碗扣支架计算书

1、西安至银川高铁DK110+217DK138+151.98板沟特大桥( 40+64+40) m 连续梁桥现浇支架计算书中铁局集团有限公司陕西通宇公路研究所有限公司二零一七年四月第一部分 概述、编制依据1、现行铁路工程施工技术指南、规程、验收标准及工程建设的相关文件；2、施工单位提供的有关资料。二、计算及参考依据计算及参考的依据主要有：1、铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程( TB10110-2011)2、铁路桥涵施工规范( TB10203-2002)3、建筑结构荷载规范( GB50009-2012)4、钢结构设计规范( GB50017-2014)5、铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范(

2、TB10002.3-2005 )6、铁路桥涵设计基本规范( TB10002.1-2005 )三、工程概况西安至银川高铁 DK110+217DK138+151.9干板沟特大桥(40+64+40) m连续梁桥，采用支架现浇法施工，箱梁为变截面箱梁。本桥采用双线矩形空心桥台基础，圆端形实体桥墩、圆端形空心桥墩，桩基共有©150、© 125两种形式，全桥均采用钻孔灌注桩基础。第二部分 现浇支架计算、支架布置干板沟特大桥支架体系自上而下依次为 6mn定制钢模，I20工字钢分配梁,48X 3.5碗口脚手架，立杆底托安置在厚30cmC20混凝土硬化层上，采用15cmX 10cm木垫板支垫

3、，纵桥向立杆间距为 60cm横桥向立杆间距60cm立杆步距60cm 12#，11#桥墩两侧梁体腹板区横、纵桥向立杆间距加密为30cm 10#、13#现浇直线段横桥向立杆间距加密为 30cm支架在桥纵向每360cm间距设置剪力撑，剪力杆与地面成45度，剪力撑按构造要求布置。支架布置示意图如下所示。12T 3号墩纵桥向支架示意图I?QCnnRQnv应11'I rtuur""器SS目SSSSSuuiS!S!ES!RHLLJMU_口代236图1纵桥向支架布置图（单位:cm)fZOg70235*5Sfi5jagaIMil!：S.二堆二、荷载分析施工期间需要考虑的荷载有： 混凝

4、土自重、 模板及其它支撑体系自重、 支架 自重、施工荷载、混凝土振捣荷载等。各项荷载按照铁路混凝土梁支架法现浇 施工技术规程(TB10110-2011)取用。根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：q1 箱梁自重荷载。q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑、分配梁荷载。q3 施工人员、施工材料和机具荷载。q4 振捣混凝土产生的荷载。q5 新浇混凝土对冲击压力。q6 风荷载q1混凝土容重按26kN/m计。(1)( 2)( 3)( 4)( 5)( 6)21.2KN/m2、其中：q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑，分配梁荷载分别为2.2 KN/m2、1.3 KN/m 2

5、、 2 . 3 5 KN/m2。2q3施工人员和机具等荷载为1.0 KN/m ;q4混凝土振捣荷载按2.0 KN/m2取值；q5浇筑混凝土时的冲击荷载按2.0 KN/m2取值；s zw0 计算q6 风荷载按公式 wk 0.7强度荷载组合采用 1.2 倍的( 1) +(2)恒载与 1.4 倍的( 3) +(4) +(5) 活载。刚度荷载组合采用( 1) + (2)恒载。稳定性计算荷载组合采用1.2 倍的(1) + (2)恒载与 1.4 X 0.9 倍的(3) + (4) + (5) + (6)。因为 10号与 1 3号墩周围支架布置形式以及支架上方梁体结构相同，且 13号墩身高度大于 1 0号墩

6、，按照最不利条件验算，验算 1 3号周围支架结构。同理，比较12号墩与 11 号墩，验算 1 2号墩周围支架结构。 1 3号墩上的梁块为 9#梁块， 12 号墩上的梁块为 1 号梁块。w亠1:1003K1.3»1. 3K1 一300(-3M IKCi1 !ce1 i»m 11螂 13»|11111111:么么/yzyzzz/z/z/zy7I覺©fi*80crr曲逼*1 確*JL图4 12号墩上的1#梁块/r m三、底模板检算模板面板为5mm勺q235钢板，面板下为10#槽钢横向分布肋，间距为0.19m、0.39m竖向肋板为5mn钢板，间距为0.3m、0.

