南友路K85+175斜腿刚构支架设计

南友路K85+175斜腿刚构支架设计【摘

要】文章介绍了南友路K85+175斜腿刚构支架设计以及支架搭设的构造处理。

【关键词】支架；强度；刚度；斜腿刚构

一、概况

南友路K85+175斜腿刚构中跨25米，边跨12米，桥面净宽4.5米，设计荷载：汽车—10级。该斜腿刚构属有台斜腿刚构。斜腿与主梁连结设计为刚节点。刚节点各杆按其刚度大小参与节点弯矩分配，承受弯矩。斜腿断面形式为矩形变截面。主梁截面形式为空心梁悬臂板。两空心园直径为0.68米。斜腿、主梁现浇砼量为158.1m3。因施工条件限制，斜腿刚构所在位置无施工便道。施工来往车辆必须从主线通行。在支架设计时要考虑施工过车门洞设置。

二、支架设计

（一）支架设计的有关资料和材料要求

1.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》（GB－700－88）中的3号镇静钢的要求。

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》（GB978－67）的规定。机械性能不低于KT33－8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》（GB700－79）中A3的规定；螺纹要符合《普通螺纹》（GB196－81）的规定；垫圈要符合《垫圈》（GB96－76）的规定；单个可调支托设计荷载为30KN。

2.斜腿刚构采用C50砼现浇。

3.底模采用1.5×1.8m大片刚模和1.5×0.3m组合钢模，内模采用竹笼制成。

4.支架主杆纵横间距拟为700×700毫米，竖向步距1200毫米，视计算结果再行调整。

5.中跨跨中预拱度3.5cm，其余点预拱度值按y=4f拱×（L－X）/L2进行计算。边跨不设预拱值。

6.地面处理：主线地面铺装水稳层，设计强度为2.5MPa；斜坡部分7.5号砂浆砌片石台阶45cm厚。

7.斜腿、主梁构造（见图1、图2、图3）：

图1立面

图2

A—A

图3

B—B

（二）支架杆件受力计算

1．荷载计算:

（1）组合钢模板：G1=0.50KN/m2

（2）竹笼内模(实测0.10KN/m)：G2=2×0.1×1/2.5=0.08KN/m2

（3）现浇砼空心梁重：(2.5×0.9－3.14×0.342×2)×1×25=38.00KNG3=38/(1×2.5)=15.20KN/m2

（4）施工人员及机具荷载：G4=1.50KN/m2

（5）振动砼产生的荷载：G6=2.00KN/m2

（6）钢管支架重（33.3N/m）：G6=（5×1.4+5）×33.3/(0.7×0.7)=815.51N/m2≈1.00KN/m2

安全系数K=1.2

G=1.2×∑Gi=1.2×(0.5+0.08+15.2+1.5+2.0+1.0)=24.34KN/m2

2．大横杆计算：

（1）荷载计算(按均布线荷载考虑)：

q=0.7×G=0.7×24.34=17.04KN/m

（2）计算简图（按三跨连续梁考虑。见图4）

图4计算简图

（3）计算

弯曲强度：

σ＝Ｍmax／Ｗ＝０.1×qL2／Ｗ＝０.1×17.04×0.72×10６／（４.493×10３）

＝185.84MPA＜［σ］＝215.00MPa

弯曲刚度：

ｆ＝qL4／150EI＝17.04×7004／（150×2.1×105×1.078×105）

＝1.21mm＜L／250＝700/250＝2.80mm

满足要求。

3．小横杆计算：

（1）荷载计算（大横杆传给小横杆为集中力）：

P＝q.L＝17.04×0.7＝11.93KN

（2）计算简图（按二跨连续梁最不利荷载考虑。见图5）：

图5计算简图

（3）计算：

弯曲强度：

σ1＝Ｍmax／Ｗ＝0.188×11.93×0.7×10／(4.493×10)

＝349.43Mpa＞［σ］＝215.00Mpa

一根钢管不满足要求，改用两根钢管。得：

σ2＝Ｍmax／２Ｗ＝349.43/2＝174.72Mpa＜［σ］＝215Mpa

弯曲刚度（查表）：

ｆ＝表中系数×PL3／100EI

＝0.911×11.93×0.73×106／(100×2.1×105×1.078×105)

