满堂支架验算书-上报.doc

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1、湖北省谷竹高速公路（土建）第 5 合同段MK27+545主线桥现浇箱梁支架受力计算书审批表施工单位：湖北省谷竹高速公路GZTJ5合同段武汉市政建设集团项目经理部 合同号：GZTJ5监理单位：湖北高路公路工程监理咨询有限公司 编号：ZK-023-内容及原因：我标段于2012年5月13日对大薤山互通MK27+545主线桥进行了满堂支架地基处理，现准备开始满堂支架的搭设工作。现报上该主线桥现浇箱梁支架受力计算书，请上级领导对我标段上报的现浇箱梁支架受力计算书给予指导并批复，以便指导该桥现浇箱梁下道工序施工。 附件：MK27+545主线桥现浇箱梁支架受力计算书 施工单位签字： 日期： 年 月 日监理组

2、意见：签字： 日期： 年 月 日驻地办意见：签字： 日期： 年 月 日巡检组意见：签字： 日期： 年 月 日总监办意见：签字： 日期： 年 月 日湖北省谷竹高速公路GZTJ5合同段MK27+545主线桥满堂支架受力计算书计算： 复核： 审核： 武汉市市政建设集团有限公司目 录一、编制依据- 1 -二、工程概况- 1 -三、支架模板- 1 -3.1支架材质要求- 1 -3.2碗扣支架布置原则- 2 -3.3模板体系设计- 2 -3.4地基处理- 2 -3.5材料力学性能- 3 -3.6模板支架设计及验算- 3 -3.7支架预压- 14 -一、编制依据1、谷城至竹溪高速公路第五合同段两阶段施工图设

3、计；2、公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）；3、公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）；4、谷城至竹溪高速公路招标文件技术规范；5、公路工程施工安全技术规程（JTJ076-95）；6、路桥施工计算手册；7、建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）；8、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）。二、工程概况大薤山互通主线桥位于大薤山互通主线上，交角90度。桥梁起讫桩号：MK27+545MK27+509.5，桥梁全长71.0m(含耳墙)。上部结构采用（20+25+20）m现浇预应力砼连续箱梁，梁高1.5m，桥面横坡由箱梁顶、底板旋

4、转形成，腹板按垂直设计。腹板厚度为4565cm。箱梁悬臂长度为2m。跨中截面顶板厚度25cm、底板厚度22cm。单幅桥面标准宽度为12m，右幅位于变宽区域，由20.3m渐变为22.2m，左幅为两室、右幅为四室。三、支架模板3.1支架材质要求1、采用碗扣式支架，碗扣架用钢管应采用符合现行国家标准直缝电焊钢管（GB/T13793-92）或低压流体输送用焊接钢管（GB/T3092）中的Q235A级普通钢管，其材质性能应符合现行国家标准碳素结构钢（GB/T700）的规定。2、碗扣架用钢管规格为483.5mm，钢管壁厚不得小于3.5-0.025mm。3、上碗扣、可调底座及可调托撑螺母采用可锻铸铁或铸钢制

5、造，其材料机械性能应符合GB9440中KTH330-08及GB11352中ZG270-500的规定。4、碗扣、横杆接头、斜杆接头应采用碳素铸钢制造，其材料机械性能应符合GB11352中ZG230-450的规定。5、钢板热冲压整体成形的下碗扣，钢板应符合GB700标准中Q235A级钢的要求，板材厚度不得小于6mm。并经600650的时效处理。严禁利用废旧锈蚀钢板改制。6、连接外套管壁厚不得小于3.5-0.025mm，内径不大于50 mm， 外套管长度不得小于160mm，外伸长度不小于110mm。3.2碗扣支架布置原则本桥箱梁高1.5m，在墩（台）柱前后各3.0m范围，立杆纵向间距60cm，其余立