7、2m。所有连接孔用M20螺栓。Mil-L模板材料的力学特性1模板面板、纵肋均采用q235钢板厚5mn钢板(取0.3m宽计算)弹性模量：E= 2X 105 MPa截面惯性矩：I = (b X h3)/12= 300 X 53/12=3125 mm 截面抗矩： W (b X h2)/6= 300 X 52/6=1250mm容许弯应力：S容=145MPa 容许剪应力：T容= 85MPa截面积：S= 300X 5= 1500mm2、10#曹钢竖向肋(横向分布肋)弹性模量：E= 2X 105 MPa截面惯性矩：I = 198.3cm4截面抗矩：W 39.4cm3容许弯应力：8容=145 MPa容许剪应力

8、：工容=85MPa 截面积：S= 12.74cm2因为在9#梁块腹板下的钢模板处在最不利条件下， 验算取本块模板进行计算。9#梁块腹板下的钢模板验算(1)面板选用梁体腹板下0.39m X 0.2m板格进行计算，板格所受面载为q= 1.2 X(6.05 X26 + 7.05) + 1.4 X6.5= 206.32kN/ m本块模板属于空间受力板单元结构， 其边界条件可简化为2面简支2面固定，在Midas FEA中建立模型 r其应力云图结果如下|( -111!*:3*S 吨嗓3；y扌寺芬Hew：?：賢JX-CLW'irsnrS':;ih4?iiM4'，2 叮' IT

9、CZni iT*.ir4 KT AMU I h 寸Kiadl-?Ma?7k-WIDVr»MB0-I Ifebb-ilu.1 WlhlF-OR i-fU；.i-=UU-10在模板中心的上顶面出现最大应力-148.3 MP av215M Pa满足强度要求其变形结果如下图所示>:y【眄備. We iTr I iwMt'卜即 45£3aiH-DI 心 4 »11 + 幸 lr*Ulx|r宀创iDjijufecra10?最大纵向变形为0.644mmvL/400=0.975mm变形满足要求。四、底模下横向工字钢检算9#梁块底模下的横向工字钢验算横向分布梁采用I2

10、0工字钢，钢材抗弯强度设计值215MPa弹性模量206GPa腹板下工字梁承受的荷载为:强度荷载组合：1.2 X (3.05 X 26+7.05) X 0.6+1.4 X 5.5 X 0.6=66.792kN/m刚度荷载组合：(3.05 X 26+7.05) X 0.6=51.81kN/m底板下的纵向方木承受的荷载为:强度荷载组合：1.2 X (1.8 X 26+7.05) X 0.6+1.4 X 5.5 X 0.6=43.392kN/m刚度荷载组合：(1.8 X 26+7.05) X 0.6=32.31kN/m计算时采用腹板下的荷载数值。1、应力验算荷载q=66.792kN/m,按连续梁验算。

11、截面抵抗矩W= 141.3?截面抗弯强度(7 =? 66.792 X 0.3 X 1C6-、亠卄，10 X 237 5= 2.536? 215.0?抗弯强度满足要求。截面抗剪强度?0.6?0.6 X66.792 X103 X0.3T= 1.5?= 1.5= 1.5 X2= 3.39?< 125?抗剪强度满足要求。2、变形验算35.5 X102E = 2.06 X 105?;? 2370?截面最大挠度?0.677 X 51810 X6004600?= 0 677= = 0 6?< ?=100? 100 X2.06 X105 X2370 X10000-400=1.5?0.677 X 5

12、1810 X6004刚度满足要求。综上，横向工字钢安全满足要求。1#梁块底模下的横向工字钢验算横向分配梁采用120工字钢，工字钢分配梁间距为0.3m,其均布荷载分布将下图。计算时采用腹板下的荷载数值。腹板下的横向工字钢承受的荷载为:强度荷载组合：1.2 X (6.05 X 26+7.05) X 0.3+1.4 X 6.5 X 0.3=61.89kN/m刚度荷载组合：(6.05 X 26+7.05) X 0.3=49.31kN/mql 261 89 X 023X 1c6歸=10X 237 ；馆=2.36M Pav 215 MP a,抗弯强度满足要求。(T =截面抗剪强度V 0.6ql0.6 X

