中交二航局

中交二航局硚孝高速第QXTJ-6 标 标准跨径现浇砼箱梁支架结构计算书 编制 审核 中交第二航务工程局 2010 年7 月 标准跨径（20m）砼箱梁现浇支架结构设计和计算书 一、 设计与验算条件 1、设计与验算假定及原则 为简化计算，对于连续结构按简支结构计算，这样偏于安全；其结构形式及构件型号选用宜结合现场条件尽量采用原有，即可周转和便于采购，租赁以及便于运输的材料；施工简单和便于装拆，节省费用，加快施工进度，确保交通，施工安全及施工质量。 2、设计与验算依据 （1）硚口至孝感高速第QXTJ-06 合同段设计说明及相关施工图； （2）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）； （3）公路桥涵技术规范（JTJ041—2000）； （4）路桥施工计算手册； 3、工程概况 武汉硚口至孝感高速公路时武汉城市圈中武汉（汉口中心城区）至孝感（孝南区）的快速通道，是武汉城市圈实施交通一体化建设的重要组成部分，同时也是武汉市西北方向环线公路之间的一条快速联络通道，沿线经过武汉市下辖的硚口区、东西湖区以及孝感市下辖的孝南区。第 QXTJ-6 合同段位于位于武汉市东西湖区的东山农场灯塔大队和胜利大队范围内，为上跨京港澳高速的一个互通（灯塔互通）。主线全长 2.393km（K20+107-K22+500）、其中路基只有24 米，主线宽26 米。主线通过A、B、 C、D、E、F6 条匝道桥与京港澳高速互通，匝道总长4.618Km，其中桥梁长度3.008Km、路基长度1.61Km，宽8.5 米。 4、桥型及结构特点 全桥分主线桥、A、B、C、D、E 和 F 六条匝道桥。本项目共有现浇箱梁 365 孔。箱梁顶宽8.5m-15.54m，有单室、双室、三室和四室。高度为1.4m。为非预应力连续箱梁，3 跨-6 跨为一联。本项目跨越 5 口鱼塘，一条灌溉渠，10 条水沟，其余均为旱地，因此本项目所有旱地均采用满堂脚手架作为临时支撑，鱼塘、沟渠、跨路处采用少支架。 二、现浇箱梁满堂支架设计与验算 由于本工程现浇箱梁跨径不一，但以20m 跨径居多，所以采用20m 跨径、宽12.75m、梁高为1.4m、净空为10m 的箱梁为标准跨径箱梁进行计算。采用φ 48 轮扣式满堂支架搭设，底模、侧模采用竹胶合板、钢模组合模板。经验算满堂支架脚手管的布置型式为： ①箱梁底板下脚手管横桥向布距：箱梁腹板位置为 0.6m，底板及翼缘板区为 0.9～1.2m，层间 0.9m。每根立杆顶端设 60cm 顶托，在其上横向铺设 I10 横向分配梁，箱梁底模面板采用竹胶合板 mm 12  ，纵向次肋为10×10cm 硬杂枋木，箱梁下布置间距均为@=30cm。外侧模及翼缘底模为面板δ =12mm；横纵梁均为 10×10 木枋，横向间距300mm，顺桥向间距100mm；内模为δ =12mm 竹胶合板加10×10 木枋纵横向主次肋。 ②脚手管纵桥向排距为60cm。具体布置见图一。 ③同时支架横向采用φ 80×3.5mm 普通脚手管设置剪刀撑，以增加支架整体稳定性，剪刀撑均上、下到底。 组合钢模定型钢模 [6.3槽钢 [10槽钢脚手架可调节支承 [10槽钢满堂式脚手架支撑 [8底托 δ 6木板图一 满堂支架设计布置图 （一）荷载计算 1.现浇箱梁自重所产生的荷载： ①砼按2400kg/m 3 计算，则砼自重为： 178.8×2400×9.8=4205.376KN ②钢筋自重为：钢筋总质量为51029.45kg 51029.45×9.8=500.0886KN ③现浇箱梁自重为：4205.376+500.0886=4705.465KN ④箱梁自重每m 2 所产生的荷载P1 为： 4705.465÷（20×12.75）=18.4528Kpa 2.模板体系荷载按规范规定： P2=0.75Kpa 3.砼施工倾倒荷载按规范规定： P3=4.0Kpa 4.砼施工振捣荷载按规范规定： P4=2.0Kpa 5.施工机具人员荷载按规范规定： P5=2.5Kpa （二）支架强度和稳定性验算 1.强度计算 即Sd(rgG;rq∑ Q)=1.2SG+1.4SQ’ 式中SQ’：基本可变荷载产生的力学效应 SG：永久荷载中结构重力产生的效应 Sd：荷载效应函数 rg：永久荷载结构重力的安全系数 rq：基本可变荷载的安全系数 强度满足的条件为：Sd(rgG;rq∑ Q)≤rbRd 式中rb：结构工作条件系数 Rd：结构抗力系数 对于钢管支架为σ =N/An≤f 式中N：轴心压力设计值（N） An：钢管净截面积㎜ 2 ∑ G=(P1+P2)×0.9×0.9 =(18.4528+0.75)×0.9×0.9=15.554KN ∑ Q=(P3+P4+P5)×0.9×0.9 =(4.0+2.0+2.5)×0.9×0.9=6.885KN q=1.2SG+1.4SQ’=1.2×15.554+1.4×6.885=28.304kN 已知钢管φ 48×3.5，I=2.06×10 5 ㎜ 4 ，A=489.303 ㎜ 2 。 σ =N/An=28.304×1000/489.303=57.846(N/mm 2 )≤f=205(N/㎜ 2 ) 强度符