6、杆纵向间距90cm；箱梁底板下横向间距为90cm，腹板、中隔板下横向间距为60cm，翼板下纵横向间距均为90cm，腹板、中隔板下步距为60cm，其余均为120 cm。2、支架离地面20cm设置纵横向扫地杆；支架顶横杆至顶托底距离不大于30cm。3、场坪高差，采用顶、底托或60cm高度立杆调节支架高度。顶、底托插入立杆深度不小于15cm。4、支架底托直接安放在C15混凝土垫层上。5、支架纵向两侧及中部每隔4跨设置纵向剪刀撑；支架横向两侧及中部每隔4跨设置横向剪刀撑。3.3模板体系设计1、箱梁外模板采用18mm厚竹胶板，内模板采用15mm厚竹胶板；弧形倒角模采用方木骨架支撑。2、箱梁底模直接安放在

7、10*10cm横向方木上，方木间距25cm；顶托上底板和翼板下纵向采用双排48钢管作主承重梁腹板和中隔板下采用三排48钢管作主承重梁，跨度同立杆跨度。3、腹板外侧模采用10*6cm纵向方木做肋， 肋木竖向30cm间距布置；方木后背设木托架，托架水平向50cm间距布置，托架后面设两排双肢4.8cm钢管。 4、腹板侧模加固采用M12对拉螺杆，间距0.5（竖向）0.4（顺桥向）m，拉杆通过两侧侧模双肢4.8cm普通钢管对拉加固模板。 3.4地基处理支架施工前首先对桥下原地面进行整平，同时将施工范围内的杂土进行清除干净，然后分层铺筑2030cm厚的开山毛渣,采用22吨的压路机进行碾压密实度达到95%以

8、上，横坡调整到1%内。再在其上铺筑一层10 cm厚的C15素混凝土以保证其刚度。地基处理宽度为箱梁翼缘投影线往外加宽1m、长度按照箱梁施工所需的范围一起进行处理。施工过程中为避免支架底部受雨水影响，在支架施工区域外围23m处设置一30*30cm的排水明沟，排水沟分段开挖形成坡度，低点开挖集水坑，并做砂浆抹面, 后用抽水机将水排出。3.5材料力学性能根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范，各种材料的容许应力如下： 钢管：弯应力容许值 = w=205Mpa，剪应力=120Mpa弹性模量E1=2.1105Mpa, I=1780cm4， Wx=178cm3钢材（A3钢）弹性模量：w=205Mpa，=120

9、Mpa E2=2.1105Mpa。许用挠度： L/400 允许长细比： 150。碗扣支架基本参数如下：名称型号规格(mm)重量（kg）立杆LG-120483.512007.41DG-30483.53002.45横杆HG-90483.59003.97HG-60483.56002.82十字撑KTZ-75可调范围6008.5KTC-75可调范围6009.693.6模板支架设计及验算一）、计算荷载及荷载组合计算荷载根据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范，荷载标准值如下：1、模板自重NG1=0.5KN/m22、支架自重按搭设高度6.0m(地基处理后)，支架间距 0.6m0.9m，步距1.2m；步数按5步计

10、。每步脚手架自重：NG1123式中： 步距（m）；1 立杆每米重量（KN）；2 纵向横杆单件重量（KN）；3 内外立杆间斜杆或十字撑重量（KN）按最大值进行计算，步距取1.2m，纵向距离取0.6m、横向距离取0.9m，步数取5步， NG1123=1.20.03840.03840.920.03840.620.0384(1.22+0.62)=0.046+0.069+0.046+0.052=0.21KN 则：q=6N G1 /A=60.21KN/（0.6m0.9m）=2.33 KN/m2。（5+1=6层杆）3、钢筋砼重力钢筋砼容重=26KN/m3，腹板处厚度h11.5m；顶、底板处厚度h20.47m

11、(顶板厚25cm，底板厚22cm)(见附图)NG3=h1261.539.0KN/m2。NG3=h2260.4712.22KN/m2。4、施工人、机、料荷载：计算模板和肋板时：NQ1=2.5KN/m2；计算支架立柱时：NQ1=1.0KN/m2。5、振捣砼时对模板产生的施工荷载：底模、肋板取Q=2KN/m2。侧模板取Q=4KN/m2。6、混凝土侧压力混凝土对模板的最大侧压力F0.22rct012V0.5rc为混凝土容重，取25KN/m3t0为混凝土初凝时间，t0取51为外加剂修正系数，取1.22为塌落度修正系数，取1.15V为混凝土浇筑速度，取2m/h得F=0.222651.21.1520.5=5

