1、新建滬寧城際鐵路工程站前I標(biāo)跨經(jīng)五路特大橋6268#門式墩專項(xiàng)施工方案 計(jì)算書目 錄一 模板計(jì)算21.1 計(jì)算依據(jù)21.2 設(shè)計(jì)荷載21.3 荷載分項(xiàng)系數(shù)21.4 選用材料21.5 荷載的計(jì)算21.6 蓋梁底模的計(jì)算21.7 蓋梁側(cè)模的計(jì)算21.8 蓋梁拉桿的計(jì)算21.9 蓋梁背肋和分配梁的計(jì)算21.9.1 底模背肋和分配梁的計(jì)算21.9.2 側(cè)模背肋和分配梁的計(jì)算21.10 墩柱模板計(jì)算21.11 墩柱側(cè)壓力的計(jì)算21.12 墩柱模板面板的計(jì)算21.13 墩柱模板橫肋的計(jì)算21.14 墩柱模板豎肋的計(jì)算2豎向小肋的計(jì)算2豎向大肋的計(jì)算21.15 墩柱模板拉桿的計(jì)算21.16 墩柱模板連接螺栓

2、的計(jì)算21.16.1 抗剪螺栓的計(jì)算2抗拉螺栓的計(jì)算2二 碗扣式支架計(jì)算22.1 計(jì)算依據(jù)22.2 碗扣支架布置22.3 荷載的計(jì)算22.3.1 荷載類型22.3.2 荷載取值22.4 結(jié)構(gòu)的計(jì)算2荷載的分項(xiàng)系數(shù)2荷載效應(yīng)組合2立桿承載力的計(jì)算22.4.4 貝雷梁上方木計(jì)算22.4.5 貝雷梁上工字鋼驗(yàn)算2三 貝雷梁支架計(jì)算23.1設(shè)計(jì)依據(jù)23.2設(shè)計(jì)荷載23.3選用材料23.4 設(shè)計(jì)荷載計(jì)算23.5 荷載組合系數(shù)23.6貝雷梁的布置23.7貝雷梁的計(jì)算2貝雷梁荷載計(jì)算23.7.2 等效截面換算23.7.3 貝雷梁內(nèi)力計(jì)算23.7.4 貝雷梁應(yīng)力和變形計(jì)算23.8貝雷梁的穩(wěn)定性23.9 橫向分

3、配梁的計(jì)算23.10 剛管柱的計(jì)算23.11 剛管樁的屈曲分析23.12 鋼管柱基礎(chǔ)的計(jì)算23.12.1 鋼管樁基礎(chǔ)的計(jì)算23.12.2 地腳螺栓計(jì)算2四 邊坡錨噴防護(hù)計(jì)算24.1 設(shè)計(jì)依據(jù)24.2 設(shè)計(jì)荷載24.3 選用材料24.4 荷載計(jì)算24.4.1 邊坡1：1穩(wěn)定性分析24.4.2 邊坡1：0.3荷載計(jì)算24.5 錨噴混凝土厚度計(jì)算24.6 錨桿長(zhǎng)度和布置計(jì)算24.7 錨桿支護(hù)總體穩(wěn)定性2五 地錨設(shè)計(jì)25.1 設(shè)計(jì)依據(jù)25.2設(shè)計(jì)荷載及安全系數(shù)25.3 選用材料25.4 地錨設(shè)計(jì)2錨固螺栓的計(jì)算2地錨混凝土的計(jì)算2一 模板計(jì)算1.1 計(jì)算依據(jù)1.路橋施工計(jì)算手冊(cè)（人交版）；2.材料力學(xué)

4、（西南交大版）；3.結(jié)構(gòu)力學(xué)（高教版）；4.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）；5.竹膠合板模板（JGT156-2004）；6.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）；7.組合鋼模板技術(shù)規(guī)范（GB50214-2001）；8.預(yù)制混凝土構(gòu)件鋼模板（JGT3032-1995）；9.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）；10.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ 130-2001）；11.鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005）；12.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）；13.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2002）；14.公路橋涵地基與

5、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）；15.地下與基礎(chǔ)工程百問(中國建筑工業(yè)出版社)。1.2 設(shè)計(jì)荷載 施工荷載（機(jī)械堆放和混凝土的沖擊力）； 人群荷載； 結(jié)構(gòu)自重； 混凝振動(dòng)產(chǎn)生的荷載。1.3 荷載分項(xiàng)系數(shù)根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-5荷載分項(xiàng)系數(shù)如下所示。模板、腳手架自重分項(xiàng)系數(shù)考慮為1.2；新澆筑鋼筋混凝土自重分項(xiàng)系數(shù)考慮為1.2；施工人員及施工機(jī)具運(yùn)輸或堆放的荷載分項(xiàng)系數(shù)考慮為1.4；振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向荷載分項(xiàng)系數(shù)考慮為1.4；新澆筑混凝土對(duì)側(cè)面模板的壓力分項(xiàng)系數(shù)考慮為1.2；振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載分項(xiàng)系數(shù)考慮為1.4；雪荷載分項(xiàng)系數(shù)考慮為1.2。1.4 選用材料1.蓋梁模板

6、采用竹膠板和方木，拉桿采用Q235圓鋼；2.墩身模板采用鋼模，面板采用6mm厚A3鋼板，豎向小肋采用扁鋼10010mm，橫肋采用槽鋼10，豎向大肋采用兩根槽鋼12.6。拉桿采用圓鋼對(duì)拉，所用材料如下所示。 A3鋼板；16Mn鋼；槽鋼10；槽鋼12.6；M22螺栓；圓鋼。1.5 荷載的計(jì)算砼采用拌和站集中拌和，罐車運(yùn)輸，根據(jù)混凝土攪拌站生產(chǎn)能力可知，混凝土攪拌站每日共生產(chǎn)1500m3混凝土，其供應(yīng)能力每小時(shí)能供應(yīng)62.5m3 混凝土。模板計(jì)算時(shí)，考慮混凝土不是均勻延整個(gè)梁截面澆筑，為安全考慮混凝土澆筑的速度設(shè)為2m/h，入模的溫度為15。按照路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2。采用內(nèi)部振搗器振搗時(shí)，且當(dāng)混

7、凝土速度在6m/h以下時(shí)側(cè)模的最大壓力按下式計(jì)算： （1-1）當(dāng)時(shí)： （1-2）當(dāng)時(shí)： （1-3）式中： 新澆筑混凝土對(duì)側(cè)面的最大壓力，kPa； h 有效壓頭高度，m；T 混凝土入模時(shí)的溫度；k 外加劑影響修正系數(shù)，不加時(shí)k1，加入緩凝外加劑時(shí)，k1.2；v 混凝土的澆筑速度，m/h；H 混凝土澆筑層的高度，m； 混凝土的容重，kN/m3。根據(jù)公式1-1、1-2和1-3，混凝土入模時(shí)的溫度為15、澆筑混凝土的速度為2m/h，混凝土側(cè)壓力計(jì)算過程如下所示。V/T2/150.133，由于0.1330.035則有效壓頭高度按照公式1-3計(jì)算，模板最大側(cè)壓力按照公式1-1計(jì)算，根據(jù)跨經(jīng)五路特大橋設(shè)計(jì)圖

8、紙，其門式墩梁的鋼筋為29766.89kg（包括了鋼絞線）則鋼筋含量（體積含量）29766.89/（7.85103236.115）0.01611.61%，由于門式墩采用的是C40混凝土，根據(jù)建筑機(jī)械化鋼筋混凝土的容重分析表1可知，鋼筋混凝土的容重25.6kN/m3，為偏于安全計(jì)算26kN/m3，其計(jì)算過程如下所示。h1.53+3.82/152.04mPm11.2262.0463.648kPa由路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2，采用泵送混凝土澆筑時(shí)。計(jì)算公式如下式1-4所示。 （1-4）式中： 新澆筑混凝土對(duì)側(cè)面的最大壓力，kPa；v 混凝土澆筑速度，m/h。本橋采用泵送混凝土澆筑，則混凝土的最大側(cè)壓力

9、計(jì)算如下所示。由于本橋采用的是泵送混凝土并且用內(nèi)部振搗器振搗。則混凝土的最大側(cè)壓力為PmaxPm1 +Pm263.648+5.4769.118kPa，其壓力分布圖如下圖1-1所示。圖1-1 混凝土側(cè)壓力計(jì)算分布圖 單位：cm根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2規(guī)定，振搗混凝土?xí)r，對(duì)側(cè)面模板的壓力按Pm34kPa計(jì)。由于竹膠板上背肋（1010cm方木）布置間距均為25cm，分配方木（1510cm方木）間距為60cm，且竹膠板為1.5cm厚。側(cè)模采用直徑為22mm的Q235鋼筋做拉桿，側(cè)模的拉桿布置示意圖如下圖1-2所示。圖1-2 側(cè)模拉桿布置示意圖 底板自重：采用15mm厚的竹膠板做模板，由廠家提供的容

10、重為10.4 KN/m3，則模板的自重為p110.40.0150.156KN/m2；鋼筋混凝土的重力：混凝土的容重采用26kN/m3，由跨經(jīng)五路特大橋設(shè)計(jì)圖紙可知。H2.7m，p2262.770.2 KN/m2；根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-1規(guī)定，水平振動(dòng)荷載p32KN/m2；根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-1規(guī)定，施工人員、施工料具運(yùn)輸、堆放荷載均布荷載可取p42.5kPa，另外集中荷載F2.5kN進(jìn)行驗(yàn)算；根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTJ02189）風(fēng)壓取為0.51.0kPa，在計(jì)算模板時(shí)，由于風(fēng)力對(duì)模板有利，因此計(jì)算模板時(shí)忽略風(fēng)壓的影響。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2006 ）查附錄

11、D.4可知，雪的標(biāo)準(zhǔn)荷載按照50年一遇取南京地區(qū)雪壓為0.65kN/m2。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2006 ）6.1.1雪荷載計(jì)算公式如1-5所示。Skurso （1-5）式中：Sk雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；ur屋面積雪分布系數(shù)；So基本雪壓(kN/m2)。根據(jù)規(guī)上述范規(guī)定，按照矩形分布的雪堆，r取平均值為2.0。雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算過程如下所示。Skurso0.6521.3kN/m2荷載累加如下所示：集中荷載：PF1.22.51.23kN；總豎向荷載：pyp11.2+p21.2+p31.4+p41.4+Sk1.20.1561.2+70.21.2 +21.4+2.51.4+1.31

