满堂支架受力计算

宿州市三八路市政工程－新汴河大桥

现浇箱梁支架设计计算书

一.

工程概况

三八路位于宿州市西部，向北跨越戚家沟及新汴河，向南与合徐（合肥－徐州）高速公路宿州市出口相连，承担大量的城市交通和一定的过境交通，设计道路为城市主干道新汴河桥位于三八路上，跨越新汴河。

1、 地理位置

2、 设计结构形式与尺寸

本桥主桥为双幅35m+45m+45m+35m四跨预应力混凝土等高度连续箱梁。桥面设置1.5%横坡，横坡通过箱梁腹板变高度来实现。箱梁梁高2.36~2.54米，单幅箱梁顶板宽

16米，底板宽为11米，箱梁顶、底板厚分别为0.25、0.20米，腹板厚为0.45米，两侧悬臂长均为2.5米，全联仅在桥墩支点截面处设置端、中横梁。箱梁采用纵向、横向预应力混凝土结构。全桥箱梁C50钢筋砼3748.16M3，下部构造为桩柱式墩。

3、 气象条件

区域位于季风暖湿带半湿润气候和季风亚热带湿润气候区，区内雨量充沛，年内分布不均，6月至9月降雨量较大，洪峰多出现在7～8月份，11月至翌年2月降水量最小。

4、 地形、地质条件

场地区域构造单元为中期淮地台淮河台拗淮北陷褶断带宿州凹断褶束，区域地层单元为皖北地区两淮分区淮北小区。场地位于宿州市三八路以北新汴河上，桥梁南北走向跨越新汴河，在地貌上属于淮北冲积平原。本场地所在地形比较平坦，场地地表标高为23.21米~26.84米，覆盖层为第四系，基岩埋深大于80米。根据本次勘探结果，勘探深度范围共分10层土，以亚粘土夹粉沙层为主。

二. 支架设计方案

（一）、上部结构荷载：

根据箱梁尺寸计算得，箱梁钢筋砼的自重为2.7t/m2（中部）和6.2t/m2（横隔梁部）。 1. 钢筋砼的重量： 2.7

钢筋砼的重量： 6.2

t/m2（中部） t/m2（横隔梁部）

2. 模板支架自重： 0.25 t/m2 3. 施工荷载： 0.2 t/m2 4. 振捣时的荷载： 0.4 t/m2 5. 倾倒砼时的荷载： 0.2 t/m2

则中部： （1+2+3）+4+5=2.7+0.25+0.2+0.4+0.2=3.85t/m2=37.73KPa 横隔梁部： （1+2+3）+4+5=6.2+0.25+0.2+0.4+0.2=7.35t/m2=72.03KPa

（二）．钢管支架的布置、受力计算

1、支架基础处理 （1）原地面的处理

对于河岸附近，先将地势大致整平，将表层耕殖土清除，然后碾压密实，对于地势低洼、沉积淤泥处，要将淤泥挖除后回填，分层碾压密实，上两层15cm厚5％石灰改善土，并做2％的双向横坡，压实度达到95％以上。灰土顶做一层10cm厚C20砼封层，隔绝地表水防止侵入支架地基。

要求：处理后的地基承载力>400KPa，表面平整、排水顺畅。 （2）水中支架基础

拟采用Φ600mm钢管桩打入河床。4米一排，钢管桩上用I40工字钢焊接连接，上置贝雷片。

要求：钢管桩入土深度不小于6米，工字钢顶面水平，贝雷顶面坡度一致。 2、水中支架基础设计 （1）贝雷荷载验算

①贝雷端部须设置在坚实的地面上，根据现场地形和1#、3#墩承台挖深，按1：0.5放坡（未考虑设置台阶），贝雷端部距承台基坑坡顶线退2.5米。经计算，贝雷端部距1#、3#墩各15米，故贝雷单道总长15+45*2+15=120米。

