临江北路桥上部主体结构支架计算书

临江北路桥上部主体结构

支架计算书

中国水利水电第五工程局有限公司勘察设计院

二零一九年八月

目录

第1章设计参数............................................................6

1.1概述...............................................................6

1.2设计规范及依据....................................................8

1.3材料特性..........................................................9

第2章南引桥贝雷支架结构计算............................................10

2.1南引桥贝雷支架设计概况...........................................10

2.1.1下部结构基础布置............................................10

2.1.2上部结构基础布置............................................13

2.2荷载计算..........................................................16

2.2.1恒载........................................................16

2.2.2活载........................................................17

2.2.3桩基嵌固点计算..............................................19

2.2.4荷载分项系数................................................20

2.3竹胶板计算.......................................................20

2.3.1腹板，端横梁下竹胶板计算...................................20

2

2.3.2底板下竹胶板计算............................................21

2.4方木（纵梁）i一算.................................................22

2.4.1腹板下方木（纵梁）计算.....................................22

2.4.2底板下方木（纵梁）计算.....................................22

2.4.3翼板下方木（纵梁）计算.....................................23

2.5支架各钢结构杆件内力计算.........................................24

2.5.1分配梁计算-工12.......................................................................27

2.5.2贝雷梁-321计算..............................................29

2.5.3重梁计算-2140a...........................................................................34

2.5.4钢管桩计算..................................................35

2.5.5122a联系结计算..............................................42

第3章主桥段4〜5,6〜7号墩贝雷支架结构计算............................43

3.1主桥段贝雷支架设计概况...........................................43

3.1.1下部结构基础布置............................................43

3.1.2上部结构基础布置...........................................44

3.2荷载计算.........................................................46

3.2.1恒载........................................................46

3.2.2活载........................................................47

3.2.3桩基嵌固点计算..............................................50

3.2.4水流力计算..................................................50

3.2.5荷载分项系数................................................51

3.3竹胶板计算.......................................................51

3.3.1底板下竹胶板计算............................................51

3.4方木（纵梁）「算.................................................52

3.4.1底板下方木（纵梁）计算.....................................52

3.5支架各钢结构杆件内力计算.........................................52

3.5.1小纵梁计算■工12.......................................................................54

3.5.2分配梁计算■工25b.....................................................................56

3.5.3贝雷梁计算-321..........................................................................57

3

3.5.4重梁计算-2140a..............................................................................................62

3.5.5钢管桩计算..................................................63

地质情况参考.........................66

3.5.6122a联系结计算..............................................67

第4章5〜6号墩主桥段贝雷支架结构计算.....................................68

4.1主桥段贝雷支架设计概况...........................................68

4.1.1下部结构基础布置............................................68

4.1.2上部结构基础布置...........................................69

4.2荷载计算.........................................................70

4.2.1恒载........................................................70

4.2.2活载........................................................71

4.2.3桩基嵌固点计算..............................................74

4.2.4水流力计算..................................................74

4.2.5载分项系数..................................................74

4.3竹胶板计算.......................................................74

4.3.1底下竹胶板计算..............................................74

4.4方木（纵梁）i一算.................................................74

4.4.1腹板下方木（纵梁）计算.....................................74

4.5支架各钢结构杆件内力计算.........................................74

4.5.1小纵梁计算•工12..........................................................................................76

4.5.2分配梁计算■工25b.......................................................................................78

4.5.3贝雷梁计算・321.............................................................................................79

4.5.4重梁计算-2140...............................................................................................83

4.5.5钢管桩计算..................................................85

4.5.6122a联系结计算..............................................89

第5章4~7号墩主桥段型钢支架结构计算.....................................90

5.1主桥段型钢支架设计概况...........................................90

5.1.1下部结构基础布置............................................90

4

5.1.2上部结构基础布置............................................91

5.2荷载计算.........................................................93

5.2.1恒载........................................................93

5.2.2活载........................................................93

5.2.3桩基嵌固点计算..............................................95

5.2.4水流力计算..................................................95

5.2.5载分项系数..................................................96

5.3竹胶板计算.......................................................96

5.3.1底下竹胶板计算..............................................96

5.4方木（纵梁）廿算.................................................96

5.4.1腹板下方木（纵梁）计算.....................................96

5.5支架各钢结构杆件内力计算.........................................96

5.5.1小纵梁计算-工12..........................................................................................98

