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（20m+25m+25m+20m）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48.3×3.0 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。纵向梁（即模板背带）

2、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)IX(mm4)WX(mm3)r（mm）每米长质量（kg/m）48.33.04271.1×1054554165.85（一）、支架单根立杆稳定承载力计算：不组合风荷载时：Nd =Af0.458×427×20540

3、091N=40.09KNA单根立杆的截面积，A取427mm2；f钢材强度设计值，对Q235钢取205N/mm2轴心受压杆件的稳定系数，按=l0/r查表取值。表C稳定系数表1、立杆中间部分，l0=kh； k取值1.0；取值1.27；h（步距）取1.5m。l0=kh=1*1.27*1.5=1.905m1=1905/16=119，2、处于顶端自由端时，l0=kh； k取值2.0；取值1.27；h取自由端高度0.5m。l0=kh=2*1.27*0.5=1.27m2=1270/16=79.4取1、2式中最大值，所以=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 截面图混凝

4、土面积：s1=0.892m2 、s2=2.355m2 、 s3=2.848 m2每平米钢筋砼荷载：q1=0.892×26÷2.65=8.75KN/m2；q2=2.355×26÷1.8=34.02KN/m2；q3=2.848×26÷3.6=20.57KN/m22、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 、s3=4.171m2每平米钢筋砼荷载：q1=0.892×26÷2.65=8.75KN/m2；q2=2.355×26÷1.8=34.02K

5、N/m2；q3=4.171×26÷3.6=30.12KN/m23、施工荷载：按4KN/ m2考虑。4、模板及背带钢支架等荷载：按6KN/m2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 39.7N6m高支架单根立杆自重合计: 0.6×0.6 组合：47.7*6+（28.2+28.2）*6/(1.5*0.36)=0.913kN0.9×0.6 组合：47.7*6+（39.7+28.2）*6/(1.5*0.54)=0.786kN0.9×0.9 组合：47.7*6+（39.7+39.7）*

6、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(S1)：立杆间距设为0.9×0.9m。每根立杆受力面积为0.9×0.9=0.81m2；每根立杆的轴向受压荷载N=1.2NGK+1.4NQK=1.2×0.678+1.4×(8.75+4+6)×0.81 =22.08KN Nd40.09KN，稳定。（2）、梁跨中梗肋部分(S2)：立杆间距设为0.6×0.9m。每根立杆受力面积为0.6

7、5;0.9=0.54m2；每根立杆的轴向受压荷载N=1.2NGK+1.4NQK=1.2×0.786+1.4×(34.02+4+6)×0.54=34.22KN Nd40.09KN，稳定。 （3）、箱梁跨中底板部分(S3)：立杆间距设为0.6×0.9m。每根立杆受力面积为0.6×0.9=0.54m2；每根立杆的轴向受压荷载N=1.2NGK+1.4NQK =1.2×0.786+1.4×(20.57+4+6)×0.54 =24.05KN Nd40.09KN，稳定。 2、箱梁跨中底板加厚段部分:箱梁跨中底板部分(S3)：立杆

8、间距设为0.6×0.9m。每根立杆受力面积为0.6×0.9=0.54m2；每根立杆架的轴向受压荷载N=1.2NGK+1.4NQK=1.2×0.786+1.4×(30.12+4+6)×0.54 =31.27KN Nd40.09KN，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/fEL为立杆的长度，计算长度6m；Nmax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为钢管的弹性模量2.06×105 N/mm2 ； L=6×103×34

9、.22×1000÷（205×2.06×105）=4.86mm。取5mm作为弹性变形量。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

10、抵抗矩Wx=80.5×103mm3，Ix=564×104mm4。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) ×0.6m qmax(68.42+4+6)×0.6=47.05KN/mMmax1/8qMaxl21/(8×47.05×0.62)=2.12KNm1、强度检算：Mmax/WX2.12×106/80.5×10326.34 N/mm2205 N/mm2满足要求（简支梁）2、挠度检算：E=2.06×1011 N/m2 ,f5NmaxL4/384EIX=5&#

11、215;47.05×103×0.64/（384×2.06×1011×564×10-8）6.83×10-5m<f=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：横断面砼荷载分布（单位： KN/m2）工字型木背带断面(单位：mm)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：IX=4613cm4；WX=461cm3；E=1.0×104 N/mm2；Q=

12、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/m2；模板荷载按照2.5KN/m2；人和机具活动荷载按照4KN/m2；梁自重N1=64.24×0.6×0.3=11.56(KN)模板的荷载N2=2.5×0.6×0.3=0.45(KN)人及机具活载N64.0×0.6×0.3=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×(11.56+0.45+0.72)/0.9=16.97k

