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柳州至武宣公路工程 K1+700天橋現(xiàn)澆箱梁 滿堂支架及門洞方案計(jì)算書 目 錄 1編制依據(jù) 1 2工程概況 1 3現(xiàn)澆箱梁滿堂支架布置及搭設(shè)要求 1 4現(xiàn)澆箱梁支架驗(yàn)算 1 4.1荷載計(jì)算 2 4.1.1荷載分析 2 4.1.2荷載組合 2 4.1.3荷載計(jì)算 2 4.2結(jié)構(gòu)檢算 4 4.2.1扣件式鋼管支架立桿強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算 4 4.2.2箱梁底模下橫橋向方木驗(yàn)算 6 4.2.3扣件式鋼管支架立桿頂托上順橋向方木驗(yàn)算 7 4.2.4底模板計(jì)算 8 4.2.5跨中工字鋼平臺支架體系驗(yàn)算 9 K1+700天橋現(xiàn)澆箱梁模板及滿堂支架方案計(jì)算書 1編制依據(jù) （1）國家及地方政府、相關(guān)部委的法律法規(guī)、規(guī)章制度，建設(shè)單位的相關(guān)規(guī)定和要求； （2）項(xiàng)目施工承包合同； （3）本項(xiàng)目采用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程等相關(guān)技術(shù)要求； （4）我部對項(xiàng)目策劃和與本項(xiàng)目相關(guān)的管理規(guī)定； （5）我部對該項(xiàng)目的施工調(diào)查情況； （6）我公司現(xiàn)有或可協(xié)調(diào)、組織、解決的施工裝備和技術(shù)工藝。 2工程概況 K1+700天橋，設(shè)計(jì)汽車荷載為公路-II級。上部結(jié)構(gòu)為17+34+17米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，橋面凈寬7米，箱梁頂寬8米，底寬4.45米，梁高1.5米，采用滿堂支架施工；下構(gòu)橋臺均為柱式臺，鉆孔樁基礎(chǔ)；橋墩為實(shí)體方墩，鉆孔樁基礎(chǔ)。 3現(xiàn)澆箱梁滿堂支架布置及搭設(shè)要求 采用WDJ碗扣式多功能腳手桿搭設(shè)，使用與立桿配套的橫桿及立桿可調(diào)底座、立桿可調(diào)托撐。立桿頂設(shè)二層方木，立桿頂托上縱向設(shè)1015cm方木；縱向方木上設(shè)1010cm的橫向方木，其中在墩頂端橫梁和跨中橫隔梁下間距不大于0.25m（凈間距0.15m）、在跨中其他部位間距不大于0.3m（凈間距0.2m）。模板宜用厚15mm的優(yōu)質(zhì)竹膠合板，橫板邊角宜用4cm厚木板進(jìn)行加強(qiáng)，防止轉(zhuǎn)角漏漿或出現(xiàn)波浪形，影響外觀。 底板腹板位置處采用立桿橫橋向間距縱橋向間距橫桿步距為60cm60cm90cm支架結(jié)構(gòu)體系；翼緣板位置處采用立桿橫橋向間距縱橋向間距橫桿步距為60cm60cm90cm支架結(jié)構(gòu)體系。支架縱橫均設(shè)置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每1.8m設(shè)一道，縱橋向斜撐沿橫橋每1.8m設(shè)一道。 門洞采用C30基礎(chǔ)，基礎(chǔ)形式為50cm50cm950cm，基礎(chǔ)頂預(yù)埋1cm厚鋼板與鋼管連接；基礎(chǔ)用4268mm鋼管作為立柱，鋼管間距為1.5米，鋼管柱頂焊接1cm后50cm50cm鋼板，鋼板上焊接雙拼I40b工字鋼作為橫梁；橫梁上采用I40b工字鋼作為縱梁，縱梁間距為60cm。 4現(xiàn)澆箱梁支架驗(yàn)算 本計(jì)算書分別以跨中和跨端處為例，對荷載進(jìn)行計(jì)算，并對其支架和門洞體系進(jìn)行檢算。 4.1荷載計(jì)算 4.1.1荷載分析 根據(jù)本橋現(xiàn)澆箱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在施工過程中將涉及到以下荷載形式： ⑴ q1—— 箱梁自重荷載，新澆混凝土密度取2600kg/m3。 ⑵ q2—— 箱梁內(nèi)模、底模、內(nèi)模支撐及外模支撐荷載，按均布荷載計(jì)算，經(jīng)計(jì)算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。 ⑶ q3—— 施工人員、施工材料和機(jī)具荷載，按均布荷載計(jì)算，當(dāng)計(jì)算模板及其下肋條時(shí)取2.5kPa；當(dāng)計(jì)算肋條下的梁時(shí)取1.5kPa；當(dāng)計(jì)算支架立柱及替他承載構(gòu)件時(shí)取1.0kPa。 ⑷ q4—— 振搗混凝土產(chǎn)生的荷載，對底板取2.0kPa，對側(cè)板取4.0kPa。 ⑸ q5—— 新澆混凝土對側(cè)模的壓力。 ⑹ q6—— 傾倒混凝土產(chǎn)生的水平荷載，取2.0kPa。 ⑺ q7—— 支架自重，經(jīng)計(jì)算支架在不同布置形式時(shí)其自重如下表所示： 滿堂鋼管支架自重 立桿橫橋向間距立桿縱橋向間距橫桿步距 支架自重q7的計(jì)算值(kPa) 60cm60cm90cm 3.38 4.1.2荷載組合 模板、支架設(shè)計(jì)計(jì)算荷載組合 模板結(jié)構(gòu)名稱 荷載組合 強(qiáng)度計(jì)算 剛度檢算 底模及支架系統(tǒng)計(jì)算 ⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺ ⑴＋⑵＋⑺ 側(cè)模計(jì)算 ⑸＋⑹ ⑸ 4.1.3荷載計(jì)算 ⑴ 箱梁自重——q1計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙取跨中和跨端兩個(gè)代表截面進(jìn)行箱梁自重計(jì)算，并對兩個(gè)代表截面下的支架體系進(jìn)行檢算，首先分別進(jìn)行自重計(jì)算。 ① 跨中截面處q1計(jì)算 根據(jù)橫斷面圖，用CAD算得該處梁體截面積A=4.299m2則： q1 ＝=＝ 取1.2的安全系數(shù)，則q1＝25.121.2＝30.14kPa 注：B—— 箱梁底寬，取4.45m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內(nèi)計(jì)算偏于安全。 ② 跨端截面處q1計(jì)算 根據(jù)橫斷面圖，用CAD算得梁體截面積A=8.098m2則： q1＝=＝ 取1.2的安全系數(shù)，則q1＝47.311.2＝56.77kPa 注：B—— 箱梁底寬，取4.45m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內(nèi)計(jì)算偏于安全。 4.2結(jié)構(gòu)檢算 4.2.1扣件式鋼管支架立桿強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算 碗扣式鋼管腳手架與支撐和扣件式鋼管腳手架與支架一樣，同屬于桿式結(jié)構(gòu)，以立桿承受豎向荷載作用為主，但碗扣式由于立桿和橫桿間為軸心相接，且橫桿的“├”型插頭被立桿的上、下碗扣緊固，對立桿受壓后的側(cè)向變形具有較強(qiáng)的約束能力，因而碗扣式鋼管架穩(wěn)定承載能力顯著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超過35%）。 本工程現(xiàn)澆箱梁支架按φ483.5mm鋼管扣件架進(jìn)行立桿內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果同樣也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。 ⑴ 梁底截面處 在中支點(diǎn)橫隔板，鋼管扣件式支架體系采用606090cm的布置結(jié)構(gòu)，如圖： 因?yàn)榭缰刑幒奢d小于跨端處，因此只需對跨端處進(jìn)行驗(yàn)算。 ①、立桿強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)立桿的設(shè)計(jì)允許荷載，當(dāng)橫桿步距為90cm，立桿可承受的最大允許豎直荷載為［N］=35kN（參見公路橋涵施工手冊中表13－5碗口式構(gòu)件設(shè)計(jì)荷載［N］=35kN、路橋施工計(jì)算手冊中表13－5鋼管支架容許荷載［N］=35.7kN）。 