钢管支架法计算书

连申线航道整治如皋段桥梁工程

（LSX-SG-QL3标段）

墩帽支撑（钢管支架）结构

计算书

计算 复核 审核

一公局第三工程

连申线航道整治工程桥梁3标（LSX-SG-QL3）项目经理部

二○一三年三月十二日

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目录

1设计说明2

1.1项目简介2

1.2墩帽结构形式和尺寸说明3 1.3墩帽支撑结构参数和材料选取3 1.4材料数量表3 2设计依据规4

3各种阶段的最不利工况分析4

3.1工况一4

4最不利工况下的荷载组合和取用系数4

4.1荷载分类和标准值5 4.2荷载设计值6 4.3变形值规定7 5验算项目7

5.1竹胶板底模7

5.2方木楞（10cm×10cm）验算9 5.3支撑横梁（I32a工字钢）11

5.4支撑纵梁（双拼I32a工字钢）14 5.5钢管立柱（Φ630×10mm）16

墩帽支撑（钢管支架）结构计算书

1设计说明 1.1项目简介

连申线（至高等级航道）是有史以来最大的水上交通工程，作为省干线航道网“两纵四横”中的“连申线”，由通榆河、海安城区改线段、通扬运河、如海河、如泰运河、焦港河组成。连申线承担着北沿海地区与长江、南及地区物资交流的重要任务。

LSX-SG-QL3标工程容主要包括黄蒲大桥、八角井大桥、甸桥、加力桥、倪桥、搬经桥及S334省道桥共7座桥梁的主桥、引桥、接线、老桥拆除、附属设施、航道以及为实施以上工程所必须的相关预埋件的预埋及临时工程的施工与缺陷修复。本标段总造价1.78亿元，合同工期20个月。

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1.2墩帽结构形式和尺寸说明

黄蒲大桥主桥过渡墩墩帽尺寸见附图，重量如下表：

墩帽底距桩基桥梁名称 墩台号 墩帽重量（Kg） 顶高度（m） 5# 黄蒲大桥 6# 1.3墩帽支撑结构参数和材料选取

过渡墩墩帽支撑结构拟采用钢管支架。墩帽侧模板采用定型钢模板，底模采用1.5cm厚竹胶板。竹胶板下横桥向铺设10cm×10cm方木，中心间距25cm。支撑横梁采用I32a工字钢，单根长度4.5m，顺桥向铺设，中心间距1cm；支撑纵梁采用双拼I32a工字钢，单根长度13.42m；支撑纵梁下设8根Φ630×10mm×5.335m钢管，坐落于承台上。 1.4材料数量表

钢管支架材料数量表如下： 材料名称 竹胶板 方木 规格型号 2.44m×1.22m×1.5cm 10cm×10cm×4m I32a，单根长4.5m 工字钢 I32a，单根长1.25m 根 8 单位 根 根 数量 22 69 11 备注 163710 5. 5. 备注 3 / 16

双拼共长双拼I32a m 26.84 53.68m 单根长钢管 Φ630×10mm m 42.68 5.335m 安全网

2设计依据规

2.1钢结构设计规（GB 50017-2003） 2.2公路桥涵施工技术规（JTG F50-2011） 2.3建筑施工模板安全技术规（JGJ 162-2008） 2.4路桥施工计算手册 2.5施工图设计图纸 3各种阶段的最不利工况分析

3.1工况一

经实际使用工况分析，在模板搭设好、墩帽混凝土全部浇筑完成后的工况条件下，模板承受的作用最大，为最不利工况，在此控制工况的受力条件下进行设计和计算。

其他工况不再进行另外的受力验算。 4最不利工况下的荷载组合和取用系数

本项工程结构设计时，安全等级取为二级，结构重要性系数0取值为1.0。

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1.2m宽 平米 44

4.1荷载分类和标准值 永久荷载包括下列容： 1） 2）

新浇筑混凝土自重：Q125KN/m31.6m40KN/m2 钢侧模板及支承梁等自重（构件自重标准值根据构件设计

图纸计算确定）：

模板加支承横梁自重：Q242.46KN11.7m3.4m1.07KN/m2 3）

施工通道、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件

的自重：

Q40.35KN/m20.14KN/m20.01KN/m20.5KN/m2

4） 采用部振捣器，新浇筑的混凝土作用于模板的侧压力标准

值，可按下列公式计算，并取其中的较小值：

F0.22ct012V0.222541.21.150.521.46KN/m2FcH251.640KN/m2

1212式中：F—新浇混凝土对模板的侧压力计算值（KN/m）

c2—新浇混凝土的重量密度（KN/m）

3V—混凝土的浇筑速度（m/h）

t0—新浇混凝土的初凝时间（h），按试验确定，取4h

1—外加剂影响修正系数，取1.2

2—混凝土坍落度影响修正系数，坍落度为110～150mm

时，取1.15

H—混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度

（m）；混凝土侧压力计算分布图如下，其中，有效压头高度

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hF21.460.86m。 c25

可变荷载包括下列容： 5）

施工人员、材料及施工设备荷载

当计算模板和直接支承模板的横梁时Q52.5KN/m2 当计算直接支承横梁的纵梁时Q51.5KN/m2 当计算钢管立柱及其他支承结构构件时Q51.0KN/m2 6）

浇筑和振捣混凝土时产生的荷载

当计算侧模时Q64KN/m22KN/m26KN/m2 当计算底模时Q62KN/m2

当计算钢管立柱及其他支承结构构件时Q61.0KN/m2 4.2荷载设计值

作用于结构的永久荷载的分项系数取1.2，可变荷载的分项系数取1.4.

