现浇箱梁支架检算书.docx

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1、贵阳龙洞堡机场扩建工程航站区高架桥工程、航站区总图工程现浇箱梁支架检算书 中铁五局（集团）有限公司贵阳龙洞堡机场扩建工程项目经理部 2011年10月28日一、现浇连续梁模型支架设计使用软件：清华大学结构力学求解器SM Solver。1、支架结构材料物理力学性能 竹胶板：顺纹弯应力【s】= 13MPa 弯曲剪应力【t】= 1.7MPa 弹性模量E=9898mMPa 木材（红松TC13）：顺纹弯应力【s】=13MPa 弯曲剪应力【t】= 2.0MPa 弹性模量E=104MPaQ345钢材：弯曲应力【s】=286MPa 弯曲剪应力【t】=162.5MPa 弹性模量E=2.1105MPa2、支架结构

2、航站区高架桥按照空箱段：180cm(横向)120cm（纵向）布置，竖向步距为1.5m；横梁位置按照120cm(横向)60cm（纵向）布置，竖向步距为1.5m；腹板位置60cm(横向)120cm（纵向），竖向步距1.5m，上下设置天地托，天地托的可调高度控制在535cm之间，在第一层横杆搭设完成后，通过地托调节，使横杆处于同一水平上，然后在进行下一层搭设，纵、横向每34排设置一道横向、纵向剪刀撑（纵向剪刀撑间距4.8米，横向剪刀撑间距4.8米）。其上横桥向铺设U型钢(成对使用)，间距为空箱下120cm，横梁下60cm，跨度空箱下180cm，腹板下60cm，U型钢上纵向铺设1010cm的分布方木,

3、方木间距为20cm（方木中心距），然后在其上铺设底模，底模采用12mm厚的竹胶板。3、支撑构件的承载能力（碗扣立杆） 单支立杆承载力的计算按杆件失稳条件得来。根据搭设设计中的顶部和底部大样图，由于采用了大力神专用剪刀撑杆，并且每排没列都有剪刀撑杆，能保证整个体系是几何不变体系，所以我们可以按步距（1.5米）作为计算长度来计算杆件的承载能力：大力神DURALOK支撑系统中，选用的钢管尺寸为直径48.3mm,壁厚3.2mm ，选用材质为Q345，则根据压杆稳定条件： 稳定条件计算得支撑钢管容许N值：钢管特性：截面积A=4.89cm2 截面惯性矩I=12.19cm4 截面模量W=5.08cm3直径4

4、8mm的钢管回转半径为：i=1.598 【】=230查表得Q345钢的折减系数值为：0.520其中:Q345钢材的容许应力为310N/mm2二、支架验算1、荷载组合： 横梁与腹板荷载： q1= 25KN / m31.7m = 42.5KN / m2空箱顶、底板荷载：q1=25KN / m3 (0.25 + 0.22)m = 11.75KN / m2施工人员、施工料具、运输荷载： q2= 0.5KN / m2水平模板的砼振捣荷载：q3= 1KN / m2倾倒砼产生荷载： q4= 1KN / m2模板荷载： q5= 0.5KN / m2横梁底组合荷载： q = (q1 + q2) 1.2 + (q

5、3+ q4 + q5) 1.4 =（42.5+0.5）1.2+（1+1+0.5）1.4=55.1 KN / m2空箱顶板、底板组合荷载： q = (q1 + q2=) 1.2 + (q3+ q4 + q5) 1.4 =（11.75+0.5）1.2+（1+1+0.5）1.4=18.2 KN / m2 2、翼缘板位置混凝土侧压力荷载根据根据建筑施工模板安全技术规范JGJ162-2008 规定：当采用内部振捣器时，新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力标准值（Gk），可按下列公式计算，并取其中的较小值： （4.1.1-1） （4.1.1-2）式中： F 新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN / m2）