13、N/m；最大弯距：Mmax=ql2/8=16.97×0.92/8=1.72kN.m；最大剪力 Qmax= ql/2=16.97×0.9/2=7.64kN；（1）、抗弯承载能力检算：工字木抗弯允许值M=5.0KN.mMmax=1.72M=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=11.0KNQmax=7.64Q=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 =0.6/400=1.5mmf1=5ql4/384EIx=5×16.97

14、15;103×0.94/（384×1.0×1010×4613×10-8）=0.00031m=0.31mmf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/m2；模板荷载按照2.5KN/m2；人和机具活动荷载按照4KN/m2；梁自重N1=30.12×0.9×0.3=8.13(KN)模板的荷载N2=2.5×0.9×0.3=6.75(KN)人及机具活载N64.0×0.9×0.3=1.08(KN)最大弯矩考虑为

15、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×(8.13+6.75+1.08)/0.9=21.3kN/m；最大弯距：Mmax=ql2/8=21.3×0.92/8=2.16kN.m；最大剪力 Qmax= ql/2=21.3×0.9/2=9.59kN；（1）、抗弯承载能力检算：工字木抗弯允许值M=5.0KN.mMmax=2.16M=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=11.0KNQmax=9.59Q=11.0KN，则工字型的木背带间距按照30cm布置完全能满

16、足要求。（3）、挠度检算：取挠度f=L/400 =0.9/400=2.25mmf1=5ql4/384EIx=5×21.3×103×0.64/（384×1.0×1010×4613×10-8）=1.6×10-4 m=0.16mmf所以除腹板以外的底板工字木按照间距30cm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/m2；模板荷载按照2.5KN/m2；人和机具活动荷载按照4KN/m2；梁自重N1=12.9×0.9×0.4=4.64(KN)

17、模板的荷载N2=2.5×0.9×0.4=0.90(KN)人及机具活载N64.0×0.9×0.4=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×(4.64+0.90+1.44)/0.9=9.31kN/m；最大弯距：Mmax=ql2/8=9.31×0.92/8=0.94kN.m；最大剪力 Qmax= ql/2=9.31×0.9/2=4.19kN；（1）抗弯承载能力检算：工字木抗弯允许值M=5.0KN.mMmax=0.94KN.mM=5.0KN.m，则工字型的木背带间距

18、按照40cm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=11.0KNQmax=4.19KNQ=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=2.25mmf1=5ql4/384EIx=5×9.31×103×0.94/（384×1.0×1010×4613×10-8）=1.7×10-4 m=0.17mmf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F1=0.22r

19、ct012.和F2=rcH两个公式的计算值，取较小的一个。rc砼的密度，一般取24 KN /m3；t0砼的初凝时间，一般泵送砼取8小时；1外加剂影响系数，掺有高效减水剂或缓凝剂的取1.2；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：F1=0.22rct012=58.29F2=rcH=24HV取0.8m/h，H取梁截面高度最大值3.5米计算，F1=52.14KN/m2；F2=84KN/m2。取其较小者F=F1=58.29KN/m2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，工字型木背带间距0.3米计算；N=F&#

20、215;0.9×0.3=58.29×0.9×0.3=15.74KN机械振捣动荷载N2=2.5×0.9×0.3=0.675KNq=1.2×(15.74+0.675)/0.9=21.87KN/m最大弯距：Mmax=ql2/8=21.87×0.92/8=2.21kN.m；最大剪力 Qmax= ql/2=21.87×0.9/2=9.84kN；（1）抗弯承载能力检算：工字木抗弯允许值M=5.0KN.mMmax=2.21KN.mM=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

21、木抗剪力允许值Q=11.0KNQmax=9.84KNQ=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=2.25mmf1=5ql4/384EIx=5×21.87×103×0.94/（384×1.0×1010×4613×10-8）=4.1×10-4 m=0.41mmf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、

22、当工字木间距为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/m2，假设模板宽b=1m，则最大线荷载为q线= 74.24×1=64.24KN/m；跨中产生的最大弯矩为：M=ql2/8=64.24×0.32/8=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=0.72×103/（13×106）=5.54×10-5m3=5.54×104mm3根据W=bh2/6得： h= =18.23mm20mm，所以可以采用20mm竹胶板作为模板。2、当工字木间距为0

23、.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/m2，假设模板宽b=1m，则最大线荷载为q线= 12.9×1=12.9KN/m；跨中产生的最大弯矩为：M=ql2/8=12.9×0.42/8=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=0.258×103/（13×106）=1.98×10-5m3=1.98×104mm3根据W=bh2/6得： h= =10.90mm20mm，所以可以采用20mm竹胶板作为模板。七、脚手架地基处理：桥墩台施工完成后，应对

24、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3050cm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

25、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%、100%、120%&150%（第三级加载为翼缘板120%、底