5.5.2分配梁计算-工40a......................................................................................100

5.5.3重梁计算-214（）.............................................................................................101

5.5.4钢管桩计算.................................................102

第6章主桥主拱圈碗扣式钢板支架计算.................................・・・・・・107

第7章北引桥碗扣式支架计算.................117

第8章结论.................................126

5

第1章设计参数

1.1概述

临江北路跨黄泽江设置一座大桥,全长254.52m,共分为九跨(4X30+3X30+2

X20),桥梁宽32m,分为主、引桥形式，全桥均采用群桩基础。主桥下部结构为实

体墩，引桥下部结构为柱式墩。其中0#台为桩柱式桥台，9#桥台为桩基U型台；主

桥上部结构为上承式空谖拱桥，引桥上部结构为预应力碎现浇箱梁。

下部结构：主桥采用实体桥墩。桥墩基础采用承台群桩基础，61.5m钻孔灌注

桩(其中0#为61.2m,9#为61.0m),按嵌岩桩设计。持力层为中风化泥质粉砂岩。

上部结构：本桥主桥采用跨径为(3X30)m的空腹式连拱结构，拱肋厚70cm。

腹拱拱圈采用等截面圆弧拱，拱上立柱厚度为70cm,横向与桥梁等宽。引桥采用4

X30m、2X20m预应力混凝土现浇连续箱梁。

6

*颇♦物冽，♦

桥梁总体结构图

边跨箱梁分左右幅，单幅宽度16nb地板宽度10m,翼缘板宽度3m,直腹板，梁

高度170cm,靠近端横梁位置底板厚度：42cm,顶部厚度46cm。跨中位置底板厚度

22cm,顶板厚度26cm。

横梁处断面

7

1.5%

.600

纵向立面图

1.2设计规范及依据

(1)临江北路大桥施工图设计；

(2)箱梁现浇支架设计图；

(3)《钢结构设计标准》GB50017-2017；

(5)《路桥施工计算手册》(人民交通出版社)；

(6)《桥梁施工常用数据手册》(人民交通出版社)；

(7)《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2016)；

(8)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)；

(9)《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)；

(10)《公路桥涵施工技术规范》(JGJ/TF50-2011)；

(11)《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T3360-01-2018)；

(12)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)；

(13)《木结构设计规范》(GB50005-2017)；

(14)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)；

8

(15)《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64-2015)。

1.3材料特性

(1)Q235钢材的应力设计值：

弯曲应力fd=190MPa；剪应力

(2)Q345钢材的应力设计值：

弯曲应力f』二275MPa；剪应力f”=160MP〃

(3)321型贝雷截面特性:

①弦杆

弦杆采用2[10型钢，截面积A=2548mn?