＝1.65mm＜700/250＝2.8mm

满足要求。

4．立杆计算

（1）计算简图按两端铰接受压构件计算。

（2）每根立杆承受的力：

N＝24.34×0.7×0.7＝11.93KN/根

立杆承受小横杆传来的荷载，其竖向步距为1200毫米。

λ＝L／i＝1200/15.95＝75，查表得￠＝0.682

［Ｎ］＝￠Ａ［σ］＝0.682×424×215＝62.17KN

N＜［Ｎ］满足要求。

（3）立杆地基承载力验算：

Ｐ＝N/Ab＝11.93×103/(3.14×242×3)＝2.20Mpa＜2.50Mpa(地面为水稳层)

(三)过车门洞处理

1.构造处理（见图6）：

图6

2.计算简图（见图7）：

图7

3.杆件内力计算结果，详见计算结果图8。

图8

说明：因为结构、荷载对称，所以内力也对称。故只标注一半杆件内力；正号为受拉杆，负号为受压杆；计算过程略。

4.杆件强度验算

Nmax＝－30.31KN

L＝0.99m，

λ＝990/15.95＝44，

查表得：￠＝0.76

［Ｎ］＝￠Ａ［σ］＝0.76×424×215＝69.28KN

Nmax＜［Ｎ］

满足要求。

（四）过斜腿处横向支架处理

1.构造处理（见图9）：

图9

2.计算简图（见图10）：

图10

3.杆件内力计算结果，详见计算结果图11。

图11

说明：因为结构、荷载对称，所以内力也对称。故只标注一半杆件内力；正号为受拉杆，负号为受压杆；计算过程略。

4.杆件强度验算

Nmax＝－17.62KN

L＝0.7m，

λ＝700/15.95＝62，

查表得：￠＝0.867

［Ｎ1］＝￠Ａ［σ］＝0.867×424×215＝79.04KN

Nmax＜［Ｎ1］

满足要求。

另外斜杆：

N＝－17.62KN(压)

L＝0.99m，

λ＝990/15.95＝62，

查表得：￠＝0.76

［Ｎ2］＝￠Ａ［σ］＝0.867×424×215＝79.04KN

N＜［Ｎ2］

满足要求。

（五）确定支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距

根据以上计算结果支架立杆纵、横间距和横杆竖向步距可不调整。

（六）支架构造处理

1.斜腿支撑构造处理（图12）。

图12

2.横向剪刀撑（图13）。

图13

（下转第17）（上接第9页）

3.纵向剪刀撑（图14）。在支架外侧、主梁边各设一道纵向剪刀撑。

4.小横杆与可调支托的连接（图15）。

5.在过车门洞顶设一道水平剪刀撑。

6.纵、横立杆均设扫地杆。

7.过车门洞沿桥方向设扫地杆，并在其上填土100毫米厚，减少砼浇筑凝结过程行车对支架的振动。

三、结论

支架在使用过程中，末发现异常情况；拆卸后，工程实体量测符合设计和施工规范要求，实践证明该支架强度、刚度和稳定性均满足施工使用要求。

【参考文献】

[1]周永兴，何兆益，邹毅松．《路桥施工计算手册》[S]．人民交通出版社．

一、概况

南友路K85+175斜腿刚构中跨25米，边跨12米，桥面净宽4.5米，设计荷载：汽车—10级。该斜腿刚构属有台斜腿刚构。斜腿与主梁连结设计为刚节点。刚节点各杆按其刚度大小参与节点弯矩分配，承受弯矩。斜腿断面形式为矩形变截面。主梁截面形式为空心梁悬臂板。两空心园直径为0.68米。斜腿、主梁现浇砼量为158.1m3。因施工条件限制，斜腿刚构所在位置无施工便道。施工来往车辆必须从主线通行。在支架设计时要考虑施工过车门洞设置。

二、支架设计

（一）支架设计的有关资料和材料要求

1.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》（GB－700－88）中的3号镇静钢的要求。

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》（GB978－67）的规定。机械性能不低于KT33－8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》（GB700－79）中A3的规定；螺纹要符合《普通螺纹》（GB196－81）的规定；垫圈要符合《垫圈》（GB96－76）的规定；单个可调支托设计荷载为30KN。

