圆端型桥墩 - 图文

目 录

第1章 绪论 ....................................................................................................................... 1 1.1 工程背景 ................................................................................................................. 1 1.2 工程技术 ................................................................................................................. 1 1.2.1 模板设计介绍................................................................................................... 1 1.2.2 满堂支架介绍................................................................................................... 1 1.2.3 托架介绍........................................................................................................... 2 1.3 工程特点 ................................................................................................................. 2 第2章 圆端型桥墩模板计算 ........................................................................................... 3 2.1 基本条件 ................................................................................................................. 3 2.1.1 桥墩模板尺寸................................................................................................... 3 2.1.2 材料的性能参数............................................................................................... 3 2.1.3 计算荷载........................................................................................................... 3 2.1.4 检算标准........................................................................................................... 5 2.2 面板的检算 ............................................................................................................. 5 2.2.1 强度计算........................................................................................................... 6 2.2.2 刚度验算........................................................................................................... 7 2.3竖向大肋检算 ............................................................................................................ 7 2.3.1 强度计算........................................................................................................... 8 2.3.2 刚度检算........................................................................................................... 9 2.4 竖肋的检算 ............................................................................................................. 9 2.4.1 强度简算......................................................................................................... 10 2.4.2 刚度简算......................................................................................................... 11 2.5 对横肋简算 ........................................................................................................... 11 2.5.1 强度验算......................................................................................................... 12 2.5.2 挠度验算......................................................................................................... 12 2.6 对拉螺栓检算 ....................................................................................................... 12 第3章 脚手架计算 ......................................................................................................... 14 3.1 脚手架设计基本条件 ........................................................................................... 14 3.1.1 剪刀撑的设计................................................................................................. 14

3.1.2 脚手架通道处构造设计................................................................................. 14 3.1.3 支架初步设计如下......................................................................................... 14 3.2 荷载分析 ............................................................................................................... 15 3.3 立杆检算 ............................................................................................................... 16 3.3.1 Ⅰ-Ⅰ截面强度和稳定检算 ........................................................................... 17 3.3.2 Ⅱ-Ⅱ截面强度和稳定检算 ........................................................................... 19 3.3.3 Ⅲ-Ⅲ截面强度和稳定检算 ........................................................................... 21 3.4 满堂支架立杆底座承载力计算 ........................................................................... 24 3.4.1 立杆底座承受荷载计算................................................................................. 24 3.4.2 立杆底托验算................................................................................................. 25 3.5 箱梁底模下横桥向方木验算 ............................................................................... 25 3.5.1 Ⅱ-Ⅱ截面强度和刚度检算 ........................................................................... 25 3.5.2 Ⅲ-Ⅲ截面强度和刚度检算 ........................................................................... 27 3.6 其他部位杆件设计 ............................................................................................... 27 第4章 托架结构设计 ..................................................................................................... 29 4.1 结构形式 ............................................................................................................... 29 4.2 模型建立 ............................................................................................................... 29 4.3 荷载分析 ............................................................................................................... 29 4.4 托架刚度和强度的简算 ....................................................................................... 30 4.4.1 纵垫梁的变形和强度验算............................................................................. 30 4.4.2 横梁的强度和变形验算................................................................................. 33 4.4.3 桁架的变强度、稳定和刚度验算................................................................. 35 4.4.4 桁架支座反力的验算..................................................................................... 37 4.5 结论 ....................................................................................................................... 38 第5章 结束语 ................................................................................................................. 39 5.1 设计总结 ............................................................................................................... 39 5.1.1 设计中遇到的问题......................................................................................... 39 5.1.2 设计不足......................................................................................................... 39 5.2 心得体会 ............................................................................................................... 39 5.3 展望 ....................................................................................................................... 40 参考文献 ............................................................................................................................. 41 致谢 ..................................................................................................................................... 42 附 录A 外文翻译............................................................................................................ 43

附 录B 图纸.................................................................................................................... 58