13、61.89 X103 X(0.3)T= 1.5-= 1.5= 1.5 X = 4.71MPav 125?AA抗剪强度满足要求。(2)变形验算3550E = 2.06 X105MPa;I= 2370cm 4截面最大挠度ql4 co = 0.677 100EI0.677 X 49310 X3004600100 X2.06 X105 X10000 X2370 =.400=1.5mm刚度满足要求。五、支架立杆检算考虑到碗扣支架的周转使用，给支架一个折旧系数0.8。9#梁块下支架立杆检算1.立杆强度验算295J -i3S1 -科5-11411昶b1:100Zgs 1MO1葩图5 13#桥墩支座上梁体截面

14、(1)腹板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布 60cmX 30cm,层距60cm。连续梁单侧腹板面积：a=3.66m2;腹板处断面面积为 3.66m2, 3.66 X 26/1.2 = 79.3kN/m2 , 单根立杆的计算恒载：(79.3+1.2+1.3+2.2+2.35 )X 0.6 X 0.3=15.54kN单根立杆的计算活载：5X 0.6 X 0.3=0.9kN则单根立杆受力为：N= 1.2 X 15.54+1.4 X 0.9=19.91kN < 40kN X 0.8=32kN(满足)。(2)中底板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布60cmX 60cm,层距60cm连续梁中底板面积：b=

15、7.74m2 7.74 X 26/4.3 = 46.8kN/m2,单根立杆的计算恒载：(46.8+1.2+1.3+2.2+2.35 )X 0.6 X 0.6=19.39kN单根立杆的计算活载：5X 0.6 X 0.6=1.8kN则单根立杆受力为：N= 1.2 X 19.39+1.4 X 1.8=25.788kN < 40kN X 0.8=32kN (满足)。2. 立杆稳定性(1)立杆计算长度Lo=M距 +2a=1.9m,其中层距 0.6m。0.65m。a-模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取(2)钢管截面特性外直径48mm壁厚3.5mm截面积A=4.893cni,惯性矩I

16、=12.187cm4，回转半径r=1.578cm,立杆截面抵抗矩K W=5.08cm 3。(3)立杆稳定性计算长细比入=Lo/r=190/1.578=120,查表知折减系数© =0.437不考虑风荷载N_max/© A= (25.788 X 103) /(0.437 X 4.893 X 102) =120.6MPa考虑风荷载：作用于脚手架上的水平风荷载标准值，按下式计算:Wk =0.7 口z as 3°式中：风压高度变化系数； 脚手架风荷载体型系数；W0基本风压；根据建筑结构荷载规范(GB50009-2012)，桥位处地面粗糙程度为 B类, 风压咼度变化系数a取1

17、.13，如表所示：风压高度变化系数离地面咼度510152030405060风压高度变化系数1.001.001.131.231.391.521.621.71Us为脚手架风荷载体型系数，根据规范，敞开式脚手架的风载体型系数as ustw , ustw值是将脚手架视为桁架，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2015)单榀桁架的体型系数ns1畑，对于圆形截面杆件，a0=1.2 ,为挡风系数：AnAwAn为桁架构件和节点挡风的净投影面积, 影面积：Aw为桁架构件和节点迎风的净投Aw 0.6 0.6 0.36m2 ,Aw(0.6 0.60.62 0.62) 0.048 0.098m2,所以挡风系数:A

18、nAw0.0980.360.272 ,所以桁架的体型系数:Ms1so0.2721.20.326脚手架沿横桥向有26排,所以:W = 0.326 X 26 = 8.476牝为基本风压，查建筑结构荷载规范(GB50009-2012)中全国基本风压 分布，西安地区10年一遇基本风压3。0.25kN/m2 , 50年一遇基本风压w0 0.35kN/m2 , 100年一遇基本风压«0 0.40kN/m2 对于100年一遇的风 荷载，离地面高度15m时，得水平风荷载标准值为3k =0.7 X1.13 X8.476 X0.4 = 2.6811.4 oWkLxLo2 1.4 X 1 X2.681 X

