拱肋支架计算书最终版

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1、1、工程概况*大桥现浇拱肋支架，采用梁柱式贝雷支架进行施工，其中，第 3 跨长度 为52.12m，宽度为6m。拱架自下而上为为C20条形基础、屮529屮720钢管桩、 I40b双拼工字钢横梁、4*2*321贝雷纵梁、20*7.5槽钢分配横梁、碗扣支撑架、 1.5cm 厚竹胶板。2、验算项目1) 竹胶板受力验算；2) 底模横向方木验算3) 底模纵向工字钢验算4) 贝雷片验算5) 工字钢横梁验算6) 钢管支墩验算7) 碗扣支架验算8) 地基承载力验算9) 支架整体稳定计算3、设计依据钢结构设计规范(GB 50017-2003)公路桥涵设计通用规范( JTG D60-2004)装配式公路钢桥多用途使

2、用手册(人民交通出版社)公路工程技术标准( JTG B01 2003)路桥施工计算手册(人民交通出版社)等规范中的相关规定。4、计算理论及方法 本计算主要依据装配式公路钢桥多用途使用手册（黄绍金，刘陌生著.北京：人民交通出版社，2001.6）、钢结构设计规范（GB50017-2003）、公路桥 涵设计通用规范（JTGD60-2004）、铁路桥涵地基与基础设计规范（TB1002.5-2005）等规范中的相关规定，采用金属结构许用应力法进行计算。5、竹胶板受力验算（纵向计算）取拱顶处竹胶板进行计算。5.1 计算参考：竹胶板：弹性模量E=6*103Mpa,考虑浸水时间，抗弯强度9 = 12Mpa，弯

3、曲剪应力t =1.3MPa，容许扰度f=1/400,容重丫 =9kN/m3,厚度6 =0.015m，长* 宽=2.44*1.22m。5.2 计算载荷：取竹胶板的板宽1米进行计算,高度取最大值按1.4米计算，计算跨度按0.3米。1）模板自重： q1=0.015*1*9=0.135kN/m2）钢筋混凝土自重：q2=1.4*1*26=36.4 kN/m （丫 =26kN/m3）3）施工荷载： q3=2.5*1=2.5 kN/m （均布荷载2. 5 kN/m2）4）振捣砼时对水平模板的施工荷载：q4=2*1=2kN/m （施工荷载2.0kN/m2）5.3 强度验算：1）计算模式：按2跨连续梁计算路桥施

4、工计算手册P762页，附表2-8二 等跨连续梁内力和挠度系数。2）截面特性： A=b*h=1*0.015=0.015m2W二bh2/6=l *0.01526 *109=5.4 *10血皿3I二bh3/12=l *0.015312*1012=4.86*105mm43) 荷载组合：总竖向设计荷载q= (36.4+0.135) * 1.2 (静载系数)+ (2.5+2) * 1.4 (活载系数) =50.142kN/mq=50.142kN/m4) 强度验算：由路桥施工计算手册P762页，附表2-8二等跨连续梁内力和 挠度系数可知：Mmax=-0.125ql2=-0.125*50.142*0.32=-

5、0.564kN ma max = Mmax/W=-0.564*1。6三(5.4*104)=10.444MpaV a = 12MpaQmax=-0.625ql=-0.625*50.142*0.3=-9.402kN mT max= 1.5Qmax/A=1.5*9.402*1。3三(0.015*106)=0.940MpaV t = 1.3Mpa满足要求。5.4 刚度验算：刚度验算按照标准荷载，无须系数。1) 荷载组合： q=q1+q2+q3+q4=0.135+36.4+2.5+2=41.035kN/m；2）挠度验算： 由路桥施工计算手册P762页，附表2-8二等跨连续梁内力和挠度系数可知：fmax=