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第1章 绪论

1.1 工程背景

桥梁施工技术在我国历史比较悠久，尤其是解放以后我国桥梁施工技术得到高速发展，建成了很多工程艰巨、技术复杂的桥梁。在钢筋混凝土与预应力钢筋泥凝土梁式桥方面，我国从20世纪50年代起就已广泛采用装配式工厂化生产的标准设计，用架桥祝架设。它不但经济、适用，并且施工方便，能加快建桥速度。我国自行研制成功的新型架桥机(胜利型架桥机和红旗型架桥机)，既可架桥又能铺轨，一机两用，安全可靠，可称一大创举。在建造大跨度预应力泥凝土刚构桥、连续梁桥和悬臂梁桥方面，无论是设计、施工工艺和施工机具的研制上，我国都已达到世界先进水平。已建成的虎门大桥箔航道连续刚构跨度达270m，当时创世界之最(目前最大跨度为挪威的斯托尔马桥．跨度为301m)。悬臂浇筑、悬臂拼装和顶推法架桥等先进工艺和施工技术，已在各类桥梁施工中得到普遍应用。在斜拉桥方面，我国自1975年开始建DJU云阳汤澳河桥(铁路斜拉桥，跨度为76m)以来，全国已建成斜拉桥近80座．成为目前世界上建造这种桥梁数量最多的国家。

1.2 工程技术

1.2.1 模板设计介绍

模板是温凝土结构或钢筋泥凝土结构成型的模具。它由面板和支撑系统组成，面板是使混凝土成型的部分；支撑系统是稳固面板位置和承受上部荷载的结构部分。模板的质量关系到混凝土工程的质量．关键在于尺寸准确，组装牢固．拼续严密，装拆方便。应根据结构的形式和持点选用恰当形式的模板，才能取得良好的技术经济效果。大型的和特种工程的模板及支撑系统要进行计算，验算其刚度、强度、稳定性和承受侧压力的能力。

1.2.2 满堂支架介绍

满堂支架法(又称就地浇注法)施工是一种比较古老的施工方法，施工过程比较明确，易于控制，设计计算也比较简单，是工程技术人员乐怠采用的施工方法。施工时在支架上安装模板．绑扎及安装钢筋骨架，须留孔道，并在现场挠筑混凝土与施加预

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应力。但施工过程中需要使用大量的模板支架，一般仅在小跨径桥或交通不便的边远地区采用。随着桥梁计算理论的进步．桥梁的结构形式的样式越来越多，出现了一些变宽的异形桥、斜弯桥等复杂的很凝土结构，又由于近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用，在其他施工方法都比较困难或经过比较，施工方便、费用较低时，也有在中、大跨径桥梁中采用满堂支架法施工。

支架校构造可分为支柱式、梁式和梁往式。对支架设计的要求：(1)支架虽为临时结构．但它要在施工过程中承受桥梁的大部分恒载，因此从受力和使用性能上要求必须有足够的强度和刚度，同时支架的基础应可靠，构件之间的结合要紧密，并要有

0.3?193.795?163.229N?mm其弯曲应力为：

?max?MmaxW?225.3224.167?54.073MPa＜215MPa 面板强度满足要求。

2.2.2 刚度验算

Eh32BO?12(1?u)?2.1?10?525312(1?0.3)4?24?10N?mm5 ?0.62mm＜l500?0.7mmWmax?Kfql4BO?0.00229?0.0452?35025?105 面板刚度满足要求。

2.3 竖向大肋检算

计算简图如下：

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图2-3 竖向大肋计算简图(单位：kN/m2)

竖向大肋我们这里采用两根[10a槽钢组成。为将内、外膜板连成整体，在大肋上每隔一段距离穿上螺栓固定，一次计算时，可把大肋视作支撑在穿墙螺栓上的三跨连续梁。大肋承受横肋传来的集中荷载。为简化结构，常把集中荷载化为均布荷载如图2-3

其中：

q3?0.35q?0.35?45.2?15.82kN/mq4?0.35q?0.35?33?11.55kN/m

有midas画出该简化结构的弯矩如图2-4所示：

图2-4 结构的弯矩图

可知其的最大弯矩

Mmax=789.9N/m

2.3.1 强度计算

单根[10a#的截面特性：Wx=39.7×103mm3 ；Ix=198×104mm4

?max?Mmaxrxwx?f

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式中： Mmax——竖向大肋最大计算弯矩设计值(N.mm)；