12、5.88KN/m2采用FrcH261.539KN/m2，计算结果小于55.88KN/m2，取小者。7、倾倒混凝土时产生的水平荷载（大型承台，墩台大体积浇筑时取用） Q=6KN/m28、风荷载Wk = 0.7zsWo 式中：Wk风荷载标准值（KN/m2）；z风压高度变化系数，查表得z0.84；s风荷载体型系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001）规定的竖直面取0.8；Wo基本风压（KN/m2），查建筑结构荷载规范（GB50009-2001），取本地区50年一遇基本风压Wo0.4 KN/m2(湖北枣阳)。则风荷载Wk =0.70.840.80.4=0.188 KN/m2荷载组

13、合计算支架采用极性荷载法，计算模板和方木采用容许应力法，支架与墩柱相连，用以抵抗风载。计算底模及纵横肋强度时：（1+3）+（4+5） 验算刚度时：（1+3）计算侧模强度及模板背肋时：（5+6） 验算刚度时：（6）验算立杆稳定性时：1.2（1+2+3）+0.91.4（4+5）二)、模板验算本验算过程以1#墩墩顶为例，地基处理后，其支架搭设高度14.5米，墩横梁处为实心钢筋砼，此处为最不利荷载位置。1、底、腹板处底模验算底模采用一类一等品规格为2440mm1220mm18mm竹胶板，竹胶板横纵向方木间距为25cm。查公路施工手册（桥涵下册）表13-17竹编胶合板力学性能，得：弯曲强度W=90.0M

14、pa，弹性模量E=6103Mpa。横桥向取1.2m宽度板，则荷载计算：荷载q (0.5+39)+ (2.5+2) 1.252.8（KN/m） 底模板弯曲强度验算：按三等跨连续梁计算，受力图如下：q=52.8KN/m， l=0.25m， I=bh3/12， W= bh2/6模板弯曲强度(跨径0.25m)M=0.1ql20.152.80.252=0.33KN.mW= bh2/6=1.20.0182/6=0.6510-4m3 模板宽度按1.2米计算则maxM/W =0.33/(0.6510-4) =5.1MPa= w=90Mpa 满足！底模板刚度验算：挠度f0.677ql4/(100EI) (按三等

15、跨连续梁计算)q52.8KN/m l0.25m E6103MPa I=1.20.0183/12=0.5810-6m4则f0.67752.81030.254/(10061031060.5810-6)=0.40110-3m=0.401mm250/4000.625mm 挠度满足！2、底模横向方木计算分配梁截面力学特性：(方木高10cm宽10cm，按间距25cm布置)I=10103/12=0.83310-5m4， A=100cm2 ， W=10102/6=0.16710-3m3查表得杉木的力学性能：顺纹弯应力W=11.0Mpa，弯曲剪应力=1.7Mpa，弹性模量E=9103Mpa。荷载计算：荷载q (

16、0.5+39)+ (2.5+2)0.2511（KN/m） 抗弯强度验算按三跨连续梁计算，受力图如下：q=11KN/m， l=0.9m(横向跨径)，则方木最大弯矩M=0.1ql20.1110.920.891KN.m则maxM/W=0.891103/0.16710-3=5.3MpaW=11.0Mpa 满足！横向方木刚度验算挠度f0.677ql4/(100EI)q11KN/m l0.9m E=9103106pa I=0.83310-5m4则f0.677111030.94/(10091031060.83310-5)=0.65mml/4=900/400=2.25mm 挠度满足！抗剪强度验算最大剪力Q0.

