1、济青高速改扩建工程第六标段章丘互通AK0+272.3现浇箱梁碗扣支架及门洞设计计算书一、设计依据 （1）设计图纸及相关详勘报告 （2）建筑结构荷载规范（GB50009-2015） （3）冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2016) （4）建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范(JGJ 166-2008)（5）钢结构设计规范(50017-2014)（6）建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)（7）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）（8）木结构设计规范(GB 50005-2003)（9）路桥施工计算手册（周水兴、何兆益、邹毅松等著，2001）二、荷载分析 支架承受的荷载主2、要有：箱梁自重、模板及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇注时的冲击荷载和振动荷载。三、受力验算1、荷载计算1.1、荷载工况（1）钢筋混凝土自重：26 kN/m（2）模板自重：0.3kN/（3）施工人员及设备：3kN/（4）倾倒混凝土荷载：1.5kN/（5）振捣荷载：2kN/1.2、荷载组合恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。2、主、次龙骨和模板验算本项目现浇箱梁设计梁高1.6m。第一联立杆顺桥向布置间距为0.6m，横桥向布置间距为0.6米。第二联距墩柱8.1m范围内立杆顺桥向布置间距为0.6m，其他位置间距为0.9m。第三联距桥墩8.1m范围内及第三跨距10号墩柱10m范围内立3、杆顺桥向布置间距为0.6m，其他位置间距为0.9m。第二、三联横桥向腹板处间距0.6m，翼板及箱室处间距0.9m；横梁范围内纵横向间距均为0.6m。以腹板最宽处为0.75m计算，空箱位置混凝土厚度为0.47m，翼缘板最厚0.5米。支架横断面布置图2.1 翼缘板竹胶板计算（混凝土厚取0.5m）底模采用满铺15mm厚优质竹胶板，计算宽度取1mm 抗弯强度设计值（N/mm2），m =40 N/mm2 截面抗弯模量W=1/6 bh2=1/61000152=37500mm截面惯性矩I=1/12bh3=1/121000153 =281250mm4 弹性模量 E=5500 N/mm2 按照最不利位置计算，翼4、缘板下竹胶板净跨度为350-100=250mm。15mm厚竹胶板的最大荷载：a、钢筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。取1m宽的板为计算单元。则q1=（a+b+c+d+e）1=19.8kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）1=25.06kN/m竹胶板下设置100100方木，间距350mm，净跨径取l=250mm。考虑模板的连续性，按三跨连续梁计算，跨内最大弯矩为：受力计算简图=0.0825.06255、02 =125300 Nmm 则：最大弯应力max=Mmax/W =125300/37500=3.34 N/mm2 m =40N/mm2 强度满足要求。跨度中点最大挠度：=0.677*19.8*2504/(100*5500*281250)=0.339mm=L/400=250/400=0.625mm 挠度满足要求。15mm厚竹胶板验算满足要求。 2.2 横梁和箱室处竹胶板计算（混凝土厚1.6m）次龙骨间距250mm，腹板下竹胶板净跨度为250-100=150mm。15mm厚竹胶板的最大荷载：a、钢筋及砼自重：26KN/m31.6m=41.6KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：6、3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。取1m宽的板为计算单元。则q1 =（ a+b+c+d+e）1=48.4kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）1=59.38 kN/m15mm厚竹胶板按三跨连续梁计算，支撑跨度距取l=150mm。受力计算简图=0.0859.381502 =106884Nmm 最大弯应力max=Mmax/W =106884/37500=2.85 N/mm2m =40 N/mm2 强度满足要求。 跨度中点最大挠度 max=0.677q1l4 /100EI=0.67748.415047、 /（1005500281250）=0.108mm=L/400=150/400=0.375mm 挠度满足要求。横梁和箱室处15mm厚竹胶板验算满足要求。2.3 次龙骨(100*100方木)翼缘板下计算(混凝土取0.5m )100*100方木间距350mm，按简支梁计算，跨度取l=900mm，各荷载取值如下：方木采用东北落叶TC17B，使用年限不大于5年，则m 抗弯强度设计值（N/mm2），m =170.90.81.1=13.46 N/mm2；弹性模量 E=100000.850.81.1=7480 MpaWx单根截面抵抗距，=1001002/6=166666 mmI单根惯性矩，=1001003/8、12=8333333 mm4 a、钢筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。