2.斜腿刚构采用C50砼现浇。

3.底模采用1.5×1.8m大片刚模和1.5×0.3m组合钢模，内模采用竹笼制成。

4.支架主杆纵横间距拟为700×700毫米，竖向步距1200毫米，视计算结果再行调整。

5.中跨跨中预拱度3.5cm，其余点预拱度值按y=4f拱×（L－X）/L2进行计算。边跨不设预拱值。

6.地面处理：主线地面铺装水稳层，设计强度为2.5MPa；斜坡部分7.5号砂浆砌片石台阶45cm厚。

7.斜腿、主梁构造（见图1、图2、图3）：

图1立面

图2

A—A

图3

B—B

（二）支架杆件受力计算

1．荷载计算:

（1）组合钢模板：G1=0.50KN/m2

（2）竹笼内模(实测0.10KN/m)：G2=2×0.1×1/2.5=0.08KN/m2

（3）现浇砼空心梁重：(2.5×0.9－3.14×0.342×2)×1×25=38.00KNG3=38/(1×2.5)=15.20KN/m2

（4）施工人员及机具荷载：G4=1.50KN/m2

（5）振动砼产生的荷载：G6=2.00KN/m2

（6）钢管支架重（33.3N/m）：G6=（5×1.4+5）×33.3/(0.7×0.7)=815.51N/m2≈1.00KN/m2

安全系数K=1.2

G=1.2×∑Gi=1.2×(0.5+0.08+15.2+1.5+2.0+1.0)=24.34KN/m2

2．大横杆计算：

（1）荷载计算(按均布线荷载考虑)：

q=0.7×G=0.7×24.34=17.04KN/m

（2）计算简图（按三跨连续梁考虑。见图4）

图4计算简图

（3）计算

弯曲强度：

σ＝Ｍmax／Ｗ＝０.1×qL2／Ｗ＝０.1×17.04×0.72×10６／（４.493×10３）

＝185.84MPA＜［σ］＝215.00MPa

弯曲刚度：

ｆ＝qL4／150EI＝17.04×7004／（150×2.1×105×1.078×105）

＝1.21mm＜L／250＝700/250＝2.80mm

满足要求。

3．小横杆计算：

（1）荷载计算（大横杆传给小横杆为集中力）：

P＝q.L＝17.04×0.7＝11.93KN

（2）计算简图（按二跨连续梁最不利荷载考虑。见图5）：

图5计算简图

（3）计算：

弯曲强度：

σ1＝Ｍmax／Ｗ＝0.188×11.93×0.7×10／(4.493×10)

＝349.43Mpa＞［σ］＝215.00Mpa

一根钢管不满足要求，改用两根钢管。得：

σ2＝Ｍmax／２Ｗ＝349.43/2＝174.72Mpa＜［σ］＝215Mpa

弯曲刚度（查表）：

ｆ＝表中系数×PL3／100EI

＝0.911×11.93×0.73×106／(100×2.1×105×1.078×105)

＝1.65mm＜700/250＝2.8mm

满足要求。

4．立杆计算

（1）计算简图按两端铰接受压构件计算。

（2）每根立杆承受的力：

N＝24.34×0.7×0.7＝11.93KN/根

立杆承受小横杆传来的荷载，其竖向步距为1200毫米。

λ＝L／i＝1200/15.95＝75，查表得￠＝0.682

［Ｎ］＝￠Ａ［σ］＝0.682×424×215＝62.17KN

N＜［Ｎ］满足要求。

（3）立杆地基承载力验算：

Ｐ＝N/Ab＝11.93×103/(3.14×242×3)＝2.20Mpa＜2.50Mpa(地面为水稳层)

(三)过车门洞处理

1.构造处理（见图6）：

图6

2.计算简图（见图7）：

图7

3.杆件内力计算结果，详见计算结果图8。

图8

说明：因为结构、荷载对称，所以内力也对称。故只标注一半杆件内力；正号为受拉杆，负号为受压杆；计算过程略。

4.杆件强度验算

Nmax＝－30.31KN

L＝0.99m，

λ＝990/15.95＝44，

查表得：￠＝0.76

［Ｎ］＝￠Ａ［σ］＝0.76×424×215＝69.28KN

Nmax＜［Ｎ］

满足要求。

（四）过斜腿处横向支架处理

1.构造处理（见图9）：

图9

2.计算简图（见图10）：

图10

3.杆件内力计算结果，详见计算结果图11。

图11

说明：因为结构、荷载对称，所以内力也对称。故只标注一半杆件内力；正号为受拉杆，负号为受压杆；计算过程略。

4.杆件强度验算

Nmax＝－17.62KN

L＝0.7m，