立桿實(shí)際承受的荷載為：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4ΣNQK（組合風(fēng)荷載時(shí)） NG1K—支架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力； NG2K—構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力 ΣNQK—施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 于是，有：NG1K=0.60.6q1=0.60.656.77=20.44KN NG2K=0.60.6q2=0.60.61.0=0.36KN ΣNQK=0.60.60.6(q3+q4+q7)=0.36(1.0+2.0+3.38)=2.296KN 則：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4ΣNQK=1.2（20.44+0.36）+0.851.42.296=27.69KN＜［N］＝35kN，強(qiáng)度滿足要求。 ②、立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》有關(guān)模板支架立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式：N/ΦA(chǔ)+MW/W≤f N—鋼管所受的垂直荷載，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.851.4ΣNQK（組合風(fēng)荷載時(shí)），同前計(jì)算所得； f—鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f＝205N/mm2參考《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》表5.1.6得。 A—φ48mm3.5㎜鋼管的截面積A＝489mm2。 Φ—軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)長細(xì)比λ查表即可求得Φ。 i—截面的回轉(zhuǎn)半徑，查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附錄B得i＝15.8㎜。 長細(xì)比λ＝L/i。 L—水平步距，L＝0.9m。 于是，λ＝L/i＝57，參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》查附錄C得Φ＝0.829。 MW—計(jì)算立桿段有風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎距； MW=0.851.4WKLah2/10 WK=0.7uzusw0 uz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)，參考《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表7.2.1得uz=1.38 us—風(fēng)荷載腳手架體型系數(shù)，查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表6.3.1第36項(xiàng)得：us=1.2 w0—基本風(fēng)壓，查〈〈建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范〉〉附表D.4 w0=0.8KN/m2 故：WK=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927KN La—立桿縱距0.6m； h—立桿步距0.9m， 故：MW=0.851.4WKLah2/10=0.0536KN W— 截面模量查表〈〈建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范〉〉附表B得： W=5.08103mm3 則，N/ΦA(chǔ)+MW/W＝27.69103/（0.829489）+0.0536106/（5.08103）＝78.857 KN/mm2≤f＝205KN/mm2 計(jì)算結(jié)果說明支架是安全穩(wěn)定的。 4.2.2箱梁底模下橫橋向方木驗(yàn)算 本施工方案中箱梁底模底面橫橋向采用1010cm方木，方木橫橋向跨端截面處按L＝60cm進(jìn)行受力計(jì)算，實(shí)際布置跨距均不超過上述兩值。