Rx——截面塑性发展系数，Rx=1.0；

Wx——竖向大肋在弯矩平面内净截面抵抗矩(mm3)；

则：

?max=789.9?10/39.7?10?2=9.948N/mm＜f=215 N/mm3322

竖向大肋的强度满足要求。

2.3.2 刚度检算

跨中部分挠度(在这里我们只计算最右跨部分)：

wmax?ql4384EI(5-24?)4

式中：q——作用在大肋上的荷载，q=F×l；

A——悬臂部分长度；

E——钢材的弹性模量； I——横肋的截面抵抗矩； L——跨中部分的长度；

λ——悬臂部分和跨中部分的长度之比，即λ=a/l；

wmax2?200??(5-24?)=5?24??0.086mm56?2?384EI384?2.06?10?1.98?10?800?ql4411.55?7004

wl?0.086800?19302＜1500

因此满足要求。

悬臂部分挠度(在这里我们只计算最左端部分)：

wmax=qa48EI=15.82?2005468?2.06?10?1.98?10wl?0.078200?12564＜1?0.078mm

500

因此满足要求。

2.4 竖肋的检算

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计算简图如图(2-5)：

图2-5 竖肋计算简图

竖肋采用[10#和[8#槽钢，简化为去承在背楞上的四跨连续梁，(背楞间距为50cm)，连续承受350mm宽的均匀布荷载q3，则：

q3=0.35q=0.35?45.2q4=0.35q=0.35?3315.82kN/m 11.55kN/m

2.4.1 强度检算

实际竖肋是跨度0.5m的多跨简支梁，在这里我们近似按4跨连续梁计算， 用midas画出弯矩图如图2-6：

图2-6 竖肋弯矩图

最大弯矩为：

Mmax?396.2N?m

[8#槽钢的截面特性：

Wx?25.3?10mm33

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Ix?101?10mm344

?=Mwx?396.2?1025.3?103=15.660MPa＜f?215MPa 竖肋强度满足要求。

2.4.2 刚度检算

竖肋的挠度：

f=q4l4384EIx?11.55?10?4005344384?2.06?10?101?10?0.4mm??l400??1mm

竖肋刚度满足要求。

2.5 横肋检算

横肋是焊在两个竖肋之间的，在这里我们把它简化成简支梁计算，荷载按最危险处的均布荷载计算：

q1=F?H=45.2?0.5?22.6kN/mq2=F?H=33?0.5?16.5kN/m

横肋截面、计算简图如图2-7、图2-8：

图2-7 横肋大样图(单位：mm)

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图2-8 横肋计算简图(单位：kN/m)

2.5.1 强度验算

q1l82Mmax??222.6?35086?6?8022?346062.5N/mm3

W?bh6?6400mm2

2?=MmaxW?346062.56400?54.0723N/mm＜215N/mm

因此强度满足要求。

2.5.2 挠度验算

I=bh/12?6?80/12?256000mm44334

wmax?5ql384EI=wl5?16.5?3505384?2.06?10?256000?0.061350?15737＜1500?0.06mm

因此刚度满足要求。

2.6 对拉螺栓检算

对拉螺栓取横向间距为1.05m，竖向为0.8m，按最大侧压力计算，每根螺栓承受的拉力为：

N?1.05?0.8?45.2?37.968kN=37968N

采用φ16圆钢，端部加工M20螺纹，其截面积A=201.1mm2。则每根螺栓可承受拉力为：

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S?201.1?215?43236.5N＞37968N

因此，可知对拉螺栓满足要求。

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第3章 脚手架计算

3.1 脚手架设计基本条件

脚手架的设计包括：根据经验和杆件的标准规格假定脚手架的架方法；脚手架的强度和稳定验算；剪刀撑的布置及构造；脚手架通道处构造；脚手架的基础承载力计算；脚手架检查验收内容及质量标准。

3.1.1 剪刀撑的设计

剪刀撑根据构造设计，纵向和横向布置，一般情况下在纵、横向每间隔3～4 排立杆设一道剪刀撑。剪刀撑的作用在于确保脚手架结构的几何不变性，形成稳定的构架以防止杆件间的位移变形(这种变形严重影响脚手架的承载能力)；加强脚手架整体、或局部、或某一方向的刚度；加强脚手架抵抗水平荷载的能力。在水平力作用下，剪刀撑的两根交叉斜杆一为受拉，一为受压，其应力一般较小，因此一般不需进行强度及稳定验算。