6、0.521qL4/100EI=（0. 521*41.03 5 *3 004）（100 *6* 103*4. 86*105）=0.594mmVf=300/400=0.75mm（路桥施工计算手册P178 页，表 8-11, 容许扰度 1/400）满足要求。6、底模横向方木验算（横向计算）6.1 计算参考：A-3松木：弹性模量E=9*103Mpa,抗弯强度o = 12Mpa,弯曲剪应力t =1.9MPa, 容许扰度f = 1/400,容重Y =6kN/m3，尺寸为 10cm*10cm*400cm。6.2计算载荷：底模方木纵向间距30cm，取竹胶板的板宽0.3米进行计算，高度 取最大值按1.4米计算，

7、跨度为60cm，每根方木长4m，间距60cm，可取4/0.6 心6跨进行连续梁均布荷载验算。1）模板自重（竹胶板+方木）： q1=0.015*0.3*9+0.1*0.1*6=0.101kN/m2）钢筋混凝土自重： q2=1.4*0.3*26=10.92 kN/m（Y =26kN/m3）3）施工荷载：q3=2.5*0.3=0.75 kN/m （均布荷载 2.5 kN/m2）4）振捣砼时对水平模板的施工荷载：q4=2*0.3=0.6kN/m （施工荷载2.0kN/m2）6.3 强度验算：1）计算模式：按5跨连续梁计算路桥施工计算手册P765页，附表2-1五 等跨连续梁内力和挠度系数。2）截面特性：

8、 A=b*h=0.1*0.1=0.01m2W二a3/6=1003F6=1.67*105mm3I二a4/12=0.hF 12=8 . 33*106mm43）荷载组合：总竖向设计荷载 q= （0.101+10.92） * 1.2 （静载系数）+ （0.75+0.6） * 1.4 （活 载系数） =15.115kN/mq=15.115kN/m4) 强度验算：由路桥施工计算手册P765页，附表2-1五等跨连续梁内力和 挠度系数可知：Mmax=-0.078ql2=-0. 078*15.115*0 . 62=-0. 424kN ma max = Mmax/W=-0.424*1。6三(1.67*105)=0

9、.539MpaV a = 12MpaQmax=-0.606ql=-0.625*15.115*0.6=-5.668kNT max= 1.5Qmax/A=1.5*5.668*1。3三(0.1 *0.1 *106)=0.850MpaV t = 1.9Mpa满足要求。6.4 刚度验算：刚度验算按照标准荷载，无须系数。3）荷载组合：q=ql+q2+q3+q4=0.101+10.92+0.75+0.6=12.371 kN/m；4）挠度验算：由路桥施工计算手册P765页，附表2-1五等跨连续梁内力和挠度系数可 知： fmax=0.664qL4/100EI=（0.664*12.371 *6004）（100 *

10、9* 103*8 . 33*106）=0.142mmV f=600/400=1.5mm满足要求。7、底模纵向工字钢拱盔验算（纵向计算） 工字钢在拱架顶部位置受力最大，取梁高最大值1. 4米、长按3*0. 9=2. 7米 进行验算。7.1 计算参考：A3钢：弹性模量E=2.1 *105Mpa,抗弯强度o = 140Mpa,弯曲剪应力t =85MPa, 自重 q=0.112kN/m。A=1430mm2, W= 49000mm3, I= 2450000mm47.2 计算载荷：底模纵向工字钢横向间距60cm，顶托间距0.6 （0.9） m,跨度0.9,计算宽度按 0.6m，按3等跨集中荷载受力情况进行

11、验算。1）单跨中模板自重：（竹胶板、方木、工字钢）Q1=0.015*0.6*0.9*9+0.1*0.1*0.6*4*6+0.9*0.112=0.318kN2）钢筋混凝土自重：Q2=0.9*0.6*1.4*26=19.656 kN （丫 =26kN/m3）3）施工荷载：q3=2.5*0.6*0.9=1.35 kN （均布荷载 2.5 kN/m2）4）振捣砼时对水平模板的施工荷载：q4=2*0.9*0.6=1.08kN/m （施工荷载2.0kN/m2）7.3 强度验算：1）计算模式：按3跨连续梁计算路桥施工计算手册P762页，附表2-8三 等跨连续梁内力和挠度系数。2） 截面特性： A=1430m