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计算模板的强度、稳定性时，采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷载分项系数）。

计算正常使用极限状态的变形时，采用荷载标准值。 4.3变形值规定

结构表面外露的模板，横梁、纵梁挠度为L/400（L为构件跨度）。 5验算项目

5.1竹胶板底模

竹胶板底模下横桥向铺设10cm×10cm方木楞，中心间距为25cm。 底模按三跨连续梁进行计算： 1）

计算作用于底模模板的荷载

新浇筑混凝土自重Q140KN/m2

施工人员、材料及施工设备荷载，Q52.5KN/m2 浇筑和振捣混凝土时产生的荷载，Q62KN/m2 计算荷载设计值：

q1.2Q11.4Q5Q61.2401.42.5254.3KN/m2

荷载标准值：qQ1Q5Q644.5KN/m2 2）

受力简图如下：

底模面板受力简图

3）

计算作用于底模荷载产生的最不利弯矩值Mmax

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Mmaxql2/1054.30.252/100.34KNm

式中：

q—作用在底模面板上的均布线荷载设计值，取1m宽度围的荷载

（KN/m）；

l—计算跨径，取底模下方木楞间距0.25m；

4） 竹胶板截面参数与材料力学性能指标

bh21000152W3.75104mm3

66bh31000153I2.81105mm4 1212E10106KN/m2按照《路桥施工计算手册》木材种类A-2计算，竹胶板容许弯应力13MPa 。 5）

计算弯拉应力

Mmax106/W1030.34106/37.51039.07MPa13MPa

式中：

Mmax—最不利弯矩计算值，取0.34（KNm）；

W—截面抵抗矩，Wbh2/637.5，计算时b取值为1m，h

取值为底模厚15mm； 结构抗弯强度满足要求。 6）

计算挠度w

100EI0.0004mw0.2540.677qlw0.67744.50.254000.000625m4100101060.281106

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式中：

q—作用在面板上的均布线荷载标准值，取1m宽度围的荷载

（KN/m）；

l—计算跨径，取方木楞的设计布置间距0.25（m）；

I—截面惯性矩（cm4），Ibh3/12，计算时b取值为1m，h

取值为底模厚15mm；

w—容许挠度，对应相关规取值，l400（mm）；

结构刚度满足要求。 5.2方木楞（10cm×10cm）验算

10cm×10cm方木楞下顺桥向铺设I32a工字钢，中心间距为1m。 方木楞按三跨连续梁进行计算： 1）

计算作用于方木楞的荷载

新浇筑混凝土自重Q140KN/m2 模板加支撑楞自重：Q21.07KN/m2

施工人员、材料及施工设备荷载，Q52.5KN/m2 浇筑和振捣混凝土时产生的荷载，Q62KN/m2 计算荷载设计值：

q1.2(Q1Q2)1.4Q5Q61.2(401.07)1.42.5255.58KN/m2荷载标准值：qQ1Q2Q5Q645.57KN/m2 2）

受力简图如下：

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方木楞受力简图

3）

计算作用于方木楞荷载产生的最不利弯矩值Mmax

Mmaxql2/1055.580.2512/101.39KNm

式中：

q—作用在方木楞上的均布线荷载设计值，取0.25m宽度围的荷

载（KN/m）；

l—计算跨径，取方木楞下I32a工字钢间距1m；

4） 方木楞截面参数与材料力学性能指标

bh21001002W1.67105mm3

66bh31001003I8.33106mm4

1212E9106KN/m2

按照《路桥施工计算手册》木材种类A-3计算，方木楞容许弯应力12MPa 5）

计算弯拉应力

Mmax106/W1.39106/1.671058.32MPa12MPa

式中：

Mmax—最不利弯矩计算值，取1.39（KNm）；

W—截面抵抗矩；

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结构抗弯强度满足要求。 6）

计算挠度w

0.67745.570.2514100EI0.001mw10.0025m40040.677qlw10091068.33106

式中：

q—作用在面板上的均布线荷载标准值，取0.25m宽度围的荷

载（KN/m）；

l—计算跨径，取支撑的设计布置间距1（m）；

I—截面惯性矩（cm4），Ibh3/12；

w—容许挠度，对应相关规取值，l400（mm）；

结构刚度满足要求。 5.3支撑横梁（I32a工字钢）

支撑横梁采用I32a工字钢，长度4.5m，支撑在纵梁上，支撑间距为2.284m。I32a工字钢力学性能：

I11080cm4W692cm3E2.1105MPaA67cm2

支撑横梁按两端悬臂进行计算： 1）

计算作用于支撑横梁的荷载

新浇筑混凝土自重Q140KN/m2 模板加支撑楞自重：Q21.67KN/m2

施工人员、材料及施工设备荷载，Q51KN/m2 浇筑和振捣混凝土时产生的荷载，Q62KN/m2 计算荷载设计值：

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q1.2(Q1Q2)1.4Q5Q61.2(401.67)1.41254.2KN/m2