如下圖將方木簡化為如圖的簡支結(jié)構(gòu)（偏于安全），木材的容許應(yīng)力和彈性模量的取值參照杉木進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際施工時(shí)如油松、廣東松等力學(xué)性能優(yōu)于杉木的木材均可使用。 按跨端處3米范圍內(nèi)進(jìn)行受力分析，按方木橫橋向跨度L＝60cm進(jìn)行驗(yàn)算。 ① 方木間距計(jì)算 q＝（q1+ q2+ q3+ q4）＝（47.31+1.0+2.5+2）3=158.43kN/m M＝(1/8) qL2=(1/8)158.430.62＝7.1kNm W=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3 則： n= M/( W［δw］)=7.1/(0.000167110000.9)=4.3(取整數(shù)n＝5根) d＝B/(n-1)=3/4=0.75m 注：0.9為方木的不均勻折減系數(shù)。 經(jīng)計(jì)算，方木間距小于0.75m均可滿足要求，實(shí)際施工中為滿足底模板受力要求，方木間距d取0.3m，則n＝3/0.3＝10。 ② 每根方木撓度計(jì)算 方木的慣性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4 則方木最大撓度： fmax=(5/384)［(qL4)/(EI)］=(5/384)［(158.430.64)/(1291068.3310-60.9)］=3.310-4m＜l/400=0.6/400=1.510-3m (撓度滿足要求) ③ 每根方木抗剪計(jì)算 τ= MPa＜［τ］=1.7MPa 符合要求。 4.2.3扣件式鋼管支架立桿頂托上順橋向方木驗(yàn)算 本施工方案中WDJ多功能碗扣架頂托上順橋向采用1015cm方木，方木在順橋向的跨距在箱梁跨中按L＝60cm（橫向間隔l＝60cm布置）進(jìn)行驗(yàn)算，橫橋向方木順橋向布置間距在中支點(diǎn)橋墩兩側(cè)均按0.25m（中對中間距）布設(shè)，在箱梁跨中部位均按30cm布設(shè)，如下圖布置，將方木簡化為如圖的簡支結(jié)構(gòu)（偏于安全）。木材的容許應(yīng)力和彈性模量的取值參照杉木進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際施工時(shí)如油松、廣東松等力學(xué)性能優(yōu)于杉木的木材均可使用。 ① 方木抗彎計(jì)算 q=(56.77+1.45.5)0.6=38.68kN/m Mmax＝38.680.62/8=1.7kNm W=(bh2)/6=(0.10.152)/6=3.7510-4m3 δ= Mmax/ W=1.7/(3.7510-4)=4.53MPa＜0.9［δw］＝9.9MPa（符合要求） 注：0.9為方木的不均勻折減系數(shù)。 ② 方木抗剪計(jì)算 跨端最大剪力：τmax＝(qL/2)/A＝(38.68*0.6/2)/(0.1*0.15)KN/m2＝0.73N/mm2 遠(yuǎn)小于木料最大橫紋剪切應(yīng)力[τ]=3.2-3.5N/mm2的要求，故剪應(yīng)力合格。 ③ 每根方木撓度計(jì)算 截面慣性矩：I=bh3/12=0.1x3.375x10-3/12=2.81x10-5m4； 撓度驗(yàn)算： f＝5qL4/(384EI)＝(5*38.68*0.64/(384*9*103*2.81x10-5))mm＝0.3mm＜[f0]＝600/400＝1.5mm 撓度驗(yàn)算合格 4.2.4底模板計(jì)算 箱梁底模采用竹膠板，取各種布置情況下最不利位置進(jìn)行受力分析，并對受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化（偏于安全）如下圖： 通過前面計(jì)算，橫橋向方木布置間距分別為0.3m和0.25m時(shí)最不利位置，則有： 竹膠板彈性模量E＝5000MPa 方木的慣性矩I=(bh3)/12=(1.00.0153)/12=2.812510-7m4 ⑴ 5－5截面處底模板計(jì)算 ① 模板厚度計(jì)算 q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(56.77+1.0+2.5+2)0.25=15.57kN/m 則：Mmax= 模板需要的截面模量：W=m2 模板的寬度為1.0m，根據(jù)W、b得h為： h= 因此模板采用1220244015mm規(guī)格的竹膠板。 ② 模板剛度驗(yàn)算 fmax=＜0.60.25/400m=3.7510-4m 故，撓度滿足要求 4.2.5跨中工字鋼平臺支架體系驗(yàn)算 門洞搭設(shè)在34米的跨中位置，門洞形式為4.55米。門洞采用C30基礎(chǔ)，基礎(chǔ)形式為50cm50cm950cm，基礎(chǔ)頂預(yù)埋1cm厚鋼板與鋼管連接；基礎(chǔ)用4268mm鋼管作為立柱長度4.1米，鋼管間距為2米，鋼管柱頂焊接1cm厚50cm50cm鋼板，鋼板上焊接雙拼I40b工字鋼作為橫梁；橫梁上采用I40b工字鋼作為縱梁，縱梁間距為60cm。 （1）工字鋼縱梁計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，門洞處現(xiàn)澆箱梁每延米混凝土方量為4.299m3，鋼筋混凝土重度取26KN/m3，模板、施工人員設(shè)備及混凝土振搗產(chǎn)生的荷載值每延米取45KN,因此門洞支架上方每延米荷載值為4.299261.2+451.4=197.1(kN),門洞縱梁長為4.5m,門洞上方荷載總值為197.14.5=886.95(kN) 縱梁受力驗(yàn)算 門洞縱梁整體受力的有15根，梁自重為0.738KN/m,縱梁跨徑為4.5m. 縱梁單位長度上的荷載值為 q=886.95/（154.5）+0.738=13.9KN/m 受力簡圖如下: 梁跨中最大彎矩為: Mmax=1/8qL2=1/813.94.5=35.2(kNm) 支座處最大剪力值為: Qmax=1/2qL=1/213.94.5=31.3(kN) I40b型工字鋼:截面慣性矩Ix=22781cm4,截面地抗拒Wx=1139cm3,半截面面積Sx=671.2cm3,腹板厚度d=12.5mm.縱梁所受的彎曲應(yīng)力為: σmax= Mmax/Wx=（35.2/1139）10=30.9(Mpa)〈[σw]=145Mpa 抗彎強(qiáng)度滿足要求。 縱梁所受的剪應(yīng)力為: τmax= QmaxSx/Ixd=31.3671.210/2278112.5=7.4(Mpa)〈[τ]=85Mpa 抗剪強(qiáng)度滿足要求。 跨中撓度驗(yàn)算: fmax=＜4500/400m=11.25m 容許值 剛度滿足要求 （2）鋼結(jié)構(gòu)門架橫梁I40b工字鋼計(jì)算 ①受力簡圖 計(jì)算跨徑取2m，因橫梁為I40b工字鋼,為簡化計(jì)算將工字鋼上的荷載化為均布線荷載，按簡支梁計(jì)算。 ②荷載計(jì)算 P1=（886.95+4.5150.738）/2=468.38KN 則每排工字鋼集中力為: P2=468.38/15=31.3KN 跨中最大彎矩：Qmax=31.31.286=40.2KN〈[Fw] 查工具書,得到厚度大于16-40的抗剪強(qiáng)度fv=120N/mm2 抗拉、抗壓和抗彎f=205 N/mm2 破壞時(shí)荷載[Fw]=fv(抗剪強(qiáng)度)A(截面積)=205 N/mm294.07cm2=1928.4KN ③剛度驗(yàn)算 按四等跨連續(xù)梁撓度系數(shù)計(jì)算： 在均布荷載作用下：M=系數(shù)ql2，Q=系數(shù)ql，f=系數(shù)ql4/100EI 在集中荷載作用下：M=系數(shù)ql，Q=系數(shù)P，f=系數(shù)ql3/100EI 只考慮集中荷載作用下?lián)隙龋篺=1.079PL/（100EI）=〈L/400=5mm容許值）單根40b滿足要求! 未考慮連續(xù)對力和彎矩的分配,計(jì)算時(shí)取最不利情況驗(yàn)算. （3）立柱受力驗(yàn)算 門洞兩側(cè)由10根（實(shí)際承重的6根）直徑426mm的鋼管樁組成，立柱的荷載為1/2(門洞上方荷載+縱梁重量),縱梁重量為154.50.738KN/m =49.8KN,因此立柱所受的荷載為:886.95+49.8+180.738=950.03KN,每根立柱所承受的荷載值可近似地取N=950.03/6=158.4KN, 立柱高度為:4.1m 鋼管柱壁厚8mm。 鋼管凈截面積為：A==42001mm 立柱所受壓力為： 立柱抗壓強(qiáng)度滿足要求 回旋半徑i=147.8 長細(xì)比=L/i=4100/147.8=27.7，查表得系數(shù)為0.9 穩(wěn)定性：=158.410/（0.942001）=4.2MPa<140MPa 因此鋼管穩(wěn)定性滿足要求