12、m2W=49000mm3I=24500000mm4q=0.112kN/m3）荷载组合：取计算 3 跨范围内 4 个受力点进行计算，总竖向设计荷载 Q=（0.318+19.656） *1.2（静载系数） +（1.35+1.08） *1.4（活载系数） =27.371kN/mP=27.371kNyy90-9090V工字钢拱盔受力分析图（单位： cm）4）强度验算：由路桥施工计算手册 P764 页， 附表 2-9 三等跨连续梁内力和 挠度系数可知：Mmax=-0.175Pl=0.175*27.371 *0.9=4.311kN ma max = Mmax/W=4.311 *10649000=87.98

13、0Mpa a =140MpaQmax=0.65P=0.65*27.371=17.791kNT max= 1.5Qmax/A=1.5*17.791 *1。3三 1430=18.662Mpa t =85Mpa 满足要求。7.4 刚度验算： 刚度验算按照标准荷载，无须系数。5) 荷载组合：Q=Ql+Q2+Q3+Q4=0.318+19.656+1.35+1.08=22.404kN；6) 挠度验算：由路桥施工计算手册P764页，附表2-9三等跨连续梁内力和挠度系数可知：fmax=1.146PL3/100EI=(1.146*22404*9003)(100*2.1 *105*2450000)=0.364mm

14、V f=900/400=2.25mm满足要求。8、碗扣支架验算(竖向计算)8.1 单位荷载计算：支架承载力最大处在拱墩处，跨度最大在拱顶处，取高度最大值1 . 4米，拱架长度安 0.9 米，宽度取 0.6 米进行计算。1根碗扣支架承受荷载面积(a1=0.6*0.9=0.54m2)内方竖向载荷：(包含混凝土、竹胶板、方木、工字钢)Q=0.9*0.6*1.4*26+0.015*0.9*0.6*9+4*0.6*0.1*0.1*6+0.9*0.112=19.974 kN8.2 碗扣支架验算：碗扣支架采用0 48*3.2钢管，每延米自重3.535kg/m,力学性能为：i=15.880mm、A=450.3

15、79mm2、a = 140Mpa，横向为 60cm、纵向间距均为 90cm (60cm)，步距 为 120cm长细比入=l/i=1200F 15.88=76，查钢结构设计规范P35附录C表C-2得,屮=0.714a = N/屮 A=19.974*103（0.714*450.379） =62.114MpaV a =140Mpa满足要求。9、贝雷纵梁验算（纵向计算）9.1 计算参考：贝雷片桁架单片重270kg，销子每个重3kg, 90支撑架每个重33kg,A=2*12.74cm2, W=3578.5cm3, I=250497.2cm4,弹性模量 E=2.1 *105Mpa,a =273Mpa, t

16、 =208MPa , 20*7.5 槽钢理论重 25.772kg/m（纵向间距 90cm 布置20*7.5 槽钢）。9.2 计算载荷：1）模板、方木及贝雷片自重：其中整跨贝雷片重量为（贝雷片+贝雷销+支撑架+槽钢）：14*8*270+14*8*2*3+15*4*33+45*7.2*25.772=41110.128kg=411.1KN整跨模板重量为（竹胶板、方木、工字钢、碗扣支架）：（0.015*60.2*6*9） + （0.1 *0.1 *6*6*60.2F0.3） + （60.2 *6F0.6 *0.112） + （61*13*4.2（平均高度） *0.0404） =322.982KN模板、

17、方木及贝雷片自重为：1）q1= （411.1+322.982*44F60.2） F40=16.179kN/m （仅计算贝雷梁以上部分）2）钢筋混凝土自重：q2=265.8*26*44F60.2F40=126.277 kN/m （丫 =26kN/m3） （仅计算贝雷梁以上部分）3）施工荷载:q3=2.5*7.3=18.25 kN/m （均布荷载 2.5 kN/m2） 4）振捣砼时对水平模板的施工荷载：q4=2*7.3=14.6kN/m （施工荷载2.0kN/m2）9.3 强度验算:1）计算模式：按2跨连续梁计算路桥施工计算手册P762页，附表2-8二等跨连续梁内力和挠度系数。2）荷载组合：总竖向