6、 混凝土的重力密度（KN / m3）：取25 KN / m3 V 混凝土的浇筑速度（m/h）:取0.5m/h（由于无对拉筋施工，所以混凝土侧压力对支撑架的水平力较大，所以考虑控制浇筑速度！） t0 新浇筑混凝土的初凝时间（h），可按试验确定。当缺乏试验资料时，可采用t0 = 200/(T+15) （T为混凝土的温度 ）；根据此工程的实际需要，取8小时 外加剂影响修正系数。不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；本工程去1.2。 混凝土塌落度影响修正系数。当塌落度小于30mm时，取0.85；塌落度为5090mm时，取1.0；塌落度为110150mm时，取1.15；根据混凝土实际塌

7、落度160200mm，取1.15！ H 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）。取1.7m混凝土侧压力计算分布图形如图4.1.1所示，图中： ,h为有效压头高度。砼侧压力计算分布图取其中的较小值，F=42.5KN/m2 有效压头高度为：考虑振捣荷载和混凝土倾倒荷载2KN/m2，混凝土压力值取44.5KN/m2各类需要校核的材料均可简化为连续梁，连续梁的计算公式为：弯矩：扰度：3、模板面板强度验算3.1 底模强度检算（竹胶板强度验算）底模选用厚12mm的覆膜竹胶板，竹胶板下支撑肋木选用1010cm方木，按一定间距纵桥向布置，竹胶板按支撑在分布肋木上的连续梁进行受力分析，跨度按方木间

8、距，取模板顺跨度方向1mm宽计算。竹胶板面特性： A=112=12mm2 =1210-6 m2 W=(1/6)bh2=1/611212=24m3=2410-9 m3 I=(1/12)bh3=1/121123=144mm4=14410-12 m4EI=9898106 14410-12 = 142531210-6 N.m2EA=9898106 1210-6 = 118776 N横梁与腹板位置荷载：q = 55.10.001m = 55.1 N / m，方木间距20cm 荷载布置图 弯矩图剪力图位移图跨中最大弯矩：M = 0.23 N.m弯曲应力： = M/W = 0.23/2410-9 = 9.1

9、7Mpa 【s】= 13MPa最大剪力:Q = 6.68N剪应力: t = 3Q/2A = 36.68/21210-6 = 0.835 Mpa 【t】= 1.7MPa最大挠度：f = 0.34mm =200/400=0.5mm满足要求！空箱位置荷载：q = 18.200.001m = 18.2 N / m，方木间距25cm荷载布置图弯矩图剪力图位移图跨中最大弯矩：M = 0.12 N.m弯曲应力： = M/W = 0.12/2410-9 = 5.0Mpa 【s】= 13MPa最大剪力:Q = 2.75N剪应力: t = 3Q/2A = 32.75/21210-6 = 0.34 Mpa 【t】=

10、 1.7MPa最大挠度：f = 0.27mm =250/400=0.63mm经上述计算：底模的强度及刚度满足设计要求。3.2、翼缘侧模面板验算根据侧压力的分布特点可知，翼缘位置侧压力为均布44.50 KN/m2，竹胶板下支撑肋木选用1010cm方木，按一定间距纵桥向布置，竹胶板按支撑在分布肋木上的连续梁进行受力分析，跨度按方木间距，取模板顺跨度方向1mm宽计算。混凝土侧压力荷载：q = 44.50.001m = 44.5 N / m，方木间距15cm荷载布置图弯矩图剪力图位移图跨中最大弯矩：M = 0.11 N.m弯曲应力： = M/W = 0.11/2410-9 = 4.58pa 【s】=

11、13MPa最大剪力:Q = 4.04N剪应力: t = 3Q/2A = 34.04/21210-6 = 0.51 Mpa 【t】= 1.7MPa最大挠度：f = 0.09mm =150/400=0.375mm 侧模面板在方木支撑间距为15cm情况下满足要求。按侧压力的分布规律，往上可以逐步加大方木间距。4、分配方木验算（1010cm方木）4.1 底模分配方木强度检算分配方木长4m，按跨度120cm的3跨连续梁计算。方木截面特性：A=1010=100cm2 =1010-3 m2 W=(1/6)bh2=1/610102 = 166.67cm3 I=(1/12)bh3=1/1210103 =833.

