计算书—3
K31+298毛坪大桥满堂支架现浇箱梁计算书
一、概述
K31+298毛坪大桥设计与五里川互通相接，相接部位桥梁宽度为渐变，渐变处设计采用现浇箱梁。全桥共有9联现浇箱梁，左幅5联（第4联～第8联），右幅4联（第5联～第8联）。现浇箱梁上部结构桥跨组合情况为左幅：3×25+4×25+4×25+3×24+(16+25+25)，右幅：3×25+3×25+3×24+(25+25+16)。左幅各联施工顺序：6→5、7→4、8，右幅各联施工顺序：5、6→7→8。各联除左幅第6联为两端张拉以外，均为单端张拉。
二、箱梁设计情况
全桥箱梁高度均为1.5m。跨中顶板厚度25cm，底板厚度22cm，梁端顶板厚度45cm，底板厚度42cm。翼板宽度2m，翼板端部厚度15cm，翼板根部45cm。腹板高度105cm，厚度由梁端70cm向跨中50cm渐变。
箱梁横断面如下图：
跨中
根据以上数据可以看出，全桥9联箱梁除跨度和室数不同外，其它尺寸均相同。所以在满堂支架设计时仅按其中一种情况进行设计，以左幅第8联为例进行验算。无论计算支架、底模板、横向木方、纵向木方及门架处工字钢等均按最不利情况进行验算。
三、支架搭设方案
1、基础处理
（1）受施工场地限制桩基施工的泥浆坑设置在桥位处，基础施工时先将泥浆、钻渣及泥浆扰动的土体清除干净，然后逐层回填碎石土至原地表以上50cm，回填过程中控制每层厚度不大于30cm，且需要分层压实，压实度不小于96%，振动压路机碾压不到的死角部位采用小型压实机具碾压密实。
（2）原地表整平后进行填前碾压，如原地表地基承载力达不到150kpa则进行换填碎石土处理。然后在原地表上分两层填筑50cm厚碎石土，碾压至压实度达到96%。碎石土垫层顶面设置1%单向排水横坡。
（3）在碎石土垫层上浇筑厚度为15cm的C15混凝土，混凝土垫
层比翼板端部宽出1m。在垫层边部设置底宽30cm，深40cm，边坡1:0.5的排水沟，排水沟采用水泥砂浆抹面防护。
2、支架搭设
支架采用ф48×3.5mm碗扣式钢管支架。支架立杆底部设置底托，顶部设置顶托。腹板处纵向木方采用扣件式脚手架支撑加固，与木方相接处设置顶托。
（1）主架体
①立杆横距
腹板位置60cm（不少于3排），底板位置90cm，翼板位置90cm（不少于3排）,端横梁和中横梁处按以上间距布置，但立杆间距90cm处再套一次90cm支架，支架与主架体之间用扣件式脚手架连接固定。
②立杆纵距
端、中横梁及腹板渐变段60cm，跨中90cm，要注意端横梁处支架横桥向不少于3排。支架搭设时注意立杆连接销在同一水平面上的数量不超过50%，以保证支架整体安全稳定。
③横杆步距
横杆步距均按1.2m进行设计。
④纵向分配梁
纵向分配梁采用10×10cm木方，木方接头必须设置在顶托上，且做到各占1半。
⑤横向分配梁
横向分配梁采用8×8cm木方，端、中横梁和腹板渐变段中到中距
离20cm，跨中部位中到中距离25cm。
（2）门洞
门洞尺寸按高4.5×宽5m预留，门洞支架搭设箱梁底板位置按30×30cm布置，翼缘板位置按30×60cm布置，工字钢下每处设置4排支架。支架放置在1.3m宽×1.5m高C20混凝土防撞墩上，C20混凝土防撞墩每节长度为1.5m，施工时预埋吊环重复使用。立杆顶托上顺着被交叉S331路中心线方向放置[16槽钢对焊做为横桥向分配梁，槽钢之间采用连接筋焊接加固，其上放置I32a工字钢，间距50cm，工字钢之间采用连接筋加固，与槽钢之间要焊接牢固。门洞支架与主架体之间采用扣件式脚手架连接加固，间距按横杆步距执行。
（3）主架体加固
为了增加支架的整体稳定性和刚度，进行适当加固，沿纵向每5排设置一道横向剪力撑，全部外围都要设剪力撑。
（4）模板使用
现浇箱梁底模板采用 1.8cm厚清水板，清水板尺寸为1.22m×2.44m。
（5）腹板及翼板加固
腹板竖向5×8cm木方按间距40cm布置，顺桥向设置3根8×8cm 木方，采用扣件式钢管支架支撑加固。
翼板横向分配梁采用5×8cm木方，间距按50cm布置，纵向设置3根8×8cm木方。
四、计算依据
㈠、《路桥施工计算手册》；
㈡、《三阶段施工图设计》；
㈢、《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》JGJ 130－2011；
㈣、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008；
㈤、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011；