17、6*q*l=0.6*11*0.9=5.94KNmax1.5 Q/A1.5*5.94*103/(10010-4)0.89Mpa =1.7Mpa 满足！3、底、腹板处纵向钢管验算（主承重梁）主承重梁采用三排钢管组合布置于顶托上，支架横向间距0.6米，纵向间距0.9米。荷载计算：荷载q (0.5+39)+ (2.5+2) 0.626.4（KN/m）强度验算：按三跨连续梁计算，受力图如下：q=26.4KN/m， l=0.9m，查建筑施工计算手册（江正荣编著）得：钢管截面力学性能单根钢管W=5.078103mm3 钢205MPa I=12.187cm4 则最大弯矩M=0.1ql20.126.40.922

18、.138KN.m最大剪力Q0.6*q*l=0.6*26.4*0.9=14.256KN则maxM/3W140MPa= w=205Mpa 按3排钢管计算 满足！max1.5 Q/3A1.5*14.256*103/（34.89310-4）14.57Mpa =120Mpa 满足！刚度验算：挠度f0.677ql4/3(100EI)q26.4KN/m l0.9m E2.1105MPa I= 12.187cm4则f1.5mml/400=2.25mm 按3排钢管计算 满足！ 底板及翼板荷载比腹板处小的多，故采用双排钢管，计算过程略。4、侧模模板验算侧模采用一类一等品规格为2440mm1220mm18mm竹胶板

19、，竹胶板下设置10cm6cm间距30cm的方木。查公路施工手册（桥涵下册）表13-17竹编胶合板力学性能，得，弯曲强度W=90.0Mpa，弹性模量E=6103Mpa。计算时按4跨等跨连续梁计算，查路桥施工计算手册附表2-10，得：Mmax=-0.107q L2f=0.632 qL4/(100EI)I=bh3/12，W= bh2/6箱梁侧模板跨度L=0.3m。侧模板主要是抵抗砼对其的推力，钢筋作用较少，所以rc=25KN/M3，P=rc*H=1.5*25=37.5KN/M2板弯曲强度计算，模板计算宽度取b=0.5mq=0.5（q5+q6)=0.5（4+37.5)=21kN/mMmax=-0.10

20、7 q L2=-0.107210.32=-0.20kN.mW= bh2/6=（0.50.0182）/6=0.2710-4m3W= Mmax/W=0.20/0.2710-4=7.5MpaW =90.0Mpa经计算，侧模板弯曲强度满足要求。模板挠度计算I=bh3/12=（0.50.0183）/12=0.24310-6m4q=0.5q6=18.75kN/mf=0.632qL4/(100EI)=0.63218.751030.34/(10061031060.24310-6)=0.6mmL/40=0.75mm 满足！5、侧模外纵向6cm*10cm肋木验算 按间距30cm布置W=6102/6=110-4m3

21、I=6103/12=50010-8m4q（q5+ q6）0.3=12.45KN/m Mm ax=-0.107 q L2=-0.107*12.45*0.52=-0.33kN.m （竖向拉杆间距是0.5米）W= Mmax/W=3.3MpaW =90.0Mpa扰度计算qq60.3=11.25KN/m f=0.632qL4/(100EI)=0.004mmL/400=500/400=1.25mm经计算，纵向方木强度、挠度满足要求。6、侧模双肢钢管计算腹板侧模加固采用M12对拉螺杆，间距0.5m（竖向）0.4m（顺桥向）截面力学性能单根钢管W=5.078103mm3 I=12.187cm4 l=0.4m

22、rc=26KN/m3 H=1.5m 钢205MPa荷载计算q（1.526+2）0.5=20.5KN/m强度验算单钢管最大弯矩M=0.1ql2/2（按三等跨连续梁计算） 0.120.50.42/20.164KN.m则M/W32.3MPa钢205MPa 满足！刚度验算挠度：f=0.677qL4/2（100EI）=0.07mmfl/400=400/400=1mm 满足要求。其中 E=2.1105Mpa I=12.187cm47、腹板侧模拉杆计算拉杆间距0.5（竖向）0.4（顺桥梁向）m则单根拉杆所受拉力为N(261.5+2)0.50.48.2KN选择M12拉杆，查建筑施工计算手册（江正荣编著）得其容

23、许应力为12.9KN，满足要求。三）支架验算1、风荷载对立杆产生弯矩计算公式：Mw = 1.4 Lyl02 WK / 10式中：Mw 单肢立杆弯矩（KNm）；Ly 立杆纵矩，Ly0.6m；Wk 风荷载标准值，由前面荷载计算得Wk =0.188 KN/m2。l0 立杆计算长度，l0h+2a1.2+20.31.8m。则Mw =1.40.61.820.188/10=0.0512 KN.m单根钢管W=5.078103mm3则立杆M/W10.1MPa钢205MPa 满足！2、底、腹板支架单肢立杆轴向力计算公式：Nw=【1.2（NG1+ NG2+ NG3）+0.91.4NQI】（LxLy） 【1.2（0.

