Sta20+536桥现浇预应力钢筋砼箱梁支架、纵横梁、模板的方案及检算

1、Sta.20+536桥现浇预应力钢筋砼箱梁 支架、横梁、分配梁、模板的方案及检算 一、概况： Sta.20+536桥为麦麦高速铁路桥之一，本桥为一联四跨（2Om+25m+25m+20r预应力 钢筋砼箱梁。 二、支架方案： 本桥现浇预应力钢筋砼梁采用满堂支架方案，支架采用 48.3 X 3.0 mm碗扣式钢管支 架。梁端部支架立杆采用纵向间距 0.6m,底板下横向间距采用 0.6m，翼缘板下横向间距 采用0.9m；跨中部立杆采用纵向间距0.9m,底板下横向间距0.6m,翼缘板下横向间距0.9m, 步距1.21.5m。检算时取1.5m。 支架顶横向梁采用双14a槽钢，横梁间距与支架纵向间距一致。

2、纵向梁（即模板背带）采用 H20工字型木背带，箱梁腹板下间距为0.3m，其余底板 0.3m，侧模板处间距0.3m，翼缘板处0.4m。 模板采用竹胶合板或者木胶合板，厚度 20mm 三、支架检算： 支架检算高度按照最高处6m检算。 碗扣式支架设计，纵、横断面图及平面布置图见附图： 支架 48.3*3.0碗扣式钢管脚手架搭设： 48.3*3.0碗扣式脚手架钢管相应参数 d (mm) t (mm) A (mm2) lx (mm4) Wx (mm3) r (mm) 母米长质 量（kg/m） 48.3 3.0 427 5 1.1 X 10 4554 16 5.85 （一）、支架单根立杆稳定承载力计算：

3、不组合风荷载时： d N = Af = 0.458 X 427X 205= 40091N=40.09KN A单根立杆的截面积，A取427mm f钢材强度设计值，对Q235钢取205N/mrm 轴心受压杆件的稳定系数，按入=l0/r查表取值 表C稳定系数表 X 0 1 2 3 4 5 6 1 8 r 9 0 1.000 0.997 0.995 0.992 0.989 0.987 0.984 0.9l 0.979 0.976 J0 0.974 0.971 0.563 0 966 0,963 O.PO 0.P58 Q.P55 0-952 U.949 20 0.947 0 944 0 941 0 93

4、8 0.936 0.933 0.930 0 P27 0.924 0.921 30 0.91S 0.915 0 912 0.909 0.906 0.903 0 S9? O.S90 0.393 0S9 40 (U加 0.382 曲79 0.875 0.872 0.S6S D.864 0.861 0.35S 0.855 50 0.S52 U.349 0.S46 0.543 0.S39 0.836 0.S32 C.S22 (50 0.8 IE 0.S14 0.310 0.80C 0.302 0.797 Q.793 0.789 0.7S4 0,779 70 0.775 0 770 0 755 U.7dO

5、 0.755 0.750 0.744 0 739 0 733 0.728 80 0.72 0.716 0.710 0.7D4 S638 0.692 0 685 0.680 D.S73 0.667 P0 0.661 0.654 0.648 0.1 0.634 O.62C5 D.618 0.611 0.603 0.595 X o 1 2 3 打 5 卩取值1.27 ； h （步距）取1.5m I o=k 卩 h=1*1.27*1.5=1.905m 入 1=1905/16=119, 2、处于顶端自由端时，lo=ky h; k取值2.0 ;卩取值1.27 ; h取自由端高度0.5m I 0=k 卩 h