3.1.2 脚手架通道处构造设计

因通道处脚手架断开布置，形成一个空洞，削弱了脚手架的整体稳定性。特别当通道轴线和桥梁纵向斜交时，锐角处的脚手架受力条件最差，在受横坡引起的水平推力作用下，脚手架极易失稳，因此通道处(特别在斜交情况下)的脚手架必须加宽加密设置(如在桥梁投影线外再加5排支架)，剪刀撑也应加密布设，确保通道处的脚手架能成为独立的稳定体系。

3.1.3 支架初步设计如下

根据设计图纸和荷载情况，初步设计碗扣支架布置为：中横梁和端横梁支架纵、横方向立杆的间距均为30×30㎝，其余箱梁部位立杆间距按照60cm×60cm 布置，在梁的腹板下方竖杆的横向间距均设置为：30cm。具体杆件间布置见cad图，立杆上下采用可调丝杆上托和下托，丝杆上顶托内顺桥向并排放置两根φ48×3.5mm 钢管，钢管上横向摆放12×12cm 方木，方木中心间距在腹板处加密，在其他处稍微稀疏一些，具体设置见cad图纸上，在方木上钉18mm 厚的竹胶板作为现浇箱梁底模。

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3.2 荷载分析

根据本桥现浇连续箱梁的特点，在施工过程中涉及到的荷载形式具体如下： (1)q1——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3 (2)q2——模板体系荷载，按规范规定0.75 KPa (3)q3——施工机具人员荷载，按规范规定2.0KPa (4)q4——砼施工振捣荷载按，规范规定2.0KPa (5)q5——砼施工倾倒荷载，规范规定4.0KPa

(6)q6——支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重有所不同在这里我们近似取3.5 KPa

对于自重荷载，我们根据现浇混凝土箱梁的特点，我们取Ⅰ-Ⅰ截面，Ⅱ-Ⅱ截面，Ⅲ-Ⅲ截面三个断面(中间截面，变截面，敦顶截面)

等三个代表截面进行箱梁自重计算，并对三个代表截面下的支架体系进行验算，首先分别计算自重。

(1)Ⅰ-Ⅰ截面的q1计算

图3-1 Ⅰ-Ⅰ截面具体尺寸(单位cm)

梁截面的断面面积可以通过cad查的A=593.5cm2

q1=gc×AB=2600创593.5107-4=22.044Kpa

注：B——箱梁底宽，将梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 (2)Ⅱ-Ⅱ截面的q1计算

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图3-2 Ⅱ-Ⅱ截面具体尺寸(单位cm)

梁截面的断面面积可以通过cad查的A=898cm2

q1

=gc′AB=2600创898107-4=33.350KPa

注：B——箱梁底宽，将梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 ⑶Ⅲ-Ⅲ截面的q1计算

图3-3 Ⅲ-Ⅲ截面具体尺寸(单位cm)

梁截面的断面面积可以通过cad查的A=1230cm2

q1=gc×AB=2600创1230107-4=45.690Kpa

注：B——箱梁底宽，将梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

3.3 立杆检算

碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆为轴心连接且横杆的“”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架

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本工程为现浇连续箱梁，应对支架强度和稳定性验算，根据《建筑施工计算手册》、《桥梁施工临时结构设计》的有关支架强度和稳定性的计算公式进行分析计算(碗扣架用钢管规格为Φ48×3.5mm)

3.3.1 Ⅰ-Ⅰ截面强度和稳定检算

跨中18m范围内，碗扣式钢管支架采用90×60×60cm的布置结构如下图3-4、图3-5：

图3-4 脚手架横向布置尺寸图(单位cm)

图3-5 脚手架布置尺寸图(单位cm)

(1)立杆强度验算

根据立杆的设计容许荷载，当横杆步距为90cm时，立杆可承受的最大容许竖直荷载[N]=40kN(参见桥梁施工临时结构设计P78页表4-5碗扣式脚手架荷载)

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立杆实际承受的荷载为：

N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85 1.4?NQK (3-1)

式中，NG1K——支架结构标自重准值产生的轴向力；

NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力； ΣNQK——施工荷载标准值；

于是，有： NG NG 则：

N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85?1.4?＜[N]=40kNNQK1.2?(11.9041.62)+0.85创1.46.075=23.458kN1K=0.9创0.6q1==0.创90.q9=1创0.9创0.90.60.=9=22.0442.0 11.904kN6.075kN2K 1.62kN?NQK=0.9?0(.q93+q4+)q6 0?.9(0.92.0)+2.0+3.5 故立杆强度满足要求。