则q1=1（ a+b+c+d+e）0.35=6.93kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）0.35=8.771kN/m则跨内最大弯矩为=0.088.7719002=568360.8 Nmm最大弯应力 max=Mmax/W=568360.8/166666=3.41 N/mm2m=13.46 N/mm2 强度满足要求。跨度中点最大挠9、度=0.5216.939004/（10074808333333）=0.38mm=900/400=2.25 mm 挠度满足要求。翼缘板位置100*100方木满足要求。2.4 次龙骨(100*100方木)横梁和箱室下计算(混凝土1.6m 厚)100*100方木间距250mm，按两跨连续梁计算，跨度取l=900mm，各荷载取值如下：m 抗弯强度设计值（N/mm2），m =13.46 N/mm2；弹性模量E=7480 N/mm2Wx单根截面抵抗距，=1001002/6=166666 mmI单根惯性矩，=1001003/12=8333333 mm4 a、钢筋及砼自重：26 KN/m31.6m =41.610、KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。则q1 =（ a+b+c+d+e）0.25=12.1 kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.25=14.76kN/m则跨内最大弯矩为=0.0714.769002=836892 Nmm最大弯应力 max=Mmax/W=836892/166666=5.02N/mm2 m =13.46 N/mm2 强度满足要求。跨度中点最大挠度=0.52112.19004/（10074808333333）=0.66mm=911、00/400=2.25mm 挠度满足要求。横梁和箱室位置100*100方木满足要求。2.5 顺桥向主龙骨翼缘板与空箱下验算（方木取100100，混凝土取0.5m） 翼缘板下主龙骨100100，混凝土最厚50cm，空箱下主龙骨150100，混凝土最厚47cm，按最不利荷载及方木最小截面验算。弹性模量E=7480 Mpam 抗弯强度设计值（N/mm2 ），m =13.46 N/mm2；Wx单根截面抵抗距，=1001002/6=166667mmI单根惯性矩，=1001003/12=8333333 mm4 a、钢筋及砼自重：26 KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及12、设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/主龙骨间距0.9m，计算跨度取L=0.9m，荷载组合：则q1=（ a+b+c+d+e）0.9=17.82 kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.9=22.55kN/m按三等跨连续梁计算，则最大弯矩为=0.0822.559002=1461240Nmm最大弯应力 max=Mmax/W=1461240/166667=8.77N/mm2 m =13.46 N/mm2 强度满足要求。跨度中点最大挠度=0.67717.829004/（10074808333333）=1.27mm=900/400=2.25mm 挠度满13、足要求。空箱位置150*100方木与翼缘板下100100方木满足要求。2.6 顺桥向主龙骨单根150*100方木腹板下验算弹性模量E=7480Mpam 抗弯强度设计值（ N/mm2），m =13.46 N/mm2；W x 截面抵抗距为375000 mmI惯性矩为25125000 mm4 主龙骨间距0.6m(计算宽度)，腹板下主龙骨100*150方木跨度取值l=0.6m，混凝土最大厚度为：1.6ma、钢筋及砼自重：261.6=41.6KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/荷载组合：则q1 =(a+b+c+d+e)0.14、6=29.04 kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.6=35.63kN/m按三等跨连续梁计算，则最大弯矩为=0.0835.639002=2308824Nmm最大弯应力 max=Mmax/W=2308824/375000=6.16/mm2 m =13.46 N/mm2 强度满足要求。跨度中点最大挠度=0.67729.049004/（100748025125000）=0.69mm=900/400=2.25mm 挠度满足要求。腹板位置150*100方木满足要求。3、内模验算内模采用扣件式钢管支撑，钢管为483mm，纵向间距为90cm，横向间距最大为60cm，立杆高71m，立杆支15、立在内模的底模板上。内室采用水平钢管顶住侧模，钢管纵向间距90cm，竖向间距53cm,水平钢管和立杆交叉处进行连接，以保证整体稳定性。立杆顶底部分别设置纵向10cm10cm方木，背肋为510cm方木，背肋间净距30cm。3.1 内模竹胶板计算（混凝土厚取0.5m）顶模采用满铺15mm厚优质竹胶板，计算宽度取1mm 抗弯强度设计值（N/mm2），m =40 N/mm2 截面抗弯模量W=1/6 bh2=1/61000152=37500mm截面惯性矩I=1/12bh3=1/121000153 =281250mm4 弹性模量 E=5500 N/mm2 按照最不利位置计算，顶板下竹胶板净跨度为300-516、0=250mm。