2陈家垅0号块及边跨支架计算书

0#块支架及边跨直线段支架计算书

一、0#块支架计算

1、计算依据及参考资料

《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）；

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； 《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）； 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）； 《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)； 《钢结构设计规范》GB 50017—2003 G354冷水江至新化公路相关设计图纸 2、基本参数

钢筋混凝土密度取2.6t/m3，钢材密度取7.85t/m3，钢材弹性模量E=2.1x105Mpa，泊松比取0.3。

Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值[f]=215Mpa，抗剪强度设计值[fv]=125Mpa。 3、计算方法和内容

本支架采用SAP2000V1.5.1程序，对受力构件进行分析。 荷载施加：

0#块混凝土浇筑时，墩身以外的箱梁腹板及底板混凝土自重荷载按实际重量作用在0#块底模面板上；顶板、翼板砼自重作用在外模桁架上，并将外模桁架支反力以均布线荷载方式作用在0#块支架上；0#块支架结构在计算模型中以自重形式施加。

主要计算内容：0#块支架体系强度、刚度和稳定性计算。 4、荷载组合 ① 模板及支架自重；

模板及支架结构自重按7.85t/ m3在计算模型中考虑。 ② 新浇筑钢筋混凝土自重；

砼体积按实际截面尺寸计算，按2.6t/ m3的密度换算成荷载施加在模板和支

架结构上。

③ 施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载； 人群、机具等临时荷载取g临=1KN/ m2。 ④ 振捣混凝土时产生的荷载；

砼振捣对模板的荷载取g捣=2KN/ m2。 ⑤ 倾倒混凝土时产生的荷载。

砼倾倒对模板的荷载取g倾=2KN/ m2。

由于支架受风面积小，本地冬季大风大雪气候较为少见，故计算中未计风、雪荷载。 5、支架结构

本方案中0#块单幅单边共采用16根ф630x10mm钢管柱支承，钢管柱顶端布置双拼36B工字钢主梁；主梁上按1m间距布设36B工字钢分配梁；分配梁上按60cm间距布设14#工字钢肋梁。以此承托整个0#块模板及钢桁架系统，具体布置见下图。

陈家垅大桥支架横剖面图

陈家垅大桥支架纵剖面图

6、荷载计算 6.1 荷载分布

陈家垅0#块混凝土情况如下图

因0#块左右两幅中心对称，墩柱处上方混凝土由墩柱承力，故受力验算时以单幅单侧计算，且未计墩柱上方荷载。

翼板混凝土体积为V1=14.04m3，自重G1=357.74kN 顶板及底板混凝土体积为V2=43.56m3，自重G2=1109.98kN

外侧腹板混凝土体积为V3=35.56m3，自重G3=906.13kN 内侧腹板混凝土体积为V4=36.26m3，自重G4=923.85kN 6.2受力分析

6.2.1 肋梁受力分析

肋梁采用14#工字钢按60cm均布，内侧腹板宽95公分，布置三根14#工字钢；考虑受力最不利部位，对内侧腹板处进行分析，此处肋梁由6根间距1m 36b工字钢分配梁支承，受力情况如下图。

内侧腹板砼自重G=923.85kN，q1=G/n/l=59.22kN/m

按最不利情况人员机具、砼浇筑倾倒荷载、砼振捣荷载同时对内侧腹板处产生作用，组合荷载值为P=(g临+g捣+g倾)•S=20.8kN,q2=P/n/l=3.26kN/m 取以上值建模进行分析，肋梁受力情况如下图：

肋梁弯矩如下图：

肋梁应力如下图：

肋梁变形情况如下图：

由上述分析结果可得：

肋梁最大弯距为第二、五支点处，Mmax=6.23kN•m 最大应力值σ

max

=61.29MPa<[σ]=215MPa

最大形变为一二与五六支点间，f=0.4mm<[f]=L/500=2mm 6.2.2 分配梁受力分析

分配梁采用36b工字钢，按1m间距均布6根36b#工字钢，由2根双拼36b工字钢及墩柱预埋牛腿支承，受力情况如下图。

单幅单侧翼板砼自重G1=357.74kN，q1= G1/n/l=9.94kN/m 顶板及底板砼自重G2=1109.98kN，q2= G2/n/l=30.33 kN/m 外侧腹板砼自重G3=906.13kN，q3= G3/n/l=158.97kN/m 内侧腹板砼自重G4=906.13kN，q4= G4/n/l=162.08 kN/m

钢模板及桁架系统按横断面每米1.5t计算，总重G5=1.5*5.2*9.8=76.44kN；14#工字钢肋梁自重G6=41.17kN；按最不利情况人员机具、砼浇筑倾倒荷载、砼振捣荷载同时对内侧腹板处产生作用，组合荷载值为P=(g临+g捣+g倾)•S=364kN。 q5=（G5+ G6+P)n/l=5.73kN/m

