斜腿鋼構支架計算

1、××省××至××高速公路第T××合同段××分離式立體交叉現(xiàn)澆支架計算書××省公路橋梁工程總公司××高速公路××境××至××T××合同段項目經(jīng)理部2021年4月斜腿鋼構人行天橋支架現(xiàn)澆專項施工方案工程名稱：×× 分 離 式 立 體 交 叉施工單位：××省公路橋梁工程總公司 編 制 人： 審 核 人： 審 批 人： ××省

2、公路橋梁工程總公司××高速公路××境××至××T××合同段項目經(jīng)理部二0二一年四月××分離式立體交叉支架計算一、 工程概況××分離式立體交叉橋上跨主線，主線樁號K50+380，交角90。，左右兩側連接原有機耕道，橋梁上部構造采用11+24+11米斜腿鋼構，下部構造為鋼筋混凝土基礎，實體式橋臺。設計荷載：公路II級，橋面凈寬4.5米。二、 工程數(shù)量表1、××分離式立體交叉工程數(shù)量表序號材料名稱單位數(shù)量工程部位1混凝土C30砼m3206.4

3、上部構造-主梁斜腿、橫隔梁、橋面板、鋪裝、防撞墻241.5下部構造-臺帽3C25砼m36.8下部構造-臺身4C20片石砼m3196.3下部構造-臺身5 級 鋼 筋3216223.8上部構造-主梁斜腿61767.8下部構造-拱座7284450上部構造-主梁斜腿8252740.1上部構造-橫隔梁916891上部構造-主梁斜腿10674下部構造-拱座11144578.2上部構造-橋面板12126125.6上部構造-橫隔梁、橋面板13331.2下部構造-臺帽、拱座14 級 鋼 筋142688.6上部構造-防撞墻15121435.2上部構造-防撞墻16104150.6上部構造-主梁斜腿1778.4下部構

4、造-臺帽188267.7上部構造-防撞墻19429.2下部構造-臺帽、拱座三、 施工方案根據(jù)斜腿鋼構結構特點結合現(xiàn)場實際情況，該橋施工擬采用扣件式滿堂支架現(xiàn)澆法施工。考慮橋梁所在位置無施工通道，施工來往車輛須從主線通行，在支架設計時考慮設置施工過車門洞。施工工序拱座、橋臺基礎開挖拱座、橋臺砼澆筑基礎處理支架搭設斜腿鋼筋制作、安裝斜腿砼澆筑腹板底模鋪設支架預壓底模調整腹板鋼筋制作、安裝腹板砼澆筑調整翼緣板底模與腹板側面的拼接綁扎翼緣板鋼筋澆筑翼緣板砼砼養(yǎng)生支架拆除場地清理支架設計及相關計算支架設計的有關資料和材料要求支架搭設使用的材料：采用Q235A（3號）鋼焊接鋼管，外徑48毫米，壁厚3.0毫

5、米。其化學成份與機械性能符合國家標準普通碳素鋼技術條件（GB70088）中的3號鎮(zhèn)靜鋼的要求。鋼管的力學特性：鋼管截面積：Am=（D2-d2）/4=424.1 mm2 截面慣性矩：Im=（D4-d4）/64=107830 mm4 截面模量： W=（D4-d4）/32D=4493 mm3 偏心率： =e*Am*W=(48/3)*424.1*4493=15.1回轉半徑： r=（D2-d2）/4）1/2=15.9長細比： =l0/r=l0/Im/Am 1500/15.9=94.340彎曲系數(shù)： （20）/1002=0.301 彈性模量： E=2.0×105Mpa 鋼管的容許應力：205Mp

6、a 鋼管扣件主要采用直角扣件，作兩垂直相交的鋼管連接用；旋轉扣件，用于2根任意相交鋼管連接；對接扣件，供對接鋼管用?？奂峡慑戣T鐵分類及技術條件（GB97867）的規(guī)定。機械性能不低于KT338的鍛鑄鐵制造要求?？奂郊篢形螺栓、螺母、墊圈所采用的材料應符合普通碳素結構鋼技術條件（GB70079）中A3的規(guī)定；螺紋要符合普通螺紋（GB19681）的規(guī)定；墊圈要符合墊圈（GB9676）的規(guī)定；單個可調支托設計荷載為30KN。支架頂口及底口分別設頂調與底調，水平和高度方向分別采用鋼管加設水平連接桿和斜向剪刀撐。建筑施工手冊腳手架章節(jié)查到扣件式鋼管腳手架的一個扣件的抗滑力為700千克力。模板采