6、=2*1.27*0.5=1.27m 入 2=1270/16=79.4 入取1、2式中最大值，所以入=119 查表取0.458 ; （二）、荷载分析及支架布置： 1、梁端和跨中截面砼荷载 截面图 2 2 _ . 2 混凝土面积：s1=0.892m、s2=2.355m、刀 s3=2.848 m 每平米钢筋砼荷载： 2 5=0.892 X 26- 2.65=8.75KN/m ; q2=2.355 X 26- 1.8=34.02KN/m2; qa=2.848 X 26- 3.6=20.57KN/m2 2、张拉底板加厚段截面砼荷载 底板加厚段截面图 混凝土面积：s1=0.892m2、s2=4.737m2

7、、刀 s3=4.171mi 每平米钢筋砼荷载： 5=0.892 X 26- 2.65=8.75KN/m2; q2=2.355 X 26- 1.8=34.02KN/m2; q3=4.171 X 26- 3.6=30.12KN/m2 3、施工荷载：按4KN/ m2考虑。 4、模板及背带钢支架等荷载: 2 :按 6KN/m考虑。 5、脚手架及其附件荷载： 钢管 1 米 47.7N 水平杆1 0.6 米/根 28.2N 水平杆2 0.9 米/根 39.7N 6m咼支架单根立杆自重合计 : 0.6 X 0.6组合：47.7*6+(28.2+28.2 )*6/(1.5*0.36)=0.913kN 0.9

8、X 0.6组合：47.7*6+(39.7+28.2 )*6/(1.5*0.54)=0.786kN 0.9 X 0.9组合：47.7*6+(39.7+39.7 )*6/(1.5*0.81)=0.678kN (三) 、组合荷载作用下稳定性检算： 由于采用敞开式满堂支架，风荷载对支架结构受力影响非常小，在组合荷载的受力分 析中不予考虑。 1、跨中部分： (1) 、箱梁跨中悬挑部分(Si):立杆间距设为0.9 X 0.9m。 每根立杆受力面积为0.9 x 0.9=0.81m ; 每根立杆的轴向受压荷载 N=1.2刀NG+1.4刀Nk =1.2 x 0.678+1.4 x (8.75+4+6) x 0.

9、81 =22.08KN v40.09KN，稳定。 (2) 、梁跨中梗肋部分(S2):立杆间距设为0.6 x 0.9m。 每根立杆受力面积为 0.6x0.9=0.54m2; 每根立杆的轴向受压荷载 N=1.2刀Nb+1.4刀NU =1.2x 0.786+1.4 x(34.02+4+6) x0.54 =34.22KN v40.09KN，稳定。 (3) 、箱梁跨中底板部分(Sa):立杆间距设为0.6 x 0.9m。 每根立杆受力面积为 0.6x0.9=0.54m2; 每根立杆的轴向受压荷载 N=1.2刀Nb+1.4刀NU =1.2x 0.786+1.4 x(20.57+4+6) x0.54 =24.

10、05KN v40.09KN，稳定。 2、箱梁跨中底板加厚段部分 : 箱梁跨中底板部分(Sa):立杆间距设为0.6 x 0.9m。 每根立杆受力面积为 0.6x0.9=0.54m2; 每根立杆架的轴向受压荷载 N=1.2E NGk+1.4刀NQk =1.2x 0.786+1.4 x(30.12+4+6) x0.54 =31.27KN v40.09KN，稳定。 (四) 、立杆的受压变形量计算: 1、立杆的受压变形计算： L=LN/fE L 为立杆的长度，计算长度 6m; NU为立杆受力最大处所承受的组合压力荷载34.22KN; f 为钢管抗拉、抗压、抗弯的强度设计值205N/mm2; E为钢管的弹

11、性模量2.06 x 105 N/mnl ; 35 L=6x 10 x 34.22 x 1000-( 205x 2.06 x 10 ) =4.86mm 取5mm(乍为弹性变形量。 2、整个支架系统的非弹性变形: 底托与立杆、立杆与立杆、立杆与顶托、顶托与横梁、横梁与纵梁，纵梁与模板，在 施工过程中，由于在加荷载前不可能完全密贴，加载以后可能会产生非弹性变形而压紧密 贴，由此产生的非弹性变形，根据以往施工经验，暂定为5mm 3、总变形量： 总变形量=非弹性变形+弹性变形 =5+5=10mm。 四、上部槽钢（横梁）检算： 支架顶采用双14a槽钢为横向支撑梁，上铺纵向工字型木制背带，然后铺设20mm竹

