- 特大桥40+64+40m满堂支架现浇连续梁施工方案(一)
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十一、支架验算计算书
11.1依据
1、 《兰乌二线施桥参14-Ⅷ》2、 《铁路桥梁钢结构设计规范》
钢Q235许用应力
3、 《铁路桥涵地基与基础规范》
4、 《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》
11.2力学参数
混凝土容重取26.5kN，钢管支架自重、模板重量及振捣动力等荷载取混凝土自重的30%。该地区基本风压为0.40kN/m2，由于碗扣支架的宽度很大，经计算作用于钢管上的荷载极小，忽略不计。
支架及模板均属于临时性结构，其强度设计采用容许应力法。
1、WDJ碗扣脚手架力学参数
单根钢管容许承载力[N]=30kN。钢管截面几何特性见表3.1，钢材的容许应力为[σ]=140N/mm2，[τ]=85N/mm2，弹性模量E=205000 N/mm2。
表3.1 钢管截面特性
2、方木力学参数
方木统一采用松木，对松木的要如下：
弹性模量E=10000 N/mm2，抗弯强度[σw]=13 N/mm2，抗剪强度[τ]=1.5 N/mm2。
横桥向和顺桥向方木均采用横截面150×100mm。其抗弯模量
I=1503*100/12=28 125 000 mm4
W=1502*100/6=375000 mm3
3、竹胶板力学参数
竹胶板厚度15mm，E=6000 N/mm2。
11.3钢管检算
由于该梁为变高截面，分别计算纵向30cm间距和60cm间距最大梁高处腹板处和顶底板处的钢管承载力。
1、腹板处钢管承载力
梁高为6.05m，钢管间距0.3×0.3m，混凝土厚度6.05m，单根钢管承担的混凝土重量
NG =1.3×6.05×0.3×0.3×26.5=18.8 kN<[N]， 满足要求
梁高为4.3m，钢管间距0.3×0.6m，混凝土厚度4.0m，单根钢管承担的混凝土重量
NG =1.3×4×0.3×0.6×26.5=26.7kN<[N]， 满足要求
2、顶底板处钢管承载力
梁高为6.05m，钢管间距0.3×0.6m，混凝土厚度1.2m，单根钢管承担的混凝土重量
NG =1.3×1.2×0.3×0.6×26.5=7.44 kN<[N]， 满足要求
梁高为4.0m，钢管间距0.6×0.6m，混凝土厚度1.0m，单根钢管承担的混凝土重量
NG =1.3×1×0.6×0.6×26.5=12.4 kN<[N]， 满足要求
3、翼缘板处布置同顶底板处，不必计算。
4、钢管稳定性
承载力根据钢管稳定性计算得到，所以钢管稳定性满足要求。
11.4方木检算
1、上层方木检算
⑴ 腹板处，计算梁高为6.05m，上层方木间距为0.25m，因此受力宽度为0.25m，跨度L=0.3m，其均布荷载
q=1.3×0.25×6.05×26.5=52.1kN/m
M=qL2/8=0.586kN·m
Q=52.1×0.3/2=7.82 kN
抗弯强度
σ=M/W1=1.6 N/mm2 < 13 N/mm2， 满足要求
抗剪强度
τ=3Q/(2A)=3×7820/(2×100×150)=0.78N/mm2 <[τ] 满足要求
刚度验算
此时 q=1.0×0.25×6.05×26.5=40.1 kN/m
f=5qL4/384EI1=5×40.1×3004/(384×10000×28125000)=0.02 mm
<300/400=0.75 mm， 满足要求
梁高为4.3m，上层方木间距为0.6m，因此受力宽度为0.25m，跨度L=0.6m，其均布荷载q=1.3×0.25×4×26.5=34.5kN/m
M=qL2/8=1.55kN·m
Q=34.5×0.6/2=10.35 kN
抗弯强度
σ=M/W1=4.1 N/mm2 < 13 N/mm2， 满足要求
抗剪强度
τ=3Q/(2A)=3×10350/(2×100×150)=1.04N/mm2 <[τ] 满足要求
刚度验算
此时 q=1.0×0.25×4.3×26.5=28.5 kN/m
f=5qL4/384EI1=5×28.5×6004/(384×10000×28125000)=0.18 mm
<600/400=1.25 mm， 满足要求
⑵ 顶底板(厚度合计为1.2m)处，上层方木间距为0.4m，因此受力宽度为0.4m，跨度L=0.6m，其均布荷载