取以上值建模进行分析，分配梁受力情况如下图：

分配梁弯距如下图：

分配梁应力如下图：

肋梁变形情况如下图：

支座反力情况如下图：

由上述分析结果可得：

肋梁最大弯距为第三四支点间，Mmax=57.01kN•m 最大应力值σ

max

=62.19MPa<[σ]=215MPa

最大形变为三四支点间，f=1.6mm<[f]=L/500=5.17mm 最大支反力为第四支点处，Rmax=186.05kN

6.2.3 主梁受力分析

主梁采用双拼36b工字钢，布置于钢管柱顶端，受力情况如下图。

由6.2.2中计算得单根分配梁最大支座反力为R=186.05kN，即P=R=186.05kN

取上值建模进行分析，主梁受力情况如下图：

分配梁弯距如下图：

分配梁应力如下图：

肋梁变形情况如下图：

支座反力情况如下图：

由上述分析结果可得：

肋梁最大弯距为第一支点处，Mmax=111.79kN•m 最大应力值σ

max

=61.06MPa<[σ]=215MPa

最大形变为第一、二支点间，f=0.5mm<[f]=L/500=5mm

第一支点处支座反力为R1=444.52kN，第二支点处支座反力为R2=455.46kN，第三支点处支座反力为R3=219.74kN。

6.2.4 钢管柱受力分析

9#墩梁底距承台距离最远，对9#墩进行分析。钢管柱采用ф630x10mm，9#墩外侧斜柱长度为L1=22.12m，内侧竖直柱长度为L2=22.04m。 结合6.2.2中支座反力值可得外侧钢管柱轴力 N1= R1* L1/ L2=446.13kN< N2=R2=455.46kN

故0#块支架体系中钢管柱轴力最大值为N=455.46kN，长度l=22.04m。 单柱强度计算：

ф630x10mm截面面积为A=π（R2-r2)=0.019568m2 σ=N/A=23.28 MPa <[σ]=190MPa 单柱稳定性计算：

回转半径rh=[√(R2+r2)]/2=0.219m

查《钢结构设计规范》表5.3.4，折减系数取0.7。

几何长度l=22.04m，l0=l*0.7=15.428m

λ= l0/ rh=70.4，查《钢结构设计规范》附表C-1，φ=0.837 N/（φ*A）=27.81 MPa <[σ]=190MPa

6.2.5 焊接牛腿受力分析

牛腿结构如下图（单位mm）：

由6.2.2中计算结果，焊接钢板牛腿所受竖向力P=R3=219.74kN，受力长度0.16m。

得Mmax=ql2/2=17.58kN•m，剪力V=P=219.74kN。

焊缝焊脚尺寸采用hf8mm，有效焊缝取he0.7hf5.6mm 则焊缝有效竖向截面面积：Aw159.36cm2

全部焊缝有效截面对x轴的惯性距和截面模量：Ix8321cm4，

Wx555cm3

焊缝强度验算：

Mmax17.5810331.68MPaffw160MPa牛腿顶面焊缝拉应力： f6Wx55510

V219.74103竖向焊缝剪应力： f37.02MPa4Aw159.3610

因本结构中为静载，取f1.22，竖向焊缝应力为：

f1(

f231.682)(f)2()37.02245.22MPaffw160MPaf1.22 牛腿预埋件计算：

4K 215*103632kN1V1.55219.74340.6kN1.5Aft1.519.610K2M1.517.5826.37kNm0.85h0Af0.850.339.810421510359kNm

7.计算结论

以上计算结果表明陈家垅大桥支架结构体系刚度、强度和稳定性能满足施工要求。

二、陈家垅大桥边跨现浇段支架计算

1.6#墩边跨支架计算

陈家垅边跨现浇段梁高为3m，根据图纸数据 陈家垅边跨现浇段翼板体积10.15m3，自重258.67kN 顶板体积19.93m3，自重507.77kN 底板体积17.96m3，自重457.66kN 外侧腹板体积12.10m3，自重308.30kN 内侧腹板体积12.72m3，自重324.01kN

模板自重按每米1.5T计，施工面荷载按2kN/m2计 （1）工字钢I22b分配梁验算

按最不利荷载位置考虑，计算内侧腹板处分配梁情况，此处腹板重量由两根有效受力长度7.52m长I22B工字钢承担,Q235工字钢[σ]=140Mpa,[fv]=90Mpa

混凝土自重324.01kN，对单根工字钢线荷载q1=21.54kN/m 施工荷载q2=2kN/m 受力简图如下：

受力分布如下图：

弯距值如下图：

弯应力如下图：

剪力分布如下图：

变形情况如下图：

支座反力情况如下：

由上述可知，工字钢最大弯应力为σ=87.77mPa<[σ]=140Mpa

最大剪力V=46.42kN，τ=VS/（Ixtw）=26.13 Mpa <[fv]=90Mpa 挠度f=2.27mm由支座反力分别为26.36kN、91.77kN、61.63kN，可知中间的主梁承担整个现浇梁体51%重量。

