钢管桩和贝雷片架空支架计算书

支架设计计算

1、支架结构

1.1、满堂式支架形式

满堂式钢管支架钢管外径4.8cm，壁厚0.35cm。支架顺桥向纵向间距0.8m，横桥向横向间距腹板底为0.4m，中部空心位置为0.975m，其余为0.8m，纵横水平杆竖向间距1.2m。无盖梁的桥墩部分需加密钢管支架。在顶托上沿线路方向安放2根D48壁厚3.5mm的钢管，在钢管上横向间距30cm安放10×10cm的方木横

梁。

1.2、钢管高支架形式

现浇箱梁高支架由Ф630mm，壁厚10mm钢管桩，I56a工字钢横梁及贝雷片纵梁组成。每一跨单幅布置24根钢管桩，墩身完工后进行Ф630mm钢管桩施打，钢管桩与钢管桩之间用[16a槽钢焊接连接系，用I56a工字钢作横梁、贝雷片作纵梁，在贝雷片纵梁上铺设间距为50cm的I10工字钢横梁，然后再纵向铺设间距为30cm的10×10mm木枋。

2、计算依据

1、《路桥施工计算手册》； 2、《钢结构设计规范》； 3、《公路桥涵施工规范》； 4、《金九大桥施工组织设计》；

5、国家部委制定的其它规定、规程、规范。

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3、支架受力计算

工况一、选取2m高箱梁进行验算（满堂支架）

箱梁腹板为箱梁最大集中荷载处，以此作为自重验算。如下图。

竖向荷载

永久荷载（分项系数取1.2）：

①模板及连接件的自重力 800N/ m2 ②可变荷载（分项系数取1.4）：

③施工荷载 1000N/ m2 ④混凝土倾倒荷载 2000N/ m2 ⑤振捣荷载 2000N/ m2 合计 5800N/ m

2

现浇箱梁梁段空心断面现浇箱梁梁段空心断面(简化）CBCBCA现浇箱梁梁端荷载分区断面A现浇箱梁横断面钢管支架位置示意图

箱梁各部位荷载简化表

起点 序号 部位 部位 起点砼厚度（cm) 荷载大小 (KN/m2) 累加其它荷载（KN/m2) 终点砼厚度（cm)

终点 荷载大小 (KN/m2) 累加其它荷载（KN/m2) 版本编号：A-20120211 编制单位：中交四航局铜合高速第3、4标项目经理部

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1 2 3 B区 A区 C区 腹板位置 翼板位置 空心位置 200 200 28 53 45 8.3 58.8 50.8 14.1 200 200 28 53 45 8.3 58.8 50.8 14.1 q=58.8q=50.8q=14.1q=14.1q=58.8q=14.1q=50.8现浇箱梁横断面荷载示意图

根据上表利用空间有限元软件MIDAS CIVIL2006 根据实际现浇支架搭设建立现浇梁段的模形，模形取梁段端最重位置进行模拟。

建模效果图如下：

按最梁端最大荷载支架的受力加载。

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腹板处：

每区格面积为 0.4×0.8=0.32m2

每根立杆承受的荷载为 0.32m×58.8KPa=18.8KN 梁体空心处：

每区格面积为 0.8×0.975=0.78m2

每根立杆承受的荷载为 0.78m2×14.1KPa=11KN 立杆承受荷载取最大值即：18.8KN

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用midas civil 2006有限元软件计算得最大支反力为19.4KN，

与计算结果相近

用φ48×3.5mm钢管，A=4mm2

钢管的回转半径为：

i =

(D2 d2)/4=(482412)/4=15.8mm

（1）、立杆计算 强度计算：

立柱的受压应力为：σ=N/A=18.8KN/4=38.5N/mm2

<[σ]=205N/mm2

按稳定性计算支柱的受压应力：

计算杆件为竖杆，计算长度1.2米，按两端铰接考虑，杆件的长

度系数取μ=1

长细比 λ=μL/i =1200/15.8=75.95 查表得：折减系数φ=0.7

σ=F/A=18.8KN/4mm2=38.5N/mm2<φ[σ]=0.7×205=152.7N/mm2 受力满足要求

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计算钢管最大应力值为39.6MPa，小于钢材的设计应力值170Mpa，满足要求。

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钢管支架产生的弹性变型最大值为1.96mm，满足施工要求。

（2）、面板计算 1)、计算简图

底模面板取12mm厚度（材料种类取A-3类），木枋间距0.3m，面板按四跨连续梁计算，如图所示，取1.2m宽面板验算，混凝土

的压力

q=F/l=58.8KN/1.2=49000N/m

q=49000N/m0.30.30.30.3

2)、强度验算

跨度/板厚=300/12=25＜100，属小挠度连续板，查“荷载与结构静力计算表”，得弯矩系数Km=-0.071。

2KmqlM==0.071×49000×0.32=313N·.m

取1.2m宽板带计算，截面抵抗矩 W=bh/6=1.2×0.0122/6=2.9×10-5m3

面板的最大应力为：σ=M/W=10.8×106N/m2<σw=12×106N/ m2(A-3类木材) 满足要求 3)、挠度验算

松木的弹性模量E=9×109N/m2，I=1×0.0123/12=2.07×10-5 查“荷载与结构静力计算表”，得挠度系数Kf=0.632。

f=Kf(ql4/100EI)=0.632×(49000×0.34)/[100×9×109×(4.86×10-7)]=0.15mm满足要求

（3）、横向顶木枋计算 1)、计算简图

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横向顶木枋是面板的支撑，间距0.3m，取0.3米宽度受力为一根顶木枋的受力，按三跨连续梁计算，其计算简图如图所示，荷载为：

q=58800×0.3= 170N/m

q=170N/m0.40.40.4

查“荷载与结构静力计算表”，得弯矩系数Km= -0.1。 所以弯矩为

M=Kmql2=0.1×170×0.42=282.2N·m W=(bh2)/6=(0.1×0.12)/6=1.67×10-4m3 I=(bh3)/12=(0.1×0.13)/12=8.33×10-6m4 纵向木枋最大弯曲内力：