a、桁架平面内稳定性：

自由长度lo=7Ocm,回转半径i=39.5mm,长细比入=716.4/39.5=18,稳定系数

久二0.977u

②竖杆

竖杆采用18型钢

截面积A=95.2mm2,长度lo=7Ocm,回转半径i=11.8mm,长细比入=70/11.8=59,

稳定系数6=0.813。

③斜杆

竖杆采用18型钢

截面积A=95.2mm2,长度lo=7Ocm,回转半径i=11.8mm,长细比人=70/11.8=59,

稳定系数由=0.813。

(4)15mm五层竹胶合板：

结构自重q=0.3KN//〃2,E=9898MR/,静曲强度设计值[b]=24MP〃，

[r]=1.7MPr/,W=』B，2=37.5cm\I=—=2S.\crn4(取Im板宽计算单元)。

612

(5)纵梁TC15B级10cm*10cm方木,

结构自重4=().()7KN/〃I,石=9000加4,抗弯=抗剪"J=1.5MPa,

W=-BH2=\66.1cm-,/=—BHa=833.3c/

612

9

第2章南引桥贝雷支架结构计算

2.1南引桥贝雷支架设计概况

2.1.1下部结构基础布置

(1)桩基础：南引桥从0号台至4号墩均采用贝雷梁支架，单跨布置3跨4排

桩，桩基础采用D630*10钢管桩，钢管桩桩顶高程根据箱梁纵横向坡度(纵向1.75%,

横向1.5%)进行调节：钢管桩在承台处采用在承台上预埋钢板，再焊接钢管桩：承

台外直接打入土层，到强风化岩层内；0~4号墩桩基础布置图如下：

2~4号墩支架下部桩基础立面布置图

10

」坪.750-1.900.卜9001454-750.［一900J.9001

______TH5一琉2775」

领。©@@@

。〜2号墩支架下部桩基础平面布置图

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|.75nJ.900J90(］平叫为。J.皿0J.875

_______2ZZ5_______平:2760一|

㉛&5㊁酚合㉚㉛

2~4号墩支架下部桩基础平面布置图

it

（2）承重梁及桩间联系：钢管桩之间采用联系结连接，联系结材料为122a工字

钢，桩顶采用2140a工字钢，通过钢管桩预留高度，调节坡度，坡度与箱梁横坡一致

1.5%,承重梁在钢管桩位置，焊接设置牛腿，增加钢管桩的受力面积。设计如图下：

联系结结与承重梁梁断面图（跨中墩半幅）

联系结结与承重梁梁断面图（1、2、3号承台处半幅）

12

联系结结与承重梁梁断面图（4号承台处半幅）

2.1.2上部结构基础布置

（1）纵梁：南引桥从0号台至4号墩均采用贝雷梁纵梁支架，最大跨径9m,最小

跨径4.5m,单个断面一般墩布.置9组28片（半幅），墩身处部分断开，布置7组19

片（半幅）；中横梁下除翼缘板下外，贝雷梁加密（45支撑架中加入一片贝雷梁）；

纵向设计纵坡与箱梁纵坡一致1.75%。相关布置图如下：

©@@@©

0〜2号墩支架贝雷梁立面布置图（除墩身外）

13

750丁900.「9001450「750十9。0q—875

」.75%

超㉛©©0©㉚©

@©©@©@@

砂㉛©©©®㉚⑨

2~4号墩支架贝雷梁立面布置图（墩身处）

14

1.5%

90支撑架45支撑架

9090/90459745451134575457509790.1134590.90.90_.

i・十小i_rrr・i「riT7广十寸~~「！！一千十」

FI

3拼321m3^321

除墩身外贝雷梁布置断面图（半幅）

1.5%

90支撑架5支撑架

90909045299457545754329945909090

墩身墩身321贝雷梁

3拼321

3拼321

墩身外贝雷梁布置断面图（半幅）

（3）分配梁、方木、竹胶板：南引桥分配梁采用112工字钢，间距60cm,半幅

单根长度18m（9m+9m）相关布置图如下:

分配梁断面布置图［半幅）

（112-@60）1200

X.——I-------1I-----------111_____I_____工IITTTTITTTT

分配梁断面布置图1半幅）

方木采用10*10cm,在端、中横梁、边中腹板下采用间距（）.2m,其余位置均

15

采用间距0.3m布置。

竹胶板采用15mm厚度。

2.2荷载计算

2.2.1恒载

（1）结构自重Q

①支架自重：由电算程序根据实际截面自行计算；

②模板自重：L5kN/m2（含方木纵肋，内膜）；

③翼缘板下满堂架架体自重：

按1.0kN/m21架体按2m高度计算，含048*3.5mm满堂架顶托、底托、立

杆、双向水平杆等配件）；

（2）混凝土性重G

箱梁钢筋混凝土容重取：/=26心，/#；

箱梁各部位碎重按其混凝土厚度dX容重丫计算得到混凝土自重荷载G

（KN/m2）,再根据箱梁各部位结构投影宽度，以线荷载形式加载在112型钢上，于

电算模型。

（3）箱梁各部位碎计算

250

TL4LiL2

ii_❷।——1I二

一I2」3」TT「21-J

箱梁纵向立面图（局部）,

16

2-2断面图

3-3断面图

蜂KN/m?