12、 胶板作为模板。检算时按照单根槽钢计算，确保安全。 14a 槽钢，截面抵抗矩 W=80.5 x 103mrh I x=564X 104mrH 按最大受力处简支均布荷载计算， 计算荷载：qmax=（最大处钢筋砼荷载+施工荷载+模板背带荷载）x 0.6m qma尸（68.42+4+6） X 0.6=47.05KN/m 2 2 MU= 1/8qMaJ = 1/（8 X47.05 X 0.6 ）=2.12KN?m 1、强度检算： c = MUWX= 2.12 X 106/80.5 X 103 = 26.34 N/mm2v 205 N/mni满足要求（简支梁） 2、挠度检算： E=2.06X 1011

13、N/m2 , f = 5NUL4/384EI x=5X 47.05 X 103X 0.64/ （384X 2.06 X 1011X 564X 10-8） =6.83 X 10-5 mf=L/400=0.6/400=0.0015m，满足要求。 五、工字型木背带（纵向梁）检算： （一）、梁端部位及跨中部位： 1250 0 - .-_ i r-*- 6100 a 320060049006003200 横断面砼荷载分布(单位：KN/m2) 80 纵桥向工字型木背带，底板全部按间距0.3m布置在横向槽钢上，翼缘板处按照间距 0.4米布置。 工字木按照简支梁计算，根据工字木产品的技术参数如下： 4342

14、lx=4613cm； W=461cm； E=1.0X 10 N/mm； Q=11.0KN; M=5.0 KN.m 梁端部位及跨中均按照跨度为0.6m的简支梁进行计算； 1、腹板对应底板部分检算： 砼荷载按照最大64.24KN/mi；模板荷载按照2.5KN/ ；人和机具活动荷载按照4KN/m； 梁自重 N1=64.24X 0.6 X 0.3=11.56(KN) 模板的荷载 N2=2.5X 0.6 X 0.3=0.45(KN) 人及机具活载 N6= 4.0 X 0.6 X 0.3=0.72(KN) 最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下： 均布荷载：q=1.2 X(

15、11.56+0.45+0.72)/0.9=16.97kN/m； 22 最大弯距：Mnaql /8=16.97 X 0.9 /8=1.72kN.m ； 最大剪力 QmaF ql/2=16.97 X 0.9/2=7.64kN ； (1) 、抗弯承载能力检算： 工字木抗弯允许值M=5.0KN.m 咲1.72 v M=5.0KN.m， 则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。 (2) 、抗剪承载能力检算： 工字木抗剪力允许值Q=11.0KN Qa=7.64 v Q=11.0KN， 则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。 (3) 、挠度检算： 取挠度f=L/400 =0.6/4

16、00=1.5mm fi=5q|4/384EI x=5X 16.97 X 103 X 0.9 4/ (384X 1.0X 1010X 4613X 10-8) =0.00031m =0.31mmv f 所以腹板底工字木间距30cm布置完全能满足要求。 2、除对应腹板以外的底板部分检算： 工字木间距 0.3 米； 砼荷载按照最大30.12KN/m模板荷载按照2.5KN/m；人和机具活动荷载按照4KN/m; 梁自重 N1=30.12X0.9X0.3=8.13(KN) 模板的荷载 N2=2.5X0.9X0.3=6.75(KN) 人及机具活载 N6= 4.0 X 0.9 X 0.3=1.08(KN) 最大