(2)立杆稳定性验算

根据《建筑施工施工计算手册》有关模板稳定性计算规定的计算公式：

NfA+MWW f (3-2)

式中，N——计算立杆段的轴向力设计值按(3-1)计算，这里N=23.458kN；

υ——轴心受压杆件的稳定系数，可根据长细比查表得；当λ＞250时，

υ=7320/λ2；

i——截面回转半径，i=15.8mm； λ——长细比，λ=l0/i；

l0——计算长度，l0=kμh，这里l0=1.155×1.5×0.6=1.040m； k——计算长度附加系数，其值取1.155；

μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，可查表得； 因此：λ=l0/i=1.040/0.0158=66，查表得υ=0.793； A——立杆的截面积，这里A=489mm2；

f——钢材的抗压强度设计值，这里f=205N/mm2；

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，可按下式公式计算：

MW=0.85?1.4MWK0.85′1.4wklah102 (3-3)

MW——风荷载标准值产生的弯矩，

MW=0.85×1.4×ωk×La×h2/10；

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ωk——风荷载标准值，按下式计算：

wk=0.7mzmsw0

(3-4)

μz——风压高度变化系数，可查表得μz=1.38； μs——脚手架风载体型系数，可查表得μs=1.2；

ω0——基本风压(kN/m2),按现行国家标准规定采用，这里我们取

ω0=0.8kN/m2；

la——立杆纵距，在这里我们取la=0.9m； h——立杆步距，在这里我们取h=0.6m

因此：ωk=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927kN/m2

W——脚手架截面系数，W=5.08×103mm3

则，由(3-3)得

MW=0.85?1.4MWK0.85′1.4wklah102=0.85创1.40.927创0.9100.62=0.0357

由(3-2)可得

NfA+MWW=23.458创103(0.793′489)+0.03571065.08′103=67.522kN/m＜205kN/m22 故该杆件稳定性满足要求。

3.3.2 Ⅱ-Ⅱ截面强度和稳定检算

在墩旁3.75m-8.75m范围内，碗扣式钢管支架采用90×60×60cm的布置结构如下图3-6、图3-7：

图3-6 脚手架横向布置尺寸图(单位cm)

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图3-7 脚手架纵向布置尺寸图(单位cm)

(1)立杆强度验算

根据立杆的设计容许荷载，当横杆步距为60cm时，立杆可承受的最大容许竖直荷载[N]=40kN(参见桥梁施工临时结构设计P78页表4-5碗扣式脚手架荷载)

立杆实际承受的荷载为：

N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85 1.4?NQK

式中，NG1K——支架结构标自重准值产生的轴向力；

NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力； ΣNQK——施工荷载标准值；

于是，有：

NG1K=0.9创0.6q1=0.9创0.633.350=18.009kN NG则：

N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85?1.4?＞[N]=40kNNQK1.2?(18.0091.62)+0.85创1.46.075=30.784kN2K=0.9创0.9q=1创0.90.9=2.0 16.075kN

?NQK=0.9?0.9(q3+q4+q6)0.9?0.9(2.0+2.0+3.5) 故杆件强度满足要求。

(2)立杆稳定性验算

根据《建筑施工施工计算手册》有关模板稳定性计算规定的计算公式：

NfA+MWW f

式中，N——计算立杆段的轴向力设计值按(3-1)计算，这里N=30.784kN；

υ——轴心受压杆件的稳定系数，可根据长细比查表得；当λ＞250时，

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υ=7320/λ2；

i——截面回转半径，i=15.8mm； λ——长细比，λ=l0/i；

l0——计算长度，l0=kμh，这里l0=1.155×1.5×0.6=1.040m； k——计算长度附加系数，其值取1.155；

μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，可查表得； 因此：λ=l0/i=1.040/0.0158=66，查表得υ=0.793；

A——立杆的截面积，这里A=489mm2；

f——钢材的抗压强度设计值，这里f=205N/mm2；

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，可按下式公式计算： MW——风荷载标准值产生的弯矩，按(3-3)计算