15mm厚竹胶板的最大荷载：a、钢筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。取1m宽的板为计算单元。则q1=（a+b+c+d+e）1=19.8kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）1=25.06kN/m竹胶板下设置50100方木，间距300mm，净跨径取l=250mm。考虑模板的连续性，按三跨连续梁计算，跨内最大弯矩为：受力计算简图=0.0825.062502 =125300 Nmm 则：17、最大弯应力max=Mmax/W =125300/37500=3.34 N/mm2 m =40N/mm2 强度满足要求。跨度中点最大挠度：=0.677*19.8*2504/(100*5500*281250)=0.338mm=L/400=250/400=0.625mm 挠度满足要求。15mm厚竹胶板验算满足要求。 3.2次龙骨(50*100方木)顶板计算(混凝土取0.5m )50*100方木间距300mm，按单跨简支梁计算，跨度取l=900mm，各荷载取值如下：方木采用东北落叶TC17B，使用年限不大于5年，则m 抗弯强度设计值（N/mm2），m =170.90.81.1=13.46 N/mm2；18、弹性模量 E=100000.850.81.1=7480 MpaWx单根截面抵抗距，=501002/6=83333 mmI单根惯性矩，=501003/12=4166667 mm4 a、钢筋及砼自重：26KN/m30.5m =13KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载：2KN/荷载组合：恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。则q1=1（ a+b+c+d+e）0.30=5.94kN/mq2= 1.2（a+b）+1.4（c+d+e）0.30=7.52kN/m则跨内最大弯矩为=187.529002=761400Nmm最大弯应19、力 max=Mmax/W=761400/83333=9.14N/mm2m=13.46 N/mm2 强度满足要求。跨度中点最大挠度=55.949004/（38474804166667）=1.63mm=900/400=2.25 mm 挠度满足要求。内模顶板位置50*100方木满足要求。3.3 主龙骨采用100mm100mm 木方，顺桥向布置，跨距0.9m。作用在方木上混凝土宽度按最不利位置砼厚度0.5m，按三跨连续梁计算。计算宽度取0.9m。a、钢筋及砼自重：26KN/m30.5m =13 KN/b、模板自重：0.3KN/c、施工人员及设备荷载：3KN/d、倾倒混凝土荷载：1.5KN/e、振捣荷载20、：2KN/荷载组合：则q1 =1(a+b+c+d+e)0.9=17.82kN/mq2= 1.2(a+b)+1.4(c+d+e)0.9=22.55 kN/m作用在方木上，则最大弯矩=0.0822.559002=1461240Nmm最大弯应力max=Mmax/W=1461240/166666=8.77N/mm2 m =13.46 N/mm2 强度满足要求。挠度验算：=0.67717.829004/（10074808333333）=1.27mm=900/400=2.25mm 挠度满足要求。顶板内模下100mm100mm 木方满足要求。3.4 侧模验算（1）水平荷载计算混凝土振捣时对侧模的荷载取：2K21、N/；新浇混凝土对侧模的最大侧压力：F1=h=26 KN/m1.6m=41.6KN/F2=kh =1.2261.05=32.76KN/式中：k -外加剂影响修正系数，取1.2v-混凝土浇注速度，取0.5m/hh-有效压头高度，h=0.22+24.9v/T=0.22+24.90.5/15=1.05mT-混凝土入模温度，取15则有：Fmax=41.6KN/箱梁侧模竖肋采用5cm10cm方木，纵桥向间距为30cm。 在进行强度验算的时候，侧模荷载主要考虑混凝土侧压力41.6kpa和振捣荷载2kPa。在进行刚度验算的时候，侧模荷载主要考虑混凝土侧压力。显然，侧模板所承受的荷载小于底模板的荷载，所以对于22、侧模板不进行受力验算，仅验算竖肋。取30cm宽度模板进行验算，则竖肋荷载竖向分布形式为：q=26h0.3+20.3=7.8h+0.6kN/m。所以：q1=7.80.5+0.6KN/m=4.5KN/m，q2=7.81.6+0.6KN/m=13.08KN/m （2）竖肋的力学性能弹性模量：E=7480MPa；截面惯性矩：I=bh3/12=0.050.103/12=0.41710-5m4；截面抵抗矩：W=bh2/6=0.050.102/6=0.83310-4m3；（3）竖肋的受力计算Mmax=1/6q2L2=1/613.08KN/m0.6m0.6m=0.785KNm；=Mmax/W=0.785kNm23、/0.83310-4m3=9.42PaW=10MPa 满足要求。刚度的计算，侧模荷载主要考虑混凝土侧压力。q=7.8hkN/m，并按照所受的均布荷载为q=7.81.6kN/m=12.48 kN/m进行验算。f=5ql4/(384EIX)=5124.8N/cm(60cm)4/(384748000N/cm2417cm4)=0.68mm573.49KN经验算，钢管支墩沿高速公路走向2.0m间距布置满足受力要求。