7、用15 mm的竹編膠合模板配合采用100*100mm方木及150*150mm方木。支架主桿縱橫間距擬為60×60厘米，豎向步距100厘米，視計算結果再行調整。地面處理：該橋所處主線為石方挖方地段，基礎處理采用將原有路基表面浮土清理，采用細石渣（或碎石）調平，壓路機碾壓密實。斜腿、主梁構造（見圖1、圖2、圖3、圖4）： 圖1全橋立面圖圖2主梁俯視圖圖3腹板最大截面斷面圖圖4腹板中段最小截面斷面圖(一) 支架桿件受力計算1. 荷載計算：竹膠板：G1=300×9.8/1000=2.94 KN/m2每平米人和運輸工具重：Q2=250×9.8/1000=2.45 KN/m2

8、每平米砼搗固垂直作用力：Q3=4.0 KN/m2鋼管支架重（33.3N/m）：Q41221N/m2=1.3KN/m2每平米泵送砼沖擊力：Q5=2.0 KN/m2將支架受力驗算分為兩個最不利位置工況，并將受力分布集中在腹板寬度范圍。工況一：斜腿頂部主梁最大截面處該處現(xiàn)澆砼梁重：1.6×0.9(單位截面積)×1×26kN/m3=37.44KN/m Q6=41.6 KN/m2安全系數(shù)K=1.5 G=1.5×Gi=1.5×(2.94+2.45+4+1.3+2+41.6)=81.435KN/m2 工況二：全橋中段，支架門洞頂部該處現(xiàn)澆砼梁重：1.39&#

9、215;0.9(單位截面積)×1×26kN/m3=32.53KN Q6=36.14 KN/m2安全系數(shù)K=1.5 G=1.5×Gi=1.5×(2.94+2.45+4+1.3+2+36.14)=70.245KN/m22. 立桿計算：1 鋼管受力如圖5.單根鋼管立柱受力范圍2 計算見圖按兩端鉸接受壓構件計算。3 工況一每根立桿承受的力：N=81.435×0.6×0.9/2=21.987KN/根立桿承受小橫桿傳來的荷載，其豎向步距為1000mm。 1000/15.95 = 63 ，查表（路橋施工計算手冊P789頁，附表3-26軸心受壓鋼構件

10、的縱向彎曲系數(shù)1），得=0.754，則有，N = 1×A×=0.754×424×215=68.734KNNN，滿足要求。由于斜腿部位存在橫向分力，因此應垂直砼表面加斜撐，同時也分擔了部分荷載，更加安全。4 工況二每根立桿承受的力：N=73.245×0.6×0.9/2=19.776KN/根立桿承受小橫桿傳來的荷載，其豎向步距為1000mm。NN =68.734KN，滿足要求。5 桿地基承載力計算：該橋橋位所處地基為石質基礎，輔助以碎石調平，支架底部立桿采用10×10方木支墊，有效尺寸按0.1*0.3計。P=21.987

11、5;103（0.1m×0.3m）=732900Pa=0.73MPa按軟質巖石基礎最小承載力5MPaP=0.73=5，滿足要求3. 頂端小橫桿（竹膠板下10×10方木，全橋按30cm中心距布置）計算：1) 荷載計算(按工況一為小橫桿荷載最不利情況)： q=0.6×G=0.3×81.435=24.43KN/m2) 算簡圖（按剛性鉸接梁考慮。見圖6）圖6小橫桿計算簡圖3) 計算彎曲強度：根據(jù)路橋施工計算手冊P437頁，彎曲強度按下公式計算： I =833.3cm4， w =166.7cm3，E=9×103=MPa =2.198MPa=12MPa ma

12、x= R/S=ql/2S=24.43×103×0.6/（2×0.01）=0.732Mpa<1.9Mpa彎曲剛度：0.11mmf=L/400=1.5mm滿足要求。4. 大橫桿（縱向水平桿）計算：1) 荷載計算（大橫桿承受力以小橫桿傳來的最大反力為計算值）： P24.43×0.614.65KN2) 計算簡圖（按二跨連續(xù)梁最不利荷載考慮。見圖5）：圖5大橫桿計算簡圖3) 計算：彎曲強度：=146.73MPa=205MPamax= R/S=P/S=14.65×103/（4.241×10-4）=34.543Mpa<85Mpa彎曲撓度

13、：0.605mmf =L/400=1.5mm均滿足要求。5. 該支架頂端，順橋向利用長鋼管調整底板曲線，為達到立桿頂端可調節(jié)的目的，頂部用兩只活扣搭接一根短桿。為滿足扣件抗滑承載力要求，除搭接用的兩只活扣，短管底端，長管搭接處，必須設一只扣件拖住短管；頂端橫豎向管節(jié)點下，也必須增加一只扣件。 小橫桿及大橫桿驗算，在橫豎向管架布距一致的情況下，工況一能夠通過，工況二同樣能夠通過。(二) 過車門洞處理對于砼施工順序為：斜腿砼澆筑完成后，搭設支架，拼裝腹板及橫隔梁底模，同時拼裝避開腹板側模大約20cm的翼緣板底模，作為預壓平臺，預壓完成后，綁扎腹板鋼筋，澆筑腹板及橫隔梁砼，頂面進入翼緣板砼約2cm，

14、然后拆除腹板側模，修整翼緣板模板，綁扎翼緣板鋼筋，澆筑翼緣板砼。該橋位置橫跨主線，確保主線施工車輛正常通行。在現(xiàn)澆滿堂支架中部設置寬度4米，高4.7米門洞。支撐采用4排30cm×30cm扣件搭設，下做25cm厚混凝土基礎?？v梁采用16#工字鋼焊接，間距30cm，共計采用16工字鋼26根。其上滿鋪木板，防止高空墜物。具體詳見門洞支架構造圖。1) 16工字鋼力學參數(shù)見下表：表3熱軋普通工字鋼截面特性表型號尺寸（）截面 面積 （2）質量 （/m）截面 慣性矩 I(4)截面 抵抗矩 W(3) 半截面面積矩S(3)回轉 半徑 i（）高度（h）翼緣寬度（b）腹板 厚度（d）16160886.02

15、6.1120.501127140.980.86.572) 受力分析：根據(jù)門洞構造圖，考慮門洞范圍梁體重量由管架傳遞到縱向工字鋼上，及該范圍內荷載由縱向工字鋼平均承擔,并經(jīng)2cm厚鋼板支點分配傳遞到鋼管立柱至混凝土基座。3) 工字鋼受力如下圖4) 受力計算 門洞區(qū)域混凝土及其他荷載為：竹膠板：G1=300×9.8/1000=2.94 KN/m2每平米人和運輸工具重：Q2=250×9.8/1000=2.45 KN/m2每平米砼搗固垂直作用力：Q3=4.0 KN/m2鋼管支架重（33.3N/m）：Q4342.25N/m2=0.34KN/m2每平米泵送砼沖擊力：Q5=2.0 KN/

16、m2首次澆筑砼梁重：1.11×0.9(單位截面積)×1×26kN/m3=25.974KN/m 單側腹板由六根16#工字鋼承載。則該組16號工字鋼所承受荷載為：G1=1.5×Gi=1.5×(2.94+2.45+4+0.34+2) ×0.9+25.974=54.8KN/m G= G1+ G2=54.8+0.205×6=56.03 KN/m根據(jù)受力分析，建立力學模型如下圖： 算支座反力：Rb=Rc=56.03×4/2=112.06KN如圖示的工字鋼門梁支點受力分配處理后，單根立管的荷載為：P=（56.03×6/

17、2）/12=14 KN，能夠滿足承載要求。 彎矩圖根據(jù)工字鋼計算模型，繪制彎矩圖如下： 彎曲強度驗算由以上力學計算得之，最大彎矩出現(xiàn)在跨中位置，即：Mmax= =110.3KN/m= =130.47Mpaw=145MPa (滿足) 工字鋼剪應力驗算max= R/S=P/S=112.06×103/（6×26.11×10-4）=7.15Mpa<85Mpa 縱梁跨度中點撓度fmax=0.009.2m=f=L/400=0.01m(滿足)經(jīng)以上計算表明，該組16號工字鋼門梁能夠滿足要求。(三) 底模強度、剛度驗算底模置于內楞上，內楞間距為300mm，受力按4跨連續(xù)梁均

18、布荷載(底模按木模)進行驗算，其計算單元見圖2，受力簡圖見圖3。 圖2：底模板仰視圖 圖3： 受力計算簡圖勻布荷載q=模面每平米荷載總和×0.3m×安全系數(shù)=(2.94+2.45+4+2+41.6)KN×0.6m×1.5 =47.691 KN/m木材的彈性模量：E=9×103 MPa底模抗矩： W=bh2/2=0.6×0.0152/2=6.75×10-5 m3底模板的慣性矩：I=bh3/2=0.6×0.0153/2=10.125×10-7 m4抗彎強度： f=12 MPa外模充許撓度 =l/400=300

19、/400=0.75mm彎拉應力：=2.65MPa=12MPa剪應力：max= R/S=ql/2S=47.691×103×0.3/（2×0.6×0.015）=0.795Mpa<1.9Mpa撓度變形：0.11mmf=L/400=1.5mm根據(jù)上述計算，底模的強度和剛度滿足要求。四、 支架預壓：1. 預壓目的：檢驗支架及地基的度及穩(wěn)定性，消除整個支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測量出支架的彈性變形。2. 預壓材料：用編織袋裝砂對整個支架進行預壓,預壓荷載為梁體自重的120,按均布荷載設置。3. 預壓觀測：支架搭設、模板鋪設完成后，即可進行支架預壓工作。根據(jù)現(xiàn)場施工工藝及工序，預壓重量僅需考慮橋面系主梁部分部分，扣減已施工斜腿部分，混凝土總量93 m3，計算重量：93 m3×26KN/ m3=2418KN246t