18、设计荷载 q 总=（16.179+126.277） *1.2 （静载系数）+ （18.25+14.6） *1.4（活载系数） =216.937kN/mq=216.937/8=27.117kN/m （ 8排贝雷片）3）强度验算：由路桥施工计算手册P763页，附表2-9三等跨连续梁内力和 挠度系数可知：q=27.117kN/m贝雷片受力简图（单位： cm）Mmax=0.1ql2=0.1*27.117*122=-390.485kN ma max = Mmax/W=-390.485*1。6三（3578.5*103）=109.120MpaV a =273MpaQmax=0.6ql=0.6*27.117*

19、12=195.242kNT max= 1.5Qmax/A=1.5*195.242*103 （2*12.74*102）=114.938MpaVt =208Mpa满足要求。9.4 刚度验算：刚度验算按照标准荷载，无须系数。1) 荷载组合：q= (16.179+126.277+18.25+14.6) /8=21.913kN/m (8 排贝雷片)2) 挠度验算：由路桥施工计算手册P763页，附表2-9三等跨连续梁内力和挠度系数可知：fmax=0.677qL4/100EI=(0. 67 7 *21.9 1 3*120 004)( 100 *2.1*105*25 0 4 9 7 . 2*104)=5.84

20、8mmV f=12000/400=30mm满足要求。10、双拼40a工字钢验算(横向计算)10.1 计算参考：40a 工字钢：A3 钢材：E=2.1 *105Mpa, a =145Mpa, t =85MPa, A=2*8610 mm2, m=2*67.59kg/m,I=2*217000000mm4,W=2*1085000mm3。10.2 单位荷载的计算由9、贝雷片验算可知:总竖向设计荷载 q 总=(16.179+126.277) *1.2 (静载系数)+ (18.25+14.6) *1.4(活载系数) =216.937kN/m则有双拼工字钢承受荷载Q=216.937* (6+1) =1518.

21、559kN (承受半跨重量)10.3 工字钢验算1）计算模式：按2跨连续梁计算路桥施工计算手册P762页，附表2-8二 等跨连续梁内力和挠度系数。2）荷载组合：双拼工字钢自重： 1.35kN/m双拼工字钢横梁承受均布荷载 q=1518.559/6.7+1.35=228.000 kN/m 计算跨度为 3m3）强度验算：由路桥施工计算手册P762页，附表2-8二等跨连续梁内力和挠度系数可知：q=228.000kN/m工字钢受力分析图（单位： cm）Mmax=-0.125ql2=-0.125*228*32=-256.5kN ma max = Mmax/W=-256.5*106(2* 1085000)

22、=118.203MpaV o = 140Mpa Qmax=0.625*ql=0.625*228*3=427.5kNT max= 1.5Qmax/A=1.5*427.5*1。3三(2*8610)=37.239MpaV t =85Mpa 满足要求。10.4 刚度验算：刚度验算按照标准荷载，无须系数。1) 荷载组合:q= (16.179+126.277+18.25+14.6) *7/6.7+1.35=184.505kN/m2) 挠度验算：由路桥施工计算手册P762页，附表2-8二等跨连续梁内力和挠度系数可知:fmax=0.521qL4/100EI=(0. 521*184. 5 05 *3 0 004

23、)( 100*2.1*105*2*217000000)=0.854mmV f=3000/400=7.5mm满足要求。11、36a 工字钢纵梁验算（横向计算）眦抑朋丁字钥11.1 计算参考:I36a 工字钢：A3 钢材:E=2.1 *105Mpa, a = 145Mpa, t =85MPa, A=2*7640mm2, m=2*59.974kg/m,I=2* 158000000mm4,W=2* 877777mm3。11.2 单位荷载的计算由9、贝雷片验算可知:小跨内总竖向荷载为为（竹胶板、方木、工字钢、碗扣支架、混凝土）：1）模板、方木及贝雷片自重： 模板总重量为 322.982kN混凝土总重量为

