作为检算荷载： 侧压力：按公式（来源于公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）中附录D）新浇筑混凝土对侧面模板的最大压力，kPa； 混凝土的容重，25kN/m3； 混凝土的初凝时间,取6h，单位h。外加剂修正系数。不掺加外加剂时取1.0；掺缓凝外加剂时取1.2；混凝土坍落度修正系数，当坍落度110180mm时，取1.15；混凝土浇筑速度，；（拱脚灌注模板侧压力计算按全高1.6m，护拱以上拱圈一次性浇筑，6小时浇筑完计算，浇筑速度取0.27m/h。） 模板与水平方向的夹角为10.70，刚上浮力为：表1 拱圈支架荷载表荷 载部 位计算梁体高度(m)新浇梁体荷载(kPa)模板支架及人员机具 (kPa)振捣混凝土荷载(kPa)合计计算荷载 (kPa)计算强度q计算刚度q拱圈下竖向荷载0.7518.754.522925.25拱圈上浮力1.64.3926.396.39拱圈侧压力1.623.64225.6425.64表中数据：计算强度荷载1.2+，刚度荷载为：+，混凝土容重按25KN/m3计。上浮力和侧压力不考虑1.2的安全系数4.1.2 护拱下荷载水平荷载：按公式（来源于公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）中附录D）新浇筑混凝土对侧面模板的最大压力，kPa； 混凝土的容重，25kN/m3； 混凝土的初凝时间,取6h，单位h。外加剂修正系数。不掺加外加剂时取1.0；掺缓凝外加剂时取1.2。混凝土坍落度修正系数，当坍落度110180mm时，取1.15；混凝土浇筑速度，；（拱脚灌注模板侧压力计算按全高3.4m，护拱及以下拱圈一次性浇筑，6小时浇筑完计算，浇筑速度取0.57m/h。）竖向荷载：最大竖向荷载 垂直模板方向的荷载为：表2 护拱下荷载表荷 载部 位新浇梁体荷载(kPa)模板支架及人员机具 (kPa)振捣混凝土荷载(kPa)合计计算荷载 (kPa)计算强度q计算刚度q护拱下模板、肋木、分配梁、承重方木62.624.5275.9864.4背杠、对拉杆侧压力34.38236.3836.38表中数据：计算强度荷载1.2+，刚度荷载为：+。侧压力不考虑1.2的安全系数。4.2 主要材料参数4.2.1 主要材料力学指标 本计算采用容许应力法进行结构计算，对荷载不乘荷载分项系数，支架计算中各种主要材料容许力学指标见表2。表3 主要材料容许值材 料应力类型容许值（MPa）临时结构提高系数后应力（MPa）Q235轴向应力140182弯曲应力145188.5剪应力85110.5弹性模量2.06105竹胶板弯曲应力18剪应力2.0弹性模量6103方 木弯曲应力11剪应力1.8弹性模量9103C15混凝土抗压强度设计值7.24.2.2 碗扣支架立杆设计容许荷载 表4 碗扣支架立杆设计容许值横杆步距(m)立杆荷载(kN)0.6401.2304.2.3 结构刚度容许值表5 结构刚度容许值表结 构 部 位容 许 值备 注结构表面外露模板挠度 L /400L为模板构件跨度结构表面隐蔽模板挠度 L /250L为模板构件跨度支架各结构件的变形 L /400L为模板构件跨度4.2.4主要材料特性表表6 主要材料特性表结构名称构件名称材料规格(mm)截面面积A(mm2)惯性矩I(mm4)抵抗矩W(mm3)抗剪面积AS（mm2）模 板模 板厚度151528137.511.25横向分配肋木100100100008.31061.671059.0103纵向分配梁I10I101433245000049000450背 杠2102.5481033.97106793104支架系统立杆、横杆483.54891.2210550804.3 模板系统结构件检算4.3.1护拱以上拱圈下缘模板、横向分配肋、纵向分配梁检算 拱下模板均为15mm竹胶板，分配肋木（1010）cm沿桥横向布置，纵向间距为30cm。