C7

S2

4-4断面图

2.2.2活载

(1)施工荷载L

①施工人员、施工料具运输、堆放荷载2.5kPa：

②倾倒混凝土时产生的冲击荷载：现浇箱梁施工主要采取泵送的方式，取

2kPao

③振捣碎时产生的荷载：2kPao

(2)风荷载W

设计施工期风速：20m/s(八级风)。当风速超过8级时，需停止施工。

17

①满堂架架体及模板

风载荷按照按《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2016》中（4.2.6）

进行计算

叱叱

ux一一风荷载体型系数；按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）规定多

根।桁架取1.2①，碗口架①二1.2An/Aw=0.16；模板体系以宜取1.3；

%一一风压高度变化系数，此取L28

叱,——为基本风压（KPa）

满堂架

1、

W.=1.2xl.28x-----x20-x0.16=0.0608K&

人1600

模板

此=1.3x1.28x—x202=0A2KPa

人1600

满堂架及模板迎风侧的风载转化至贝雷桁架顶部。

（M）（A2）（A3）（A4XA5）（^1）

翼缘板处支架、模板、贝雷梁布置

假定翼缘板处支架风载均由al~a3贝雷梁均分：单片贝雷梁顶部风荷载:

Fy=0.0608*5*1.815/3=0.184KN/m；

假定模板风载均由a4〜a5贝雷梁均分：单片贝雷梁顶部风荷载：

Fy=0.42*1.7/3=0.14KN/m；

②贝雷风荷载

18

单片贝雷片迎风面积：4vk=（pA=0.27x1.5x3.0=1.22m2（321型）

贝雷桁架风载根据《公路桥梁抗风设计规范》（JTG.T-D60-01）3.3施工阶段设

计风速计算方法计算，本小节除特殊说明外，提到的“规范”均是指《公路桥梁抗风

设计规范》。桥梁构件基准高度处的设计基准风速（“规范”式324-1）：

工作期：Vdi=Ki%。=1.0x20=20m/s

Vd---设计基准风速（m/s）；

Vio：基本风速（m/s）；

Ki：风速高速变化修正系数，按“规范”式325,取1.0（B类地区离地面高速

6m）；

静阵风风速为：

峪=GWd

式中：％——静阵风风速（m/s）；

Gv——静阵风系数，按《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2016）表4.2.1,地

表类别B类，水平加载长度60m；6d=1.33o

将数据代入公式，可得,i=26.6m/s；Vg2=41.9m/s

单片贝雷片的实面积比。=0.27/0.19,按《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2016）

表4.341,风阻力系数值CH=1.7,桁架遮挡系数片0.8,作用在单片贝雷片上的横向

阵风荷载为：

品=加2KH样/1000

式中：p——空气密度（kg/m3）,取为1.25。

将数据代入公式，可得：

2

321型：FH=1x1.25x26.6x0.8x1.7x1.22/1000=0.73KN

荷载作用受力点在贝雷梁竖杆的中心点上，设3根竖杆受力，单个点受力：

0.73/3=0.244KN.

2.2.3桩基嵌固点计算

钢管桩嵌固点根据JTJ248-2001《港口工程灌注桩设计与施工规程》计算

T：桩的相对刚度系数（m）；

19

Ep：桩的弹性模量（3/加），Q235钢与=2X10MN/〃

/„:桩的截面惯性矩（，〃4）;

bo：桩的换算宽度，取2d；

①630X10钢管桩Ip=1.87*10-W；

m：桩侧地基土水平抗力系数随深度增加的比例系数（kN/m4），按JTJ248-2001

《港口工程灌注桩设计与施工规程》表4.3.1取值。m®5000kN/m4.

r：桩的受弯嵌固点距泥面的深度（m）；

77：系数，取1.8〜2.2,当桩顶较接或自由长度较大时取小值，这里取中位数2.0；

钢管桩嵌固点计算:

4630X10钢管桩

/2.0X108X1.87X10-3

=2.26m,/=4.53m

5000x0.63x2

嵌固点标高36.89-4.53=32.36m。

2.2.4荷载分项系数

施工状态荷载组合

（自重+佐重）+人群机具+施工振捣+碎倾倒冲击+风载

基本组合1.2(G+Q)+1.4(L+W)

标准组合1.0(G+Q)+1.0L

荷载说明：荷载基本组合用于构件强度、稳定性及钢管桩支点反力计算；荷载标

准组合用于结构刚度。

2.3竹胶板计算

2.3.1腹板、端横梁下竹胶板计算

纵梁间距腹板、横梁下取20cm,取1m板宽，按三跨连续梁计算，荷载按每延米

计，受力简图如下:

&0

、_J.