12、33cm4EI=1010 833.3310-8 = 83333 N.m2EA=1010 10010-4 = 107 N横梁荷载：q = 55.110000.2m =11020 N / m，方木间距20cm，支撑方木的U型钢间距为60cm荷载布置图弯矩图剪力图弯曲应力： = M/W = 419.61/166.67 = 2.52pa 【s】= 13MPa剪应力: t = 3Q/2A = 34005.35/210010-4 = 0.60 Mpa 【t】= 2.0MPa最大挠度：f = 0.11mm =600/400=1.5mm空箱位置荷载：q = 18.210000.25m = 4550 N / m

13、，方木间距25cm，支撑方木的U型钢间距120cm荷载布置图弯矩图剪力图位移图弯曲应力： = M/W =655.20/166.67 = 3.93pa 【s】= 13MPa剪应力: t = 3Q/2A = 33276/210010-4 = 0.49 Mpa 【t】= 2.0MPa最大挠度：f = 0.64mm =1200/400=3.0mm经上述计算：U型钢间距为1.2m时，1010cm方木的强度及刚度满足要求。为了安装方便和管理便利，将方木间距统一确定为20cm。腹板荷载：q =55.110000.20m =11020 N / m，方木间距20cm，支撑方木的U型钢间距120cm荷载布置图弯矩

14、图剪力图位移图弯曲应力： = M/W =1586.88/166.67 = 9.52Mpa 【s】= 13MPa剪应力: t = 3Q/2A = 37934.40/210010-4 = 1.19Mpa 【t】= 2.0MPa最大挠度：f = 0.95mm =1200/400=3.0mm4.2 侧模分配方木强度检算侧模荷载：q =44.5010000.20m =8900 N / m，方木间距15cm，支撑方木的U型钢间距120cm 荷载布置图弯矩图剪力图位移图弯曲应力： = M/W =1281.60/166.67 = 7.69Mpa 【s】= 13MPa剪应力: t = 3Q/2A = 36408

15、/210010-4 = 0.96Mpa 【t】= 2.0MPa最大挠度：f = 1.25mm =1200/400=3.0mm5、U型钢强度验算大力神U型钢是一种冷弯钢，其截面结构为：U型钢力学参数：A=1446mm2=144610-6m2I=3300030mm4=330003010-12m4W=55000mm3=5500010-9m3E=2.1105MPaEI=2.11011330003010-12=693006.3N.EA=2.11011144610-6=303660000N.按实际受力模型进行验算，其中荷载按“截面支架间距”计算：5.1横梁位置： 横梁位置采用1.2m（横向）0.6m（纵向

16、）的支架间距，双U型钢沿横桥向布置，布置间距为0.6米，跨度为1.2米：荷载为（1.725+0.5）1.2+31.4）0.6=33480N/m荷载布置图弯矩图剪力图位移图弯曲应力： ,满足要求。剪应力：满足要求。最大挠度： ，满足要求。通过以上验算横梁下U型钢和支撑杆按0.6米的间距、1.2米跨度布置是安全可靠的！反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 16070.4000 0.00000000 16070.4000 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000

17、 44193.6000 0.00000000 44193.6000 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 44193.6000 0.00000000 44193.6000 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 16070.4000 0.00000000 16070.4000 90.0000000 0.00000000-横梁下支架承受的最大支撑反力为：44193.6N/m5.2空箱位置： 空箱下采用1.2m（纵向）1.8m（横向）的支架间距，腹板下采用1.2m（纵向）0.6m（横向）的支架间距，双U型钢沿横桥向布置，布置间距为1.2

18、米，跨度为空箱下1.8m，腹板下0.6m。荷载为：空箱位置（0.25+0.22）25+0.5）1.2+31.4）1.2=22680N腹板位置（1.725+0.5）1.2+31.4）1.2=66960N/m荷载布置图弯矩图剪力图位移图弯曲应力： ,满足要求。剪应力：满足要求。最大挠度： ，满足要求。通过以上验算空箱下U型钢和支撑杆按1.2m的间距，1.8m的跨度布置是安全可靠的！腹板下U型钢和支撑杆按1.2m的间距，0.6m的跨度布置是安全可靠的！反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000

19、15865.1707 0.00000000 15865.1707 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 47692.9756 0.00000000 47692.9756 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 37267.7560 0.00000000 37267.7560 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 40099.1707 0.00000000 40099.1707 90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 43445.8536 0.00000000 43445.