q=1.3×0.40×1.2×26.5=16.54kN/m，荷载值小于腹板处，满足要求
⑶翼缘板处布置与顶底板处相同，不必检算。
2、下层横桥向方木检算
⑴ 腹板处，跨度L=0.3m，一个集中力P作用于跨中(只需验算最大值)
P=12.4 kN
M=PL/4=0.93 kN·m
Q=P/2=6.2kN
抗弯强度
σ=M/W1=2.5 N/mm2 < 13 N/mm2， 满足要求
抗剪强度
τ=3Q/(2A)=3×12400/(2×150×100)=1.24N/mm2 <[τ] ，满足要求
刚度验算
此时 P=9.5 kN
f=PL3/48EI1=950×3003/(48×10000×28125000)=0.02 mm< 300/400=0.75 mm， 满足要求
⑵ 下层横桥向方木，在顶底板处，跨度L=0.6m，此时考虑2种工况：
工况一：一个集中力P作用于跨中
P=1.3×0.4×0.6×1.2×26.5=9.9kN
M=PL/4=1.5kN·m
Q=P/2=5.0kN
抗弯强度
σ=M/W1=4 .0N/mm2 < 13 N/mm2， 满足要求
抗剪强度
τ=3Q/(2A)=3×5000/(2×150×100)=0.5 N/mm2 <[τ] ，满足要求
刚度验算
此时 P=0.6×0.4×1.2×26.5=7.6 kN
f=PL3/48EI1=7600×6003/(48×10000×28125000)=0.12 mm< 600/400=1.5 mm， 满足要求
工况二：两个集中力P作用于同一跨上，此种工况只复核剪力：
P=2×1.5×0.4×0.6×1.2×26.5=15.2 kN
Q=P/2=7.6kN
抗剪强度
τ=3Q/(2A)=3×7600/(2×150×100)=0.76 N/mm2 <[τ]， 满足要求
⑶ 下层横桥向方木在翼缘板处荷载较小，不必计算。
11.5模板检算
1、腹板处：此处15mm厚竹胶板所受的均布荷载(假定按照1000mm宽度计算)
q=1.3×6.05×26.5=208.5 kN/m2
取竹胶板简支梁计算，b=1000mm，h=15mm，计算跨径为取为L=250-100=150mm，则有
I=bh3/12=281250 mm4
W=bh2/6=37500 mm3
此时跨间最大弯矩
M=-0.105×1.2qL2=-0.263 kN·m
所以
σ=M/ W=7N/mm2<90 N/mm2， 抗弯满足要求
刚度验算
q=6.05×26.5×1=160.3 kN/m
f=0.664qL4/100EI=0.664×160.3×1504/(100×6000×281250)
=0.35mm 〉 [f0]=150/400=0.375 mm
在腹板处需要局部加强，按照25cm间距布置，刚度可满足要求
2、顶底板处：此处15mm厚竹胶板所受的均布荷载(假定按照1000mm宽度计算)
q=1.3×1.2×26.5=41.4 kN/m2
取竹胶板简支梁计算，b=1000mm，h=15mm，计算跨径为取为L=350-100=250mm，则有
I=bh3/12=281250 mm4
W=bh2/6=37500 mm3
此时跨间最大弯矩
M=-0.105×1.2qL2=-0.33 kN·m
所以
σ=M/ W=8.8N/mm2<90 N/mm2， 抗弯满足要求
刚度验算
q=1.2×26.5×1=31.8 kN/m
f=0.664qL4/100EI=0.664×31.8×3004/(100×6000×281250)
=0.49 mm<[f0]=250/400=0.625 mm
按照35cm间距布置， 刚度满足要求
11.6地基承载力检算
腹板厚度取0.8m，取长度1.0m范围内进行地基承载力验算。作用力
N=1.3×0.8×1.0×26.5×6.05=116.9 kN
作用面积： Ad=1.0×(0.3+0.8)=1.10 m2
地基应力： σ=N/ Ad=189.5 kPa<200 kPa，地基承载力满足要求
因此，地基经处理后可以满足承载力要求。
11.7检算结果
通过对支架、方木、木模以及地基的检算，支架结构、方木支撑及基础处理方案能够满足(40+60+40)m连续箱梁现浇施工的要求。
腹板下顺桥向方木的间距不大于250mm。
严格按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》施工
碗扣支架侧面图及平面图
碗扣支架横断面图