12、.292.287KN/m2；總的水平荷載：Pxpm11.2+pm21.2+pm31.463.6481.2+5.471.2+41.488.326KN/m2。1.6 蓋梁底模的計(jì)算采用15mm的竹膠板做底模，竹膠板下背肋為1010cm方木且布置間距均為30cm，背肋下面分配方木為1510cm方木且間距為60cm。由前面1.5節(jié)所計(jì)算總豎向荷載轉(zhuǎn)化成線均布荷載qpy0.692.2870.655.372KN/m。在計(jì)算時(shí)，考慮到模板的連續(xù)性，則按照連續(xù)梁（三跨連續(xù)梁）進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-3所示。圖1-3 模板計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-13考慮模板連續(xù)性的最大彎矩公式計(jì)算，其計(jì)算過程如下

13、所示。MmaxqL2/1055.3720.32/100.498KN.m由于選用的是15mm厚的竹膠板，計(jì)算長(zhǎng)度按照60cm考慮，其截面抵抗矩wbh2/6，其計(jì)算過程如下所示。wbh2/6600152/622500mm3Mmax/w4.98105/2250022.13MPa通過以上計(jì)算，22.13MPa50MPa，其中50MPa為安徽省林產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站混凝土模板用竹膠合板物理力學(xué)指標(biāo)中（竹膠板在濕狀、橫向的容許應(yīng)力）靜曲強(qiáng)度最小值，則底板模板的強(qiáng)度滿足使用要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-13考慮模板連續(xù)性剛度驗(yàn)算公式wqL4/（128EI），其計(jì)算過程如下所示。由安徽省林產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站混

14、凝土模板用竹膠合板物理力學(xué)指標(biāo)中（竹膠板在濕狀、橫向的彈性模量）查得彈性模量最小40000MPa。根據(jù)竹膠板的截面形狀，則慣性矩Ibh3/12600153/12168750mm4，撓度計(jì)算如下所示。以上計(jì)算結(jié)果表明w0.519mmwL/400300/4000.75mm，則底板模板的剛度滿足使用的要求。1.7 蓋梁側(cè)模的計(jì)算側(cè)模背肋的間距為30cm，分配梁的間距為60cm。在計(jì)算時(shí)，由于模板的連續(xù)性，則按照連續(xù)梁（三跨連續(xù)梁）進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-3所示。根據(jù)1.5節(jié)所計(jì)算總水平荷載轉(zhuǎn)化為線均布荷載qpx0.688.3260.652.996KN/m。則彎矩的計(jì)算過程如下所示。MmaxqL2/

15、1052.9960.32/100.477KN.m截面抗彎矩同1.6節(jié)中底模的抗彎矩一樣w22500mm3，則應(yīng)力計(jì)算過程如下所示。Mmax/w4.77105/2250021.2MPa通過以上計(jì)算21.2MPa50MPa，其中50MPa為安徽省林產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站混凝土模板用竹膠合板物理力學(xué)指標(biāo)中（竹膠板在濕狀、橫向的容許應(yīng)力）靜曲強(qiáng)度最小值，則側(cè)模模板強(qiáng)度滿足施工使用的要求。模板截面慣性矩計(jì)算同1.6節(jié)中模板的慣性矩相同， I168750mm4，則撓度計(jì)算過程如下所示。通過以上計(jì)算數(shù)據(jù)w0.497mmwL/400300/4000.75mm，則側(cè)模模板的剛度滿足使用要求。1.8 蓋梁拉桿的計(jì)算由

16、于側(cè)模采用的鋼筋做拉桿平衡混凝土的側(cè)壓力，因此采用Q235直徑為22mm的圓鋼做拉桿。豎直方向間距為120cm，水平方向間距為180cm，整個(gè)拉桿成梅花形布置，拉桿布置圖如下圖1-4所示。圖1-4 拉桿布置示意圖 單位：cm從圖1-4可知，拉桿作用的最大面積A0.6m2，則拉桿所受的力計(jì)算如下所示。 根據(jù)1.5節(jié)計(jì)算可知，px88.326 KN/m2，N拉px0.688.3260.653KN，拉桿考慮到螺絲口削弱拉桿的截面面積，因此面積折減85%，則拉桿應(yīng)力計(jì)算如下所示。通過計(jì)算最大應(yīng)力164.03MPa205MPa，其中205 MPa是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范查Q235圓鋼的容許拉應(yīng)力。則拉桿的強(qiáng)

17、度滿足使用的要求。根據(jù)圖1-1可知，應(yīng)力在沿垂直方向在減少，這樣越向上拉桿所受的力就越小，因此這樣布置拉桿就越偏于安全。為保障側(cè)模的穩(wěn)定性，在圖1-4中側(cè)模頂部每隔5m布置一個(gè)橫撐防止模板向內(nèi)傾倒。1.9 蓋梁背肋和分配梁的計(jì)算1.9.1 底模背肋和分配梁的計(jì)算1.背肋的計(jì)算背肋采用的是1010cm的方木，方木在底板時(shí)承受最大荷載。由1.5節(jié)中所計(jì)算底板的最大荷載轉(zhuǎn)化為背肋上的線性荷載q192.2870.327.896kN/m，根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)查松木的容重為6kN/m3，方木的自重為q2rA60.100.100.06kN/m，考慮1.2的安全系數(shù)后線荷載qq21.20.061.20.072

18、 kN/m，則總的荷載q27.896+0.07227.968kN/m。按均布荷載作用下的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-5所示，把作用在方木范圍內(nèi)的混凝土體積轉(zhuǎn)化線荷載加載在方木上，其計(jì)算過程如1-6所示。 圖1-5簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 WyI/(b/2)8.33310-6/0.051.66710-4m3 (1-6)則應(yīng)力7.55MPa13.0MPa，其中13.0MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6查紅松的容許彎曲應(yīng)力。剪力：FqL/227. 9680.6/28.390kN，則剪應(yīng)力計(jì)算如下所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知應(yīng)力0.839MPa1.4MPa，其中1.4MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6查紅松的容許

19、剪應(yīng)力。由于7.55MPa13.0MPa，0.839MPa1.4MPa，則背肋的強(qiáng)度滿足使用的要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6可知紅松的彈性模量E10103MPa，根據(jù)材料力學(xué)撓度計(jì)算公式，撓度計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：通過上式計(jì)算，f5.66410-4m0.566mmL/400600/4001.5mm，則背肋的剛度滿足使用要求。2.支架上分配梁1015cm方木驗(yàn)算按均布荷載作用下的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-6所示，把作用在方木范圍內(nèi)的混凝土體積轉(zhuǎn)化線荷載加載在方木上，其計(jì)算過程如下所示。 圖1-6 簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖模板的背肋的間距為30cm，分配梁的間距為60cm。根據(jù)上面計(jì)算可知，1

20、010cm的方木的自重為q0.072 kN/m，根據(jù)1.5節(jié)中所計(jì)算底板的最大荷載轉(zhuǎn)化為集中荷載N0.0720.6+92.2870.30.616.655kN，按照影響線加載方法找出最不利加載位置如圖1-6所示。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)查松木的容重為6kN/m3，1015cm方木的自重為q2rA60.100.150.09kN/m，考慮1.2的安全系數(shù)后線荷載qq21.20.091.20.108kN/m。背肋傳下來的荷載對(duì)彎矩影響計(jì)算如下所示。M1FL/416.6550.6/42.498kN.m自重荷載對(duì)彎矩影響計(jì)算如下所示。M2qL2/80.1080.62/84.8610-3KN.mMmaxM1 +

21、M22.498+0.004862.503KN.m應(yīng)力計(jì)算如下所示。WyI/(b/2)2.812510-5/0.0753.7510-4m3 則應(yīng)力6.67MPa13.0MPa，其中13.0MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)查紅松的容許彎曲應(yīng)力。背肋傳下來的荷載對(duì)剪力影響計(jì)算如下所示。剪力：F1N/216.655/28.328kN自重荷載對(duì)剪力的影響計(jì)算如下所示。剪力：F2qL /20.1080.6/20.032kNFmax F1 +F28.328+0.0328.36 kN則剪應(yīng)力計(jì)算如下所示。則應(yīng)力0.557MPa1.4MPa，其中1.4MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6查紅松的容許剪應(yīng)力。根據(jù)路橋施工

22、計(jì)算手冊(cè)表8-6可知紅松的彈性模量E10103MPa，根據(jù)材料力學(xué)可知，撓度計(jì)算如下所示。背肋傳下來的荷載對(duì)撓度影響計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：自重荷載對(duì)撓度影響計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：通過上式計(jì)算，fmax2.67110-4mL/4000.6/4001.510-3,則支架上分配梁的剛度滿足要求。1.9.2 側(cè)模背肋和分配梁的計(jì)算1.背肋的計(jì)算背肋采用的是1010cm的方木，方木在側(cè)模時(shí)承受最大荷載。由1.5節(jié)中所計(jì)算側(cè)模的最大荷載轉(zhuǎn)化為背肋上的線性荷載q88.3260.326.498kN/m。按均布荷載的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-7所示，把作用在方木范圍內(nèi)的混凝土體積轉(zhuǎn)化線荷載加載在方木上

23、，其計(jì)算過程如1-7所示。 圖1-7簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 WyI/(b/2)8.33310-6/0.051.66710-4m3 （1-7）則應(yīng)力7.153MPa13.0MPa，其中13.0MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6查紅松的容許彎曲應(yīng)力。剪力FqL/226.4980.6/27.95kN則剪應(yīng)力計(jì)算如下所示。則應(yīng)力0.795MPa1.4MPa，其中1.4MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6查紅松的容許剪應(yīng)力。由于7.153MPa13.0MPa，0.795MPa1.4MPa，則背肋的強(qiáng)度滿足使用的要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6可知紅松的彈性模量E10103MPa，根據(jù)材料力學(xué)撓度計(jì)算公式，其撓度

24、計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：通過上式計(jì)算，f5.3710-4m0.537mmL/400600/4001.5mm,則背肋的剛度滿足使用要求。2.側(cè)模橫帶驗(yàn)算側(cè)模采用兩根為50mm壁厚為12mm的鋼管作橫帶，按均布荷載的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-8所示，把作用在橫帶范圍內(nèi)的混凝土體積轉(zhuǎn)化線荷載加載在鋼管上，其計(jì)算過程如下所示。 圖1-8 簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖模板的背肋的間距為30cm，橫帶的間距為60cm。根據(jù)上面計(jì)算可知，由1.5節(jié)中所計(jì)算側(cè)模的最大荷載轉(zhuǎn)化為背肋上的線性荷載q88.3260.653.0kN/m，考慮到鋼管的連續(xù)性，因此根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-13，其彎矩計(jì)算如下所示。MqL2/1

25、053.01.82/1017.172KN.m應(yīng)力計(jì)算如下所示。 則應(yīng)力94.4MPa215MPa，其中215MPa根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范查Q235鋼的容許彎曲應(yīng)力值。則橫帶的強(qiáng)度滿足使用的要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6可知鋼材的彈性模量E2.1105MPa，根據(jù)材料力學(xué)可知，撓度計(jì)算如下所示。鋼管的剛度驗(yàn)算如下所示。通過上式計(jì)算，fmax4.5mm0.035按照公式1-3計(jì)算有效壓頭高度，最大側(cè)壓力按照公式1-1計(jì)算，其計(jì)算過程分別如下所示。h1.53+3.82/201.91mPm11.2261.9159.592kPa本橋采用泵送混凝土澆筑，根據(jù)公式1-4則混凝土的最大側(cè)壓力計(jì)算如下所示。根據(jù)