MW=0.85×1.4×ωk×La×h2/10； ωk——风荷载标准值，按(3-4)计算；

μz——风压高度变化系数，可查表得μz=1.38； μs——脚手架风载体型系数，可查表得μs=1.2；

ω0——基本风压(kN/m2),按现行国家标准规定采用，这里我们取

ω0=0.8kN/m2；

la——立杆纵距，在这里我们取la=0.9m；

h——立杆步距，在这里我们取h=0.6m

因此：ωk=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927kN/m2

W——脚手架截面系数，W=5.08×103mm3

则，由(3-3)得

MW=0.85?1.4MWK0.85′1.4wklah102=0.85创1.40.927创0.9100.62=0.0357

由(3-2)可得

NfA+MWW=30.784创103(0.793′489)22+0.03571065.08′103

=86.414kN/m＜205kN/m

故该杆件稳定性满足要求。

3.3.3 Ⅲ-Ⅲ截面强度和稳定检算

在墩墩3.75m范围内，碗扣式钢管支架采用60×60×60cm的布置结构

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图3-8 脚手架纵向布置尺寸图(单位cm)

图3-9 脚手架纵向布置尺寸图(单位cm)

(1)立杆强度验算

根据立杆的设计容许荷载，当横杆步距为60cm时，立杆可承受的最大容许竖直荷载[N]=40kN(参见桥梁施工临时结构设计P78页表4-5碗扣式脚手架荷载)

立杆实际承受的荷载为：

N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85 1.4?NQK

式中，NG1K——支架结构标自重准值产生的轴向力；

NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力； ΣNQK——施工荷载标准值；

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于是，有： NG NG 则：

N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85 1.4?NQK

1K=0.6创0.6q=1=0.9创0.9q=1创0.6创0.90.60.9==45.6902.0 16.075kN2K 1?NQK=0.9?0(.q93+q4+)q6 0?.9(0.92.0)+2.0+3.5 =1.2?(16.448 4.62创0.851.)1+6.075=28.911kN＞[N]=40kN

故杆件强度满足要求。 (2)立杆稳定性验算

根据《建筑施工施工计算手册》有关模板稳定性计算规定的计算公式：

NfA+MWW f

式中，N——计算立杆段的轴向力设计值按(3-1)计算，这里N=28.911kN；

υ——轴心受压杆件的稳定系数，可根据长细比查表得；当λ＞250时，

υ=7320/λ2；

i——截面回转半径，i=15.8mm； λ——长细比，λ=l0/i；

l0——计算长度，l0=kμh，这里l0=1.155×1.5×0.6=1.040m； k——计算长度附加系数，其值取1.155；

μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，可查表得； 因此：λ=l0/i=1.040/0.0158=66，查表得υ=0.793； A——立杆的截面积，这里A=489mm2；

f——钢材的抗压强度设计值，这里f=205N/mm2；

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，可按下式公式计算： MW——风荷载标准值产生的弯矩，按(3-3)计算 MW=0.85×1.4×ωk×La×h2/10； ωk——风荷载标准值，按(3-4)计算；

μz——风压高度变化系数，可查表得μz=1.38； μs——脚手架风载体型系数，可查表得μs=1.2；

ω0——基本风压(kN/m2),按现行国家标准规定采用，这里我们取

ω0=0.8kN/m2；

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la——立杆纵距，在这里我们取la=0.6m； h——立杆步距，在这里我们取h=0.6m

因此：ωk=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927kN/m2

W——脚手架截面系数，W=5.08×103mm3

则，由(3-3)得

MW=0.85?1.4MWK0.85′1.4wklah102=0.85创1.40.927创0.6100.62=0.0238

由(3-2)可得

NfA+MWW=28.911创103(0.793′489)22+0.02381065.08′103

=79.241kN/m＜205kN/m

故该杆件稳定性满足要求。

3.4 满堂支架立杆底座承载力计算

3.4.1 立杆底座承受荷载计算

Ⅰ-Ⅰ截面处：跨中18m范围内，间距为60×90cm布置立杆，每根立杆上的荷载为：

N=ab(q1+q2+q3+q4+q6)

=0.6创0.9(22.044+0.75+2.0+2.0+3.5)

=16.359kN

Ⅱ-Ⅱ截面处：跨中3.75m-8.75m范围内，间距为60×90cm布置立杆，每根立杆上的荷载为：

N=ab(q1+q2+q3+q4+q6)