σ=M/W=282.2/(1.67×10-4)=1.69×106N/m2<σw=12×106N/ m2(许可弯曲应力) 满足要求

2)、挠度验算

查“荷载与结构静力计算表”，得跨中最大挠度系数Kf=0.677。

f= Kf(ql4/100EI)=0.677×(170×0.44)/(100×9×109×8.33×10-6)=0.05mm满足要求

（4）纵向底钢管计算 1)、计算简图

纵向底梁是采用双D48㎜厚3.5㎜厚钢管，横向木枋间距0.3米，跨度0.4米，横向木枋间距较小传递下来的力可简化为均部荷载，纵向底钢管按三跨连续梁计算，其计算简图如图所示，荷载为：

q=58800×0.4/2=11760N/m

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q=11760N/m0.80.80.8

2)、强度验算

查“荷载与结构静力计算表”，得弯矩系数Km= -0.1。 所以弯矩为

M=Kmql2=0.1×11760×0.82=752.6N•m

R4r4W=4R=5079mm3

I=

D4d4=1.21×105mm4

横向钢管最大弯曲内力：

σ=M/W=752.6/5079 =148×106N/m2<σw=170×106N/m2 满足要求 3)、挠度验算

查“荷载与结构静力计算表”，得跨中最大挠度系数Kf=0.677。 f= Kf(ql4/100EI)=0.677×(11760×0.84)/(100×2.06×108kN/㎡×1.21

×105mm4)=1.5mm满足要求

工况二、现浇箱梁标准段高支架验算(右幅6#墩~10#墩)4x21为例进行计算

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现浇箱梁梁段空心断面现浇箱梁梁段空心断面(简化）CBCBCA现浇箱梁梁端荷载分区断面A

现浇箱梁横断面 现浇箱梁横断面钢管支架位置示意图钢管高支架箱梁各部位荷载简化表

起点 序号 部位 部位 起点砼厚度（cm) 200 200 28 荷载大小 (KN/m2) 53 45 8.3 累加其它荷载（KN/m2) 58.8 50.8 14.1 终点砼厚度（cm) 200 200 28

终点 荷载大小 (KN/m2) 53 45 8.3 累加其它荷载（KN/m2) 58.8 50.8 14.1 1 2 3 B区 A区 C区 腹板位置 翼板位置 空心位置 根据荷载其受力如下图所示 版本编号：A-20120211 编制单位：中交四航局铜合高速第3、4标项目经理部

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q=58.8q=50.8q=14.1q=14.1q=58.8q=14.1q=50.8现浇箱梁横断面荷载示意图现浇箱梁横断面钢管桩示意图现浇箱梁横断面贝雷片位置示意图

受力图如下：

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贝雷片具体参数如下：****************************************8材料：16Mn，弦杆2[10a槽钢(C100×48×5.3/8.5，间距8cm)，腹杆I8(h=80mm，b=50mm，tf=4.5mm，tw=6.5mm)，贝雷片的连接为销接

方木选用A3型。

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采用Civil2006计算程序计算。 1、方木、受力验算：

方木内力图

计算得方木内力为9.39Mpa<12 Mpa，满足要求。

贝雷片内力图

由受力分析得出贝雷片最大应力为：M=-173MPa。

2、56a工字钢受力计算

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I56a弯矩图

其中中跨位置的I56a工字钢受力最大

由受力分析得出I56a工字钢最大弯矩为：M=-178kN·m，位于第3个支点。 σ=M/W=17800/2340×10-6=76Mpa <σw =170Mpa 采

用

Civil2006

计

算

程

序

计

算

如

下

图

：

I56a应力图

由图得σ=78.9 Mpa 强度满足要求

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支架变型图

*********************************************************************************************************************************************************************************由图得支架最大变形为11.3mm，满足要求。 3、钢管桩受力计算

钢管桩受竖向荷载图

计算得出钢管桩最大受力为723.7kN。

根据现场施工要求，桩的最大自由长度为10m，为加强支架的整体稳定性，桩与桩

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之间设置两道[16a槽钢斜撑。

钢管桩斜撑应力图

计算得斜撑最大应力为43.7Mpa <[σ] =170Mpa，满足要求。

钢管桩拟打入土深度10m左右，以确保入岩深度。根据地质资料，穿过的土层如下图。

河床面粉质黏土粉砂岩

（1）、单桩轴向受压容许承载力：

用90KW振动锤施打管桩，按入土深度10m计算。 开口钢管桩的极限承载力为：

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QukQskQpkuqsiklipqpkAp

u为桩周长3.14×0.63＝1.98m

qsik、qpk分别为桩的极限侧阻力标准值、桩的极限端阻力标准值

p为桩端土塞效应系数，对于敞口钢管桩，当hb/d5时，p0.8；

当hb/d5时，p0.16hb/d

hb为桩端进入持力层深度

d为钢管桩外径

Ap为桩底有效面积＝3.14×0.63×0.01＝0.0198m2

根据地质资料得qsik分别为30 kPa、45kPa；忽略qpk

代入公式

Quk＝1.98×(4×30+6×45)＝772.2KN＞723.7kN

（2）、按强度计算：

N772.2*10339N/mm2145N/mm2 A19800综上所述。钢管桩承载力满足要求。

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