26、路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2可知，振搗混凝土?xí)r對(duì)側(cè)模板的壓力按Pm34.0kPa計(jì)。由于本橋采用的是泵送混凝土并且用內(nèi)部振搗器振搗，因此混凝土的最大側(cè)壓力計(jì)算如下所示。PmaxPm1 +Pm2+Pm359.592+5.47+469.062kPa 2. 根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范計(jì)算側(cè)壓力根據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范附錄D,混凝土側(cè)壓力的計(jì)算如下式1-8所示。 （1-8）式中：新澆筑混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力(kPa)；h有效壓頭高度（m）；V混凝土的澆筑速度(m/h)；新澆筑混凝土的初凝時(shí)間（h），可按實(shí)測(cè)確定；混凝土的容重(kN/m2)；外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0，摻緩凝作用的外加

27、劑時(shí)取1.2；混凝土坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時(shí)取0.85；5090mm時(shí)，取1.0；110150mm時(shí)，取1.15；由上述規(guī)范附錄D規(guī)定，公式1-8計(jì)算值與計(jì)算值比較取最小值為最大側(cè)壓力。由于混凝土的初凝時(shí)間一般為68小時(shí)，在加入緩凝固劑后為安全考慮初凝時(shí)間設(shè)為8小時(shí)，根據(jù)跨經(jīng)五路特大橋施工圖紙可知側(cè)壓力計(jì)算如下所示。由以上計(jì)算可知，取兩者中較小值為，有效壓頭計(jì)算如下所示。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-2可知，振搗混凝土?xí)r對(duì)側(cè)模板的壓力按Pn34.0kPa計(jì)，考慮振搗混凝土澆筑時(shí)對(duì)側(cè)模的最大側(cè)壓力計(jì)算如下所示。PmaxPm1 +Pm289.31+4.093.31kPa根據(jù)以上兩個(gè)不

28、同公式計(jì)算側(cè)壓力比較取最大值進(jìn)行模板設(shè)計(jì)，既Pmax93.31kPa 進(jìn)行側(cè)模控制計(jì)算。并考慮1.2的安全系數(shù)，則Pmax93.311.2111.972kPa1.12 墩柱模板面板的計(jì)算由于面板采用的是6mm厚的鋼板，豎向小肋采用10010mm扁鋼，間距S350mm，橫肋采用槽鋼10，間距h400mm，h1350mm，豎向大肋采用兩根槽鋼12.6，間距L800mm，a250mm。在縱向間距為35cm，橫向間距為40cm，既Lx35cm，Ly40cm。由于板屬于四邊簡(jiǎn)支板，因此按最不利的三邊固定一邊簡(jiǎn)支進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-9所示。圖1-9 墩身模板計(jì)算簡(jiǎn)圖 單位：cm由于Lx/ Ly35

29、/400.875，根據(jù)路橋施工手冊(cè)附表2-18可知道撓度系數(shù)fmax0.0019mm-1，X彎矩系數(shù)Mx0.02785，y彎矩系數(shù)My 0.01485，Mx0-0.0678，My0-0.0565，取10mm寬的板條進(jìn)行計(jì)算。則10mm鋼板的力學(xué)特性計(jì)算如下所示。慣性：Ibh3/121063/12180mm4截面慣性矩：Wbh2/61062/660mm3面積：Sbh10660mm2由于鋼板采用的是A3鋼，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）V3.0可知道其容重78.5kN/m3。將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL0.111972101.11972 N/mm。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)附表2中，剛度K計(jì)算公式

30、如下式1-9所示： （1-9）式中: 彈性模量； 板厚； 泊松比，對(duì)鋼筋混凝土板 ，；對(duì)于鋼板，。根據(jù)公式1-9彈性模量計(jì)算如下所示。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)附表2中，可知撓度和彎矩計(jì)算公式分別如下所示。撓度計(jì)算公式如下式1-10所示。 （1-10）彎矩計(jì)算公式如下式1-11所示。 （1-11）式中：均布荷載；其中為L(zhǎng)x和Ly中的較小者。根據(jù)公式1-11彎矩計(jì)算如下所示。跨中彎矩計(jì)算如下所示。考慮到鋼板的泊松比=0.3，故換算彎矩計(jì)算如下所示。支座彎矩計(jì)算如下所示。因此取最大彎矩進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算如下所示。根據(jù)上面計(jì)算結(jié)構(gòu)可知道，其中181MPa是根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-7，A3鋼的容許應(yīng)力，則

31、鋼板的強(qiáng)度滿足施工的要求。取1mm寬的面板進(jìn)行剛度驗(yàn)算，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL0.11197210.11 N/mm。根據(jù)公式1-10撓度計(jì)算如下所示。根據(jù)上面計(jì)算結(jié)構(gòu)可知道，則鋼板的剛度滿足施工的要求。1.13 墩柱模板橫肋的計(jì)算由于橫肋采用的是槽鋼10，間距為40cm，因此將均布荷載轉(zhuǎn)化為線性荷載，計(jì)算寬度為40cm，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL111.9720.444.79kN/m。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）V3.0可知槽鋼10的力學(xué)特性如下所示。A12.784cm2Wx39.7cm3I x198cm4理論重量：G10.007kg/m根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-13

32、，考慮到橫肋的連續(xù)性（三跨連續(xù)梁計(jì)算），則荷載作用下彎矩計(jì)算公式如下式1-12和1-13所示。均布荷載作用下的最大彎矩 （1-12）集中荷載作用下的最大彎矩 （1-13）荷載作用下?lián)隙扔?jì)算公式如下式1-14和1-15所示。均布荷載作用下?lián)隙?（1-14）集中荷載作用下?lián)隙?（1-15）則計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-10所所示。圖1-10 橫肋計(jì)算簡(jiǎn)圖豎向大肋的間距為80cm，根據(jù)公式1-12彎矩計(jì)算如下所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知應(yīng)力72.3MPa210MPa，其中210MPa是16Mn鋼的容許彎曲應(yīng)力。則橫肋的強(qiáng)度滿足使用的要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-7可知，鋼材的彈性模量E2.1105MPa，根據(jù)公式

33、1-14，橫肋的剛度計(jì)算如下所示。通過以上計(jì)算結(jié)果，f0.345mmL/500800/5001.6mm,則背肋的剛度滿足使用的要求。1.14 墩柱模板豎肋的計(jì)算豎向小肋采用10010mm扁鋼，豎向大肋采用兩根槽鋼12.6，其計(jì)算分別如下所示。1.14.1豎向小肋的計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）V3.0可知10010mm扁鋼，理論重量G7.85kg/m,其力學(xué)特性計(jì)算如下所示。A100101000mm2Wxbh2/6101002/616666.667mm3I xbh3/12101003/12833333.33mm4計(jì)算寬度為35cm，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL111.9720.353

34、9.19kN/m。豎向小肋按照簡(jiǎn)支梁來計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-11所示。圖1-11 簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 則應(yīng)力36MPa181MPa，其中181MPa是根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-7，A3鋼的容許應(yīng)力，則豎向小肋強(qiáng)度滿足施工的要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-7可知，鋼材的彈性模量E2.1105MPa，豎向小肋的剛度計(jì)算如下所示。通過上式計(jì)算，f0.044mmL/500350/5000.70mm,則豎向小肋剛度滿足使用的要求。豎向大肋的計(jì)算1.脊梁計(jì)算豎向大肋采用兩根槽鋼12.6，間距為80cm，計(jì)算寬度為80cm，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL111.9720.889.58kN/m。由于豎

35、向大肋間距為80cm，由于模板的尺寸為150300cm和100300cm的模板，因此最不利組合為一個(gè)150300cm和一個(gè)100300cm的模板組合。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）V3.0可知槽鋼12.6的力學(xué)特性如下所示。A15.692cm2Wx62.1cm3I x391cm4理論重量：G12.318kg/m豎向大肋按照簡(jiǎn)支梁來計(jì)算，其計(jì)算長(zhǎng)度為80cm，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-12所示。圖1-12 簡(jiǎn)支梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 則應(yīng)力57.73MPa210MPa，其中210MPa是根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-7，16Mn鋼的容許應(yīng)力，則豎向大肋強(qiáng)度滿足施工使用的要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-7可知，鋼材的彈性模

36、量E2.1105MPa，豎向大肋的剛度計(jì)算如下所示。通過上式計(jì)算，f0.291mmL/400800/4002mm,則豎向大肋剛度滿足使用的要求。2.下端脊梁自由端計(jì)算高為1m高的模板如下圖1-13所示。圖1-13 1.5m高模板圖 單位：cm從圖1-13可知，脊梁下端的自由端自由長(zhǎng)度為35cm，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-14所示。圖1-14 脊梁下端自由端計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算寬度為80cm，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL111.9720.889.58kN/m。 則應(yīng)力44.28MPa210MPa，其中210MPa是根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-7，16Mn鋼的容許應(yīng)力，則豎向大肋強(qiáng)度滿足施工使用的要求。根

37、據(jù)材料力學(xué)撓度計(jì)算公式，其撓度計(jì)算如下所示。通過上式計(jì)算，f0.78mmL/400350/4000.875mm,則豎向大肋剛度滿足使用的要求。3.上端脊梁自由端計(jì)算高為1 m高的模板如下圖1-15所示。圖1-15 1m高模板圖 單位：cm從圖1-15可知，脊梁下端的自由端自由長(zhǎng)度為50cm，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖1-16所示。圖1-16 脊梁上端自由端計(jì)算簡(jiǎn)圖從可知，側(cè)壓力的有效壓頭為3.435m，壓力圖如下圖1-17所示。圖1-17 側(cè)壓力分布圖計(jì)算寬度為80cm，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL16.30.813.04kN/m。 則應(yīng)力4.37MPa210MPa，其中210MPa是根據(jù)路橋施

38、工計(jì)算手冊(cè)表8-7，16Mn鋼的容許應(yīng)力，則豎向大肋強(qiáng)度滿足施工使用的要求。從圖1-16可知，荷載成三角形分布，為簡(jiǎn)化計(jì)算按照13.04kN/m均布荷載計(jì)算，由于13.04kN/m是三角形荷載分布中最大荷載，因此計(jì)算是偏于安全的。根據(jù)材料力學(xué)撓度計(jì)算公式，其撓度計(jì)算如下所示。通過上式計(jì)算，f0.5mmL/400350/4000.875mm,則豎向大肋剛度滿足使用的要求。1.15 墩柱模板拉桿的計(jì)算由于側(cè)模采用的圓鋼做拉桿平衡混凝土的側(cè)壓力，因此采用Q235直徑為25mm的鋼筋做拉桿。最不利的兩塊模板拼裝后進(jìn)行控制計(jì)算，其拼裝如下圖1-18所示。圖1-18 模板拼裝圖 單位：cm從圖1-18可知