24、5+2.33+39.0）+0.91.4（1+2）】（0.60.9） 29.1KN30KN 满足！3、腹板支架立杆压弯强度计算公式：Nw/A+ 0.9Mw/ W（1- 0.8Nw/NE）f式中： 有效弯矩系数，采用1.0； 截面塑性发展系数，钢管截面为1.15；W 立杆截面模量，W=5.078103mm3；NE 欧拉临界力，NE=2EA/2（E为材料弹性模量,为压杆长细比）。E=2.1105Mpa A=（D2-d2）/4=（482-412）/4=489.3mm2又长细比=L0/ i 其中，L0=h+2a1.2+20.31.8m，回转半径i=（D2+d2）0.5/4=15.78mm，则=1800/

25、15.78=114150，可用，查表=0.489故NE=2EA/222.1105106489.310-6/1142=78KN则立杆压弯强度29.1103/(0.489489.310-6)+0.910.0512103/1.155.07810-6(1-0.829.1103/78103) =121.6+11.2132.8MPa f205MPa 满足！底板及翼板荷载比腹板处小的多，计算过程略。4、地基承载力验算支架范围的地基用开山毛渣进行分层回填碾压密实，以上压实度达到95%以上，根据经验压实度达到95%以上，地基承载力达到fk=250kPa300kPa（参考建筑施工计算手册），实际施工时进行动力触探

26、地基承载力试验，确定实际地基承载力，不能满足要求时对地基另行加固处理。根据前面计算可知，每根立杆轴压力设计值总承重：N29.1KNRd =40KN 满足要求其中，Rd为立杆底座承载力（抗压）设计值，参考建筑施工计算手册，Rd=40 KN 由以上立杆底座承载力计算得，按照最不利荷载， Nmax=29.1 kN,立杆可调底座面积:AB=0.120.12=0.0144m2，立杆底座下混凝土基础承载力：= Nmax /AB=29100/0.0144=2.02Mpa=2.02Mpa= 15.0Mpa所以，立杆底座下混凝土基础强度满足要求。底座放置在混凝土上，按照力传递面积计算：A=（20.12tg450

27、+0.12）2=0.1296 m2按照最不利荷载考虑：fmax= Nmax /AB=29.1/0.1296=224kpafmax =224kpafk=250kPa满足地基承载力要求。5、碗扣节点、立杆顶托、立杆底座承载力验算(按间距60cm90cm验算)碗扣节点承载力验算碗扣节点承载力按下式验算：Nmax QbQb下碗扣抗剪强度设计值不小于60 kN，取60 kN。（1）、q1-箱梁自重荷载，新浇钢筋混凝土密度取25kN/ m3；（2）、q2-箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，取q2=1.5 kN/ m2；（3）、q3-施工人员、施工材料及设备荷载，按均布荷载计算，计算模板及直接支承模板

28、的小棱时取2.5 kN/ m2，计算直接支承小棱的梁时取1.5 kN/ m2，计算支架立柱时取1.0 kN/ m2；（4）、q4-振捣荷载，对水平面模板q4= 2.0kN/m2，对垂直面模板q4= 4.0kN/m2；（5）、q5-新浇混凝土对侧模的压力。（6）、q6-倾倒混凝土产生的水平荷载，取q6= 2.0kN/m2；（7）、q7-支架自重。经前面计算可得：q1=37.5KN，q2=1.5KN，q3=1.0KN，q4=2.0KN，q7=2.33KN，Nmax=（q1+ q2+ q3+q4+q7）A=(37.5 +1.5+1.0+2.0+2.33) kN/m20.6 m0.9m=23.94kN