24、 265.8*26=6910.8kN2）模板、混凝土纵向自重:ql=（32.982+6910.8）*16.2F60.2F 11.4=163.991kN/m （仅计算小跨部分）3）施工荷载及振捣: q2=（2.5+2） *7.3=32.85 kN/m （均布荷载2. 5 kN/m2）4）竖向荷载计算:q3=q1 *1.2 （静载系数）+q2*1.4 （动载系数）=242.779kN/m11.3 工字钢验算1 ）荷载组合:双拼36工字钢自重: 1.120kN/m双拼工字钢横梁承受及自身均布荷载q=242.799F9 （9 排） +1.120=28.098 kN/m计算跨度为 5.7m2）计算模式：

25、按单跨梁计算路桥施工计算手册P741页，附表2-3单跨梁内 力及形变计算公式。3）强度验算:按简支梁计算:q=28.098kN/m工字钢受力分析图（单位: cm）Mmax=0.125ql2=0.125*28.098*5.72=114.113kN ma max = Mmax/W=114.113*106(2*877777 )=65.001MpaV o =145MpaQmax=0.5ql=0.5*28.098*5.7=80.079kNT max= 1.5Qmax/A=1.5*80.079*1。3三(2*7640)=7.861MpaV t =85Mpa满足要求。11.4 刚度验算：1) 荷载组合：q=

26、28.089kN/m；2) 挠度验算：Fmax=5qL4/384EI=5*28.089*57004(384*2.1 *105*2* 158000000)=5.818mmV f=5700/400=14.25mm满足要求。12、整体稳定性计算当支架搭设完毕，而拱架未开始作业时，支架自重小，整体稳定性最差，故选此 状态对钢支架进行稳定性计算。12.1 基本参数：根据公路桥涵设计通用规范( JTGD60-2004) P28 页，支架为临时结构，按1/10频率计算：查附表A (此处参考福州)基本风速V =25.7m/s,基本风压：W =0.4kN/m210 10距离地面或睡眠高度Z=18m, A类地表k

27、=1.28, A类地表k =1.3&施工架设期间25k=0.75，桁架风载阻力系数k =1.27, 般地区k=1.0001312.2 荷载计算：(1)立柱承受的竖向荷载单位荷载计算：总竖向设计荷载(支架、贝雷片、砼基础)Q总 =408.71+322.982+436.8=1168.492kN将整个支架视为整体,迎风面积最大,单侧立柱到支架中心距离为3米,支架迎风面中心到底部距离为b (根据现场，赞考虑14m)( 2)立柱承受的风荷载r=0.012017e-0.0001z=0.012017*10-0.0001*18=0.012v=kkV =1.28*1.38*25.7=45.396m/sd 2 5

28、 10W=(rV 2)/(2*g)=(0.012*45.3962)/(2*9.81)=1.260kN/m2ad钢支架迎风面为弓形，贝雷片至拱顶距离为7m,贝雷片长为40m、宽1.5m，则 面积 A= (191.163+60) *0.4=100.465m2(0.4 为桁架充实系数)F 风二k kkW A=0.75*1.27*1* 1.26*100.465=120.573kN013a( 3)支架整体稳定性验算自重产生的抗倾覆力矩：M稳二Q*a=1168.492*3=3505.476kNm风力产生的倾覆力矩：M倾二F风*b=120.573*14=1688.022 kNm 稳定系数： K=3505.4

29、76/1688.022=2.0 满足要求12.3 钢管柱验算：采用e 529*8 焊接管，力学性能为：i=184mm、A=13094mm2、a =140Mpa、t =85Mpa,钢管桩长度为8米，剪刀撑占用1.6米，计算长度取6.4m。入=l/i=6400F 184=35，查钢结构设计规范P35附录C表C-2得，屮=0.871 未打混凝土时单根立柱竖向荷载N=1168.492/18=64.916kNa = N/屮 A=64916F(0.871*13094) =5.692MpaV a =140Mpa打混凝土后由10、双拼40a工字钢验算可知，双拼工字钢承受均布荷载q为317.290 kN/m由路