合要求。 2.稳定性计算 已知采用φ 48×3.5，i=1.58 ㎝，长度附加系数值取1.155，钢管的步距为1.2m。则 L0=1.55×1.2=1.86m λ =1.86×100/1.58=117.722 轴心受压构件的稳定系数ψ =0.320 N/(ψ A)=σ /ψ =57.846/0.320=180.769(N/mm 2 )≤f=205(N/㎜ 2 ) 稳定性符合要求。（三） 底模强度计算 1.竹胶板强度计算：（纵向方木间距为：0.1m） 面板抗弯界面系数为：W=bh 2 /6=1.2×0.01 2 /6=2×10 -5 m 3 b-板宽，h-厚度 惯性矩：I= bh 3 /12=1.2×0.01 3 /12=1×10 -7 m 4 板跨中弯矩M=qL 2 /8=28.304×0.1 2 /8=0.0426KN??m （q=1.2SG+1.4SQ=28.304KN） 抗拉应力为：σ =M/W=0.0426/2×10 -5 =2.13MPa<60MPa 故符合要求。 2.模板挠度计算 Fmax=5qL 4 /384EI=5×28.304×0.1 4 /(384×7.0×10 5 ×1.3×10 -7 ) =0.004m <0.006m(L0/300=0.0067) （q=1.2SG+1.4SQ=28.304KN） 能满足施工要求。 （四）地基承载力计算 支架底座规格为：10cm×10cm,则每个支架方格底座与地基的接触面积为： 100×100×2=20000 mm 2 p=q/s=28.304×1000/20000=1.4152(N/㎜ 2 ) 地基承载力要求不小于 1.42(N/mm 2 )，现场地基将支架范围内的泥浆池进行换填，原土碾压后在其上铺一层30cm 厚的道渣石，最后铺一层10cm 厚的砂找平，然后垫一块 4cm 厚的杂木板，故能满足施工要求。

满堂支架荷载计算

钢管立杆、横杆容许荷载 立杆 步距m 0.6 1.2 1.4 1.8 允许荷载KN 40 30 25 20 横杆长度（KN） 0.9 1.2 1.5 1.8 横杆 允许集中荷载KN 6.77 5.08 4.06 3.39 允许均布荷载KN 14.81 11.11 8.8 7.2 验算荷载组合及计算 q1：顶板自重荷载新浇混凝土取2600KN/m³

q2：顶板底模荷载取1.0= q2KPa q3：施工人员机具按均布荷载取1.0 KPa q4：振捣混凝土产生的荷载底板2.0 KPa

q5：新浇混凝土对侧模的压力

q6：倾倒混凝土产生水平荷载取2.0 KPa q7：支架自重

立杆横向间距、纵向间距、横杆步距 60cm×60cm×60(或)90 60cm×60cm×120 60×90×120 90×90×120 支架自重q7 3.38 2.94 2.21 1.84 q1=26×0.8=20.8