AAO

1=20jnL=20JTL=20|

图2-1计算简图

跨径：I尸20cm

荷载：q=(0.3+26xl.7)xl.2+(2.5+2)xl.4=66.264KN/m

20

【（模板自重+碎自重）XI.2+（施工荷载+振捣荷载）XI.4]

22

Minax=—ql=66.264x0.2=0.265KNein

CF=丝a=6265x106=[QiMPaW[cr]=24MPa,满足要求

2VV37.5x1000

凡皿=0.6ql=0.6x66.264x0.2=7.9KN

1.5尺_1.5x7.95x10,

=0.795MP〃W⑺=1.7MPa,满足要求

TA---1000x15

刚度考虑荷载：q=(0.3+26x1.7)x1.04-(2.5+2)xl.0=49.22KN/m

0.67740.677x49.22x2004

=0.19mmW=0.50〃2m,满足要求。

100EZ-100x9898x28.1xl04400

232底板下竹胶板计算

纵梁间距底板下取30cm,取1m板宽，按三跨连续梁计算，荷载按每延米计，受

力简图如下:

90

、

；AAC

L=301=30L=30

图2-2计算简图

跨径：L=30cm

荷载：乡=（0.3+26x0.84）xl.2+（2.5+2）x1.4=33.228ATV/m

【（模板自重+碎自重）XL2+（施工荷载+振捣荷载）XI.4]

22

Mnm=—ql=/x33.228x0.3=0.3KN•m

%,Q3X1Q6

bfiiax=SMPa^[a]=24MPa,满足要求

卬37.5x1000

尺诙=0.6ql=0.6x32.228x0.3=5.8KN

1.5/?1.5x5.8x10-

工=____—___________=0.5SMPaW|r|=1.7MPa,满足要求

A-1000x15

刚度考虑荷载：q=(0.3+26x0.84)xl.0+(2.5+2)x1.0=26.64侬/加

人=幽生=0677X26.64X3。。4mmW-0.75〃力满足要求。

2100F/100x9898x28.1xl04400

21

2.4方木（纵梁）计算

241腹板下方木（纵梁）计算

方木腹板、横梁下间距20cm,纵桥向跨径60cm,（纵梁上箱梁截面有效高度最大

为1.7m）,按最不利受力情况，受力图如下，荷载按每延米计，受力简图如下：

18n

计算简图

跨径:L=60m

荷载：q={(0.3+26x1.740.07)x0.2}xl.2+(2.5+2)x0.2xl.4=12KN/m

【(模板自重+方木自重+役自重)XI.2+(施荷载+振捣荷载)XI.4]

■1.

=q,2=xl2x062=

MmaxiXci-0.432KN*m

0.432xlQ6

%=2.59MPaW[cr]=UMPa,满足要求。

W-166.7x1000

&IllilA=0.6Aql=0.6x12x0.6=432KN

1.5R1.5x4.32xl03,...曲由

T=-------=-------------------=0n.648W[“=1.5MPDa»俩足要求

A100x100

刚度考虑荷载：

q={(03+26x1.740.07)x0.2}xl.0+(2.5+2]xO.2xl.O=9.814A7V//n

0677^^.677x9.814x600-^

Hmn=1.5mm,满足要求。

100E/100x9000x833x1()4400

242底板下方木（纵梁）计算

方木纵梁横向间距30cm,纵桥向跨径60cm,1纵梁上箱梁截面有效高度最大为

1m）,按最不利受力情况，受力图如下，荷载按每延米计，受力简图如下:

22

1R0

计算简图

跨径:L=60cm

荷载：g={(0.34-26x0.84+0.07)x0.3}xl.2+(2.5+2)x0.3x].4=10/GV/m

【(模板自重+方木自重+硅自重)XI.2+(施工荷载+振捣荷载)XI.4]