39、，拉桿最大的受力面積為A0.80.80.64m2，則拉桿計(jì)算如下所示。根據(jù)節(jié)計(jì)算可知，px111.972KN/m2，N拉px0.64111.9720.6471.662KN，并且考慮拉桿的螺絲口減小鋼筋的受力面積，螺絲口的面積考慮為鋼筋截面的85%，采用直徑為25mm的圓鋼，則拉桿應(yīng)力計(jì)算如下所示。則最大應(yīng)力171.75MPa215MPa，其中215 MPa是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為直徑25mm的Q235鋼的容許應(yīng)力。則拉桿的強(qiáng)度滿足施工的要求。1.16 墩柱模板連接螺栓的計(jì)算模板的連接螺栓是分抗剪螺栓和抗拉螺栓。1.16.1 抗剪螺栓的計(jì)算從圖1-18可知，在兩塊模板拼裝中兩個(gè)拉桿的間距為70cm

40、，根據(jù)節(jié)可知側(cè)壓力Pmax111.972kPa，計(jì)算寬度為70cm，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL111.9720.778.38kN/m。抗剪螺栓布置如下圖1-19所示。圖1-19 抗剪螺栓布置圖 單位：cm根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)附表3-23可知，螺栓外徑為22mm，螺栓凈面積為2.740cm2，從圖1-19可知在1m范圍內(nèi)有5個(gè)螺栓，為安全考慮取4個(gè)螺栓進(jìn)行計(jì)算，則抗剪強(qiáng)度計(jì)算如下所示。則最大應(yīng)力，其中80 MPa是根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表3-22粗制螺栓的容許剪應(yīng)力。則螺栓的抗剪強(qiáng)度滿足施工的要求。1.16.2抗拉螺栓的計(jì)算從圖1-18可知，抗拉螺栓的計(jì)算寬度為60cm，根據(jù)1.11節(jié)

41、可知側(cè)壓力Pmax111.972kPa，將混凝土的側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為線性荷載：QpL111.9720.667.183kN/m。抗拉螺栓布置如下圖1-20所示。圖1-20 抗拉螺栓布置圖 單位：cm根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)附表3-23可知，螺栓外徑為22mm，螺栓凈面積為2.740cm2，從圖5-12可知在1m范圍內(nèi)有4個(gè)螺栓，為安全考慮取3個(gè)螺栓進(jìn)行計(jì)算，則抗拉強(qiáng)度計(jì)算如下所示。則最大應(yīng)力，其中110 MPa是根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表3-22粗制螺栓的容許拉應(yīng)力。則螺栓的抗拉強(qiáng)度滿足施工的要求。二 碗扣式支架計(jì)算2.1 計(jì)算依據(jù)1.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）；2.建筑施工碗扣式腳手架安全

42、技術(shù)規(guī)范(JGJ166-2008)；3.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2001）；4.材料力學(xué)（西南交大版）；5.結(jié)構(gòu)力學(xué)（高教版）。2.2 碗扣支架布置支架采用483.5mm的Q235鋼管，立桿步距選為60cm。鋼管橫向間距設(shè)置為60cm，縱向間距設(shè)置為60cm。碗扣支架橫橋向布置如下圖2-1所示。圖2-1 碗扣支架橫橋向布置圖碗扣式支架的結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示。圖2-2 碗扣式支架結(jié)構(gòu)詳圖2.3 荷載的計(jì)算2.3.1 荷載類型作用于模板支架上的荷載，可分為永久荷載（恒荷載）和可變荷載（活荷載）兩類。 模板支架的永久荷載，包括下列荷載。1. 作用在模板支架上的結(jié)構(gòu)荷載，包

43、括：新澆筑混凝土、模板等自重。2. 組成模板支架結(jié)構(gòu)的桿系自重，包括：立桿、縱向及橫向水平桿、水平及垂直斜撐等自重。3. 配件自重，根據(jù)工程實(shí)際情況定，包括：腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施及附加構(gòu)件的自重。 模板支架的可變荷載，包括下列荷載。1. 施工人員及施工設(shè)備荷載。2. 振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載。3. 風(fēng)荷載。2.3.2 荷載取值各桿件自重見下表2-1所示。表2 -1 桿件自重表名稱型號(hào)規(guī)格（mm）市場(chǎng)重量(kg)設(shè)計(jì)重量（kg）立桿LG-120483.512007.417.05LG-180483.5180010.6710.19LG-240483.5240014.0213.34LG

44、-300483.5300017.3116.48橫桿HG-30483.53001.671.32HG-60483.56002.822.47HG-90483.59003.973.63注：本表的參照建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范表3.4。由建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范可知，操作層的欄桿與擋腳板自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.14KN/m2取值。腳手架上滿掛密目安全網(wǎng)自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.01KN/m2取值。模板支撐架的自重標(biāo)準(zhǔn)值Q1根據(jù)建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范表4.2.3-1取為0.75 KN/m2，由上面1.5節(jié)可知道混凝土的容重Q226kN/m3。振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q32KN/m2。施工人員及設(shè)

45、備荷載標(biāo)準(zhǔn)值按均布活載取1.0 KN/m2。操作層均布施工荷載的標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范表，取為3.0 KN/m2。則施工荷載Q43+14 KN/m2。根據(jù)建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范作用于模板支撐架上的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按公式2-1計(jì)算。Wk 0.7zsWo （2-1 ）式中：Wk風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）；z風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）規(guī)定采用，見表；s風(fēng)荷載體型系數(shù)，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）規(guī)定的豎直面取0.8；Wo基本風(fēng)壓（kN/m2），按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009

46、-2001）規(guī)定采用，見附錄D；其中本橋?yàn)锽類地形（依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）則高度在010m取為1.0，1015m取為1.14。基本風(fēng)壓按照當(dāng)?shù)仫L(fēng)壓（南京市10年一遇風(fēng)壓值計(jì)）0.40kN/m2。風(fēng)荷載的計(jì)算如下所示。在1015m時(shí)，風(fēng)荷載如下所示：Wk0.71.140.80.40.2554 kN/m2按照建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范5.6.4規(guī)定，當(dāng)模板支撐架高度大于8米并有風(fēng)荷載作用時(shí)，應(yīng)對(duì)斜桿內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，并驗(yàn)算連接扣件的抗滑能力。其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖2-3所示。圖2-3 斜桿內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖由建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)架體內(nèi)力計(jì)算時(shí)將風(fēng)荷載簡(jiǎn)化為每一結(jié)

47、點(diǎn)的集中荷載W；W在立桿及斜桿中產(chǎn)生的內(nèi)力、s按下列公式2-2和2-3計(jì)算。WvhW/a （2-2） （2-3）荷載加載在結(jié)點(diǎn)上，密目網(wǎng)按照簡(jiǎn)支板的方法計(jì)算風(fēng)荷載，w0.25540.61.20.184kN。由公式2-2和公式2-3計(jì)算內(nèi)力，其計(jì)算過程如下所示。Wv1.20.184/0.60.368KN由建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定，自上而下疊加斜桿的最大內(nèi)力，驗(yàn)算斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)度，按照公式2-4計(jì)算。 （2-4）式中：Q扣件抗滑強(qiáng)度，取8KN。根據(jù)公式2-4計(jì)算斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)度，其計(jì)算過程如下所示。則通過以上計(jì)算可知，斜桿兩端連接扣件抗滑強(qiáng)度滿足使用要求。2.4 結(jié)構(gòu)的

48、計(jì)算荷載的分項(xiàng)系數(shù)計(jì)算腳手架及模板支撐架構(gòu)件強(qiáng)度時(shí)的荷載設(shè)計(jì)值，取其標(biāo)準(zhǔn)值乘以下列相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.2；計(jì)算結(jié)構(gòu)傾覆穩(wěn)定時(shí)，取0.9。2可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4。3. 計(jì)算構(gòu)件變形（撓度）時(shí)的荷載設(shè)計(jì)值，各類荷載分項(xiàng)系數(shù)，均取1.0。荷載效應(yīng)組合荷載組合按照建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范表4.41的規(guī)定，取值如下表2-2所示。表2-2 荷載組合序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目荷載組合1立桿穩(wěn)定計(jì)算 永久荷載+可變荷載 永久荷載+0.9（可變荷載+風(fēng)荷載）2連墻件承載力計(jì)算風(fēng)荷載+3.0KN3斜桿強(qiáng)度和連接扣件（抗滑）強(qiáng)度計(jì)算風(fēng)荷載立桿承載力的計(jì)算1.荷載的計(jì)算單肢立桿軸向力計(jì)算公式

49、根據(jù)建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范如下式2-5所示。N 1.2Q+1.4（Q+Q）LxLy +1.2Q2V (2-5)式中：Lx、Ly單肢立桿縱向及橫向間距（m）； V Lx、Ly段的混凝土體積（m3）。單肢立桿穩(wěn)定性按下式計(jì)算：NA f （2-6）式中：A 立桿橫截面積； 軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)，按細(xì)長(zhǎng)比查上述規(guī)范附錄C； f 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，查上述規(guī)范附錄B表B2； 支撐架模板自重標(biāo)準(zhǔn)值； 2 新澆砼及鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值； 3振搗砼產(chǎn)生的荷載； 4施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值。由于門式墩的蓋梁截面基本相同，因此只需要計(jì)算一個(gè)截面即可。根據(jù)公式2-5，其計(jì)算過程如下所示。N1.20.75+1.4(2

50、+4) 0.60.6+1.2262.70.60.633.674kN通過以上計(jì)算可知，計(jì)算最大應(yīng)力時(shí)取荷載為33.674kN。2.立桿力學(xué)特性計(jì)算WDJ碗扣型腳手架材料為:48mm,3.5mm(Q235) 熱軋鋼管,其截面特性計(jì)算如下:截面抗彎模量: W5077.79mm3截面慣性矩: IQ235鋼材抗壓強(qiáng)度: 215N/mm2截面回轉(zhuǎn)半徑: imm截面凈面積: 3.立桿強(qiáng)度驗(yàn)算考慮到支架立桿搭設(shè)時(shí)豎直度可能存在不足，假定立桿60cm步距范圍內(nèi)偏斜量y取為0.5cm，此處是按照建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范容許傾斜度來取值，如圖2-4所示。按單向壓彎桿件驗(yàn)算，產(chǎn)生的偏斜彎矩，其計(jì)算過程如下所示