②荷载：箱梁、支架及施工荷载共计37.73KPa；贝雷每片重270Kg，加上销子、连接件等，每片按350Kg计，每片长3米，自重荷载=0.35/3*9.8=1.15KN/M。

每排间距按3

米，故贝雷承受荷载=37.73*3+1.15=115KN/M。

受力简图如下：

③Q＝7.047KN/m，L＝4m，贝雷的截面参数W=3570cm3 贝雷最大允许弯矩＝273MPa*3570cm3＝974.61KNm 跨中最大弯矩Mmax=0.08*QL2=0.08*115*4*4＝147.2KNm 安全系数K＝974.6/147.2＝6.6，满足使用要求。

（2）钢管桩顶部工字钢验算(双排I40)

箱梁、支架及施工荷载共计37.73KPa，7排贝雷荷载=（0.35*7*4*9.8）/11/4=2.18KPa。 Q＝（37.73+2.18）*4 =159.64 KN/m，L＝4m，双排I40截面参数W=1085.7*2=2171.4cm3 最大允许弯矩＝273MPa*2171.4cm3=592.79KNM

最大弯矩Mmax=0.08*ql2=0.08*159.64*42=204.34KNM 安全系数K=592.79/204.34=2.9 （3）钢管桩

钢管桩纵向间距4米，横向间距1.2米，每根桩承受荷载=3.85*4*1.2*9.8=181.1KN，图纸提供土质极限摩阻力=50~60KPa，Φ600mm钢管桩外周长=3.14*0.6=1.884m，入土按6m计，总面积=1.884*6=11.3m2，单根钢管桩承受荷能力=11.3 m2*50K Pa =565KN，故安全系数K=565/181.1=3.12。

3、脚手架设计

拟采用Φ48mm,壁厚3mm的轮扣式或碗扣式脚手架进行满堂搭设。

（1）中部上部结构荷载按3.85t/m2计，立杆间距0.9 *0.6m间隔布置，则每区格面积：A1=0.9*0.6=0.54m2，每根立杆承受荷载p=0.54*3.85=2.08t=20.37KN。

（2）端部上部结构荷载按7.35t/m2计，立杆间距0.45*0.9m间隔布置，则每区格面积：A1=0.45*0.9=0.405m2，每根立杆承受荷载p=0.405*7.35=2.97 t =29.17KN。

（3）竖向每隔h=1.2m,设纵横向钢管，根据《材料手册》及脚手架使用说明书，当横杆步距为1.2m时，每根立杆允许承受最大竖向荷载[p]= 30KN,p＜[p]，满足要求。

见下图。

（三）、支架顶纵横楞计算

横隔梁部支架比跨中加密一倍，故可只计算跨中部。

横向选用[10槽钢或方木，间距根据支架间距为90cm，纵向上置方木，间距30cm(端部取45cm)，计算选用纵、横向方木尺寸。木材按A3等级，弹性模量E＝9*103MPa。 1、 横向方木或槽钢验算 （1） 受力简图

按均布荷载考虑，每段为90cm，Q1＝（3.85-0.25）*0.9=3.24t/m＝31.752KN/M 弯矩图：

最大弯矩Mmax=0.08*ql2=0.08*31.75*9002=2057400NMM （2）方木验算

假定10cm*15cm方木，W=1/6*10*152=375cm3；I＝1/12*10*153=2812.5cm4

a、强度验算

σmax=Mmax/W＝2057400/(375*103)=5.48MPa<8.0 MPa满足要求。

b、挠度验算 跨中部分挠度：

ω＝（5-24λ2）*ql4/（384EI）＝（5-24*（300/900）2）*27.45*9004/（384*9*104*2812.5*104） ＝0.04997mm

ω/l=0.04997/900=1/18010<1/500满足要求。 （3）槽钢验算

a、强度验算

将槽钢立放，查材料表得：[10槽钢W=39.4 cm3，I＝198.3 cm4 σmax=Mmax/W＝2057400/(39.4*103)=52.22MPa<215 MPa可满足要求。 b、挠度验算（跨中部分挠度）：

