分离式立体交叉斜腿钢构支架计算书

1、××省××至××高速公路第T××合同段××分离式立体交叉现浇支架计算书××省公路桥梁工程总公司××高速公路××境××至××T××合同段项目经理部xx年4月××分离式立体交叉支架计算一、 工程概况××分离式立体交叉桥上跨主线，主线桩号K50+380，交角90。，左右两侧连接原有机耕道，桥梁上部构造采用11+24+11米斜腿钢构，下部构造为钢

2、筋混凝土基础，实体式桥台。设计荷载：公路II级，桥面净宽4.5米。二、 工程数量表1、××分离式立体交叉工程数量表序号材料名称单位数量工程部位1混凝土C30砼m3206.4上部构造-主梁斜腿、横隔梁、桥面板、铺装、防撞墙241.5下部构造-台帽3C25砼m36.8下部构造-台身4C20片石砼m3196.3下部构造-台身5 级 钢 筋3216223.8上部构造-主梁斜腿61767.8下部构造-拱座7284450上部构造-主梁斜腿8252740.1上部构造-横隔梁916891上部构造-主梁斜腿10674下部构造-拱座11144578.2上部构造-桥面板12126125.6上部构

3、造-横隔梁、桥面板13331.2下部构造-台帽、拱座14 级 钢 筋142688.6上部构造-防撞墙15121435.2上部构造-防撞墙16104150.6上部构造-主梁斜腿1778.4下部构造-台帽188267.7上部构造-防撞墙19429.2下部构造-台帽、拱座三、 施工方案根据斜腿钢构结构特点结合现场实际情况，该桥施工拟采用扣件式满堂支架现浇法施工。考虑桥梁所在位置无施工通道，施工来往车辆须从主线通行，在支架设计时考虑设置施工过车门洞。施工工序拱座、桥台基础开挖拱座、桥台砼浇筑基础处理支架搭设斜腿钢筋制作、安装斜腿砼浇筑腹板底模铺设支架预压底模调整腹板钢筋制作、安装腹板砼浇筑调整翼缘板底

4、模与腹板侧面的拼接绑扎翼缘板钢筋浇筑翼缘板砼砼养生支架拆除场地清理支架设计及相关计算支架设计的有关资料和材料要求支架搭设使用的材料：采用Q235A（3号）钢焊接钢管，外径48毫米，壁厚3.0毫米。其化学成份与机械性能符合国家标准普通碳素钢技术条件（GB70088）中的3号镇静钢的要求。钢管的力学特性：钢管截面积：Am=（D2-d2）/4=424.1 mm2 截面惯性矩：Im=（D4-d4）/64=107830 mm4 截面模量： W=（D4-d4）/32D=4493 mm3 偏心率： =e*Am*W=(48/3)*424.1*4493=15.1回转半径： r=（D2-d2）/4）1/2=15.

5、9长细比： =l0/r=l0/Im/Am 1500/15.9=94.340弯曲系数： （20）/1002=0.301 弹性模量： E=2.0×105Mpa 钢管的容许应力：205Mpa 钢管扣件主要采用直角扣件，作两垂直相交的钢管连接用；旋转扣件，用于2根任意相交钢管连接；对接扣件，供对接钢管用。扣件应符合可锻铸铁分类及技术条件（GB97867）的规定。机械性能不低于KT338的锻铸铁制造要求。扣件附件：T形螺栓、螺母、垫圈所采用的材料应符合普通碳素结构钢技术条件（GB70079）中A3的规定；螺纹要符合普通螺纹（GB19681）的规定；垫圈要符合垫圈（GB9676）的规定；单个可调

6、支托设计荷载为30KN。支架顶口及底口分别设顶调与底调，水平和高度方向分别采用钢管加设水平连接杆和斜向剪刀撑。建筑施工手册脚手架章节查到扣件式钢管脚手架的一个扣件的抗滑力为700千克力。模板采用15 mm的竹编胶合模板配合采用100*100mm方木及150*150mm方木。支架主杆纵横间距拟为60×60厘米，竖向步距100厘米，视计算结果再行调整。地面处理：该桥所处主线为石方挖方地段，基础处理采用将原有路基表面浮土清理，采用细石渣（或碎石）调平，压路机碾压密实。斜腿、主梁构造（见图1、图2、图3、图4）： 图1全桥立面图图2主梁俯视图图3腹板最大截面断面图图4腹板中段最小截面断面图(