51、。圖2-4立桿變形圖 單位：mmMNy33.6740.0050.168 kN.m （2-7） (2-8)通過計(jì)算，其應(yīng)力101.91215N/mm2，則立桿強(qiáng)度滿足使用的要求。5.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由公式2-6計(jì)算可知N33.674kN，由公式2-7可知M0.168 kN.m。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖2-5所示。圖2-5 穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖 單位：cm根據(jù)材料力學(xué)可知，等截面柱或壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)如表2-3所示。表2-3 等截面柱或壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)u項(xiàng)次1234桿端連接方式一端固定一端自由兩端鉸接一端固定一端鉸接兩端固定u210.70.5注：此表參照材料力學(xué)（西南交大版）。立桿與水平橫桿的碗扣連接有松動(dòng)，立桿

52、計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)按照兩端鉸接，則由取1.0，長(zhǎng)細(xì)比h/i1.0600/15.7838.023，由此可查建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ 130-2001)附錄C表C，可知立桿穩(wěn)定系數(shù)0.893。立桿歐拉臨界力公式如下公式2-9所示。NE2EA/2 (2 -9)鋼材的彈性模量：E2.06105N/mm2，則由公式2-9計(jì)算立桿歐拉臨界力，其計(jì)算過程如下所示。NE22.06105489.3/76.052172kN根據(jù)歐拉公式應(yīng)力計(jì)算如下式2-10所示。 (2-10)式中：為等效彎矩系數(shù)1.0; 為截面塑性發(fā)展系數(shù)1.15;為截面抗彎模量5077.79mm3;根據(jù)以上計(jì)算可知N33.674K

53、N 、NE172 KN 、M0.168 kN.m，將其帶如公式2-10，其計(jì)算過程如下所示： 111.18N/mm2計(jì)算結(jié)果表明111.18N/mm2215 N/mm2。由公式2-6計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果如下所示：NA f0.893489.321510-393.943KNN29.088KNN93.943KN通過以上計(jì)算結(jié)果可知，N29.088KNN 93.943KN，應(yīng)力111.18N/mm2215 N/mm2，只要立桿60cm步距范圍內(nèi)偏斜控制在0.5cm以內(nèi)，立桿穩(wěn)定性可以得到保證。6.局部穩(wěn)定性計(jì)算立桿為48mm，3.5mm，Q235熱軋圓鋼管。按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定對(duì)于圓管截面本身局部穩(wěn)

54、定必須滿足下列要求，以滿足截面本身局部穩(wěn)定要求。D/t100235/fy109 fy215N/mm2立桿設(shè)計(jì)強(qiáng)度；碗扣式腳手架立桿D/t48/3.513.733.674kN通過以上計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明Nmin243.8kN33.674kN，其中33.674kN為立桿所受的最大荷載，則底座和頂托的強(qiáng)度滿足施工使用要求。8.貝雷梁上兩層方木強(qiáng)度驗(yàn)算首先計(jì)算底托下的方木，由于底托下采用的1515cm方木且間距為60cm。從圖2-1可知道，在底托下面和貝雷梁工字鋼上面還有一層1515cm方木且間距同樣為60cm。根據(jù)表2-1碗扣式支架的自重計(jì)算如下所示。GGLG+ GHG7.41+2.82418.69k

55、g并且考慮安全系數(shù)為1.2，并且換算成kN為單位，其計(jì)算如下所示。P自重1.2mG1.218.691010-30.224kN每根立桿傳遞給底托下方木荷載計(jì)算如下所示。P1P自重+N0.224+33.67433.898kN2.4.4 貝雷梁上方木計(jì)算由于底托下有兩層方木，兩層方木均為1010cm的方木，其兩層方木的間距均按60cm布置。第一層方木和第二層方木計(jì)算分別如下所示。1.底托下第一層方木計(jì)算由于碗口式支架的間距為60cm，因此只有集中力作用在方木上。當(dāng)集中力作用在方木跨中的時(shí)候?yàn)樽畈焕?jì)算。其中第一層方木的放置必須放在第二層方木上，不得懸空或留有一個(gè)懸臂端。因此計(jì)算的時(shí)候按照簡(jiǎn)支梁來計(jì)算

56、，由于方木實(shí)際是連續(xù)的，因此按簡(jiǎn)支梁來計(jì)算是偏于安全的。由于間距為60cm則集中荷載作用在跨中的時(shí)候?yàn)樽畈焕?jì)算，其計(jì)算過程如下所示，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-6所示。圖2-6 第一層方木計(jì)算簡(jiǎn)圖由圖2-6可知，對(duì)第一層方木內(nèi)力影響的有自重和碗扣支架傳來的荷載，根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)查松木的容重為6kN/m3，方木的自重為Q1rA60.150.150.135kN/m，考慮1.2的安全系數(shù)后線荷載QQ11.20.1351.20.162 kN/m。 碗口支架傳下來的荷載對(duì)彎矩影響計(jì)算如下所示。M1FL/433.8980.6/4第一層方木自重荷載對(duì)彎矩影響計(jì)算如下所示。M2qL2/80.1620.62/87.2

57、910-3KN.mMmaxM1 +M25.085+0.007295.092KN.m應(yīng)力計(jì)算如下所示。WyI/(b/2) 4.2187510-5/0.0755.62510-4m3 則應(yīng)力9.052MPa13.0MPa，其中13.0MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)查紅松的容許彎曲應(yīng)力。碗口支架傳下來的荷載對(duì)剪力影響計(jì)算如下所示。剪力：F1N/233.898/216.949kN第一層方木自重荷載對(duì)剪力的影響計(jì)算如下所示。剪力：F2qL /20.1620.6/20.049kNFmaxF1 +F216.949+0.04916.998kN則剪應(yīng)力計(jì)算如下所示。則應(yīng)力0.755MPa1.4MPa，其中1.4MPa

58、根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6查紅松的容許剪應(yīng)力。由于9.052MPa13.0MPa，0.755MPa1.4MPa，則第一層方木強(qiáng)度滿足使用要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6可知紅松的彈性模量E10103MPa，根據(jù)材料力學(xué)可知，撓度計(jì)算如下所示。碗口支架傳下來的荷載對(duì)撓度影響計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：自重荷載對(duì)撓度影響計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：通過上式計(jì)算，fmax3.6310-4mL/4000.6/4001.510-3m,其第一層方木剛度滿足使用的要求。2.底托下第二層方木計(jì)算由于第一層方木間距為60cm，因此只有集中力作用在第二層方木上。當(dāng)集中力作用在方木的跨中的時(shí)候?yàn)樽畈焕?jì)算。其中方木的放

59、置必須放在貝雷梁上，不得懸空或留有一個(gè)懸臂端。因此計(jì)算的時(shí)候按照簡(jiǎn)支梁來計(jì)算，由于方木實(shí)際是連續(xù)的，因此簡(jiǎn)支梁來計(jì)算是偏于安全的。由于下邊貝雷梁的間距為22.5cm，因此方木簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)支梁的跨度就為22.5cm，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-7所示。圖2-7 方木計(jì)算簡(jiǎn)圖由圖2-7可知，對(duì)1515cm方木內(nèi)力影響的有自重和第一層方木傳來的荷載，根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)查松木的容重為6kN/m3，方木的自重為Q1rA60.150.150.135kN/m，考慮1.2的安全系數(shù)后線荷載QQ11.20.1351.20.162 kN/m。將第一層方木傳來的荷載傳遞到第二層方木上，其載為P233.898+0.1620.63

60、3.995kN第一層方木傳下來的荷載對(duì)彎矩影響計(jì)算如下所示。M1FL/433.9950.25/42.125kN.m第二層方木自重荷載對(duì)彎矩影響計(jì)算如下所示。M2qL2/80.1620.252/81.26610-3KN.mMmax M1 +M22.125+1.26610-32.126KN.m則方木應(yīng)力計(jì)算如下所示。IWyI/(b/2)4.2187510-5/0.0755.62510-4m3 則應(yīng)力3.78MPa13.0MPa，其中13.0MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)查紅松的容許彎曲應(yīng)力。第一層方木傳下來的荷載對(duì)剪力影響計(jì)算如下所示。剪力：F1N/233.995/216.998kN第二層方木自重荷載

61、對(duì)剪力的影響計(jì)算如下所示。剪力：F2qL /20.1620.25/20.02kNFmax F1 +F216.998+0.0217.018kN則剪應(yīng)力計(jì)算如下所示。則應(yīng)力0.756MPa1.4MPa，其中1.4MPa根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6查紅松的容許剪應(yīng)力。由于3.78MPa13.0MPa，0.756MPa1.4MPa則第二層方木強(qiáng)度滿足使用的要求。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-6可知紅松的彈性模量E10103MPa，根據(jù)材料力學(xué)可知，撓度計(jì)算如下所示。第一層方木傳下來的荷載對(duì)撓度影響計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：第二層方木自重荷載對(duì)撓度影響計(jì)算如下所示。撓度驗(yàn)算：通過上式計(jì)算，fmax2.6210

62、-5mL/4000.6/4001.510-3m,其第二層方木剛度滿足使用的要求。2.4.5 貝雷梁上工字鋼驗(yàn)算由于貝雷梁的跨度為3m的整數(shù)倍，在此選取的是18m的跨度，由于門式墩的凈距為19.8m，因此貝雷梁的兩頭有90cm的部分懸空。此處用工字鋼來承擔(dān)門式墩的自重以及施工荷載。間距采用60cm，且用25b的工字鋼。而工字鋼的荷載分擔(dān)給貝雷梁。工字鋼放在竹跳板上，在工字鋼上放方木，并且方木垂直于工字鋼。方木采用的是1515cm方木。其布置圖如下圖2-8所示。圖2-8 工字鋼布置示意圖其中不計(jì)竹膠板的承重作用，只計(jì)算竹膠板的荷載。其1515cm方木如節(jié)中的底托下第一層方木計(jì)算所示。方木傳遞到工字

63、鋼上的荷載為P33.898+0.1620.633.995kN此處的工字鋼采用Midas Civil軟件計(jì)算，其自重由軟件加載，并且要考慮1.2的安全系數(shù)。其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖2-9所示。圖2-9 工字鋼計(jì)算簡(jiǎn)圖 單位：cm由于貝雷梁上工字鋼間距為60cm，且采用的是25b工字鋼。從圖2-8可知，由于1515cm方木間距為60cm，工字鋼間距以為60cm，根據(jù)節(jié)可知道，施工人員荷載以及施工機(jī)具在貝雷梁兩側(cè)停留等荷載考慮為Q44KN/m2，根據(jù)竹挑板廠家提供為Q52kN/m2，轉(zhuǎn)化為線荷載為并考慮1.2的安全系數(shù)Q1.2（Q4+Q5）0.61.2(4+2)0.64.32KN/m。1515cm方木傳下來