ω＝（5-24λ2）*ql4/（384EI）＝（5-24*（300/900）2）*27.45*9004/（384*2.1*105*198.3*104） ＝0.3050mm

ω/l=0.3050/900=1/2950<1/500满足要求。 （4）水中支架底工字钢验算

箱梁、支架及施工荷载共计37.73KPa，支架排距0.6m，q=37.73*0.6=22.638KNm，贝雷排距=3.0米，假定采用I20a，截面参数W=236.9cm3 最大允许弯矩＝273MPa*236.94cm3=64.674KNM

最大弯矩Mmax=0.08*ql2=0.08*22.638*32=10.866KNM 安全系数K=64.674/10.866=5.9 2、 纵向方木。 中部P＝3.85t/m2, （1）强度验算

采用5cm*10cm方木立放，W=1/6*5*102=83.33cm3；I＝1/12*5*103=416.67cm4 A、方木间距采用0.3米，则Q＝（3.85-0.25）*0.3=1.08t/m＝10.584KN/M 最大弯矩Mmax=0.08*ql2=0.08*10.584*9002=685843NMM

σmax=Mmax/W＝685843/(83.33*103)=8.23MPa>8.0MPa，不满足要求。

B、方木间距采用0.2米，则Q＝（3.85-0.25）*0.2=0.72t/m＝7.056KN/M 最大弯矩Mmax=0.08*ql2=0.08*7.056*9002=457229NMM

σmax=Mmax/W＝457229/(83.33*103)=5.487MPa<8.0 Pa满足要求。

（2）跨度验算

方木跨度为90cm，按最大允许挠度l2/400计算，有：f＝ql24/128EI=l2/400 故：

（四）支架设计与验算结论

通过验算，本桥支架方案设计为：

＝119.36cm >90cm满足要求。

1、地基整平碾压处理、15cm厚5％石灰改善土+7cm厚C20砼封层，支架下支垫为40cm*40cm*10cm砼预制块；

2、跨中部立杆间距0.9m*0.6m间隔布置，横隔梁部按0.9m *0.45m间隔布置，竖向每隔h=1.2m，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落地撑，以保证满堂支架的整体稳定性。

3、支架顶纵向用10*15方木或[10槽钢竖置，上置横向10cm*10cm方木，间距为30cm，方木不小于A3等级。

4、水中支架采用Φ600mm钢管桩打入河床，4米一排，钢管桩上用双排I40工字钢焊接连接，上置7排贝雷片（半幅）间距2.8~3.0米（根据实际情况调节），上面按陆上支架搭设，底部垫以I20工字钢，如下图所示。