29、， 安全系数取0.8，Nmax=23.94kN 0.8Qb = 0.860 kN=48 kN，满足碗扣抗剪强度要求。立杆顶托承载力验算立杆顶托承载力按下式验算：NmaxQtQt顶托设计值不小于40 kN，取40 kN。Nmax=（q1+ q2+ q3+q4）A=(37.5+1.5+1.0+2.0) kN/m20.6 m0.9m=22.68kN，安全系数取0.8，Nmax=23.49kN 0.8Qt = 0.840 kN=32 kN， 满足顶托强度要求。立杆底座承载力验算立杆底座承载力按下式验算：NmaxQzQz底座设计值不小于40 kN，取40 kN。Nmax=（q1+ q2+ q3+q4+q

30、7）A=(37.5+1.5+1.0+2.0+2.33) kN/m20.6 m0.9m=23.9kN，安全系数取0.8，Nmax=23.9kN 0.8Qz = 0.840 kN=32 kN 满足底托强度要求。6、抗倾覆性验算本桥计算跨度为20米，支架最高按6米，支架全宽13.8米，支架横向26排，纵向18排，根据JTG/TF502011公路桥涵施工技术规范，支架在自重和风荷载等作用下的抗倾覆稳定时，验算倾覆的稳定系数不得小于1.3。K0=MW（稳定力矩）/MQ（倾覆力矩）KTZ-75底托设计重量8.5Kg，KTC-75顶托设计重量9.69Kg每跨支架共需顶托：2618=468个每跨支架共需底托：

31、2618=468个每跨立杆共需：26186=2808米每跨纵向横杆共需：18520=1800米每跨横向横杆共需：26513.8=1794米则钢管总重量：(2808+1800+1794)3.84/1000=24.6tKTC-75可调顶托总重：4689.69=4.5tKTZ-75可调顶托总重：4688.5=4.0t故G=(24.6+4.5+4.0)9.8=324.4KN稳定力矩MW=324.413.8/2=2238.2KN.m依据前面计算风荷载k=0.188KN/m2箱梁底部支架高度6米+箱梁高度1.5米=7.5米，则20米跨长迎风面积为：7.520=150m2则共受风力q=0.188150=28

32、.2KN倾覆力矩MQ=28.27.5/2=105.8KN.mK0= MW/MQ=2238.2/105.8=21.21.3 抗倾覆满足要求3.7支架预压为减少支架变形及地基沉降对现浇箱梁线形的影响，在纵横梁安装完毕后进行支架预压施工。预压采用砂袋，重量不小于箱梁总重的1.2倍，预压时间35天。（1）加载顺序：分三级加载，第一、二次分别加载总重的30%，第三次加载总重的40%。（2）预压观测：观测位置设在每跨的L/2，L/4处及墩部处，每组分左、中、右三个点。在点位处固定观测杆，以便于沉降观测。采用水准仪进行沉降观测，布设好观测杆后，加载前测定出其杆顶标高。沉降观测过程中，每一次观测均找测量监理工

33、程师抽检，并将观测结果报监理工程师认可同意。第一次加载后，每2个小时观测一次，连续两次观测沉降量不超过3mm，且沉降量为零时，进行第二次加载，按此步骤，直至第三次加载完毕。第三次加载沉降稳定后，经监理工程师同意，可进行卸载。（3）卸载：人工配合吊车吊运砂袋均匀卸载，卸载的同时继续观测。卸载完成后记录好观测值以便计算支架及地基综合变形。根据观测记录，整理出预压沉降结果，调整碗扣支架顶托的标高来控制箱梁底板及悬臂的预拱高度。支架预压堆砂高度计算（选左幅箱梁计算）：箱梁底板+腹板+顶板混凝土方量V1=461.9m3箱梁翼板混凝土方量V2=78m3 箱梁底板面积S1=8*65=520m2箱梁翼板面积S2=4*65=260m2箱梁底板每平米混凝土重量T1=（461.9*2.5*1.2）/520=2.7t箱梁翼板每平米混凝土重量T2=（78*2.5*1.2）/260=0.9t箱梁底板每平米堆砂高度H1=2.7/(1*1*1.4)=1.9m箱梁翼板每平米堆砂高度H2=0.9/(1*1*1.4)=0.6m- 15 -