7、一) 支架杆件受力计算1. 荷载计算：竹胶板：G1=300×9.8/1000=2.94 KN/m2每平米人和运输工具重：Q2=250×9.8/1000=2.45 KN/m2每平米砼捣固垂直作用力：Q3=4.0 KN/m2钢管支架重（33.3N/m）：Q41221N/m2=1.3KN/m2每平米泵送砼冲击力：Q5=2.0 KN/m2将支架受力验算分为两个最不利位置工况，并将受力分布集中在腹板宽度范围。工况一：斜腿顶部主梁最大截面处该处现浇砼梁重：1.6×0.9(单位截面积)×1×26kN/m3=37.44KN/m Q6=41.6 KN/m2安全系

8、数K=1.5 G=1.5×Gi=1.5×(2.94+2.45+4+1.3+2+41.6)=81.435KN/m2 工况二：全桥中段，支架门洞顶部该处现浇砼梁重：1.39×0.9(单位截面积)×1×26kN/m3=32.53KN Q6=36.14 KN/m2安全系数K=1.5 G=1.5×Gi=1.5×(2.94+2.45+4+1.3+2+36.14)=70.245KN/m22. 立杆计算：1 钢管受力如图5.单根钢管立柱受力范围2 计算见图按两端铰接受压构件计算。3 工况一每根立杆承受的力：N=81.435×0.6

9、×0.9/2=21.987KN/根立杆承受小横杆传来的荷载，其竖向步距为1000mm。 1000/15.95 = 63 ，查表（路桥施工计算手册P789页，附表3-26轴心受压钢构件的纵向弯曲系数1），得=0.754，则有，N = 1×A×=0.754×424×215=68.734KNNN，满足要求。由于斜腿部位存在横向分力，因此应垂直砼表面加斜撑，同时也分担了部分荷载，更加安全。4 工况二每根立杆承受的力：N=73.245×0.6×0.9/2=19.776KN/根立杆承受小横杆传来的荷载，其竖向步距为1000mm。NN =

10、68.734KN，满足要求。5 杆地基承载力计算：该桥桥位所处地基为石质基础，辅助以碎石调平，支架底部立杆采用10×10方木支垫，有效尺寸按0.1*0.3计。P=21.987×103（0.1m×0.3m）=732900Pa=0.73MPa按软质岩石基础最小承载力5MPaP=0.73=5，满足要求3. 顶端小横杆（竹胶板下10×10方木，全桥按30cm中心距布置）计算：1) 荷载计算(按工况一为小横杆荷载最不利情况)： q=0.6×G=0.3×81.435=24.43KN/m2) 算简图（按刚性铰接梁考虑。见图6）图6小横杆计算简图3)

11、 计算弯曲强度：根据路桥施工计算手册P437页，弯曲强度按下公式计算： I =833.3cm4， w =166.7cm3，E=9×103=MPa =2.198MPa=12MPa max= R/S=ql/2S=24.43×103×0.6/（2×0.01）=0.732Mpa<1.9Mpa弯曲刚度：0.11mmf=L/400=1.5mm满足要求。4. 大横杆（纵向水平杆）计算：1) 荷载计算（大横杆承受力以小横杆传来的最大反力为计算值）： P24.43×0.614.65KN2) 计算简图（按二跨连续梁最不利荷载考虑。见图5）：图5大横杆计算简图

12、3) 计算：弯曲强度：=146.73MPa=205MPamax= R/S=P/S=14.65×103/（4.241×10-4）=34.543Mpa<85Mpa弯曲挠度：0.605mmf =L/400=1.5mm均满足要求。5. 该支架顶端，顺桥向利用长钢管调整底板曲线，为达到立杆顶端可调节的目的，顶部用两只活扣搭接一根短杆。为满足扣件抗滑承载力要求，除搭接用的两只活扣，短管底端，长管搭接处，必须设一只扣件拖住短管；顶端横竖向管节点下，也必须增加一只扣件。 小横杆及大横杆验算，在横竖向管架布距一致的情况下，工况一能够通过，工况二同样能够通过。(二) 过车门洞处理对于砼施

