H匝道3号桥现浇梁满堂支架计算书

海西高速公路网厦沙线三明段A10合同段

H匝道3号桥现浇箱梁满堂支架计算书

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中铁四局集团有限公司厦沙高速公路A10标项目经理部

二零一四年十一月

目 录

1 工程概况.................................................................................................................... 1 2 计算目标.................................................................................................................... 2 3 计算依据.................................................................................................................... 2 4 材料特性及参数取值................................................................................................ 2 5 计算过程及结果分析................................................................................................ 3

5.1荷载集度计算.................................................................................................. 3 5.2立杆承载力计算.............................................................................................. 3 5.3底模板计算...................................................................................................... 5 5.4纵向方木计算.................................................................................................. 6 5.5横向10#工字钢计算....................................................................................... 7 5.6地基承载力计算.............................................................................................. 8

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1 工程概况

（1）箱梁构造

H匝道3号桥起终点桩号为HK0+601.5～HK0+957，桥长355.5m，最大桥高约30m，桥面宽10.5m，上部现浇梁段采用（2×40+3×31）米等截面预应力混凝土现浇连续箱梁，全桥位于半径R=390m圆曲线及缓和曲线内，墩台基础均采用径向布置。

现浇箱梁为单箱两室形式，本计算书取第二跨现浇梁作支架结构检算。第二跨箱梁顶宽10.5m，底宽6.5m，悬臂2m，最大梁高2.3m。箱梁横截面尺寸如下图所示。

图1-1 箱梁横截面图

（2）支架构造

碗扣式满堂支架采用规格为Φ48×3.5的杆件，满堂支架自下往上布设为：水泥稳定碎石垫层+可调底座+立杆+可调顶托+横向10#工字钢+纵向10cm×10cm方木+1.5cm厚优质竹胶板。

立杆横向间距间距60cm，立杆纵向间距90cm。水平杆间距为90cm。纵向剪刀撑每5排设置一道，横向剪刀撑每4排设置一道。支架高度大于4.5m时，顶端和低部设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距小于4.5m。距底部支撑点小于20cm高度内设置扫地杆。支架布设横截面图如下图所示。

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图1-2 支架布设横断面图

2 计算目标

本计算书的计算目标为：

（1）验算竹胶板的强度和刚度是否满足要求； （2）验算底模板下方木的强度和刚度是否满足要求； （3）验算工字钢的强度和刚度是否满足要求； （4）验算立杆的强度和稳定性是否满足要求； （5）验算地基承载力是否满足要求。

3 计算依据

（1）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社，2011）

（2）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008） （3）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）

4 材料特性及参数取值

（1）材料特性

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混凝土自重：26kN/m3

10#工字钢：[σ]=205MPa [τ]=125MPa E=2.05×105MPa W=49cm3 I=245cm4

立杆：[σ]=205MPa

方木：[σ]=17MPa E=104MPa 地基容许应力：[σ]=140kPa 竹胶板：[σ]=50MPa E=4000MPa （2）参数取值

1）竹胶板自重：取0.15kN/m2

2）10cm×10cm方木每米自重：8×0.1×0.1×1=0.08kN/m，按间距20cm考虑，则每平方米自重为0.08×5=0.4kN/m2

3）10#工字钢：11.2kg/m，按间距90cm考虑，则每平方米自重为 4）内模板（含支架）自重：取2kN/m2 5）混凝土振捣产生荷载：取2kN/m2 6）施工活载：取2.5kN/m2

7）计算构件强度时，永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.4；计算构件变形时各类分项系数均取1.0。

5 计算过程及结果分析

5.1荷载集度计算

翼缘板区自重集度：q1=0.3×26=7.8kN/m2 腹板区自重集度：q2=2.3×26=59.8kN/m2 箱室区自重集度：q3=0.5×26=13kN/m2 模板自重集度：q4=0.15+0.4+0.13=0.7kN/m2 内模板自重集度：q5=2kN/m2 混凝土振捣荷载集度：q6=2kN/m2 施工活载集度：q7=2.5kN/m211.25.2立杆承载力计算

（1）荷载计算

无风荷载时，单肢立杆轴向力计算公式：

10010.51030.13kN/m2 903

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N=[1.2（N1+N2）+1.4(N3+N4)]LxLy 式中：N1——混凝土自重标准值，kN/m2； N2——模板支架荷载标准值，kN/m2；

N3——混凝土振捣荷载标准值，kN/m2；

N4——施工活载标准值，kN/m2； Lx、Ly——单肢立杆纵横向间距，m。

翼缘板区：N1=[1.2×(7.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.9×0.6=9.0kN 腹板区：N2=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.9×0.6=42.6kN 箱室区：N3=[1.2×(13+0.7+2)+1.4(2+2.5)]×0.9×0.6=13.7kN