Mg、=]殿=%><10x0.62=0.36KN•m

Mnax0.36x1()6

bfiiax=2.14MP"W㈤=1IMRz,满足要求。

w-166.7x1000

Zemax=0.6ql=0.6x10x0.6=3.6KJV

1.5R_1.5x3.6x103

=0.54^[r]=1.5MPa,满足要求。

TA--100X100

刚度考虑荷载：g=(0.36+26x1.45)x0.3+0.07+(2.5+2)x0.3=12.8KN/加

0.677</14_0.677x12.8x6004

*=0.15mmW—=1.5/nm,满足要求。

100E/-100x9000x833xl04400

243翼板下方木（纵梁）计算

方木纵梁横向间距30cm,纵桥向跨径60cm,1纵梁上翼板截面有效高度最大为

0.5m）,按最不利受力情况，受力图如下，荷载按每延米计，受力简图如下：

1R0

跨径：L=60cm

荷载：4=（（0.36+26x0.5）x0.3+0.07）x1.2+（2.5+2）x0.3x1.4=6.78m

【（模板自重+方木自重+碎自重）*1.2+（施工荷载+振捣荷载）XI.4]

23

22

Mnux=^ql=/J^)x6.78x0.6=0.244KN•m

cr="幽t=OMxl。=146Mp〃&d=11MP〃,满足要求。

nwxW166.7x1000

R=0.6ql=0.6x6.78x0.6=2.44KN

mITladXx•

1.5R1.5x2.44xlO3

r=------=--=-0--.-3--7--^----[-/]--=-!.5MPa,满足要求。

A100x100

刚度考虑荷载:

4={(0.3+26x0.84+0.07)x0.3}x1.0+(2.5+2)x0.3x1.0=8.013A7V/m

0.677^14_0.677x8.013x6004

=0.094mmW=1.5〃?m,满足要求。

100E/-100x9000x833xl04400

2.5支架各钢结构杆件内力计算

计算模型采用SAP2000建模，计算取2号墩位置为计算模型:

r-rl,41.7

PS./]£\/lx.//Jr\/IPK/VK!

j900।453।」50900」

H1a1」；.3"「

<©

计算模型立面图

SAP2000计算模型

根据前计算，除碎外活载、横载布置如下图:

24

撕0L51,5L5

卿11.001.0㈱

12.5L52.5

虹2.52.52.52.5

02.02.02.0

抑I转

搠02.02.020

2.56.56.56.5

PP2PT4P5

除中横梁外的荷载分析

01.51.51.51.5

期11.0000L0㈱

12.51,51.51.52.5

虹15252.52.5252.5

202.02.02.0

02,0郴

挪02.02.02.02.02.0

256.56.56.56.5

P1P2PT4P5

横梁下荷载统计分析

翼缘板下静荷载、动荷载通过支架以点荷载形式传递到分配梁上；根据前计算的

破重量，结合上述荷载，计算分配梁上翼缘板下砚口传递荷载:

25

翼缘板下支架支点荷载计算

编号模板宽度支架宽度於倾倒振揭人、1.0静1.。动

器具荷载荷载

P10.00.01.01.00.00.00.02.51.02.5

P21.50.51.00.92.92.02.02.54.55.9

P31.50.91.00.96.92.02.02.59.25.9

P41.50.91.00.99.02.02.02.511.35.9

P51.50.71.00.78.52.02.02.510.24.6

P61.50.71.00.78.42.02.02.510.24.6

P71.50.91.00.99.02.02.02.511.35.9

P81.50.91.00.96.92.02.02.59.25.9

P91.50.51.00.52.92.02.02.54.12.9

分配梁布置平面图

底板下碎荷载根据前面区域划分进行计算，取最大值；模板、人及机具、碎倾倒、

振捣荷载计算如下表：

底板下入、机具、碎振捣、倾倒何载计算

编号模板'克度假倒振捣入、器具1.0静荷载1.谢荷载

P1.50.62.02.02.50.93.9

26

分配梁底板下划区域荷数

+1、T4-+1、*4-4-b

编号何载距离荷载距离何载距离何载距离

s244.24.44s344.24.94s3-l27.824.94s416.95.24

s512.225.74s61