创0.9 =0.6(=22.464kN33+.35+0.75+2.+0 .0)23.5

Ⅲ-Ⅲ截面处：跨中18m范围内，间距为60×90cm布置立杆，每根立杆上的荷载为：

N=ab(q1+q2+q3+q4+q6)

=0.6创0.6(45.690+0.75+2.0+2.0+3.5)

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=19.418kN

3.4.2 立杆底托验算

立杆底托验算：N＜R4

通过前面承受荷载计算，每根立杆上承受荷载最大值为截面Ⅱ-Ⅱ横截面处间距为60×90cm布置的立杆，即：

N=ab(q1+q2+q3+q4+q6)

=0.6创0.9(33.35+0.75+2.0+2.0+3.5)

=22.464kN

底托承载力抗压设计值，一般取R4=40kN 得：22.464 kN＜40 kN，立杆底托符合要求。

3.5 箱梁底模下横桥向方木验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×15cm方木，方木横桥向跨度在跨中截面处按L=90cm进行受力计算，在桥墩顶横梁截面及横隔板梁处、桥墩顶及墩旁3.5m范围内按L=60cm进行受力计算，实际布置跨距均不超过上述两值。如下图将方木简化为简支结构(计算偏于安全)，其中木材的容许应力和弹性模量参照杉木进行计算。查得［σW］=11MPa，［σT］=1.7MPa，E=9000MPa；

横截面 受力图示

图3-7 底模下横桥向方木受力简算

在这里我们只简算Ⅱ-Ⅱ截面和Ⅲ-Ⅲ截面因为此时方木最可能发生危险。

3.5.1 Ⅱ-Ⅱ截面强度和刚度检算

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在墩旁3.75m-8.75m范围内，碗扣式钢管支架采用90×60×60cm的布置结构，按方木桥向跨度为L=90cm进行验算。

(1)方木抗弯计算计算

q=(q1+q2+q3+q4)′B

=(33.35+0.75+2.0+2.0) 0.9

=34.29kN/m2M=1qL=1创34.2988

0.9=3.472kN m2

W=bh26=(0.1′0.152)6=3.75 10-4m3则：

s=MW

3.75′10-4 =3.472

=9.25867MPa＜0.9[ss]

=9.9MPa

故可知符合要求。 (2)方木抗剪计算

Sm=0.1′0.1580.1′0.151232=2.8125 10-4m3

Im==2.8125 10-5m4则：

r=QSmImb=qlSm2Imb=34.29创0.92.8125 10-5-42创2.812510 0.1=1.500MPa＜0.9?[r]0.9?1.71.53MPa

故符合要求。 (3)每根方木挠度计算 则方木的最大挠度可求得：

fmax=5qL4384EI=5创34.2960.94-5384创910创2.812510-3=1.157?10m＜l4000.9400=2.25 10-3m 故挠度满足要求。

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3.5.2 Ⅲ-Ⅲ截面强度和刚度检算

在墩旁3.75m范围内，碗扣式钢管支架采用60×60×60cm的布置结构，按方木桥向跨度为L=60cm进行验算。

(1)方木抗弯计算计算

q=(q1+q2+q3+q4)?B(45.690+0.75+2.0+2.0)?0.60.6=1.362kN m230.264kN/m

2M=1qL=1创30.26488

W=bh26=(0.1′0.152)6=3.75 10-4m3

则：

s=MW=1.3623.75′10-4=3.632MPa＜0.9[ss]=9.9MPa

故可知符合要求。 (2)方木抗剪计算

Sm=0.1′0.1580.1′0.151232=2.8125 10-4m3

Im==2.8125 10-5m4则：

r=QSmImb=qlSm2Imb=30.264创0.62.8125 10-5-42创2.812510 0.1=0.907MPa＜0.9?[r]0.9?1.71.53MPa 故符合要求。

(3)每根方木挠度计算 则方木的最大挠度可求得：

fmax=5qL4384EI=5创30.26460.64-5-3=0.202?10m＜l384创910创2.8125104000.9400=2.25 10-3m 故挠度满足要求。 3.6 其他部位杆件设计