通过以上计算可知，计算最大应力时取腹板区荷载42.6kN，以下计算均以腹板区作为验算区域。

（2）立杆力学参数

碗扣式脚手架采用Φ48×3.5立杆，外径D=48mm，内径d=41mm，内外径之比α=d/D=0.8

截面抗弯刚度：

3.14483W110.845078.6mm3 32324D3截面惯性矩：

ID43.14484110.84121887.9mm4 4截面面积：

A4D2d23.144824124mm2 4截面回转半径：

iI121887.915.78mm A4（3）立杆强度及稳定性验算 立杆强度验算：

N42.610387.1MPa＜=205MPa

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符合要求。

立杆稳定性验算：

立杆步距为90cm，则长细比λ=L/i=900/15.78=57.0，查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》附录E：φ=0.829。

N42.6103105.1MPa＜=205MPa

A0.8294符合要求。

由于无风荷载下，立杆强度和稳定性在比较偏安全范围内，故不计算组合风荷载时的承载力验算。 5.3底模板计算

底模板背肋（方木）间距为20cm，竹胶板厚度为1.5cm，铺于纵向方木上，纵向取1m间距计算，为单向板受力。取荷载最大区域腹板进行验算。竹胶板弹性模量E=4000MPa，容许应力[σ]=50MPa。

竹胶板厚度δ=15mm 纵向间距L1=1000mm 横向间距L2=200mm

L1/L2=1000/200=5＞2（单向板） 则计算跨径L=L2=200mm 模板承受线性荷载为：

q=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×1=78.9kN/m 考虑板的连续性，其强度和刚度可按下式计算： 产生最大弯矩值：

MmaxqL278.90.220.316kNm 1010截面抗弯刚度：

bh21000152W37500mm3

66截面惯性矩：

bh31000153I281250mm4

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最大弯曲正应力：

maxMmax0.3161068.4MPa＜=50MPa W37500模板强度满足要求。

考虑竹胶板的背肋为10cm×10cm方木，面板实际净跨径为L0=100mm，故最大挠度为：

maxqL04L78.910040.05mm＜0=0.25mm 128EI1284000281250400模板刚度满足要求。 5.4纵向方木计算

纵向10cm×10cm方木，横向间距为20cm，搭设于间距为90cm的工字钢上，则计算跨径L=0.9m，按简支梁进行计算。方木容许应力[σ]=17MPa，弹性模量E=104MPa

承受线性荷载：

q=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.2=15.8kN/m 产生最大弯矩：

MmaxqL215.80.921.6kNm 88截面抗弯刚度：

bh21003W166667mm3

66截面惯性矩：

bh31004I8333333mm4

1212最大弯曲正应力：

maxMmax1.61069.6MPa＜=17MPa W166667方木强度满足要求。 最大挠度：

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max5qL4515.89004L1.6mm＜=2.25mm 384EI3841048333333400方木刚度满足要求。 5.5横向10#工字钢计算

10#工字钢横向布设与支架上，为多支承点连续杆件，承受方木传递的间断均布荷载。为简化计算并偏安全考虑，按满布均布荷载简支梁计算，如图5.5-1所示。取荷载最大区域腹板进行验算。10#工字钢力学参数如下表5.5-1。

表5.5-1 10#工字钢力学特性

材料 [σ]（MPa） [τ]（MPa） E（MPa） I（cm4） W（cm3） S（cm3） D（mm） 205 125 2.05×105

245 49 28.2 4.5 10#工字钢

图5.5-1 工字钢简支受力图

承受线性荷载：

q=[1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)]×0.9=71kN/m 产生最大弯矩：

MmaxqL2710.623.2kNm 88最大剪力：

QmaxqL710.621.3kNm 22最大弯曲正应力：

maxMmax3.210665.3MPa＜=205MPa W49000最大剪力：

maxQmaxS21.310628.2.5MPa＜=205MPa 4dI4.524510工字钢强度满足要求。

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最大挠度：

max5qL45716004L0.24mm＜=1.5mm 384EI3842.05105245104400工字钢刚度满足要求。 5.6地基承载力计算

立杆截面承受支架构件的自重荷载按下式计算： Gk=a×H0×（gk1+gk2+gk3） 式中：H0 ——立杆高度，取30m； a——立杆纵距，0.9m；

gk1 ——基本构架杆的平均自重荷载，取0.18kPa； gk2——配件平均自重荷载，取0.15kPa； gk3——局部杆件平均自重荷载，取0.1kPa。 则Gk=0.9×30×（0.18+0.15+0.1）=11.6kN 杆件自重传给地基的均布荷载：

PGkGk11.621.5kPa Sk0.60.9取Pk=1.5PGk=1.5×21.5=32.3kPa

箱梁自重、模板自重、施工活载等合计均布荷载： P=1.2×(59.8+0.7)+1.4(2+2.5)=78.9kPa 地基承载力均布荷载为：

PD=P+Pk=32.3+78.9=111.2kPa＜[σ]=140kPa 故地基承载力满足满足要求。

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