30、桥施工计算手册P762页，附表2-8二等跨连续梁内力和挠度系数可知：QA=QC=0.375ql=0.375*317.290*3=356.951kNQB=0.625ql=0.625*317.290*3=594.919kNa = N/屮 A=594919F(0.871 *13094) =52.164MpaV a =140Mpa满足要求。13、地基承载力验算10.1 荷载：条形基础几何尺寸长*宽*高7m*3m*0.8m,基础上6根钢管桩。底面积 A=21m2由 12、钢管支墩验算：可知 QA=QC=356.951kNQB=594.919kN基础承受荷载 Q=2* （QA+QB+QC） +3*0.8*

31、7*26=2340.54kN基底最大应力考虑基础只承受中心荷载，a = N/ A=23 40 . 54*103（21 *106）=0.111MpaVo =0.2Mpa=200kpa （路桥 施工计算手册P360页，查表表11-17砂土的容许承载力松散砾砂）满足要求。14、槽钢分配梁计算（横向计算）贝雷片上布置分配梁采用20*7.5槽钢，纵向间距为90cm,槽钢上碗扣支架横向 布置间距为 60cm。14.1计算参考：20*7.5槽钢为A3钢，许用应力a =140Mpa，截面积A=3283mm2, 惯性矩I=19137000mm4，抗弯模量W=191370，每延米重量q=25.772kg/m14.

32、2 计算载荷：取贝雷梁上方拱中最大厚度 1 米计算，跨度按最不利 0.9 米计 算（跨中0.9米，跨边0.6米），长度取0.9米（槽钢纵向间距为0.9米）、宽 度取0.6米（支架横向间距为0.6米）计算。1）单根支架上的模板、方木及支架自重：（竹胶板、方木、工字钢、碗扣支架）：Q1=（0.015*0.9*0.6*9）+（0.1*0.1*0.6*4*6）+（0.9*13*0.112）+（7.2*0.0404） =1.818KN2）钢筋混凝土自重：Q2=1.4*0.6*0.9*26=19.656 kN/m （ y =26kN/m3）（仅计算贝雷梁以上部分）3）施工荷载:Q3=2.5*0.6*0.9

33、=1.35 kN （均布荷载 2.5 kN/m2）4）振捣砼时对水平模板的施工荷载：Q4=2*0.9*0.6=1.0.kN/m （施工荷载2.0kN/m2）14.3 强度验算：1）计算模式：由于跨径为不等跨，最大计算跨径为 1 米，按简支梁计算2）荷载组合：则每根支架竖向荷载：P=（Q1+Q2） *1.2（静载系数） +（Q3+Q4） *1.4（活载系数） =（1.818+19.656）1.2+（1.35+1.08） *1.4=39.478kN3）强度验算：由路桥施工计算手册P740页，附表2-3简支梁计算公式可 知：0,60,910,910,910,9槽钢分配梁受力简图（单位：米）Mmax=

34、-0.25PL-0.125ql2=-0.25*39.478*1-0.125*0.258*12=-9.902kN m a max = Mmax/W=-9.902*1。6三（191370）=51.743MpaV a =140Mpa Qmax=39.478kN （支架位置有可能在支点处）T max二 1.5Qmax/A=1.5*39 . 478*103 F3283=18.037MpaV t =208Mpa 满足要求。14.4 刚度验算：1）荷载组合：P=Q1+Q2+Q3+Q4=1.818+19.656+1.35+1.08=23.904kN2）挠度验算：由路桥施工计算手册P740页，附表2-3简支梁计算公式可知： fmax=Pl3/48EI=23904*10003/（48*2.1*105*19137000）=0.124mmV f=1000/400=2.5mm满足要求。