取1.2的安全系数2.08×1.2=24.96

q5新浇混凝土对侧模压力 q5=krh

=1×26×0.8=20.8

q6倾倒混凝土产生水平荷载2.0KPa

支架结构验算

钢管支架采用60×60×120

立杆N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4∑NQK NG1K支架自重产生轴向力 NG2K构配件自重 ∑QK施工荷载

NG1K=0.6×0.6×q1=0.36×20.8=7.48 NG2K=0.6×0.6×1=0.36

∑QK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+2.21)=1.87 N=1.2×(7.48+0.36)=0.85×1.4×1.87

=9.40+2.22=11.62≤40KN 立杆稳定性

Φ48×3.5 i=1.58mm长度附加系数1.55 步距1.2 L=1.2×1.55=1.86

λ=L/i=117 Φ=0.32

N/ΦA=11.62÷489÷0.32=75 有风时产生弯矩

Mw=0.85×1.4×Wk×L2×h²/10 Wk=0.7U2×Us×W0

=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927 L=0.6 h=1.2

Mw=0.85×1.4×0.92×0.6×1.2²/10=0.0953 W=5.08×10³mm

Mw/w=0.095×1000000/5.08×10³=19 75+19＜205 支架稳定

满堂支架受力计算示例 满堂支架受力计算

某分离立交桥为左、右幅分离式连续箱梁构造，全桥箱梁长137m，由于地形复杂，每跨高度不同，本方案按最高一跨进行计算：H=13m。 一. 上部结构核载

1. 新浇砼的重量: 2.804t/m2 2. 模板.支架重量: 0.06t/m2 3. 钢筋的重量: 0.381t/m2 4. 施工荷载: 0.35t/m2

5. 振捣时的核载: 0.28t/m2 6. 倾倒砼时的荷载: 0.35t/m2

则: 1+2+3+4}+5+6=2.804+0.06+0.381+0.35+0.28+0.35=4.162t/m2 钢材轴向容许应力: 【σ】=140Mpa 受压构件容许长细比： 【λ】=200 二．钢管的布置、受力计算

某分离立交桥拟采用Φ42mm，壁厚3mm的无缝钢管进行满堂支架立设，并用钢管卡进行联接。

通过上面计算，上部结构核载按4.162t/m2计，钢管间距0.6×0.6m间隔布置，则每区格面积： A1=0.6×0.6=0.36m2 每根立杆承受核载Q： Q=0.36×4.162=1.498t

竖向每隔h=1m，设纵横向钢管，则钢管回转半径为： i=hµ/【λ】=1000×0.65/140=4.64mm 根据i≈0.35d，得出d=i/0.35，则

d=4.64/0.35=13.2mm，则选Φ42mm钢管可。 Φ42mm，壁厚3mm的钢管受力面积为：

A2=π（42/2）2-π（（42-3×2）÷2）2=π（212-182）=367mm2 则坚向钢管支柱受力为：

σ=Q/A2=1.498T/367mm2=1.498×103×10N/367×10-6m2 =4.08×107Pa=40.8MPa=140Mpa 应变为： ε=σ/E =40.8×106/210×109 =1.94×10-4

长度改变 L=εh （注h=13m）

=1.94×10-4×13000 =2.52mm 做为预留量，提高模板标高。

通过上式计算，确定采用￠42mm，外径，壁厚3㎜ 的无缝钢管做为满堂支架，间隔0.6×0.6m ，坚向每间隔1m设纵横向钢管，支架底部及顶部设剪刀撑，并在底部增设纵横向扫地撑，以保证满堂支架的整体稳定性。 三．纵横楞计算

横楞间距取300 ㎜，每根受力： q=4.162t÷3=1.387t/m 则横楞的弯矩：

M=1/8qC2 C=0.3 m =1/8×1.387×0.32 =15.6kg•m

根据： M/【σ】=W=BS2/6 B/S=4/7 S 为方木高 则： M/【σ】=2S3/21，得出： B方木宽 S=（21M/【σ】）1/3 =（21×15.6×100/70）1/3 =7.76Ccm

B=4S/7=4×7.76/7=4.44cm

根据计算选取5×10cm的方木，做为横楞。 下设纵楞间隔按600mm间距布置，则受力q为: q=4.162t/m2×0.3=1.2846t 则纵楞的弯矩 M=1/8qL2

=1/8×1.2846×103×0.62 =57.8kg•m

则 S=[（6×57.8×100）÷70]1/3 =7.91㎝

通过上式计算选取方木10×10㎝方木，做为纵楞