荷载标准值：qQ1Q2Q5Q644.67KN/m2 2）

受力简图如下：

支撑横梁受力简图

3）

计算支座反力

R2R3qlq,a/254.213.40.6764.5/293.66KN

式中：

R2、R3—支座反力（KN）；

q—作用在底模面板上的均布线荷载设计值，取1m宽度围的荷

载（KN/m）；

q,—横梁自重产生的荷载，取0.676（KN/m）；

l—计算跨径，荷载作用长度3.4m；

a—横梁长度4.5m；

4）

计算作用于支撑横梁荷载产生的最不利弯矩值Mmax

22Mql1/8ql2/254.212.2842/854.211.1082/22.07KNm2Mql2/254.211.1082/233.27KNm

MmaxM33.27KNm

式中：

q—作用在底模面板上的均布线荷载设计值，取1m宽度围的荷载

（KN/m）；

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l1—计算跨径，取两支撑点间距2.284m； l2—计算跨径，取支撑点外悬臂长度1.108m；

5）

计算抗弯强度

Mmax106/W10333.27106/69210348.08MPaf215MPa

结构抗弯强度满足要求。 6）

计算抗剪强度

R2A93.66103671013.98MPaf2v125MPa式中：

R2—支座处反力（KN）；

A—截面面积；

fv—钢材的抗剪强度设计值，取125MPa；

结构抗剪强度满足要求。 7）

4计算挠度w

12a2ql10524l2w384EI1041.108241244.6712.284105242.28424005.71mm3842.110511080104

0.088mmw2284式中：

q—作用在面板上的均布线荷载标准值，取1m宽度围的荷载

（KN/m）；

l—计算跨径，取2.284m；

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w—容许挠度，对应相关规取值，l400（mm）；

结构刚度满足要求。 5.4支撑纵梁（双拼I32a工字钢）

支撑纵梁采用双拼I32a工字钢，长度13.42m，支撑在Φ630钢管上，支撑最大间距为4.43m。双拼I32a工字钢力学性能：

I22160cm4W1384cm3E2.1105MPaA134cm2

支撑纵梁按简支梁进行计算： 1）

计算作用于支撑纵梁的荷载

新浇筑混凝土自重Q140KN/m2 钢模板加支撑楞自重：Q22.56KN/m2 施工人员、材料及施工设备荷载，Q51KN/m2 浇筑和振捣混凝土时产生的荷载，Q62KN/m2 计算荷载设计值：

q1.2(Q1Q2)1.4Q5Q61.2(402.56)1.41255.272KN/m2荷载标准值：qQ1Q2Q5Q645.56KN/m2 2）

受力简图如下：

支撑纵梁受力简图

3）

计算作用于底模荷载产生的最不利弯矩值Mmax

Mmaxql2/855.2721.1424.432/8154.84KNm

式中：

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q—作用在支撑纵梁上的均布线荷载设计值，取1.142m宽度围的

荷载（KN/m）；

l—计算跨径，取支撑纵梁设计最大布置间距4.43m；

4）

计算抗弯强度

Mmax106/W103154.84106/1384103111.88MPaf215MPa结构抗弯强度满足要求。 5）

计算抗剪强度

255.2721.1424.43139.81KN 2QmaxqlQmaxA139.81103

1341010.43MPaf2v125MPa式中：

Qmax—作用在面板上的最大剪力（KN）；

A—截面面积；

fv—钢材的抗剪强度设计值，取125MPa；

结构抗剪强度满足要求。 6）

计算挠度w

412545.561.1424.4310384EI1045.61mmw443011.075mm4004125ql10w3842.110522160104式中：

q—作用在面板上的均布线荷载标准值，取1.142m宽度围的

荷载（KN/m）；

l—计算跨径，取4.43m；

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w—容许挠度，对应相关规取值，l400（mm）；

结构刚度满足要求。 5.5钢管立柱（Φ630×10mm）

钢管立柱采用Φ630×10mm，钢管高度为5.135m。Φ630×10mm钢管力学性能：

i21.923cmWt5943.843cm3E2.1105MPaA194.779cm2

钢管稳定性按下式进行计算

长细比li5135219.2323.42，查表得0.9

Nw139.811037.18MPa0.9140126MPa A194.779102100

立杆抗压强度及稳定性满足要求。

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