13、工顺序为：斜腿砼浇筑完成后，搭设支架，拼装腹板及横隔梁底模，同时拼装避开腹板侧模大约20cm的翼缘板底模，作为预压平台，预压完成后，绑扎腹板钢筋，浇筑腹板及横隔梁砼，顶面进入翼缘板砼约2cm，然后拆除腹板侧模，修整翼缘板模板，绑扎翼缘板钢筋，浇筑翼缘板砼。该桥位置横跨主线，确保主线施工车辆正常通行。在现浇满堂支架中部设置宽度4米，高4.7米门洞。支撑采用4排30cm×30cm扣件搭设，下做25cm厚混凝土基础。纵梁采用16#工字钢焊接，间距30cm，共计采用16工字钢26根。其上满铺木板，防止高空坠物。具体详见门洞支架构造图。1) 16工字钢力学参数见下表：表3热轧普通工字钢截面特性

14、表型号尺寸（）截面 面积 （2）质量 （/m）截面 惯性矩 I(4)截面 抵抗矩 W(3) 半截面面积矩S(3)回转 半径 i（）高度（h）翼缘宽度（b）腹板 厚度（d）16160886.026.1120.501127140.980.86.572) 受力分析：根据门洞构造图，考虑门洞范围梁体重量由管架传递到纵向工字钢上，及该范围内荷载由纵向工字钢平均承担,并经2cm厚钢板支点分配传递到钢管立柱至混凝土基座。3) 工字钢受力如下图4) 受力计算 门洞区域混凝土及其他荷载为：竹胶板：G1=300×9.8/1000=2.94 KN/m2每平米人和运输工具重：Q2=250×9.8/

15、1000=2.45 KN/m2每平米砼捣固垂直作用力：Q3=4.0 KN/m2钢管支架重（33.3N/m）：Q4342.25N/m2=0.34KN/m2每平米泵送砼冲击力：Q5=2.0 KN/m2首次浇筑砼梁重：1.11×0.9(单位截面积)×1×26kN/m3=25.974KN/m 单侧腹板由六根16#工字钢承载。则该组16号工字钢所承受荷载为：G1=1.5×Gi=1.5×(2.94+2.45+4+0.34+2) ×0.9+25.974=54.8KN/m G= G1+ G2=54.8+0.205×6=56.03 KN/m根

16、据受力分析，建立力学模型如下图： 算支座反力：Rb=Rc=56.03×4/2=112.06KN如图示的工字钢门梁支点受力分配处理后，单根立管的荷载为：P=（56.03×6/2）/12=14 KN，能够满足承载要求。 弯矩图根据工字钢计算模型，绘制弯矩图如下： 弯曲强度验算由以上力学计算得之，最大弯矩出现在跨中位置，即：Mmax= =110.3KN/m= =130.47Mpaw=145MPa (满足) 工字钢剪应力验算max= R/S=P/S=112.06×103/（6×26.11×10-4）=7.15Mpa<85Mpa 纵梁跨度中点挠度f

17、max=0.009.2m=f=L/400=0.01m(满足)经以上计算表明，该组16号工字钢门梁能够满足要求。(三) 底模强度、刚度验算按4跨连续梁均布荷载(，其计算单元见图2，受力简图见图3。 图2：底模板仰视图 图3： 受力计算简图匀布荷载q=模面(2.94+2.45+4+2+41.6)×1.5 =2.65MPa=12MPa剪应力：max= R/S=ql/2S=47.691×103×0.3/（2×0.6×0.015）=0.795Mpa<1.9Mpa0.11mmf=L/400=1.5mm根据上述计算，底模的强度和刚度满足要求。四、 支架

18、预压：1. 预压目的：检验支架及地基的度及稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形。2. 预压材料：用编织袋装砂对整个支架进行预压,预压荷载为梁体自重的120,按均布荷载设置。3. 预压观测：支架搭设、模板铺设完成后，即可进行支架预压工作。根据现场施工工艺及工序，预压重量仅需考虑桥面系主梁部分部分，扣减已施工斜腿部分，混凝土总量93 m3，计算重量：93 m3×26KN/ m3=2418KN246t。根据施工设计图要求：主梁应一次浇筑完成。则预压重量按计算重量的120%考虑，即预压重量=计算重量×120%=295.2t。预压分成三次施加，每次施加33%预压重量，即98.4t。在跨端、跨中、横向布3个点进行观测，在预压前对底模的标高观测一次，在预压的过程中平均每2小时观测一次，观测至沉降稳定为止，将预压荷载卸载后再对底模标高观测一次，从以上的观测资料中计算出支架的弹性变形。4. 预拱度计算支架的最大弹性变形LN/EA=6.31×21.987×103/（2.0×1011×4.241×10-4）=1.64mm10cm×10cm松木最大变形为3.2mm最大弹性变形总计为3.2+1