20、8536 90.0000000 0.00000000 6 0.00000000 40099.1707 0.00000000 40099.1707 90.0000000 0.00000000 7 0.00000000 37267.7560 0.00000000 37267.7560 90.0000000 0.00000000 8 0.00000000 47692.9756 0.00000000 47692.9756 90.0000000 0.00000000 9 0.00000000 15865.1707 0.00000000 15865.1707 90.0000000 0.00000000-空

21、箱腹板下支架承受的最大支撑反力为：47692.98 N/m6、立杆承载 支架自重按照支架高8米计算，碗扣支架自重：杆件名称规格件数单件重（N）总重（N）立杆LG3002176528立杆LG12024896横杆HG120648288横杆HG180671426天托16161底座16161合计H=8m1460根据计算结果：横梁位置立杆轴力：F=44193.6+1460=45653.6N =45.65KN N=73KN空箱腹板位置立杆轴力：F=47693+1460=49153N = 49.15KN N=73KN经上述计算可知：碗扣的强度满足设计要求！7、立杆稳定性验算由于支架高度较低，支架高宽比仅为0

22、.26，故不考虑组合风荷载：顶层横杆以上立杆自由高度不允许超过50cm，所以取l=0.5m查表得Q345钢的折减系数值为0.915满足要求，故立杆稳定性满足施工要求！三、门洞支架设计1、门洞布置为保障现有老航站楼的正常运营，新建机场高架桥需在多个交叉口位置搭设门洞，以满足正常进出港的需求。门洞横梁选用I32a工字钢，布置间距80cm。支墩选用240mm（d=10mm）圆钢柱，布置间距80cm，钢柱基础采用（70*50）cm C20普通混凝土。支墩上采用一根I22工字钢作为横梁的支撑梁，横梁上方采用15*15方木作为底托基础，布置间距30cm。支架采用30（纵桥向）*60（横桥向）搭设。门洞截面

23、图2、门洞验算从上到下进行验算：、工字钢横梁上方木（1515）方木截面特性：A=1515=225cm2 W=(1/6)bh2=1/615152 = 562.5m3 I=(1/12)bh3=1/1215153 =4218.75cm4EI=1010 4218.7510-8 = 421875 N.m2EA=1010 22510-4 = 225106 N分配方木长4m，按实际受力模型进行验算，其中荷载按“支架传递最大轴力支架间距”计算：支架传递的最大荷载为21500N，间距0.6m，我们将荷载转变为均布荷载：21500N0.6m=12900N/m荷载布置图弯矩图剪力图位移图弯曲应力： = M/W =4

24、91.19/562.5 = 0.87Mpa 【】= 13MPa剪应力：3Q/2A = 34688.65/（222510-4）= 0.31Mpa 【】= 2.0MPa最大挠度：f = 0.64mm =600/400=1.5mm满足要求！反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 3051.34615 0.00000000 3051.34615 90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 8781.92307 0.00000000 8781.92307 90.0000

25、000 0.00000000 3 0.00000000 7442.30769 0.00000000 7442.30769 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 7888.84615 0.00000000 7888.84615 90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 7442.30769 0.00000000 7442.30769 90.0000000 0.00000000 6 0.00000000 8781.92307 0.00000000 8781.92307 90.0000000 0.00000000 7 0.00000000

26、3051.34615 0.00000000 3051.34615 90.0000000 0.00000000-最大支撑反力：8781.92N、横梁（I32a工字钢）工字钢的受力为1515方木传递的荷载，支撑间距4.7m。工字钢截面特性：A=67.12cm2 W=(1/6)bh2=692.5cm3 I=(1/12)bh3=11080cm4EI=2.1105 1108010-8 = 23268 N.m2EA=2.1105 67.1210-4 =1409.52 N分配工字钢长4.7m，按实际受力模型进行验算，其中荷载按“横梁上方木传递荷载方木间距”计算：横梁上方木传递的最大荷载为8781.92N，单

27、根方木长度4m，荷载转变为均布荷载：8781.92N/4m=2195.48N/m荷载布置图弯矩图剪力图位移图弯曲应力： = M/W =6062.27/692.5 =8.75Mpa 【】= 145MPa剪应力：3Q/2A = 35159.38/（267.1210-4）=1.15Mpa 【】= 85MPa最大挠度：f = 1.12mm =4700/400=11.75mm满足要求！反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 5159.37800 0.00000000 5159.37800 90.