（2）工字钢I45b主梁梁验算

按最不利荷载位置考虑，计算中间承担梁体51%重量主梁情况，该主梁由一根14m长I45B工字钢承担,Q235工字钢[σ]=140Mpa,[fv]=90Mpa

混凝土翼板单侧自重258.67kN，对主梁产生19.56~68.74kN/m的梯形分布线荷载q1,

顶板及底板自重965.33kN， q2=71.42kN/m 外侧腹板自重308.30kN，q3=286.17kN/m 内侧腹板自重324.01kN，q4=300.075/m

模板自重按每米1.5T计，施工面荷载按2kN/m2计,q5=11.43/m

受力简图如下：

受力分布如下图：

弯距值如下图：

弯应力如下图：

剪力分布如下图：

变形情况如下图：

支座反力情况如下：

由上述可知，工字钢最大弯应力为σ=94.55mPa<[σ]=140Mpa

最大剪力V=247.69kN，τ=VS/（Ixtw）=68.01Mpa <[fv]=90Mpa 挠度f=3.9mm（2）支架立柱钢管ф630x10mm验算

验算取最大支座反力378.3kN计算，长度取6#墩处钢管长度13.75m

ф630x10mm截面面积为A=π（R2-r2)=0.019568m2 σ=N/A=23.28 MPa <[σ]=190MPa 单柱稳定性计算：

回转半径rh=[√(R2+r2)]/2=0.219m

查《钢结构设计规范》表5.3.4，折减系数取0.7。 几何长度l=13.75m，l0=l*0.7=9.625m

λ= l0/ rh=44，查《钢结构设计规范》附表C-1，φ=0.932 N/（φ*A）=20.743 MPa <[σ]=140MPa

(3）基础承载力

由上可知钢管柱最大轴力378.3kN，

基础为1*1扩大基础，则基础对地基压强为P=F/S=0.38mpa 所以支架地基承载力不得小于0.5mpa。

1.10#墩边跨支架计算 根据图纸数据

陈家垅10#墩边跨现浇段翼板体积10.15m3，自重258.67kN 顶板体积19.93m3，自重507.77kN 底板体积17.96m3，自重457.66kN 外侧腹板体积12.10m3，自重308.30kN 内侧腹板体积12.72m3，自重324.01kN

模板自重按每米1.5T计，施工面荷载按2kN/m2计 （1）工字钢I22b分配梁验算

按最不利荷载位置考虑，计算内侧腹板处分配梁情况，此处腹板重量由两根有效受力长度7.52m长I22B工字钢承担,Q235工字钢[σ]=140Mpa,[fv]=90Mpa

混凝土自重324.01kN，对单根工字钢线荷载q1=21.54kN/m 施工荷载q2=2kN/m 受力简图如下：

受力分布如下图：

弯距值如下图：

弯应力如下图：

剪力分布如下图：

变形情况如下图：

支座反力情况如下： 5.78

由上述可知，工字钢最大弯应力为σ=52.79mPa<[σ]=140Mpa

最大剪力V=55.7kN，τ=VS/（Ixtw）=31.35 Mpa <[fv]=90Mpa 挠度f=2.3mm由支座反力分别为5.78kN、72.09kN、104.09kN，可知右侧的主梁承担整个现浇梁体57%重量。

（2）工字钢I45b主梁梁验算

按最不利荷载位置考虑，计算右侧承担梁体57%重量主梁情况，该主梁由一根有效受力长度14m的I45B工字钢承担,Q235工字钢[σ]=140Mpa,[fv]=90Mpa

混凝土翼板单侧自重258.67kN，对主梁产生21.92~76.73kN/m的梯形分布线荷载q1,

顶板及底板自重965.33kN， q2=71.42kN/m 外侧腹板自重308.30kN，q3=286.17kN/m 内侧腹板自重324.01kN，q4=300.075/m

模板自重按每米1.5T计，施工面荷载按2kN/m2计,q5=5.12kN/m

受力简图如下：

受力分布如下图：

弯距值如下图：

弯应力如下图：

剪力分布如下图：

变形情况如下图：

支座反力情况如下：

由上述可知，工字钢最大弯应力为σ=84.39mPa<[σ]=140Mpa

最大剪力V=292.65kN，τ=VS/（Ixtw）=80.49Mpa <[fv]=90Mpa 挠度f=1.9mm（2）支架立柱钢管ф630x10mm验算

验算取最大支座反力455.81kN计算，长度取10#墩处钢管长度13.75m

ф630x10mm截面面积为A=π（R2-r2)=0.019568m2 σ=N/A=23.28 MPa <[σ]=190MPa 单柱稳定性计算：

回转半径rh=[√(R2+r2)]/2=0.219m

查《钢结构设计规范》表5.3.4，折减系数取0.7。 几何长度l=13.5m，l0=l*0.7=9.45m

λ= l0/ rh=43，查《钢结构设计规范》附表C-1，φ=0.934 N/（φ*A）=24.94MPa <[σ]=140MPa 3.计算结论

以上计算结果表明陈家垅大桥边跨直线段支架结构体系刚度、强度和稳定性能满足施工要求。