17、弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下 : 均布荷载： q=1.2X(8.13+6.75+1.08)/0.9=21.3kN/m； 最大弯距：MLaX=ql 2/8=21.3 X 0.92/8=2.16kN.m ; 最大剪力 Qmax= q|/2=21.3 X 0.9/2=9.59kN ； ( 1 )、抗弯承载能力检算： 工字木抗弯允许值 M=5.0KN.m MLx=2.16 v M=5.0KN.m, 则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。 (2) 、抗剪承载能力检算： 工字木抗剪力允许值 Q=11.0KN Qmax=9.59vQ=11.0KN， 则工字型

18、的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。 (3) 、挠度检算： 取挠度 f=L/400 =0.9/400=2.25mm f1=5ql4/384EIx=5X21.3X103X0.64/(384X1.0X1010X4613X10-8) -4 =1.6X10-4 m =0.16mmvf 所以除腹板以外的底板工字木按照间距 30c m布置完全能满足要求。 3、翼缘板检算： 翼缘板部分工字型木背带按照间距 0.4 米布置； 砼荷载按照最大12.9KN/H2;模板荷载按照2.5KN/m2;人和机具活动荷载按照4KN/m; 梁自重 N1=12.9X 0.9 X 0.4=4.64(KN) 模板的荷载 N2

19、=2.5X 0.9 X 0.4=0.90(KN) 人及机具活载 N4 4.0 X 0.9 X 0.4=1.44(KN) 最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下： 均布荷载：q=1.2 X( 4.64+0.90+1.44)/0.9=9.31kN/m; 22 最大弯距：Mnaql /8=9.31 X 0.9 /8=0.94kN.m ; 最大剪力 QmaF ql/2=9.31 X 0.9/2=4.19kN ; (1) 抗弯承载能力检算： 工字木抗弯允许值M=5.0KN.m Mk=0.94KN.m M=5.0KN.m, 则工字型的木背带间距按照40cm布置完全能满足要求。

20、 (2) 抗剪承载能力检算： 工字木抗剪力允许值Q=11.0KN QaF4.19KNv Q=11.0KN , 则工字型的木背带间距按照40cm布置完全能满足要求。 (3) 挠度检算： 取挠度f=L/400 =0.9/400=2.25mm f1=5ql4/384EI x=5X 9.31 X 103X 0.9 4/ (384X 1.0X 1010X 4613X 10-8) -4 =1.7X 10 m =0.17mmv f 则工字型的木背带间距按照40cm布置完全能满足要求。 (三)、侧模部位工字木背带检算： 根据模板侧压力计算公式 R=0.22r ct。B 1 B 2. .V和F2=rcH两个公式

21、的计算值，取较小 的一个。 rc砼的密度，一般取24 KN /m3; t。砼的初凝时间，一般泵送砼取 8小时； B 1外加剂影响系数，掺有高效减水剂或缓凝剂的取1.2 ; B 2砼坍落度影响系数，取1.15 ; V砼浇注速度m/h； H侧压力计算位置到新浇筑砼顶面的高度m 简化以后梁公式变为： Fi=0.22r ctB i B 2 . V =58.29 N F2=rcH=24H V取0.8m/h , H取梁截面高度最大值 3.5米计算，Fi=52.14KN/mf; F2=84KN/nno 取其较小者F=F=58.29KN/mf作为计算荷载。 侧模板压力产生的荷载，按照0.9米简支梁计算，工字型

22、木背带间距0.3米计算； N=FX 0.9 X 0.3=58.29 X 0.9 X 0.3=15.74KN 机械振捣动荷载 N2=2.5X 0.9 X 0.3=0.675KN q=1.2 X (15.74+0.675)/0.9=21.87KN/m 22 最大弯距：Mnaql /8=21.87 X 0.9 /8=2.21kN.m ; 最大剪力 QmaF ql/2=21.87 X 0.9/2=9.84kN ; (1) 抗弯承载能力检算： 工字木抗弯允许值M=5.0KN.m MLx=2.21KN.m M=5.0KN.m, 则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。 (2) 抗剪承载能力检算