28、0000000 0.00000000 2 0.00000000 5159.37800 0.00000000 5159.37800 90.0000000 0.00000000-最大支撑反力：5159.378N、横梁下工字钢（I22a工字钢）横梁下22#工字钢的支撑间距为0.8m，按集中力施加在中间位置，取5跨进行计算：工字钢截面特性：A=42.10cm2 W=(1/6)bh2=309.6cm3 I=(1/12)bh3=3406cm4EI=2.1105 340610-8 = 7162.6 N.m2EA=2.1105 42.1010-4 =884.1 N荷载布置图弯矩图剪力图位移图弯曲应力： = M

29、/W =746.75/309.6 =2.4Mpa 【】= 145MPa剪应力：3Q/2A = 32681.52/（242.1010-4）=0.96Mpa 【】= 85MPa最大挠度：f = 0.01mm =800/400=2mm满足要求！反力计算反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 1 0.00000000 -407.319315 0.00000000 407.319315 -90.0000000 0.00000000 2 0.00000000 3088.83814 0.00000000 3088.83814

30、 90.0000000 0.00000000 3 0.00000000 2477.85917 0.00000000 2477.85917 90.0000000 0.00000000 4 0.00000000 2477.85917 0.00000000 2477.85917 90.0000000 0.00000000 5 0.00000000 3088.83814 0.00000000 3088.83814 90.0000000 0.00000000 6 0.00000000 -407.319315 0.00000000 407.319315 -90.0000000 0.00000000-最大支

31、撑反力：3088.84N、22#工字钢下钢管柱（=240mm，d=6.5mm）钢管轴力N=3088.48N圆钢柱尺寸为直径240mm，壁厚6.5mm，材质为Q235钢，则根据压杆稳定条件： 稳定条件计算得支撑钢管容许N值：钢管特性：截面积A=0.785（D2-d2）=47.66cm2 截面惯性矩I=0.0491(D4-d4) =3252.98 cm4 截面模量W=0.0982(D4-d4)/D = 271.08cm3直径240mm的钢管回转半径为：i=8.26 【】=230查表得Q235钢的折减系数值为：0.772其中:Q235钢材的容许应力为145N/mm2钢管重力：1988.48N钢管轴力

32、：1988.48N +3088.48N=5.08KN533.5KN满足要求！钢管柱稳定性验算：由于钢管柱较低，故不考虑风荷载：查表得Q235钢的折减系数值为0.772满足要求，故立杆稳定性满足施工要求！钢管柱基础为条形混凝土基础，基础宽0.7m，高0.5m，采用C20普通混凝土，承载力满足要求!四、地基承载力验算 所有结构中立杆的最大受力为24.277KN，在基层土处理达到承载要求后，在表面打15cm C20混凝土，同时为了克服基层的受力不均匀，在底托下方店10cm15cm的方木，方木横桥向布置，立杆的横向布置间距为30cm，60cm。砼基层力传递面积简图地基承载力：N/A=24.277KN/(0.15m0.6m)=0.27 Mpa。经过计算，碗扣支架的地基处理后，地基承载力应大于0.27Mpa。根据此条件对素混凝土的承载力作验算：条件：长度15cm，宽度15cm，板厚h=15cm 混凝土强度等级C20，fc=9.6N/mm，ft=1.1N/mm计算：1、局部抗压计算Ab=3b(2b+a)=3150(2150+150)=202500mmAL=ab=150150=22500mmL=(Ab/AL)=(202500/22500)=3.00根据混凝土结构设计