64、的荷載考慮為P33.995kN，計(jì)算采用Midas Civil軟件進(jìn)行內(nèi)力分析，工字鋼自重由軟件自身加載。根據(jù)圖2-9，用Midas Civil軟件建立模型，其計(jì)算結(jié)果如下所示。工字鋼應(yīng)力計(jì)算如下圖2-10所示。圖2-10 工字鋼應(yīng)力圖 單位：MPa從圖2-10可知，最大應(yīng)力為152.8MPa。其中荷載也考慮了安全系數(shù)1.2，則最大應(yīng)力152.8215 MPa，則工字鋼應(yīng)力滿足使用的要求。工字鋼變形如下圖2-11所示。圖2-11 工字鋼變形圖 單位：mm從圖2-11可知，最大變形為4.5mm。其中荷載也考慮了安全系數(shù)1.2，則最大應(yīng)力f4.5L/4003600/4009mm，則工字鋼剛度滿足使

65、用的要求。三 貝雷梁支架計(jì)算3.1設(shè)計(jì)依據(jù)1.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）；2.鋼結(jié)構(gòu)毛德培主編（中國鐵道出版社2001）；3.鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005）；4.路橋施工手冊(cè)周水興等主編；5.材料力學(xué)（西南交大版）；6.結(jié)構(gòu)力學(xué)(高教版)；7.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)(人交版)；8. 計(jì)算軟件Midas Civil 7.4.1。3.2設(shè)計(jì)荷載 雪荷載、風(fēng)荷載； 列車通過時(shí)氣流產(chǎn)生的壓力，按列車時(shí)速200km，氣流速度10m/s考慮； 施工荷載（機(jī)械堆放和混凝土的沖擊力）； 人群荷載； 結(jié)構(gòu)自重。3.3選用材料321貝雷梁；型鋼及板材采用Q235材質(zhì)。3

66、.4 設(shè)計(jì)荷載計(jì)算1.雪荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2006 ）查附錄D.4可知，雪的標(biāo)準(zhǔn)荷載按照50年一遇取南京地區(qū)雪壓為0.65kN/m2。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2006 ）雪荷載計(jì)算公式如3-1所示。Skurso （3-1）式中：Sk雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；ur屋面積雪分布系數(shù)；So基本雪壓(kN/m2)。根據(jù)規(guī)上述范規(guī)定，按照矩形分布的雪堆，由于角度為1o，因此r取平均值為1.0。其計(jì)算過程如下所示。Skurso0.6510.65kN/m22. 風(fēng)荷載根據(jù)鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005）風(fēng)荷載計(jì)算公式如3-2所示。WK1K2K3

67、WO (3-2)式中：W風(fēng)荷載強(qiáng)度（kN/m2）；WO基本風(fēng)壓（KN/m2），可根據(jù)上述規(guī)范附錄D“全國基本風(fēng)壓分布圖”取；K1風(fēng)載體形系數(shù)，橋墩見上述規(guī)范查表，其他構(gòu)件為1.3； K2風(fēng)壓高度變化系數(shù)，見上述規(guī)范查表所示； K3地形、地理?xiàng)l件系數(shù)，見上述規(guī)范查表所示。由于鋼管柱為圓形，因此風(fēng)載體形系數(shù)K1取為0.8。見上述規(guī)范表，當(dāng)高度小于或等于20m時(shí)K2取為1.0。見上述規(guī)范表，按照一般平坦地考慮時(shí)K3取為1.0。根據(jù)上述查附錄D可知，風(fēng)壓的標(biāo)準(zhǔn)荷載按照50年一遇取南京地區(qū)風(fēng)壓為0.40kN/m2。根據(jù)公式3-2風(fēng)荷載計(jì)算如下所示。W1K1K2K3WO0.81.01.00.400.32

68、kN/m23. 列車通過時(shí)氣流產(chǎn)生的壓力，按列車時(shí)速200km，氣流速度10m/s考慮，其中列車產(chǎn)生的氣流10m/s是工務(wù)段提供。根據(jù)鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005）規(guī)定。風(fēng)壓計(jì)算公式如下式3-3所示。WO1.010-3V2/1.6 (3-3)式中：WO基本風(fēng)壓（kN/m2）； V 平均最大風(fēng)速（m/s）。 WO1.010-3V2/1.61.010-3102/1.60.0625 kN/m2將上述結(jié)果帶入公式3-2，則列車通過時(shí)氣流產(chǎn)生的壓力計(jì)算如下所示。W2K1K2K3WO0.81.01.00.06250.05 kN/m24. 按照路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-1，施工活載q12.

69、5kN/；5. 按照路橋施工計(jì)算手冊(cè)表8-1，振搗產(chǎn)生的沖擊力為q22kN/；6. 混凝土自重根據(jù)1.5節(jié)取為q326kN/m2；7. 由節(jié)可知，模板取為q40.75kN/m2；8. 由節(jié)可知，碗扣支架自重G碗扣18.69kg；9. 由1.9.1節(jié)可知，方木自重G方木6 kN/m3；10. 貝雷梁結(jié)構(gòu)自重由軟件加載（本計(jì)算采用的軟件是Midas Civil）。3.5 荷載組合系數(shù)為安全考慮，參照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2006 ）規(guī)定，計(jì)算防門式墩支架強(qiáng)度時(shí)的荷載設(shè)計(jì)值，取其標(biāo)準(zhǔn)值乘以下列相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)：1結(jié)構(gòu)自重荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.2；2可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.4；3. 計(jì)算構(gòu)

70、件變形（撓度）時(shí)的荷載設(shè)計(jì)值，各類荷載分項(xiàng)系數(shù)，均取1.0。3.6貝雷梁的布置由于門式墩的跨度為19.8m，而321貝雷梁的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為3m。因此為縮小跨度，貝雷梁的跨度取為18m計(jì)算。門式墩身截面高2.7m，寬3.3m。貝雷梁放置在門式墩下面，采用三排單層加強(qiáng)貝雷梁。在蓋梁底的貝雷梁的間距設(shè)為22.5cm。并且在門式墩周邊搭設(shè)工作平臺(tái)。在門式墩兩側(cè)沿線路的法向布置三排單層加強(qiáng)貝雷梁，間距為45cm。其貝雷梁的布置如下圖3-1所示。圖3-1 貝雷梁的布置圖 單位：cm從圖3-1可知，在單排單層貝雷梁的兩側(cè)布置了非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁，非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁的作用是用于拆卸的時(shí)候，防止不均等拖拉貝雷梁而掉到鐵路上去。

71、并且要在門式墩上與橫向分配梁同位置預(yù)埋鋼板，并且在鋼板上焊接角鋼。做一個(gè)三角架來支撐貝雷梁，防止單片貝雷梁拖拉時(shí)失穩(wěn)。貝雷梁上結(jié)構(gòu)物的布置見圖2-1所示。在非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁上結(jié)構(gòu)物的布置見圖2-8所示。3.7貝雷梁的計(jì)算3.7.1貝雷梁荷載計(jì)算三排單層加強(qiáng)貝雷梁的間距為22.5cm，由于采用的是三排單層加強(qiáng)貝雷梁，在貝雷梁之間用標(biāo)準(zhǔn)桿件連接，其連接如下圖3-2所示。圖3-2 貝雷梁連接圖從圖3-2可知，取圖中間間距為22.5cm的三排單層貝加強(qiáng)雷梁進(jìn)行控制計(jì)算，其荷載計(jì)算如下所示。取最中間的貝雷梁進(jìn)行計(jì)算，由于門式墩梁高為H2.7m，每組貝雷梁之間是鉸接，因此按照簡(jiǎn)支梁來計(jì)算，則計(jì)算寬度b22.5

72、367.5cm。雪荷載：Q1Skb0.650.6750.439 kN/m風(fēng)荷載：Q2W1b0.320.6750.216 kN/m列車風(fēng)荷載：Q3W2b0.050.6750.034 kN/m模板自重：Q4q4b0.750.6750.506 kN/m碗扣支架自重：Q5G碗扣/L18.691010-3/0.60.3115 kN/m施工荷載：Q6q1b2.50.6751.688 kN/m振搗產(chǎn)生的沖擊力：Q7q2b20.6751.35kN/m方木自重：Q8G方木bh6(0.150.15+0.150.15+0.10.15+0.10.1) 0.42 kN/m門式墩混凝土的重量：Q9q3bH260.6752

73、.747.385kN/m結(jié)構(gòu)自重計(jì)算如下所示：G1.2(Q1 +Q4 +Q5 +Q8 +Q9) 1.2(0.439+0.506+0.3115+0.42+47.385)1.249.061558.8738 kN/m風(fēng)荷載計(jì)算如下所示。F1.2(Q2 +Q3)1.2(0.216+0.034)0.3 kN/m可變荷載計(jì)算如下所示。Qb1.4(Q6+ Q7)1.4(1.688+ 1.35)4.2532 kN/m對(duì)貝雷梁內(nèi)力影響的總的荷載計(jì)算如下所示。QG +Qb58.8738+4.253263.127 kN/m3.7.2 等效截面換算其中由于門式支架的貝雷梁間距為22.5cm布置，貝雷梁三片一組，一片貝

74、雷梁自重為0.27t在裝配式橋梁多用途手冊(cè)表3-5中可知三排單層加強(qiáng)貝雷梁幾何特性及容許內(nèi)力表如下表3-1所示。表3-1 貝雷梁特性表 貝雷梁特性結(jié)構(gòu)構(gòu)造是否加強(qiáng)W（cm3）J（cm4）容許彎矩KN.m容許剪力KN三排單層是23097.41732303.24809.4698.9為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用一個(gè)矩形等效截面來代替貝雷梁計(jì)算最不利加載的強(qiáng)度和剛度。計(jì)算過程中16Mn鋼的容重為7.8510-9t/mm3，并且取3m長(zhǎng)進(jìn)行等效截面計(jì)算，其計(jì)算過程如下所示。bh30007.8510-90.273 （1）（bh3/12）10-41732303.2 （2）連解方程（1）和（2），得出b13.990672

75、3mm ；h2458.416846mm3.7.3 貝雷梁內(nèi)力計(jì)算由于竹跳板放在貝雷梁上，因此將上面?zhèn)飨聛淼募泻奢d轉(zhuǎn)化成均布荷載加載在貝雷梁上，其貝雷梁的內(nèi)力計(jì)算如下所示。1.門式墩底下貝雷梁內(nèi)力計(jì)算用節(jié)的矩形截面代替貝雷梁的桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析，把的荷載加載在貝雷梁上，則貝雷梁荷載加載如下圖3-3所示。圖3-3 貝雷梁加載圖 單位：kN/m則通過mida軟件計(jì)算可知，貝雷梁的彎矩如下圖3-4所示。圖3-4貝雷梁彎矩圖 單位：kN.m從圖3-4可知，最大彎矩Wmax2685.32kN.m w4809.4 kN.m，其中容許彎矩4809.4 kN.m是根據(jù)裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)表3-6三排