断面图

承台箱梁I20工字钢贝雷架I40工字钢钢管桩墩柱立面图 三、模板： 为了确保砼外观质量，模板是主要因素之一，因此对于模板除应保证其基本刚度

以外，还应考虑接缝处理，防止漏浆或变形。

（1）底模及侧模：

方案1：采用1*1.5大块钢模板，宽度比箱梁底宽尺寸少6mm，侧模与底模之间用海绵胶条粘贴，防止漏浆。

此方案优点：刚度高，表面光洁，周转率高。缺点是：一次投入大，除锈、清理、整平花费人工较多。

方案2：采用18mm以上竹胶板。优缺点：一次投入少，操作方便，但施工周期过长，受日晒雨淋，易毁损，影响箱梁外观，可用强力胶粘质量较好的地板革，以改善箱梁外观。

（2） 内模：采用竹胶板，分段、分块制作与安装，覆土工布以易于脱模。 四、支架预压方案

根据设计要求，箱梁施工前，应对支架进行预压，预压荷载为箱梁自重的100%，搭设支架时要预留支架弹性和非弹性变形量。

由箱梁设计截面计算得，箱梁平均每平方米自重为2.7T，如采用堆砂袋（松方密度1.35T/M3）预压，则预压高度为2米。

在地基处理完毕，可按照本支架方案及设计荷载高度进行荷载预压试验，观察地基、支架受力及沉降、压缩情况，以检验地基处理、支架设计的可靠度。

松开的记忆，飘落的莫名的尘埃，像起伏的微风，拂过脑海，留下一份情愁。一条街，没有那些人，那些身影，却能来回徘徊穿梭。街，行走时，纵然漫长，漫长，有时只为听一颗流动的心的呓语。沉默，倔强，回望，忘记，记住，一切像断了的弦，有时希望生活简单就好，有时却又莫名的颓废其中。 有些路，只能一个人走；有些事，只能一个人去经历。粗读加缪、萨特的存在主义，它告诉我，人就是非理性的存在。光秃秃的枝桠、清寂的清晨、流动的阳光，飘落于心，或快意，或寂寥，映照心境，然而，有时却只属于那一刻。总之，一切只是心情。 人生的画面一幅幅地剪辑，最后拼凑出的是一张五彩斑斓的水彩画，有艳丽的火红色，凝重的墨黑以及一抹忧郁的天蓝色。人的记忆很奇特，那些曾经的过往，就像一幅幅的背景图，只有一个瞬间，却没有以前或以后。比如，只能记得某个瞬间的微笑，只能在记忆的痕迹寻觅某时刻骑着单车穿过路口拐角的瞬间，却都不知晓为何微笑，为何穿过街角。 一切，有时荒诞得像一场莫名情景剧。然而，这就是生活。 曾经的梦，曾经的痛，曾经的歌，曾经的热情相拥，曾经的璀璨星空。 也许，多年以后，再也见不到的那些人，和着记忆的碎片飘荡而来，曾经伴着我们走过春华秋实。天空蔚蓝，杜鹃纷飞，飞过季节，曾经萍水相逢，欢聚一堂，蓦然回首，唯歌声飘留。让人忆起《米拉波桥》里的诗句：夜幕降临，钟声悠悠，时光已逝，唯我独留。 人在天涯，绵绵的思绪随着微风飘浮，从布满礁石的心灵海滩上穿过千山万水，来到游荡的身躯里，刻下一篇篇笺章。而这，或许在多年以后，当再次翻动时，原以为什么都已改变， 松开的记忆，飘落的莫名的尘埃，像起伏的微风，拂过脑海，留下一份情愁。一条街，没有那些人，那些身影，却能来回徘徊穿梭。街，行走时，纵然漫长，漫长，有时只为听一颗流动的心的呓语。沉默，倔强，回望，忘记，记住，一切像断了的弦，有时希望生活简单就好，有时却又莫名的颓废其中。 有些路，只能一个人走；有些事，只能一个人去经历。粗读加缪、萨特的存在主义，它告诉我，人就是非理性的存在。光秃秃的枝桠、清寂的清晨、流动的阳光，飘落于心，或快意，或寂寥，映照心境，然而，有时却只属于那一刻。总之，一切只是心情。 人生的画面一幅幅地剪辑，最后拼凑出的是一张五彩斑斓的水彩画，有艳丽的火红色，凝重的墨黑以及一抹忧郁的天蓝色。人的记忆很奇特，那些曾经的过往，就像一幅幅的背景图，只有一个瞬间，却没有以前或以后。比如，只能记得某个瞬间的微笑，只能在记忆的痕迹寻觅某时刻骑着单车穿过路口拐角的瞬间，却都不知晓为何微笑，为何穿过街角。 一切，有时荒诞得像一场莫名情景剧。然而，这就是生活。 曾经的梦，曾经的痛，曾经的歌，曾经的热情相拥，曾经的璀璨星空。 也许，多年以后，再也见不到的那些人，和着记忆的碎片飘荡而来，曾经伴着我们走过春华秋实。天空蔚蓝，杜鹃纷飞，飞过季节，曾经萍水相逢，欢聚一堂，蓦然回首，唯歌声飘留。让人忆起《米拉波桥》里的诗句：夜幕降临，钟声悠悠，时光已逝，唯我独留。