7.3分配梁验算荷载组合：恒载:FGK=(F1+F2+F3+F4)=30.07+2.88+0.25+1=34.20 （KN/）活载: FQK=4.5 （KN/）轴向力：q=1.2FGK+1.424、FQK=1.234.20+1.44.5=47.34 （KN/） 单根分配梁上的均布荷载：q=12q4=142.02 （KN/m）最大弯矩值：Mmax=ql2/8=142.0222/8=71.01 (KNm)最大剪力值：Vmax=ql/2=142.022.0/2=142.02 (KN)抗弯强度为：=Mmax/Wx=71.01106/1139103=62.34N/mm2145 N/mm2,满足要求。抗剪强度：=VmaxSx/（Ixtw）=142.021000671.21000/（227811000012.5）=33.47N/mm285 N/mm2，满足要求。刚度验算:q=1.2FGK=1.2(F125、+F2+F3+F4)=41.04 （KN/）q=12q4=123.12 （KN/m）fmax=5ql4/(384EIX)=51231.2N/cm(200cm)4/(38420600000N/cm222781cm4)=0.055cm200/600=0.333cm,满足要求。7.4门洞横梁验算选定50a工字钢作为门洞横梁，净跨径为950cm，钢材为Q235，腹板处工字钢间距20cm，箱室处工字钢间距40cm，翼缘板处工字钢间距50cm，共需60根1200cm长工字钢。 （1）腹板处 工字钢间距20cm梁体自重：F1=26KN/m1.6m=41.6 （KN/）模板、方木自重：F2=1.0 （KN/）26、横梁自重：F3=0.936KN/m0.2m=4.68 （KN/）施工活载+振捣产生的荷载：F4=4.5 （KN/）荷载组合：恒载:FGK=(F1+F2+F3)=41.6+1.0+4.68=47.28 （KN/）活载: FQK=4.5 （KN/）轴向力：q=1.2FGK+1.4FQK=1.247.28+1.44.5=63.04 （KN/） 单根横梁上的均布荷载：q=0.20q=12.61 （KN/m）最大弯矩值：Mmax=ql2/8=12.619.52/8=142.26 （KNm）最大剪力值：Vmax=ql/2=12.619.5/2=59.90 （KN）抗弯强度：= Mmax/Wx=142.2627、106Nmm/1858.9103mm3=76.53Mpa145Mpa,满足要求抗剪强度：=VmaxSx/（Ixtw）=59900N1084.1103mm3/（46472 104mm412mm）=11.64N/mm285 N/mm2，满足要求。刚度验算：fmax=5ql4/(384EIX)=5*126.19504/（3842060000046472）=1.39cm950/600=1.58cm,满足要求。由以上计算得知选用规格为50a工字钢满足要求。（2）箱室处 工字钢间距40cm梁体自重：F1=26KN/m0.73m=18.98 （最不利位置） （KN/）模板、方木自重：F2=1.0 （KN/）28、横梁自重：F3=0.936KN/m0.4m=2.34 （KN/）施工活载+振捣产生的荷载：F4=4.5 （KN/）荷载组合：恒载:FGK=(F1+F2+F3)=18.98+1.0+2.34=22.32 （KN/）活载: FQK=4.5 （KN/）轴向力：q=1.2FGK+1.4FQK=1.222.32+1.44.5=33.08 （KN/） 单根横梁上的均布荷载：q=0.4q=13.23 （KN/m）最大弯矩值：Mmax=ql2/8=13.239.52/8=149.25 （KNm）最大剪力值：Vmax=ql/2=13.239.5/2=62.84 （KN）抗弯强度：= Mmax/Wx=149.2529、106Nmm/1858.9103mm3=80.29Mpa145Mpa,满足要求抗剪强度：=VmaxSx/（Ixtw）=62840N1084.1103mm3/（46472 104mm412mm）=12.22N/mm285N/mm2，满足要求。刚度验算：fmax=5ql4/(384EIX)=5*132.39504/（3842060000046472）=1.47cm950/600=1.58cm,满足要求。由以上计算得知选用规格为50a工字钢满足要求。（3）翼缘板处 工字钢间距50cm梁体自重：F1=26KN/m0.5m=13 （最不利位置） （KN/）模板、方木自重：F2=1.0 （KN/）横梁自重30、：F3=0.936KN/m0.5m=1.87 （KN/）施工活载+振捣产生的荷载：F4=4.5 （KN/）荷载组合：恒载:FGK=(F1+F2+F3)=13+1.0+1.87=15.87 （KN/）活载: FQK=4.5 （KN/）轴向力：q=1.2FGK+1.4FQK=1.215.87+1.44.5=25.34 （KN/） 单根横梁上的均布荷载：q=0.5q=12.67 （KN/m）最大弯矩值：Mmax=ql2/8=12.679.52/8=142.93 （KNm）最大剪力值：Vmax=ql/2=12.679.5/2=60.18 （KN）抗弯强度：= Mmax/Wx=142.93106Nmm/1858.9103mm3=76.89Mpa145Mpa,满足要求抗剪强度：=VmaxSx/（Ixtw）=60180N1084.1103mm3/（46472 104mm412mm）=11.70N/mm285N/mm2，满足要求。刚度验算：fmax=5ql4/(384EIX)=5*126.79504/（3842060000046472）=1.40cm950/600=1.58cm,满足要求。由以上计算得知选用规格为50a工字钢满足要求。24