76、單層加強(qiáng)貝雷梁容許彎矩值。通過mida軟件計(jì)算可知，貝雷梁的剪力如下圖3-5所示。圖3-5貝雷梁剪力圖 單位：kN從圖3-4可知，最剪力Fmax596.7kNw698.9 kN，其中容許剪力698.9kN是根據(jù)裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)表3-6三排單層加強(qiáng)貝雷梁容許剪力值。2.門式墩兩側(cè)貝雷梁內(nèi)力計(jì)算在門式墩的兩側(cè)也布置了貝雷梁，且貝雷梁的間距為45cm，此處貝雷梁承受門式墩兩端的荷載，由于此處門式墩的荷載按照簡(jiǎn)支梁分擔(dān)在貝雷梁上，且計(jì)算寬度為b3.3/21.65m，荷載計(jì)算如下所示。雪荷載：QL1Skb0.651.651.073kN/m模板自重：QL2q4b0.751.651.238 kN

77、/m碗扣支架自重：QL3nG碗扣/L38.691010-3/0.60.935kN/m施工荷載：QL4q1b2.51.654.125 kN/m振搗產(chǎn)生的沖擊力：QL5q2b21.653.3kN/m方木自重：QL6G方木bh6(0.150.15+0.150.15+0.10.15+0.10.1) 0.42 kN/m門式墩混凝土的重量：QL7q3bH261.652.7115.83kN/m結(jié)構(gòu)自重計(jì)算如下所示：GL1.2(QL1 +QL2 +QL3 +QL6 +QL7) 1.2(1.073+1.238+0.935+0.42+115.83)142.855 kN/m可變荷載計(jì)算如下所示：QLb1.4(QL4

78、+ QL5)1.4(4.125+3.3)10.395 kN/m對(duì)貝雷梁內(nèi)力影響的總的荷載計(jì)算如下所示。QLGL +QLb142.855+10.395153.25 kN/m在其余地方只考慮行人和施工機(jī)具等堆放的荷載。根據(jù)節(jié)知，荷載QZ4kN/m2，從圖3-1可知兩側(cè)的貝雷梁的計(jì)算寬度為105cm，將轉(zhuǎn)化為線荷載QX1QZb41.054.2kN/m。根據(jù)可知，方木和竹跳板取為QX20.42 kN/m。雪荷載在這段QX3Skb0.651.050.683kN/m。則總的荷載QX1.2（QX1+ QX2+ QX3）1.2（0.42+4.2+0.683）6.364 kN/m。則門式墩兩側(cè)貝雷梁荷載加載如下

79、圖3-6所示。圖3-6 貝雷梁加載圖 單位：kN/m則通過mida軟件計(jì)算可知，貝雷梁的彎矩如下圖3-7所示。圖3-7貝雷梁彎矩圖 單位：kN.m從圖3-7可知，最大彎矩Wmax136.1kN.m w4809.4 kN.m，其中容許彎矩4809.4 kN.m是根據(jù)裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)表3-6三排單層加強(qiáng)貝雷梁容許彎矩值。通過Midas軟件計(jì)算可知，貝雷梁的剪力如下圖3-8所示。圖3-8貝雷梁剪力圖 單位：kN從圖3-8可知，最剪力Fmax268.4kNw698.9 kN，其中容許剪力698.9kN是根據(jù)裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)表3-6三排單層加強(qiáng)貝雷梁容許剪力值。由于采用的是等效截

80、面因此只能計(jì)算彎矩和剪力，不能準(zhǔn)確計(jì)算出應(yīng)力和變形，從上面對(duì)蓋梁底下貝雷梁和門式墩蓋梁兩側(cè)貝雷梁的計(jì)算可知道，蓋梁底下貝雷梁的彎矩和剪力均比蓋梁兩側(cè)貝雷梁計(jì)算的大，因此取蓋梁底下貝雷梁進(jìn)行變形和應(yīng)力計(jì)算。3.7.4 貝雷梁應(yīng)力和變形計(jì)算用Midas軟件建立三排單層加強(qiáng)貝雷梁進(jìn)行有限元分析，其自重由軟件自身加載并且考慮1.2的安全系數(shù)。Midas建立模型并加載如下圖3-9所示。圖3-9 三排單層貝雷梁加載示意圖從圖3-9可知道，加載荷載為Q63.127 kN/m。三排單層加強(qiáng)貝雷梁的應(yīng)力如下圖3-10所示。圖3-10 貝雷梁應(yīng)力圖 單位：MPa由于跨中的彎矩最大，因此跨中的應(yīng)力最大，從圖3-10

81、可知跨中的最大應(yīng)力為163.5MPa210MPa，其中210 MPa為16Mn鋼容許應(yīng)力，則三排單層加強(qiáng)貝雷梁的強(qiáng)度滿足使用的要求。三排單層加強(qiáng)貝雷梁的變形如下圖3-11所示。圖3-11 貝雷梁變形圖 單位：mm從圖3-11可知，三排單層加強(qiáng)貝雷梁在最不利荷載作用下最大變形為31.8mm，則f31.8mm L/40018000/40045mm,則三排單層加強(qiáng)貝雷梁的剛度滿足使用的要求。三排單層加強(qiáng)貝雷梁的支反力圖下圖3-12所示。圖3-12 貝雷梁支反力圖 單位：kN從圖3-12可知，每個(gè)支反力最大為F115.14kN。由于每組貝雷梁有6個(gè)支點(diǎn)，因此每組所受的支反力FmaxF6115.1466

82、90.84 kN。3.8貝雷梁的穩(wěn)定性貝雷片的整體穩(wěn)定性由構(gòu)造措施保證。貝雷片在每組間設(shè)14b槽鋼支撐架連接，使貝雷片組成為一個(gè)組，在每個(gè)組間用角鋼連接。在貝雷梁架設(shè)的時(shí)候，在地面上把三排單層加強(qiáng)貝雷梁拼裝好，然后用吊車吊到鋼管柱上，并且立即用U型扣鎖好，以保證吊裝的穩(wěn)定性。在施工過程中用貝雷梁的穩(wěn)定性由構(gòu)造措施保證。每組貝雷梁用14b槽鋼連接，并且在貝雷梁的兩端也用角鋼連接，保證貝雷梁的穩(wěn)定性。在拆除貝雷梁時(shí)，由于貝雷梁在蓋梁底下部分需用導(dǎo)鏈葫蘆拉出，因此為了保證貝雷梁在拖拉過程的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)一個(gè)三角桁架，其三角撐如下圖3-13所示。圖3-13 三角撐布置示意圖為了防止貝雷梁在拖拉的時(shí)候

83、，兩側(cè)不均勻拖拉而貝雷梁掉到鋼軌上，因此在兩端設(shè)置非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁。其貝雷梁的結(jié)構(gòu)如下圖3-14所示。圖3-14 非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁示意圖 單位：cm從圖3-14可知，非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁與標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁連接是通過上下的陰陽接頭連接，其中長(zhǎng)度L必須滿足L150cm。非標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁的上下懸桿與貝雷梁相同，都為2-10的槽鋼，斜桿為1-I8的工字鋼。3.9 橫向分配梁的計(jì)算橫向分配梁的間距如下圖3-15所示，在外側(cè)布置一根鋼管柱是為了防止拖拉貝雷梁時(shí)穩(wěn)定性不夠而設(shè)計(jì)的，這個(gè)樁主要承受拖拉貝雷梁時(shí)貝雷梁的重量，因此直徑設(shè)為329cm的鋼管，其余鋼管柱設(shè)為63cm。圖3-15 橫向分配梁布置圖 單位：cm橫向分配梁截面采用的

84、是3根56c的工字鋼并列焊接而成，并且在上下翼緣處焊接兩塊20mm的鋼板，其截面如下圖3-16所示。圖3-16 橫向分配梁截面圖 橫向分配梁截面如圖3-16所示，間距為如圖3-15所示。用midas建立整體模型進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。其荷載加載圖如下圖3-17所示。圖3-17 橫向分配梁荷載加載圖 單位：kN橫向分配梁的彎矩圖如下圖3-18所示。圖3-18 橫向分配梁彎矩圖 單位：kN.m從圖3-18可知，跨中的彎矩最大且為2066.4kN.m。橫向分配梁的應(yīng)力圖如下圖3-19所示。圖3-19 橫向分配梁應(yīng)力圖 單位：MPa從圖3-19可知，跨中的應(yīng)力為161.3MPa。采用的是Q235鋼，查路橋施工計(jì)

85、算手冊(cè)可知Q235鋼的容許彎曲應(yīng)力為215MPa。則161.3MPa 215MPa。通過以上計(jì)算結(jié)果表明橫向分配梁強(qiáng)度滿足使用的要求。橫向分配梁的變形圖如下圖3-20所示。圖3-20 橫向分配梁變形圖 單位：mm從圖3-20可知，最大撓度發(fā)生在跨中，且最大值為6.36mm，Wmax6.36mmWL/4004200/40010.5mm。通過以上計(jì)算結(jié)果表明縱梁剛度滿足使用的要求。橫向分配梁支點(diǎn)反力計(jì)算如下圖3-21所示。圖3-21 橫向分配梁支點(diǎn)反力圖 單位：kN為保證橫向分配梁的穩(wěn)定，將橫向分配梁與鋼管柱焊接處理，從圖3-21中可知道最大支點(diǎn)反力為2529.2kN。3.10 剛管柱的計(jì)算1鋼管

86、柱強(qiáng)度的計(jì)算采用熱軋無縫鋼管，且直徑為630mm、壁厚為15mm的鋼管。鋼管柱之間用用14a的槽鋼連接起來，其鋼管柱如下圖3-22所示。根據(jù)上面3.2節(jié)的計(jì)算可知，風(fēng)荷載總的水平荷載：PxW1+ W20.32+0.050.37KN/m2。將其轉(zhuǎn)化為線荷載作用在鋼管柱和斜撐上，其線荷載考慮1.4的安全系數(shù)后分別為F鋼管柱0.370.631.40.33 KN/m，F(xiàn)槽鋼0.370.141.40.073 KN/m。由圖3-21可知作用在鋼管柱頂上荷載為P2529.2kN。其荷載作用圖如下圖3-23所示。圖3-22 鋼管柱布置示意圖 單位：cm圖3-23 鋼管柱荷載加載圖 單位：kN通過有限元分析，鋼

87、管柱的應(yīng)力如圖3-24所示。圖3-24 鋼管柱應(yīng)力圖 單位：MPa從圖3-24可知，最大應(yīng)力為92.4MPa，采用的是Q235鋼，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)可知Q235鋼的容許彎曲應(yīng)力為215MPa。則92.4MPa215MPa，計(jì)算結(jié)果表明鋼管柱強(qiáng)度滿足使用的要求。通過有限元分析，鋼管柱的變形如下圖3-25所示。圖3-25 鋼管柱變形圖 單位：mm通過有限元分析，從圖3-25可知，鋼管柱的變形為平面外的變形。最大變形量為f4.2mm，由于豎直方向最大變形f4.2mm，則4.2mm沉降對(duì)門式墩施工的影響幾乎可以忽略。鋼管柱的支座反力如下圖3-26所示。圖3-26 鋼管柱支反力圖 單位：kN從圖3-26