按三跨连续梁计算，计算公式如下：计算简图(1) 弯矩：，则最大弯应力(2) 剪力： ，则最大剪应力(3) 挠度： 纵向分配梁I10横向间距为90cm，按简支梁计算, 弯矩、剪力、挠度计算公式如下： 表7 拱圈下模板、横向分配方木、纵向分配梁、承重横向方木检算结果部位计算跨度（m）荷载宽度取值（m）最大弯应力（MPa）最大剪应力（MPa）最大挠度（mm）计算结论模板0.2（按净间距）0.0013.10.310.16满足要求横向分配方木0.90.34.20.630.45满足要求纵向分配梁I100.90.953.9326.10.38满足要求4.3.2护拱以上拱圈压模系统检算拱背压模结构：采用拱背线形相同的15mm竹胶板；竹胶板上设置横桥向1010cm方木作小肋，间距30cm；小肋上设置纵桥向双483.5mm钢管作大肋，用16mm光圆钢筋焊接在拱圈箍筋上作拉杆；大肋横桥向间距180cm；拉杆横桥向间距180cm，纵桥向间距90 cm。压模板为15mm竹胶板，分配肋木（1010）cm沿桥横向布置，纵向间距为30cm。按三跨连续梁计算，计算公式如下：(1) 弯矩：，则最大弯应力(2) 剪力：，则最大剪应力(3) 挠度： 纵向分配梁I10横向间距为90cm，按简支梁计算, 弯矩、剪力、挠度计算公式如下： （4） 拉杆计算采用车丝后螺杆的净截面计算 表8 护拱以上拱圈压模系统检算结果部位计算跨度（m）荷载宽度取值（m）最大弯应力（MPa）最大剪应力（MPa）最大挠度（mm）计算结论模板0.30.0011.50.10.21满足要求横向分配方木0.90.30.90.140.11满足要求纵桥向双480.91.8142.41.31.92满足要求拉 杆0.91.871.9Mpa满足要求4.3.3拱脚至护拱顶面以下底面模板检算由于拱脚与护拱一起浇筑，此时水平力较大，检算水平侧压力与混凝土自重对结构的影响。（1） 底模及横向分配梁均按三跨连续梁计算，计算公式同拱圈下计算公式计算。（2） 背杠、纵向分配按简支梁计算，其弯矩、剪力、挠度计算公式如下： （3） 拉杆计算采用车丝后螺杆的净截面计算 表9 护拱下底模板、分配横肋、竖肋、背杠及对拉杆检算结果构件名称计算跨度（m）荷载宽度取值（m）最大弯应力（MPa）最大剪应力（MPa）最大挠度（mm）计算结论底模板0.20.0018.10.810.41满足要求底模肋木0.90.27.41.090.76满足要求底模分配梁I100.60.962.845.60.19满足要求背 杠0.90.941.7513.90.34满足要求拉 杆0.90.9轴向应力：130.97MPa满足要求4.3.4护拱以下侧模检算护拱以下侧模为木模，木模外面采用间距为30cm的1010cm竖向分配肋木，分配肋木外面采用2I0的背杠，背杠竖向间距60cm，拉杆为20螺纹钢筋，螺纹螺杆与拱圈构造钢筋焊接，具体具体布置图如下：结构件计算（1）侧模及竖向分配梁均按三跨连续梁计算，计算公式同拱圈下计算公式计算。（2） 背杠、按简支梁计算，其弯矩、剪力、挠度计算公式如下： （3） 拉杆计算 表10 护拱侧模结构检算结果构件名称计算跨度（m）荷载宽度取值（m）最大弯应力（MPa）最大剪应力（MPa）最大挠度（mm）计算结论侧模板0.20.0013.73.30.20满足要求竖向肋肋0.90.34.50.660.54满足要求背 杠1.20.974.2318.51.06满足要求拉 杆1.20.9轴向应力：174.6MPa满足要求4.3.5 拱圈侧模检算拱圈侧模为木模，木模外面采用间距为30cm的1010cm竖向分配肋木，分配肋木外面采用桥向双483.5mm钢管背杠，背杠竖向间距65cm，拉杆为16螺纹钢筋，螺纹螺杆与拱圈构造钢筋焊接，具体具体布置图如下：结构件计算（1）侧模及竖向分配梁均按三跨连续梁计算，计算公式同拱圈下计算公式计算。（2） 背杠、按简支梁计算，其弯矩、剪力、挠度计算公式如下： （3） 拉杆计算 表11 拱圈侧模结构检算结果构件名称计算跨度（m）荷载宽度取值（m）最大弯应力（MPa）最大剪应力（MPa）最大挠度（mm）计算结论侧模板0.20.0012.70.270.16满足要求竖向肋肋0.90.35.30.790.65满足要求背 杠0.90.355112.691.01.52满足要求拉 杆1.80.355轴向应力：28.3MPa满足要求4.4支架立杆及基础检算4.4.1支架立杆荷载检算 立杆轴向力应按下式计算: :混凝土与立杆自重之和。：为施工荷载产生的轴向力。 表 11 立杆荷载计算结果表部 位立杆纵距(m)立杆步距(m)计算荷载(kN)允许荷载(kN)计算结论拱圈下立杆0.90.91.224.930满足要求护拱下立杆0.90.31.222.730满足要求4.4.2立杆基础