纵桥向、横桥向剪刀撑宽度不小于6m，斜杆与地面倾斜角度再45-60°之间，且纵桥向剪刀撑满布与外侧钢管支架，横桥向剪刀撑没六排设置一道，且要求剪刀撑固

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定在与之相交的横向水平杆伸出端或立杆上。扫地杆设置离地面高度不大于20-30cm，当地基不在同一高度时，将扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差控制在不大于1m，且靠边破的立杆轴线距离边坡距离不小于50cm。立杆接长点应错开，不得设在同一平面内。

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第4章 托架结构设计

4.1 结构形式

0#、1#块墩顶施工托架横桥向主要受力结构为采用工字钢和角钢组焊的桁架结构其中顺桥向工字钢与墩身有效的固结。

4.2 模型建立

计算按照空间整体结构对0#段托架进行结构设计，建立模型：

单元模拟：上部垫梁及上部连接(因为承受较大弯矩)均采用梁单元，下部结构均采用桁架单元简化；

边界条件模拟：该结构有八处与桥墩连接，这里我们我们都采用铰接(出于对结构偏于安全的考虑)。

结构模型图4-1如下：

图4-1 模型空间结构

4.3 荷载分析

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竖向荷载包括：托架自重、梁段混凝土重量、模板重量、临时工荷载等。 (1)托架自重

在这里midas软件提供了托架材料，可以在midas里加入托架的自重，由软件自行考虑。

(2)梁段重量

箱梁0#和1#段在纵向总长度为15m，单位密度按26kN/m3计算。 (3)模板重量

参考其他类似桥梁使用的模板可知，模板体系荷载，按规范规定0.75 kPa。 (4)临时施工荷载

临时施工荷载主要包括施工机具重量和施工人员重量等，取施工人员荷载2.0kPa，浇筑及机械振捣施工2.0kPa。

荷载依次从底模穿到纵垫梁再到桁架上，最后传到墩身上。为防止托架变形而引起箱梁变形，应严格控制桁架刚度。

结构恒载有软件自动生成计算。 (5)荷载标准值

翼板、腹板及侧模直接由边纵梁承担，边纵梁为I32a，承受线荷载为q1(不包括托架自重)，此处的纵梁受力较大因此排列较密，间距为0.3m，共五排。

其他荷载由底部的纵梁承担，该纵梁亦为I32a，承受的线荷载为q2(不包括托架自重)，此处纵梁受力较小因此排列较稀疏，间距为0.6m，共六排。

对于腹板下面的自重计算，我们将翼缘和腹板总重量之和分给该处的纵梁则：

q1?7.459688?26?1.2?0.75?2?2?0.3?49.913kN/m?

对于箱梁底部的荷载，我们取两块板的厚度之和来计算，则：

q2????0.66?0.38??26?0.75?2?2???0.6?19.074kN/m

(6)荷载组合

在进行承载能力极限状态计算时，荷载设计值按1.2恒载+1.4活载计算；在进行变形计算时，荷载设计值按标准值来取。

4.4 托架刚度和强度的简算

4.4.1 纵垫梁的变形和强度验算

纵垫梁采用 I32a的工字钢，模型的计算长度为L=4.25m，由midas计算软件可知，纵垫梁的最大弯矩为27.955kN·m。

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纵垫梁弯矩如图4-2

由midas计算软件可知，纵垫梁最大剪力为：66.300kN。 纵垫梁剪力如图4-3 纵垫梁最大剪力计算如下：

?=MW=27.955692?10-6=40.397Mpa＜215Mpa

对于纵垫梁正应力满足要求。

??QSId

在这里我们用软件计算得：τ=40.368MPa＜125 MPa 因此，纵垫梁剪应力满足要求。 纵垫梁的剪应力如图4-4 纵垫梁的变形如图4-5

由midas的计算结果可知，纵垫梁的最大变形为：△=3.878mm＜L/600=7.0833mm。 因此，纵垫梁变形满足要求。

由以上计算分析得知，纵垫梁承载力储备较大，但由于纵向分配的需要，并且变形控制计算，所以采用工字钢型号较大。立模前，应在地面对纵垫梁进行加载试验，测出变形值，立模时需按实际测量值在外侧模支腿处设置预拱度。

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图4-2 纵垫梁弯矩图

图4-3 纵垫梁剪力图

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图4-4 纵垫梁剪应力图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x3tg.html