88、可知，鋼管柱支反力為2549.6kN。2. 鋼管柱穩(wěn)定性分析考慮到鋼管搭設(shè)時(shí)豎直度可能存在不足，忽略樁頂橫向分配梁的摩擦力，因此自由長(zhǎng)度假定為1000cm，并且在自由長(zhǎng)度范圍內(nèi)偏斜量y取為5cm，如圖3-27所示。按單向壓彎桿件驗(yàn)算，產(chǎn)生的偏斜彎矩，其最大力如圖3-26所示。其計(jì)算過程如下所示。圖3-27立桿變形圖 單位：cmMNy+qL2/22529.20.05+0.3108102/2142kN.m由于鋼管柱與工字鋼焊接，但為簡(jiǎn)化計(jì)算鋼管柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)按照一端固定一端自由，根據(jù)表3-1，則由取2。表3-1 等截面柱或壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)u項(xiàng)次1234桿端連接方式一端固定一端自由兩端鉸接一端固

89、定一端鉸接兩端固定u210.70.5注：此表參照材料力學(xué)。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖3-28所示。圖3-28 穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖 單位：cm鋼管柱與槽鋼焊接，為簡(jiǎn)化計(jì)算鋼管柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)按照一端固定一端自由，根據(jù)表3-1則由取2。根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)附表2-1可計(jì)算回轉(zhuǎn)半徑，其計(jì)算過程如下所示。長(zhǎng)細(xì)比h/i210/0.217592，由此可查建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ166-2008）附表C，鋼管柱的穩(wěn)定系數(shù)。立桿歐拉臨界力公式如下公式3-1所示。NE2EA/2 （ 3-1）鋼材的彈性模量：E2.06105N/mm2則由公式3-1計(jì)算，其計(jì)算過程如下所示。NE22.0610528981.1910

90、-3/9226961.58kN抗彎模量計(jì)算過程如下所示。由歐拉公式計(jì)算其應(yīng)力如公式2-9所示。 （2-9）式中： 為等效彎矩系數(shù)1.0; 為截面塑性發(fā)展系數(shù)1.15;其計(jì)算過程如下所示：通過以上計(jì)算174.7N/mm2215 N/mm2，只要鋼管柱范圍內(nèi)偏斜控制在5cm以內(nèi)，鋼管柱縱向穩(wěn)定性可以得到保證。3.11 剛管樁的屈曲分析把作用在鋼管柱上的荷載作為屈曲分析的基本荷載，取10個(gè)模態(tài)進(jìn)行分析，將軸力作為變量，其值為2529.2kN，將風(fēng)荷載和自重作為常量。前幾階段屈曲分析結(jié)果如圖3-29、3-30、3-31和圖3-32所示。圖 3-29 鋼管柱屈曲分析模態(tài)一圖 3-30 鋼管柱屈曲分析模態(tài)

91、二圖 3-31 鋼管柱屈曲分析模態(tài)三圖 3-32 鋼管柱屈曲分析模態(tài)四從圖3-29、3-30、3-31和圖3-32可知，四個(gè)模態(tài)屈曲臨界荷載系數(shù)分別為7.4、8.4、10.6和21.95。則模態(tài)一、模態(tài)二、模態(tài)三和模態(tài)四的臨界荷載系數(shù)均大于4，由于是荷載是考慮了安全系數(shù)的，因此本結(jié)構(gòu)是安全，鋼管柱穩(wěn)定性能滿足施工的要求。3.12 鋼管柱基礎(chǔ)的計(jì)算3.12.1 鋼管樁基礎(chǔ)的計(jì)算鋼管樁放在承載上，承臺(tái)加寬加寬的尺寸如下圖3-33所示。圖3-33 承臺(tái)布置圖 單位：cm根據(jù)鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范可知?jiǎng)傂越莔ax45 o，因此力在混凝土中按照45 o角傳遞。則力在混凝土的傳遞如下圖3-34和圖3-35所示。

92、圖3-34荷載橫向分布圖 單位：cm圖3-35 荷載橫向分布圖 單位：cm從3.10節(jié)可知鋼管柱的最大支座反力為P2549.6kN， (此支座反力也考慮了安全系數(shù))，則計(jì)算時(shí)按照最大的鋼管柱支座反力計(jì)算。其地基承載力計(jì)算如下所示。個(gè)鋼管立柱下基礎(chǔ)受力面積為：S34.613.8P/A2549.6/13.8184.8kPa根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知基底應(yīng)力184.8kPa70，且P9.541.2，則錨噴支護(hù)穩(wěn)定性滿足使用的要求。五 地錨設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1.垂直錨桿式地錨的設(shè)計(jì)與應(yīng)用潘洪良（電力建設(shè)）；2.樁式地錨計(jì)算方法研究胡紅雨（公路交通科技）；3.基礎(chǔ)工程莫海鴻（中國建筑工業(yè)出版社）；4.公路橋涵設(shè)

93、計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）；5.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）；6.粗直徑鋼絲繩（GB20067-2006-T ）；7.路橋施工計(jì)算手冊(cè)周水興（人交版）。5.2設(shè)計(jì)荷載及安全系數(shù)由于鋼管柱的重為2.275t，考慮0.956的折減系數(shù)后，PaG0.9562.2752.175t，則地錨的抗拉能力設(shè)計(jì)為2.175t。5.3 選用材料1. C25混凝土；2. Q235鋼材螺紋鋼；3. 直徑100mm鋼絲繩。5.4 地錨設(shè)計(jì)地錨的布置如下圖5-1所示。圖5-1地錨布置示意圖 從圖5-1可知，地錨的計(jì)算分兩部分計(jì)算，首先是地腳螺栓的計(jì)算和混凝土整體計(jì)算。地錨的用途用于鋼管柱安裝時(shí)頂

94、部固定，防止向既有線傾覆。錨固螺栓的計(jì)算考慮到攬風(fēng)繩安裝誤差，設(shè)安裝誤差與水平夾角為10。則地錨固力學(xué)計(jì)算模型如下圖5-2所示。圖5-2 地錨計(jì)算簡(jiǎn)圖首先是將P分解為PV和Ph，根據(jù)垂直錨桿式地錨的設(shè)計(jì)與應(yīng)用地腳螺栓抗拉計(jì)算如下式5-1所示。 (5-1)式中：錨固鋼材抗拉工作條件系數(shù)，永久性錨固取0.69，臨時(shí)性錨固取0.92；安全工作系數(shù)，一般取2.03.0；錨固剛才的截面面積，mm2；剛才的允許拉應(yīng)力設(shè)計(jì)值，N/mm2；鋼筋的根數(shù)，取N1。通過公式5-1，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表查Q235鋼筋直徑為20cm時(shí)，、地腳螺栓的抗拉檢算如下所示。則，則地錨的螺栓的抗拉強(qiáng)度滿足施工使用的要求。根據(jù)垂直

95、錨桿式地錨的設(shè)計(jì)與應(yīng)用地腳螺栓抗剪力計(jì)算如下式5-2所示。 (5-2)式中：錨固鋼材容許抗剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值。通過公式5-2 ，地錨地腳螺栓的抗剪計(jì)算如下所示。則，則地錨的螺栓的抗剪強(qiáng)度滿足施工使用的要求。根據(jù)垂直錨桿式地錨的設(shè)計(jì)與應(yīng)用錨固鋼材與砂漿黏結(jié)力的計(jì)算如公式5-3所示。 (5-3)式中：錨固鋼材與砂漿接觸面積，如果使用鋼筋；鋼材的有效錨固深度，因砂漿表層有不穩(wěn)定現(xiàn)象，一般以砂漿表層100mm以下至錨固鋼材底端為計(jì)算錨固深度；錨固鋼筋直徑；鋼材與砂漿黏結(jié)強(qiáng)度工作條件，對(duì)于永久性錨固取0.6，對(duì)于臨時(shí)性錨固取0.72；錨固鋼材與砂漿之間的極限黏結(jié)強(qiáng)度N/mm2，與砂漿強(qiáng)度和錨固鋼材的表面情況有

96、關(guān)，所以在使用鋼筋作為錨固鋼材時(shí)，最好選用螺紋鋼，詳細(xì)情況見表5-1所示。表5-1 錨固黏結(jié)強(qiáng)度與砂漿和鋼材表面情況關(guān)系錨固鋼材類型水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)（N/mm2）M25M30M35螺紋鋼2.12.42.7表面光圓鋼1.51.72.0通過公式5-3，錨固鋼材與砂漿黏結(jié)力的計(jì)算如下所示。則，則錨固鋼材與砂漿黏結(jié)力滿足施工使用的要求。5.4.2地錨混凝土的計(jì)算 按照重力式地錨設(shè)計(jì)根據(jù)上面的計(jì)算可知道，錨固鋼筋埋入深度為70cm并且在鋼筋上焊接3020cm的鋼板。則地錨的尺寸如圖5-3所示。圖5-3 重力式錨固示意圖 單位：cm地錨重量：由于地錨將按照邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)，因此地錨對(duì)邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算如下所示。M抗

97、GL/2571/234.2kN/m鋼管樁往既有線傾倒。則轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩計(jì)算如下所示。MyPh/cos21.751.14/cos1025.18kN/m由于My25.18kN/m M抗34.2kN/m，則重力式地錨滿足施工使用的要求。錨固地基強(qiáng)度計(jì)算如下所示。當(dāng)?shù)劐^固未工作狀態(tài)下地基應(yīng)力計(jì)算。1.2P/A1.257/（1.81.8）21.11kPa當(dāng)?shù)劐^固工作狀態(tài)下的地基應(yīng)力計(jì)算。1.2P/A（M抗My）/W1.257/（1.81.8）+（34.225.18）/(1.21.22/6)52.4MPa則最大應(yīng)力52.4kPa2，其中2為路橋施工計(jì)算手冊(cè)表15-29所取。則通過數(shù)據(jù)表明地錨的穩(wěn)定性滿足施工的要求。攬風(fēng)繩所用的鋼絲繩計(jì)算如下所示。選取公稱直徑為60mm鋼絲繩，根據(jù)粗直徑鋼絲繩表9可知道為1570MPa，則鋼絲繩拉應(yīng)力的計(jì)算如下所示。根據(jù)以上計(jì)算可知P21.75kN，P/(d2/4) 21.75103/(602/4) 7.69MPa則7.69 MPa1570MPa，則攬風(fēng)繩的鋼絲繩強(qiáng)度滿足使用的要求。