19、 0.6 X1.928 80.9M0.9 X1.016* =0.18 MPaW 5.08 X 1O-60.9M-= 120.6 + 0.18 = 120.78MPa < 215MPa X0.8Nmax c= ©A +=1.016N ?m=172 MPa结论：13#墩连续梁端立杆稳定性。3.碗口式支架竖向位移计算(中底板)Q1H&P+?式中Q1立杆计算恒载;立杆总咼度;钢材弹性模量;立杆接头变形；立杆截面面积，S x=(19.39 X 103x 13X 1O3)/(2.O6 X 105x 4.893 X 102 )+21=2.5+21=23.5mm1#梁块下支架立杆检算a

20、sjK¥r*J-I y"II7IIII卬» 1, 忙1溶jBaL II那 ij 11( Jr lssj11"1 "1LBJ图6 14#桥墩支座上梁体截面1.立杆强度验算(1)腹板下立杆荷载分析：碗扣式立杆分布30cmX 30cm连续梁单侧最大截面腹板面积:层距60cma=10.285m2;连续梁单侧最大截面中板面积:b=4.3m2;腹板处断面面积为 10.285 m2，10.285 X 26/1.7 = 157.3kN/m2,单根立杆的计算恒载：(157.3+4.7+2.35 )X 0.3 X 0.3=14.79kN单根立杆的计算活载：5X 0

21、.3 X 0.3=0.45kN则单根立杆受力为：1.2 X 14.79+1.4 X 0.45 = 18.38kN < 40 kNX 0.8=32kN(满足门。(2)底板下立杆荷载分析 碗扣立杆分布60cmX 60cm层距60cmt底板处断面面积为 4.3m2, 4.3 X 26/2.15 = 52kN/m2,单根立杆的计算恒载：(52+4.7+2.35 )X 0.6 X 0.6=21.258kN单根立杆的计算活载：5X 0.6 X 0.6=1.8kN则单根立杆受力为：1.2 X 21.258+1.4 X 1.8 = 28.03kN < 40 kNX 0.8=32kN(满足门。2、立

22、杆稳定性立杆计算长度Lo=l层距+2a=1.9m,其中层距0.6m。0.65m。a-模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取钢管截面特性外直径 48mm壁厚3.5mm 截面积 A=4.893cni，惯性矩l=12.187cm4，回 转半径r=1.578cm，立杆截面抵抗矩 W=5.0SCm3。立杆稳定性计算长细比 入=Lo/r=1 20/1.578=120.4，查表知折减系数 © =0. 437不考虑风荷载NmaX© A= (28.03 x 103) / (0.437 X 4. 893X 102) =131.09MPoc 215MPaX0.8=172 MPa考虑

23、风荷载后，风荷载计算方法与 13#墩同理Nmax0.9M（T= += 131.09 + 0.18 = 131.27MPa < 172MPa:©A W结论：立杆稳定性满足3. 碗口式支架竖向位移计算（腹底板）Q1H'=阪+?式中Q1 立杆计算恒载;立杆总高度； 钢材弹性模量;立杆接头变形;-立杆截面面积，29.583 X103 X 13 X 103& =775 , CCC 772 + 33 = 3.8 + 33 = 36.8mm2.06 X 105 X 4.893 X102六. 临时钢管柱验算1#梁块下临时钢管柱验算在主墩两侧的承台上分别支立 2根© 6

24、09mn壁厚16mm勺钢管作为临时支撑。两个钢管横向间距为两米。钢管顶底部用直径©800mn厚16mn的钢板封口。封底钢板预埋在承台内，封顶钢板与 0#块底板混凝土表面接触，钢板上设© 25锚固钢筋和钢板满焊。每侧2根钢管内预埋共4根精轧螺纹钢，一端预埋在承台内, 深入承台底部，一端从钢管中穿至1#节段底板顶面以上50cm待0#块混凝土强 度达到要求后，每根钢管内精轧螺纹钢施加50T预应力，并且在主墩墩顶两侧分 别预埋2根© 32精轧螺纹钢，预埋深度1m深入连续梁腹板1m起抗倾覆作用,待边跨合龙后拆除临时支撑。具体结构尺寸见下图。钢管采用q235型号钢材。图5连续梁临时支撑体系示意图1.临时钢管强度验算单根钢管直径为60.9cm,按最不利荷载计算其顶部支撑荷载: