矮塔斜拉橋安全專項施工計算書及相關(guān)圖紙

13.1塔柱模板固定鋼絲繩驗算 113.1.1下塔柱拉結(jié)鋼絲繩強度驗算 113.1.2上塔柱拉結(jié)鋼絲繩強度驗算 413.20#塊模架相關(guān)計算 613.2.1計算依據(jù) 613.2.2荷載分析 613.2.30#塊模板驗算 613.2.3.1鋼模板驗算 613.2.3.2箱梁內(nèi)模計算 613.2.40#塊支架驗算 1113.2.4.1支架構(gòu)造 1113.2.4.2設(shè)計參數(shù)取值及要求 1213.2.4.3荷載分析 1313.2.4.4設(shè)計荷載 1313.2.4.5荷載計算 1313.2.4.6荷載組合 1413.2.4.7模型計算 1413.2.4.8結(jié)論及注意事項 2713.3邊跨現(xiàn)澆段模架相關(guān)計算 2713.3.1荷載分析 2713.3.2模板驗算 2713.3.2.1箱梁內(nèi)模及支撐體系計算 2713.3.2.2箱梁底模及木方次楞驗算 3213.3.3邊跨現(xiàn)澆段支架驗算 3413.3.3.1支架構(gòu)造 3413.3.3.2設(shè)計參數(shù)取值及要求 3613.3.3.3荷載分析 3713.3.3.4設(shè)計荷載 3713.3.3.5荷載計算 3813.3.3.6荷載組合 3813.3.3.7模型計算 3913.3.4其他驗算 5213.3.5相關(guān)圖紙 53PAGE13.1塔柱模板固定鋼絲繩驗算13.1.1下塔柱拉結(jié)鋼絲繩強度驗算塔柱整體呈V型弧形結(jié)構(gòu)，隨著高度的增加，塔柱傾斜的角度越大，固定模板的拉力也會進一步加大，故在下塔柱拉結(jié)鋼絲繩強度驗算時，取最后兩個節(jié)段施工時的工況為最不利工況。將最后兩個節(jié)段澆筑完成后，模板和濕重混凝土整體簡化成一根桿件，與最下層支撐模板的連接處簡化為一個鉸支座，鋼絲繩為該桿件的一個斜拉力，桿件受力狀況即可看成受重力均布荷載和一個斜拉結(jié)力，在重力均布線荷載q已知的情況下，斜拉力看成一個鉸支座，支座反力即為水平拉力。鋼筋及混凝土自重按26KN/m3計算，根據(jù)下塔柱截面為2.5*3.5m，換算成桿件線荷載q1=26*2.5*3.5=227.5kN/m。模板自重：模板自重根據(jù)規(guī)范按照2kN/㎡計算，根據(jù)下塔柱截面為2.5*3.5m，模板面荷載換算成線荷載為q2=2*（2.5*2+3.5*2）=24kN/m。則q=234+25.2=251.5kN/m具體簡化圖如下圖：圖13.1.1-1計算簡圖圖13.1.1-2結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算結(jié)果由結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算，得出F=196.69kN，鋼絲繩穿過兩斜對側(cè)模板背楞（順橋向）拉結(jié)，故可看成4根鋼絲繩承擔(dān)F=196.69kN的力，則一根鋼絲繩承擔(dān)的力F0=196.69/4=49.17kN。鋼絲繩選用直徑為24mm的6*19鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度為1770MPa，鋼絲繩破斷力不小于347KN（GBT34198-2017起重機用鋼絲繩，表D.1）鋼絲繩允許拉力按下列公式計算：[Fg]=a×Fg/K[Fg]——鋼絲繩允許拉力Fg——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和（KN）a——換算系數(shù)，0.85K——鋼絲繩的安全系數(shù)，3.5[Fg]=a×Fg/K=0.85×347/3.5=84.27KN因為[Fg]=84.27kN>F0=49.17KN，所以選用鋼絲繩滿足要求。13.1.2上塔柱拉結(jié)鋼絲繩強度驗算上塔柱拉結(jié)鋼絲繩強度驗算時，最后兩個節(jié)段施工時的工況為最不利工況。與下塔柱一樣，將上塔柱最后兩個節(jié)段簡化成一根桿件，與最下層支撐模板的連接處簡化為一個鉸支座，該桿件受力狀況即可看成受重力均為荷載和2個水平拉結(jié)力，在重力均布線荷載q已知的情況下，2個未知水平拉結(jié)力可看成2個水平鉸支座。鋼筋及混凝土自重按26KN/m3計算，根據(jù)下塔柱截面為1.8*3.5m，換算成桿件線荷載q2=26*1.8*3.5=163.8kN/m。模板自重：模板自重根據(jù)規(guī)范按照2kN/㎡計算，根據(jù)上塔柱截面為1.8*3.8m，模板面荷載換算成線荷載為q1=2*（1.8*2+3.5*2）=21.2kN/m。則q=163.8+21.2=185kN/m圖13.1.2-1計算簡圖圖13.1.2-2結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算結(jié)果由結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算，得出F1=317.33kN，F(xiàn)2=40.12kN。取F=317.33kN進行驗算，4根鋼絲繩承擔(dān)F=317.33kN的力，則一根鋼絲繩承擔(dān)的力F0=317.33/4=79.33kN。鋼絲繩選用直徑為32mm的6*19鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度為1770MPa，鋼絲繩破斷力不小于602KN（GBT34198-2017起重機用鋼絲繩，表D.1）鋼絲繩允許拉力按下列公式計算：[Fg]=a×Fg/K[Fg]——鋼絲繩允許拉力Fg——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和（KN）a——換算系數(shù)，0.85K——鋼絲繩的安全系數(shù)，3.5[Fg]=a×Fg/K=0.85×602/3.5=146.2KN因為[Fg]=146.2kN>F0=79.33KN，所以選用鋼絲繩滿足要求。13.20#塊模架相關(guān)計算13.2.1計算依據(jù)（1）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017-2017）；（2）《組合鋼模板技術(shù)規(guī)范》GB50214-2013：（3）《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ2-2008；（4）《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011：（5）《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》(GB50666-2011)；（6）《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162-2008）；（7）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3650-2020）；（8）設(shè)計圖紙及相關(guān)詳勘報告。13.2.2荷載分析支架承受的荷載主要有：箱梁自重、模板、主次龍骨及附件重、施工活載、支架自重以及混凝土澆注時的沖擊荷載和振動荷載、其他荷載等。13.2.30#塊模板驗算13.2.3.1鋼模板驗算0#塊側(cè)模和底模使用廠制定型化鋼模板，計算書見“附件：矮塔斜拉橋15#-16#墩0#塊外側(cè)模驗算書”13.2.3.2箱梁內(nèi)模計算隔墻模板及腹板內(nèi)模板，采用20mm厚的雙面覆膜板，內(nèi)模支撐桿均采用Φ48鋼管，豎桿底部固定在箱梁內(nèi)室底模；內(nèi)模頂面和側(cè)面覆膜板背肋均采用10×10cm方木，頂面方木下設(shè)頂托，側(cè)模板方木采用橫向雙排鋼管加固；豎桿橫橋向間距按60cm設(shè)置，順橋向按80cm設(shè)置。橫桿間距按80cm設(shè)置，豎桿頂部橫桿加密按30cm設(shè)置，對角位置設(shè)置剪刀撐。詳見隔墻模板及腹板內(nèi)模板布置圖。1、20mm厚模板計算取頂板混凝土厚0.5m部位考慮如下圖所示：圖13.2.3-1內(nèi)模支撐圖底模采用滿鋪20mm模板，計算寬度取1m，截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：W=bh2/6=1000×202/6=66666.7mm3，I=bh3/12=1000×203/12=666666.7mm4彈性模量E=5000N/mm2，抗彎強度fm=12N/mm2，抗剪強度fv=1.5N/mm2頂板下模板跨度為300mm最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龍骨：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×1=20KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×1=31KN/m18mm厚模板按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑取l=300mm圖13.2.3-2模板受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2l2/10=31×3002/10=279000N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=2279000/66666.7=4.19N/mm2＜12N/mm2滿足！抗剪驗算：剪力：V=0.6q2l=0.6×31×300=5.58KN最大剪應(yīng)力τmax=3V/2bh=3×5580/（2×1000×20）=0.42N/mm2＜1.5N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=0.677q114/100EI=0.677×20×3004/（100×5000×666666.7）=0.32mm＜1/400=300/400=0.75mm滿足！2、100mm×100mm木方計算取空箱下頂板混凝土厚0.75m，木方跨度取0.6m，間距取0.3m木方計算截面90mm×90mm，截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：單根截面抵抗矩W=121500mm3；單根慣性矩I=5467500mm4；彈性模量E=9000N/mm2，抗彎強度fm=13N/mm2,抗剪強度fV=1.4N/mm2最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龍骨：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×0.3=6KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.3=9.3KN/m按簡支梁計算，支撐跨度取l=600mm圖13.2.3-3受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2l2/8=9.3×6002/8=418500N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=418500/121500=3.44N/mm2＜13N/mm2滿足！抗剪驗算：剪力：V=q2l/2=9.3×600/2=2.88KN最大剪應(yīng)力τmax=3V/2bh=3×2880/（2×90×90）=0.53N/mm2＜1.4N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=5q114/384EI=5×6×6004/（384×9000×5467500）=0.21mm＜1/400=600/400=1.5mm滿足！3、雙48鋼管計算取頂板混凝土厚0.75m，鋼管跨度取0.6m，間距取0.8m截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：雙根截面抵抗矩W=10520mm3；雙根慣性矩I=254200mm4；彈性模量E=206000N/mm2，抗彎強度fm=205N/mm2最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龍骨：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×0.6=12KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.6=18.6KN/m按簡支梁計算，支撐跨度取l=800mm圖13.2.3-4受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2l2/8=18.6×8002/8=1488000N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=1488000/10520=141.4N/mm2＜205N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=5q114/384EI=5×12×8004/（384×206000×254200）=1.2mm＜1/250=800/250=3.2mm滿足！4、鋼管承載力計算：單根鋼管承載的混凝土面積為S=0.6m×0.8m=0.48㎡，橫向間距為0.6m，縱向間距為0.8m，取端橫梁處最大支撐混凝土厚度75cm計算。荷載：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.48㎡×0.75m=9.36KN；b、模板及主次龍骨：0.5KN/㎡×0.6m×0.8m=0.24KN；c、支撐架體自重：0.15KN/m3×0.6m×0.8m×3m（架體高度）=0.216KN；d、施工人員及設(shè)備荷載：3KN/㎡×0.6m×0.8m=1.44KN；e、振搗荷載：2KN/㎡×0.6m×0.8m=0.96KN。荷載組合：恒荷載分項系數(shù)取1.2，活荷載分項系數(shù)取1.4鋼管荷載設(shè)計值：q1=（a+b+c）+（d+e）=12.22KNq2=1.2×（a+b+c）+1.4×（d+e）=15.14KN單根鋼管的承載力為：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=12.22KN設(shè)計值：q2=15.14KN5、鋼管支架穩(wěn)定性驗算：根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011中5.2.6規(guī)定，按不組合風(fēng)荷載計算：N/ΦA(chǔ)≤f式中：N--立桿軸向力設(shè)計值（KN），由上述計算可知：N=15.14KN；φ--軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)根據(jù)立桿長細(xì)比λ=l0/i按本規(guī)程附錄A表A.0.6取值；A--立桿的截面積，應(yīng)按本規(guī)程附錄B表B.0.1采用；f--鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值（N/mm2），應(yīng)按本規(guī)程表5.1.6采用。48鋼管的截面特性：截面積A=506mm2，回轉(zhuǎn)半徑i=15.9mm，強度設(shè)計值f=205N/mm2立桿計算長度：l0=kμh式中：lo--支架立桿計算長度（m）；k--滿堂腳手架立桿計算長度附加系數(shù)，取1.155；μ--支架立桿計算長度系數(shù)，取3.482；h--步距（m），取h=0.6m；經(jīng)計算：l0=kμh=1.155×3.482×0.6m=2.41m長細(xì)比λ=l0/i=2410/15.9=151.6，查附錄A表A.0.6，當(dāng)λ=151.6時，軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)Φ=0.303穩(wěn)定性驗算：N/ΦA(chǔ)=15140/（0.303×506）=99N/mm2＜f=205N/mm2滿足！經(jīng)計算內(nèi)模滿堂腳手架穩(wěn)定性滿足要求。13.2.40#塊支架驗算13.2.4.1支架構(gòu)造根據(jù)現(xiàn)場實際情況，Y15#、Y16#墩0#塊采用鋼管樁支架進行設(shè)計施工。在承臺上橫橋向布置5排φ630mm螺旋鋼管樁立柱，每排4根，均為壁厚10mm的鋼管樁，間距：2.8+4.45+2.8=10.05m，鋼管樁共20根，全部布置在承臺上，和承臺上預(yù)埋高強螺栓連接；根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計加工安裝。鋼管樁間設(shè)置兩道縱橫向水平撐，均采用[20a槽鋼連接，橫向水平撐間設(shè)置兩道豎向剪刀撐，剪刀撐采用[20a槽鋼連接，剪刀撐與豎向鋼管樁夾角為45°。鋼管樁頂設(shè)置δ20mm樁帽板，樁帽板采用10mm厚三角板加強，樁帽板必須在同一高度上，后安裝HM488×300×11/18型鋼墊梁，墊梁上放置貝雷梁和分配梁，最后安裝模板。圖13.2.4-1支架結(jié)構(gòu)圖13.2.4.2設(shè)計參數(shù)取值及要求1、結(jié)構(gòu)驗算標(biāo)準(zhǔn)如下：序號類型范圍值符號意義1滿足鋼構(gòu)設(shè)計規(guī)范2結(jié)構(gòu)表面外露的模板容許撓度值L/400L-構(gòu)件計算跨度3鋼模板面板的變形<1.5mm4鋼模板鋼棱<1/5005Q235彎曲ω215MPa6Q235ω。140Mpa7結(jié)構(gòu)懸臂構(gòu)件容許撓度值ωL/400L-構(gòu)件計算跨度8Q345彎曲ω305MPa9Q345ω175Mpa2、鋼材強度設(shè)計值由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)“表4.4.1鋼材的設(shè)計用強度指標(biāo)查的”，相應(yīng)材料設(shè)計強度指標(biāo)取值如下：鋼材牌號厚度(mm)抗拉、抗壓和抗彎f(Mpa)抗剪fv(Mpa)Q235≤16215125Q235＞16，≤40205120Q345≤16305175注：國產(chǎn)321貝雷梁16Mn鋼，按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB50017-2017）的Q345鋼取值。4、支架總高度：按照中跨最大梁下凈空19.5m進行計算。13.2.4.3荷載分析支架承受的荷載主要有：箱梁自重、模板、主次龍骨及附件重、施工活載、支架自重以及混凝土澆注時的沖擊荷載和振動荷載、其他荷載等。13.2.4.4設(shè)計荷載1、箱梁荷載根據(jù)箱梁的結(jié)構(gòu)形式，將箱梁順橋向劃分為三個區(qū)段，取其中三個區(qū)段中具有代表性的截面作為支架承載力計算的依據(jù)，箱梁混凝土容重取26kN/m3。箱梁荷載分布見下圖。⑵一跨模板自重(木模，包括背楞、支撐等)。⑶施工活載：1kN/m2。傾倒砼時產(chǎn)生的沖擊荷載4KN/m2，振搗砼產(chǎn)生的荷載：2KN/m2。鋼管樁、工字鋼、槽鋼、鋼板均為Q235鋼，容許應(yīng)力[σ]=215MPa，混凝土容重26kN/m3。13.2.4.5荷載計算1、梁段混凝土對應(yīng)分配梁的荷載將截面豎向劃分為若干個豎向區(qū)間、分區(qū)間計算梁體濕重。每個區(qū)間梁體濕重（kN）=截面區(qū)間面積（㎡）×懸臂梁長（m）×混凝土容重（26kN/m3）每個區(qū)間梁體濕重由其對應(yīng)的分配梁來承受，將梁體濕重轉(zhuǎn)化為均布荷載加在對應(yīng)的工字鋼上。每個工字鋼承受的集度（kN/m）=截面區(qū)間面積（㎡）×混凝土容重（26kN/m3）把梁體劃分成幾個部分，即ABCD。每部分梁體間的梁體濕重按面荷載計算。圖13.2.4-20#塊結(jié)構(gòu)自重荷載分布自重面荷載分區(qū)（KN/m2）DCBABCD截面編號橫坐標(biāo)m縱坐標(biāo)m86.33.8390.52500.5253.8396.38012.2473.49103.50117.00103.5073.4912.240-01.7512.2454.7748.57117.0048.5754.7712.240'-0'4.7512.2442.4226.9486.8226.9442.4212.241'-1'6.112.2441.7725.2183.1125.2141.7712.241-11112.2441.5924.7382.0924.7341.5912.242-213.2.4.6荷載組合⑴計算工況：取一次澆筑完作為最不利工況，取此工況進行計算。⑵荷載組合：根據(jù)箱梁實際施工流程，箱梁澆筑即將完成時支架的受到的作用力最大。強度計算組合：q=1.2×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.4×施工活載。剛度計算組合：q=1.0×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.0×施工活載。13.2.4.7模型計算1、有限元整體模型利用有限元軟件midas建立有限元模型。工25a分配梁模擬為梁單元；貝雷連接處模擬為鉸接；貝雷花架、鋼管樁立柱平聯(lián)、剪刀撐模擬為桁架單元；鋼管樁基礎(chǔ)底端處理為固結(jié)。具體如下圖：圖13.2.4-3支架整體建模圖2、應(yīng)力計算（工況一）⑴工25a分配梁計算結(jié)果圖13.2.4-4工25a分配梁組合應(yīng)力云圖由計算可知，工25a分配梁最大組合應(yīng)力為37.1Mpa＜f=215Mpa。圖13.2.4-5工25a分配梁剪應(yīng)力云圖由計算可知，工25a分配梁最大剪應(yīng)力為20.1Mpa＜fv=125Mpa。圖13.2.4-6工25a分配梁變形云圖由計算可知，工25a分配梁最大變形為4.8mm＜2080mm/400=5.2mm。⑵貝雷梁計算結(jié)果圖13.2.4-7貝雷組合應(yīng)力云圖由計算可知，貝雷最大組合應(yīng)力為259.0Mpa＜f=305Mpa。圖13.2.4-8貝雷剪應(yīng)力云圖由計算可知，貝雷最大剪應(yīng)力為117.1Mpa＜fv=175Mpa。圖13.2.4-9貝雷、花架整體變形云圖由計算可知，貝雷、花架整體最大變形為6.6mm＜4450mm/400=11mm。⑶花架計算結(jié)果圖13.2.4-10貝雷花架組合應(yīng)力云圖由計算可知，貝雷花架最大組合應(yīng)力為126.4Mpa＜f=215Mpa。⑷樁頂雙肢H488承重梁計算結(jié)果圖13.2.4-11樁頂雙肢HM488承重梁組合應(yīng)力云圖由計算可知，樁頂雙肢H488承重梁最大組合應(yīng)力為47.4Mpa＜f=205Mpa。圖13.2.4-12樁頂雙肢HM488承重梁剪應(yīng)力云圖由計算可知，樁頂雙肢H488承重梁最大剪應(yīng)力為61.7Mpa＜fv=120Mpa。圖13.2.4-13樁頂雙肢H488承重梁變形云圖由計算可知，樁頂雙肢H488承重梁最大變形為3.5mm＜2510mm/400=6.2mm。⑸φ630×10立柱計算結(jié)果圖13.2.4-14φ630×10鋼管樁立柱組合應(yīng)力云圖由計算可知，φ630×10立柱最大組合應(yīng)力為100.9Mpa＜f=215Mpa。圖13.2.4-15φ630×10鋼管樁立柱剪應(yīng)力云圖由計算可知，φ630×10立柱最大剪應(yīng)力為6.7Mpa＜fv=125Mpa。圖13.2.4-16φ630×10鋼管樁立柱變形云圖由計算可知，φ630×10立柱最大變形為2.6mm＜17000mm/400=42.5mm。⑹[20a平聯(lián)及剪刀撐計算結(jié)果圖13.2.4-17[20a平聯(lián)及剪刀撐組合應(yīng)力云圖由計算可知，[20a平聯(lián)及剪刀撐最大組合應(yīng)力為42.3Mpa＜f=215Mpa。圖13.2.4-18[20a平聯(lián)及剪刀撐變形云圖由計算可知，[20a平聯(lián)及剪刀撐最大變形為2.4mm＜2760mm/400=6.9mm。⑺[]32b槽鋼斜撐計算結(jié)果圖13.2.4-19[]32b槽鋼斜撐組合應(yīng)力云圖由計算可知，[]32b槽鋼斜撐最大組合應(yīng)力為22.9Mpa＜f=215Mpa。圖13.2.4-20[]32b槽鋼斜撐剪應(yīng)力云圖由計算可知，[]32b槽鋼斜撐最大剪應(yīng)力為4.46Mpa＜fv=125Mpa。圖13.2.4-21[]32b槽鋼斜撐變形云圖由計算可知，[]32b槽鋼斜撐最大變形為1.4mm＜4670mm/400=11.6mm。⑻0#塊支架計算結(jié)果匯總表9.4-10#塊支架計算結(jié)果匯總表結(jié)構(gòu)部位組合應(yīng)力(Mpa)設(shè)計組合應(yīng)力(Mpa)剪應(yīng)力(Mpa)設(shè)計剪應(yīng)力(Mpa)最大變形(mm)容許變形(mm)工25a分配梁37.121520.11254.85.2貝雷梁259.0305117.11756.611貝雷花架126.4215/125雙肢H488承重梁47.420567.71203.56.2φ630×10mm立柱100.92156.71252.642.5[20a槽鋼平聯(lián)、剪刀撐42.3215/1252.46.9[]32b槽鋼斜撐22.92154.41251.411.6說明：貝雷下雙肢H488墊梁在樁頂處均增焊勁板進行加強。計算結(jié)論：各結(jié)構(gòu)部位應(yīng)力及變形均能滿足規(guī)范要求。3、鋼管樁支反力計算（工況一）圖13.2.4-22鋼管樁立柱支反力圖由上圖可知鋼管樁最大反力為758.1KN。鋼管樁采用A310㎜的鋼管鋼管截面慣性矩I=3.14/64×(D4-d4)=3.14/64×(6304-6104)=935680750㎜4截面面積 A=3.14/4×(D2-d2)=3.14/4×(6302-6102)=19468㎜2慣性半徑i=√I/A=√935680750/19468=219.2㎜鋼管樁按承臺端固定,樁頭自由考慮，鋼管樁設(shè)置水平撐，最大間矩以鋼管樁驗算長度長取6m，則：柔度=2×6000/219.2=54.7按圖表可查出，當(dāng)柔度為54時，壓桿的折減系數(shù)為0.837當(dāng)柔度為55時，壓桿的折減系數(shù)為0.833用直線插入法確定當(dāng)柔度為54.7時,壓桿的折減系數(shù)為0.835則鋼管樁的容許荷載為:145×19468×0.835/1000=2357KN＞758.1KN（符合要求）5、穩(wěn)定性計算（工況一）由上圖知支架整體穩(wěn)定系數(shù)為5.77E+000，穩(wěn)定系數(shù)均大于4，符合要求。13.2.4.8結(jié)論及注意事項1、根據(jù)midas分析就0#塊鋼管樁支架應(yīng)力、變形及整體穩(wěn)定性進行驗算，經(jīng)過計算，該支架符合安全及使用要求。2、施工時鋼管樁縱橫向水平撐必須焊接牢固。3、支架焊縫必須符合鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范要求。13.3邊跨現(xiàn)澆段模架相關(guān)計算13.3.1荷載分析邊跨現(xiàn)澆段支架承受的荷載主要有：箱梁自重、模板、主次龍骨及附件重、施工活載、支架自重以及混凝土澆注時的沖擊荷載和振動荷載、其他荷載等。13.3.2模板驗算13.3.2.1箱梁內(nèi)模及支撐體系計算邊跨現(xiàn)澆段腹板內(nèi)模板，采用18mm厚的雙面覆膜板，內(nèi)模支撐桿均采用Φ48鋼管，豎桿底部固定在箱梁內(nèi)室底部；內(nèi)模頂面和側(cè)面覆膜板背肋均采用5×7cm方木，頂面方木下設(shè)頂托，側(cè)模板方木采用橫向雙排鋼管加固；豎桿橫橋向間距按60cm設(shè)置，順橋向按80cm設(shè)置。橫桿間距按60cm設(shè)置，豎桿頂部橫桿加密按30cm設(shè)置，對角位置設(shè)置剪刀撐。如下圖所示：圖13.3.2-1箱梁內(nèi)模及支撐體系圖1、18mm厚模板計算取頂板混凝土厚0.75m（最不利）部位考慮。頂板底模采用滿鋪18mm模板，計算寬度取1m，截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4彈性模量E=5000N/mm2，抗彎強度fm=12N/mm2，抗剪強度fv=1.5N/mm2木方間距為300mm，取模板跨度為300mm最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板自重：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×1=20.0KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×1=31KN/m18mm厚模板按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑取L=300mm圖13.3.2-2模板受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2L2/10=31×3002/10=279000N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=279000/54000=5.17N/mm2＜12N/mm2滿足！抗剪驗算：剪力：V=0.6q2L=0.6×31×0.3=5.58KN最大剪應(yīng)力τmax=3V/2bh=3×5580/（2×1000×18）=0.47N/mm2＜1.5N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=0.677q114/100EI=0.677×20.0×3004/（100×5000×486000）=0.45mm＜L/400=300/400=0.75mm滿足！2、50mm×70mm木方計算取空箱頂板混凝土厚0.75m（最不利），木方跨度取0.6m，間距取0.3m木方計算截面50mm×70mm，截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：單根截面抵抗矩W=bh2/6=50×702/6=40833mm3；單根慣性矩I=bh3/12=50*703/12=1429167mm4；彈性模量E=9000N/mm2，抗彎強度fm=13N/mm2,抗剪強度fV=1.4N/mm2最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及木方自重：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×0.3=6KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.3=9.3KN/m按簡支梁計算，支撐跨度取L=600mm圖13.3.2-3受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2L2/8=9.3×6002/8=418500N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=418500/40833=10.2N/mm2＜13N/mm2滿足！抗剪驗算：剪力：V=q2L/2=9.3×0.6/2=2.80KN最大剪應(yīng)力τmax=3V/2bh=3×2800/（2×50×70）=1.20N/mm2＜1.4N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=5q114/384EI=5×6×6004/（384×9000×1429167）=0.79mm＜L/400=600/400=1.5mm滿足！3、雙48鋼管計算取頂板混凝土厚0.75m，鋼管間距取0.6m，跨度立桿支撐間距為0.8m截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：雙根截面抵抗矩W=10520mm3；雙根慣性矩I=254200mm4；彈性模量E=206000N/mm2，抗彎強度fm=205N/mm2最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.75m=19.5KN/㎡；b、模板及主次龍骨：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×0.6=12KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.6=18.6KN/m按簡支梁計算，支撐跨度取L=800mm圖13.3.2-4受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2L2/8=18.6×8002/8=1488000N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=1488000/10520=141.4N/mm2＜205N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=5q114/384EI=5×12×8004/（384×206000×254200）=1.2mm＜1/250=800/250=3.2mm滿足！4、立桿48*3mm鋼管承載力計算：單根鋼管承載的混凝土面積為S=0.6m×0.8m=0.48㎡，橫向間距為0.6m，縱向間距為0.8m，取端橫梁處最大支撐混凝土厚度75cm計算。荷載：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×0.48㎡×0.75m=9.36KN；b、模板及主次龍骨：0.5KN/㎡×0.6m×0.8m=0.24KN；c、支撐架體自重：0.15KN/m3×0.6m×0.8m×2.5m（架體高度）=0.18KN；d、施工人員及設(shè)備荷載：3KN/㎡×0.6m×0.8m=1.44KN；e、振搗荷載：2KN/㎡×0.6m×0.8m=0.96KN。荷載組合：恒荷載分項系數(shù)取1.2，活荷載分項系數(shù)取1.4鋼管荷載設(shè)計值：q1=（a+b+c）+（d+e）=12.18KNq2=1.2×（a+b+c）+1.4×（d+e）=15.10KN單根鋼管的承載力為：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=12.18KN設(shè)計值：q2=15.10KN5、鋼管支架穩(wěn)定性驗算：根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011中5.2.6規(guī)定，按不組合風(fēng)荷載計算：N/ΦA(chǔ)≤f式中：N--立桿軸向力設(shè)計值（KN），由上述計算可知：N=15.10KN；φ--軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)根據(jù)立桿長細(xì)比λ=L0/i按本規(guī)程附錄A表A.0.6取值；A--立桿的截面積，應(yīng)按本規(guī)程附錄B表B.0.1采用；f--鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值（N/mm2），應(yīng)按本規(guī)程表5.1.6采用。48鋼管的截面特性：截面積A=506mm2，回轉(zhuǎn)半徑i=15.9mm，強度設(shè)計值f=205N/mm2立桿計算長度：L0=kμh式中：Lo--支架立桿計算長度（m）；k--滿堂腳手架立桿計算長度附加系數(shù)，取1.155；μ--支架立桿計算長度系數(shù)，取3.482；h--步距（m），取h=0.6m；經(jīng)計算：L0=kμh=1.155×3.482×0.6m=2.41m長細(xì)比λ=L0/i=2410/15.9=151.6，查附錄A表A.0.6，當(dāng)λ=151.6時，軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)Φ=0.303穩(wěn)定性驗算：N/ΦA(chǔ)=15100/（0.303×506）=98.4N/mm2＜f=205N/mm2滿足！經(jīng)計算內(nèi)模滿堂腳手架穩(wěn)定性滿足要求。13.3.2.2箱梁底模及木方次楞驗算邊跨現(xiàn)澆段底模采用18mm厚的雙面覆膜板，木方采用100*100mm規(guī)格，間距為30cm，在邊墩箱梁實心處間距加密為20cm。圖13.3.2-5箱梁底模及木方布置圖1、18mm厚模板計算取混凝土厚3.0m（最厚）部位考慮項目底模采用滿鋪18mm模板，計算寬度取1m，截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4彈性模量E=5000N/mm2，抗彎強度fN=12N/mm2，抗剪強度fv=1.5N/mm2邊墩實心處木方加密間距為200mm，取模板跨度為200mm。最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×3.0m=78KN/㎡；b、模板自重：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×1=78.5KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×1=101.2KN/m18mm厚模板按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑取L=300mm圖13.3.2-6模板受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2L2/10=101.2×2002/10=404800N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=910800/54000=7.50N/mm2＜12N/mm2滿足！抗剪驗算：剪力：V=0.6q2L=0.6×101.2×0.2=12.14KN最大剪應(yīng)力τmax=3V/2bh=3×12140/（2×1000×18）=1.0N/mm2＜1.5N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=0.677q114/100EI=0.677×78.5×2004/（100×5000×486000）=0.35mm＜L/400=200/400=0.5mm滿足！2、100mm×100mm木方次楞計算取箱梁實心處混凝土厚3m（最不利），木方跨度取0.4m，間距取0.2m。木方計算截面90mm×90mm，截面抗彎模量W和截面慣性矩I取值如下：單根截面抵抗矩W=bh2/6=90×902/6=121500mm3；單根慣性矩I=bh3/12=90*903/12=5467500mm4；彈性模量E=9000N/mm2，抗彎強度fm=13N/mm2,抗剪強度fV=1.4N/mm2最大荷載為：a、鋼筋及混凝土自重：26kN/m3×3.0m=78KN/㎡；b、模板及木方自重：0.5KN/㎡；c、施工人員及設(shè)備：3KN/㎡；d、振搗荷載：2KN/㎡。荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b）×0.2=15.7KN/m設(shè)計值：q2=[1.2×（a+b）+1.4×（c+d）]×0.2=20.24KN/m按簡支梁計算，支撐跨度取L=400mm圖13.3.2-7受力計算簡圖強度驗算：彎矩：Mmax=q2L2/8=20.24×4002/8=404800N·mm最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=404800/121500=3.3N/mm2＜13N/mm2滿足！抗剪驗算：剪力：V=q2L/2=20.24×0.4/2=4.05KN最大剪應(yīng)力τmax=3V/2bh=3×4050/（2×100×100）=0.61N/mm2＜1.4N/mm2滿足！撓度驗算：最大撓度：ωmax=5q114/384EI=5×15.7×4004/（384×9000×5467500）=0.11mm＜L/400=400/400=1.0mm滿足！13.3.3邊跨現(xiàn)澆段支架驗算13.3.3.1支架構(gòu)造根據(jù)現(xiàn)場實際情況，矮塔斜拉橋Y14#、Y17#墩邊跨現(xiàn)澆段邊墩采用鋼管柱支架進行設(shè)計施工。在橫橋向布置2排φ630mm*10螺旋鋼管樁立柱，每排3根，鋼管橫橋向間距4.8m，順橋向間距2.75m，鋼管樁共6根，全部布置在混凝土條形基礎(chǔ)上，和條形基礎(chǔ)預(yù)埋高強螺栓連接。Y14#墩邊跨現(xiàn)澆段鋼管樁間設(shè)置兩道縱橫向水平撐，Y17#墩邊跨現(xiàn)澆段鋼管樁間設(shè)置一道縱橫向水平撐，均采用[20a槽鋼連接，橫向水平撐間設(shè)置兩道豎向剪刀撐，剪刀撐采用[20a槽鋼連接。鋼管樁頂設(shè)置δ20mm樁帽板，樁帽板采用10mm厚三角板加強，樁帽板必須在同一高度上，后安裝HM488×300×11/18型鋼墊梁，墊梁上放置貝雷梁和分配梁，最后安裝模板。本次驗算選用最不利情況進行驗算，由于Y14#墩支架高度為17.5m，Y17#墩支架高為7.5m，故選用Y14#墩邊跨支架進行驗算。圖13.3.3-1支架結(jié)構(gòu)圖13.3.3.2設(shè)計參數(shù)取值及要求1、結(jié)構(gòu)驗算標(biāo)準(zhǔn)如下：序號類型范圍值符號意義1滿足鋼構(gòu)設(shè)計規(guī)范2結(jié)構(gòu)表面外露的模板容許撓度值L/400L-構(gòu)件計算跨度3面板的變形<1.5mm4鋼模板鋼棱<1/5005Q235設(shè)計拉壓強度[σ]=215Mpa6Q235[τ］=125Mpa7結(jié)構(gòu)懸臂構(gòu)件容許撓度值ωL/400L-構(gòu)件計算跨度8Q345設(shè)計拉壓強度[σ]=305MPa9Q345[τ］=175Mpa2、鋼材強度設(shè)計值由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)“表4.4.1鋼材的設(shè)計用強度指標(biāo)查的”，相應(yīng)材料設(shè)計強度指標(biāo)取值如下：鋼材牌號厚度(mm)抗拉、抗壓和抗彎f(Mpa)抗剪fv(Mpa)Q235≤16215125Q235＞16，≤40205120Q345≤16305175Q345＞16，≤40295170注：國產(chǎn)321貝雷梁16Mn鋼，按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB50017-2017）的Q345鋼取值。3、支架總高度：按照Y14#墩邊跨現(xiàn)澆梁凈空17.5m進行計算。13.3.3.3荷載分析支架承受的荷載主要有：箱梁自重、模板、主次龍骨及附件重、施工活載、支架自重以及混凝土澆注時的沖擊荷載和振動荷載、其他荷載等。13.3.3.4設(shè)計荷載1、箱梁荷載根據(jù)箱梁的結(jié)構(gòu)形式，將箱梁順橋向劃分為三個區(qū)段，取其中三個區(qū)段中具有代表性的截面作為支架承載力計算的依據(jù)，箱梁混凝土容重取26kN/m3。箱梁荷載分布見下圖。（1）一跨模板自重(木模，包括背楞、支撐等)。（2）施工活載：1.5kN/m2。傾倒砼時產(chǎn)生的沖擊荷載4KN/m2，振搗砼產(chǎn)生的荷載：2KN/m2。鋼管樁、工字鋼、槽鋼、鋼板均為Q235鋼，容許應(yīng)力[σ]=215MPa，[τ］=125Mpa，貝雷片Q345鋼，容許應(yīng)力[σ]=305MPa，[τ］=175Mpa，為混凝土容重26kN/m3。13.3.3.5荷載計算1、梁段混凝土對應(yīng)分配梁的荷載將截面豎向劃分為若干個豎向區(qū)間、分區(qū)間計算梁體濕重。每個區(qū)間梁體濕重（kN）=截面區(qū)間面積（㎡）×懸臂梁長（m）×混凝土容重（26kN/m3）每個區(qū)間梁體濕重由其對應(yīng)的分配梁來承受，將梁體濕重轉(zhuǎn)化為均布荷載加在對應(yīng)的工字鋼上。每個工字鋼承受的集度（kN/m）=截面區(qū)間面積（㎡）×混凝土容重（26kN/m3）把梁體劃分成幾個部分，即ABCD。每部分梁體間的梁體濕重按面荷載計算。圖13.3.3-2邊跨現(xiàn)澆段結(jié)構(gòu)自重荷載分布自重荷載分區(qū)（KN/m2）DCBABCD截面編號橫坐標(biāo)m縱坐標(biāo)m86.34.5420.42500.4254.5426.38012.247812.246'-6'0.2412.2443.1333.027848.5754.7712.246-63.2412.2434.2214.0755.70126.9442.4212.245-513.3.3.6荷載組合⑴計算工況：取一次澆筑完作為最不利工況，取此工況進行計算。⑵荷載組合：根據(jù)箱梁實際施工流程，箱梁澆筑即將完成時支架的受到的作用力最大。強度計算組合：q=1.2×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.4×施工活載。剛度計算組合：q=1.0×(混凝土重+模板重+支架自重)+1.0×施工活載。13.3.3.7模型計算1、有限元整體模型利用有限元軟件midas建立有限元模型。工20a分配梁模擬為梁單元；貝雷連接處模擬為鉸接；貝雷花架、鋼管樁立柱平聯(lián)、剪刀撐模擬為梁單元；鋼管樁基礎(chǔ)底端處理為固結(jié)，貝雷梁和分配梁、樁頂橫梁之間使用彈性連接。具體如下圖：圖13.3.3-3支架整體建模圖2、強度、剛度計算結(jié)果（1）10cm*10cm方木分配梁計算結(jié)果由上圖可知，方木分配梁最大組合應(yīng)力為21.8Mpa＜[σ]=45Mpa,最大剪應(yīng)力為2.3Mpa＜[τ］=5Mpa。圖13.3.3-4方木分配梁變形云圖由計算可知，最大變形為3.97mm＞4000mm/400=1mm，但變形為絕對變形，相對變形應(yīng)通過下部構(gòu)建計算。（2）工20a小縱梁計算結(jié)果圖13.3.3-5工20a小縱梁組合應(yīng)力云圖由計算可知，工20a小縱梁最大組合應(yīng)力為46.5Mpa＜[σ]=215Mpa。圖13.3.3-6工20a小縱梁剪應(yīng)力云圖由計算可知，工20a小縱梁最大剪應(yīng)力為12.0Mpa＜[τ］=125Mpa。圖13.3.3-7工20a小縱梁變形云圖由計算可知，工20a小縱梁最大變形為3.5mm＜2500mm/400=6.25mm。（2）貝雷梁計算結(jié)果圖13.3.3-8貝雷組合應(yīng)力云圖由計算可知，貝雷最大組合應(yīng)力為212.0Mpa＜[σ]=305Mpa。圖13.3.3-9貝雷剪應(yīng)力云圖由計算可知，貝雷最大剪應(yīng)力為81.4Mpa＜[τ］=175Mpa。圖13.3.3-10貝雷、花架整體變形云圖由計算可知，貝雷、花架整體最大變形為3.5mm＜2500mm/400=6.25mm。（4）樁頂雙肢H488承重梁計算結(jié)果圖13.3.3-11樁頂雙肢HM488承重梁組合應(yīng)力云圖由計算可知，樁頂雙肢H488承重梁最大組合應(yīng)力為29.8Mpa＜[σ]=215Mpa。圖13.3.3-12樁頂雙肢HM488承重梁剪應(yīng)力云圖由計算可知，樁頂雙肢H488承重梁最大剪應(yīng)力為20.2Mpa＜[τ］=125Mpa。圖13.3.3-13樁頂雙肢H488承重梁變形云圖由計算可知，樁頂雙肢H488承重梁最大變形為1.8mm＜2510mm/400=6.2mm。（5）φ630×10立柱計算結(jié)果圖13.3.3-14φ630×10鋼管樁立柱組合應(yīng)力云圖由計算可知，φ630×10立柱最大組合應(yīng)力為37.9Mpa＜[σ]=215Mpa。圖13.3.3-15φ630×10鋼管樁立柱剪應(yīng)力云圖由計算可知，φ630×10立柱最大剪應(yīng)力為2.5Mpa＜[τ］=125Mpa。圖13.3.3-16φ630×10鋼管樁立柱變形云圖由計算可知，φ630×10立柱最大變形為1.3mm，屬于壓縮變形。（6）