㈥、《公路工程施工安全技术规范》JTJ 076-95；
㈦、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004。
五、支架受力分析
㈠、中横梁1.8m范围内计算（底板宽8.2m）
1、钢管脚手架
（1）箱梁混凝土荷载＝1.8×8.2×1.5×26＝575.6KN
（2）模板体系荷载＝1.8×8.2×0.75＝11.1KN
（3）混凝土施工倾到荷载＝1.8×8.2×4＝59.0KN
（4）混凝土施工振捣荷载＝1.8×8.2×4＝59.0KN
（5）施工机具人员荷载＝1.8×8.2×2.5＝36.9KN
（6）1～5项荷载合计830.9KN
（7）脚手架立管数量25根（平面图查得）
（8）钢管强度计算：
脚手架为旧钢管，壁厚按3mm计算，则截面积＝423.9mm2，旧管疲劳折减系数按0.8计算，旧管疲劳折减后截面积＝339.12mm2，б=N/An＝830.9/25×1000/339.12＝98.0Mpa<205Mpa（P235A钢管
容许应力为205Mpa），强度满足要求。
（9）钢管稳定性计算：
钢管回转半径i＝1.58cm（《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》附录B），长度附加系数＝1.155，水平钢管步距＝1.2m，则l0=1.155/1.2＝1.386，λ＝1.58/1.386×100＝87.7，轴心受压构件的稳定系数＝0.661（附录C），则：
N/（Ф*A）=σ/Φ＝98.0/0.661＝148.3Mpa <205Mpa（P235A钢管容许应力为205Mpa），稳定性满足要求。
2、底模板计算
（1）强度计算
面板抗弯界面系数 W=bh2/6＝1×0.0182/6＝0.000054，惯性矩 I＝bh3/12＝1×0.0183/12＝0.00000049，q＝830.9/1.8/8.2＝56.3KN/m，板跨中弯矩M=ql2/8＝56.3×0.122/8＝0.101KN·m，
则：抗拉应力σ＝M/W＝0.101/0.00000054/1000＝1.88Mpa<13Mpa，底模板强度满足要求。
（2）挠度计算
f max＝5ql4/384EI＝5×56.3×0.124/（384×1×107×0.00000049）＝0.0000313m<1/400=0.0025m，底模板挠度满足要求。
3、8×8cm木方计算（横向分配梁）
（1）通过强度计算木方断面尺寸
单位面积荷载＝56.3KN/m2，方木每延米荷载＝56.3×0.2＝11.3KN/m，跨中弯矩＝11.3×0.52/8＝0.35KN·m，需要的截面模量＝
W=0.35/(1.2×12×103)＝0.0000244m3，木方宽度预设为0.08m则，h=（6×0.0000244/0.1）0.5＝0.04m，实际木方厚度为0.08m，满足要求。
（2）挠度计算
I＝0.08×0.083/12＝0.0000034，f＝0.0002684，f/l2＝0.0002684<0.5/400=0.0005369，挠度满足要求。
4、10×10cm木方计算（纵向分配梁）
（1）通过强度计算木方断面尺寸
单位面积荷载＝56.3KN/m2，方木每延米荷载＝56.3×0.6＝33.8KN/m，跨中弯矩＝33.8×0.52/8＝1.06KN·m，需要的截面模量＝W=1.06/(1.2×12×103)＝0.0000733m3，木方宽度预设为0.1m则，h=（6×0.0000733/0.1）0.5＝0.07m，实际木方厚度为0.1m，满足要求。
（2）挠度计算
I＝0.1×0.13/12＝0.0000083，f＝0.0003299，f/l2＝0.0003299<0.5/400=0.0006597，挠度满足要求。
以上中横梁1.8m范围内钢管支架、底模板、8×8cm木方和10×10cm 木方计算满足要求，则梁横梁和腹板渐变段一定可行。
㈡、跨中2.7m范围内计算（底板宽8.2m）
1、钢管脚手架
（1）箱梁混凝土荷载＝2.7×6.999m2×26＝491.3KN
（2）模板体系荷载＝2.7×8.2×0.75＝16.6KN
（3）混凝土施工倾到荷载＝2.7×8.2×4＝88.6KN
（4）混凝土施工振捣荷载＝2.7×8.2×4＝88.6KN
（5）施工机具人员荷载＝2.7×8.2×2.5＝55.4KN
（6）1～5项荷载合计844.5KN
（7）脚手架立管数量33根（平面图查得）
（8）钢管强度计算：
脚手架为旧钢管，壁厚按3mm计算，则截面积＝423.9mm2，旧管疲劳折减系数按0.8计算，旧管疲劳折减后截面积＝339.12mm2，б=N/An＝1034.0/55×1000/339.12＝57.2Mpa<205Mpa（P235A钢管容许应力为205Mpa），强度满足要求。
（9）钢管稳定性计算：
钢管回转半径i＝1.58cm，长度附加系数＝1.155，水平钢管步距＝1.2m，则l0=1.155/1.2＝1.386，λ＝1.58/1.386×100＝87.7，轴心受压构件的稳定系数＝0.661，则：
N/（Ф*A）=σ/Φ＝75.5/0.661＝114.2Mpa <205Mpa（P235A钢管容许应力为205Mpa），稳定性满足要求。
2、底模板计算
（1）强度计算
面板抗弯界面系数 W=bh2/6＝1×0.0172/6＝0.000054，惯性矩 I＝bh3/12＝1×0.0183/12＝0.00000049，q＝844.5/2.7/8.2＝38.142KN/m，板跨中弯矩M=ql2/8＝38.142×0.172/8＝0.138KN·m，
则：抗拉应力σ＝M/W＝0.138/0.000054/1000＝2.55Mpa<13Mpa，底模板强度满足要求。
（2）挠度计算
f max＝5ql4/384EI＝5×38.142×0.174/（384×1×107×0.00000049）＝0.0000854m<1/400=0.0025m，底模板挠度满足要求。
3、10×10cm木方计算（横向分配梁）
（1）通过强度计算木方断面尺寸
单位面积荷载＝38.1KN/m2，方木每延米荷载＝38.1×0.25＝9.5KN/m，跨中弯矩＝9.5×0.82/8＝0.76KN·m，需要的截面模量＝W=0.76/(1.2×12×103)＝0.000053m3，木方宽度预设为0.08m则，h=（6×0.000053/0.08）0.5＝0.06m，实际木方厚度为0.08m，满足要求。
（2）挠度计算
I＝0.08×0.083/12＝0.0000034，f＝0.0014899，f/l2＝0.0014899<0.8/400=0.0018624，挠度满足要求。
4、10×10cm木方计算（纵向分配梁）
（1）通过强度计算木方断面尺寸
单位面积荷载＝38.1KN/m2，方木每延米荷载＝38.1×0.75＝28.6KN/m，跨中弯矩＝28.6×0.82/8＝2.29KN·m，需要的截面模量＝W=2.29/(1.2×12×103)＝0.0001589m3，木方宽度预设为0.1m则，h=（6×0.0001589/0.1）0.5＝0.09m，实际木方厚度为0.1m，满足要求。
（2）挠度计算
I＝0.1×0.13/12＝0.0000083，f＝0.0018308，f/l2＝0.0018308<0.8/400=0.0022885，挠度满足要求。
以上钢管支架、底模板、8×8cm木方和10×10cm木方计算满足
要求。
㈢、门洞计算（底板宽8.2m）
1、钢管脚手架
（1）箱梁混凝土荷载＝9×6.999m2×26＝1797.3KN
（2）支架荷载＝68.0KN
（3）工字钢荷载＝91.5KN
（4）模板体系荷载＝9×8.2×0.75＝55.4KN
（5）混凝土施工倾到荷载＝9×8.2×4＝295.2KN
（6）混凝土施工振捣荷载＝9×8.2×4＝295.2KN
（7）施工机具人员荷载＝9×8.2×2.5＝184.5KN
（8）1～7项荷载合计2987.2KN
（9）脚手架立管数量256根（平面图查得）
（10）钢管强度计算：
脚手架为旧钢管，壁厚按3mm计算，则截面积＝423.9mm2，旧管疲劳折减系数按0.8计算，旧管疲劳折减后截面积＝339.12mm2，б=N/An＝2987.2/256×1000/339.12＝34.4Mpa<205Mpa（P235A钢管容许应力为205Mpa），强度满足要求。
（11）钢管稳定性计算：
钢管回转半径i＝1.58cm，长度附加系数＝1.155，水平钢管步距＝1.2m，则l0=1.155/1.2＝1.386，λ＝1.58/1.386×100＝87.7，轴心受压构件的稳定系数＝0.661，则：
N/（Ф*A）=σ/Φ＝34.4/0.661＝52.1Mpa <205Mpa（P235A钢管容
许应力为205Mpa），稳定性满足要求。
2、32a工字钢
均布荷载q＝2987.2/18/9.6＝17.2KN/m，M＝17.2/6.5＝90.0KN·m，σ=M/W=90.0×103/692.5＝130.1Mpa<145Mpa，满足要求。
经过计算，门洞处钢管支架强度、稳定性和工字钢强度满足要求。