23、： 工字木抗剪力允许值Q=11.0KN QaX=9.84KNv Q=11.0KN , 则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。 (3) 挠度检算： 取挠度f=L/400 =0.9/400=2.25mm f i =5q|4/384EI x=5X 21.87 X 103 X 0.9 4/ (384X 1.0X 1010X 4613X 10-8) -4 =4.1 X 10 m =0.41mmv f 则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满足要求。 六、模板检算： 模板(面板自重忽略不计)面板采用竹胶板，铺设在纵向间距0.3m、0.4m的工字型木 背带上，按照最不利位置计算。 1、当工

24、字木间距为0.3米时，模板相当于跨度0.3米的简支梁，最不利荷载位于梁端 腹板底对应处，最大荷载为98.6KN/m， 假设模板宽b=1m则最大线荷载为q线=74.24 X 1=64.24KN/m 跨中产生的最大弯矩为： M=ql2/8=64.24 X 0.3 2/8=0.72kN.m 木材容许弯应力为w=13Mpa则有 模板需要的截面模量:W=M/ w=0.72 X 103/ (13X 106) =5.54 X 10-击=5.54 X 10临 根据W=bh/6得： h= .、6W/b=6 5.54 104/1000 =18.23mmc 20mn, 所以可以采用20mm竹胶板作为模板。 2、当工

25、字木间距为0.4米时，模板相当于跨度0.4米的简支梁，最不利荷载位于梁翼 缘板根部，最大荷载为12.9KN/mi, 假设模板宽b=1m则最大线荷载为q线=12.9 X仁12.9KN/m 22 跨中产生的最大弯矩为： M=ql/8=12.9 X 0.4 /8=0.258kN.m 木材容许弯应力为w=13Mpa则有 模板需要的截面模量:W=M/ w=0.258 X 103/ (13X 106) =1.98 X 10-5m=1.98 X 104mrm 根据W=bh6得： h= . 6W /b =6 1.98 104 /1000=10.90mrK 20mr, 所以可以采用20mr竹胶板作为模板。 七、

26、脚手架地基处理： 桥墩台施工完成后，应对基坑进行分层碾压回填，回填土的密实度不低于95%接近 顶层50cm范围内更应加强碾压，并尽量平整，碾压平整范围为墩台中心线两侧各7.5米 范围，确保地基顶面能够均匀稳定的承受来自支架系统传来的荷载。 为了保证地基承载能力达到要求，可在地基顶面以下 3050c m范围内换填块石、片石 或碎石土、石灰土、水泥土等填料对地基进行改良，石灰或者水泥含量不小于10%如果 不具备换填改良条件，可在碾压平整后的地基顶面浇筑厚不小于15cm的C15砼作为持力 层。 如果能够保证连续梁施工能够避开雨季，地基两侧可不设置排水沟；如果施工周期较 长，可能延续到雨季施工，则墩台

27、中心两侧7.5米以外必须设置排水沟，排水沟深度不应 小于30cm,宽度不应小于60cm,并与自然排水系统连通。在雨季开始前，排水沟还应做 好防止渗漏措施，防止水渗入到地基里，造成地基沉陷，危及支架系统的安全。 八、模板支撑系统的预压： 脚手架及支撑、模板安装好以后，应对整个系统进行预压，以校核整个系统的弹性变 形和非弹性变形量，根据预压测量结果进行统计、计算和分析，及时调整预留变形的值。 （一）、支架系统预压的施工程序： 1、支架、模板安装到位以后， 沿梁底模板两侧及翼缘板边缘每 5 米设置一个测量观测 点（即每个横断面设置 4 个点位），并做好标记。 2、先测量好每个点位的高程，做好记录。 3、加载。可采用吊车吊装沙袋、预制砼块等进行加荷，加荷过程应均匀，加荷可按照 梁体重量的 50%、1