龙江特大桥现浇梁支架设计方案及力学检算(终稿)

一、工程概况

龙江特大桥（32+48+32）m连续梁全长113.2m，梁高3m，边支座中心至梁端0.6m，支座横向中心间距4.7m。梁体为单箱单室、等高度、变截面结构。龙江特大桥25#～28#墩连续箱梁线间距5.0m，箱梁顶宽13.4m，桥面宽按人行道栏杆内侧13.2m，桥面总宽13.4m，桥梁建筑总宽13.8m。顶板厚30cm，腹板厚50～70～90～110cm，底板厚30～50～60～80cm。在端支点、中支点共设四个横隔板，隔板设有人孔。

梁体纵向预应力钢束采用12-15.2纲绞线，采用M15-12锚具锚固。主墩支座附近局部在腹板内设υ25预应力混凝土用螺纹钢筋，采用JLM锚具。

梁体混凝土强度等级为C55，封锚采用C55无收缩混凝土。挡碴墙、竖墙、盖板采用C40混凝土，防水层保护层为C40纤维混凝土。

二、主要施工方案

由于梁体砼总方量1346m3，在初凝时间10h内一次性浇筑难度大，计划分二次浇筑，考虑避开顶板负弯矩齿块，底板正弯矩一次性浇筑完成。第一次浇筑高度2.05m，第二次浇筑剩余砼。支架设计及受力计算均按一次性浇筑考虑，并考虑1.2的安全系数。

三、模板及支架设计方案 ㈠模板系统 ⒈模板

内外模均采用新购1.2cm厚122×244cm粉醛覆面竹胶合板，沿线路横向布置。整体模板宽度不小于桥面宽+1m。

⒉小棱

采用□10cm×10cm方木。根据箱梁构造特点，小棱沿纵向布置，其中底板段间距15cm~20cm，翼缘板段间距30cm~40cm。

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⒊支承梁

采用□10cm×10cm方木，间距90cm。 ㈡支架

龙江特大桥于26#墩和27#墩之间上跨大真线（福清到平潭的省道），线路夹角82°，铁路桥梁跨中与桥下线路中心线偏离不到60cm，桥下净高10.3米。该道路交通量大，为确保车辆畅通，铁路桥梁跨中支架下层采用2孔梁柱式构造，单孔计算跨径7.3m，净高不小于5.5m；该段上层及其他支架均采用满膛式自锁式钢管支架。

⑴立柱

采用外径υ43cm，δ=8mm的普通钢管（考虑材质负公差因素，受力分析时均按壁厚7mm计算），立柱高9m，上下带□500×500×10mm钢板，立柱与砼条形基础采用钢板连接，立柱相互之间采用∠7.5角钢剪刀撑连接。其中中墩10根，边墩9根。

⑵横梁

横梁长16m。中墩立柱上搭设2I36a工字钢，边墩立柱上搭设HK350a工字钢，横梁均与立柱顶钢板焊接牢固。

⑶纵梁

纵梁长16m。横梁上焊接HK350a工字钢作为受力纵梁，共23排，其中腹板下间距35cm、箱室段间距60cm、翼缘板段间距90cm。

⑷自锁式钢管支架

采用外径υ48mm，δ=3.2mm的自锁式钢管（考虑材质负公差因素，受力分析时均按壁厚3mm计算），钢管的纵向间距90m，横向间距根据箱室构造特点采用30cm~90cm不等，横向水平杆步距1.2m。支承梁通过可调式顶托将荷载传递给钢管支架。

㈢主要施工方案 由于砼总方量达1346m3

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四、腹板下受力检算

根据箱梁构造，腹板段为最不利荷载段，因此对此段进行受力检算。 ㈠底模受力检算 ⒈设计荷载

腹板高3 m，含筋率按大于2%考虑，钢筋砼容重为26kN/m3 则竖向荷载p1=3×26=78KPa ⒉模板自重

模板容重取8kN/m3，底板及顶板底模、腹板内模共按4层底板底模计算 则模板重量p2: 0.018×8×4=0.58kPa ⒊施工人员、机具堆放荷载：取2.5KPa

⒋倾倒砼冲击荷载：采用串筒或导管倾倒时取2.0KPa ⒌振捣砼产生的荷载：取2.0KPa ⒍计算总荷载（考虑安全系数1.2）： q=（78+0.58+2.5+2.0+2.0）*1.2=102.1 KPa ⒊容许弯应力计算

小棱间距l=0.15m，模板横向布置，考虑到模板的连续性，在均布荷载作用下，底模最大弯距：

Mmax=0.1ql2=0.1×102.1×0.152=0.23KN.m 竹胶板顺纹容许弯应力[σw]= 14.5MPa 截面抵抗矩W=

0.231024000610001262=24000mm4

σw ==9.58 MPa<[σw]

⒏最大挠度计算

竹胶板弹性模量：E 1= 11.0×103 MPa 惯性矩I=

100012123=144000mm4

3

fmax=

ql4128EI102.1150341281110144000=0.25mm

㈡ 小棱检算 ⒈计算荷载

小棱采用□10cm×10cm方木，容重取8kN/m3，间距0.15m，则作用在每根方木上的均布荷载为：

q = (102.1×0.15+8×0.1×0.1)= 15.40KN/m

⒉容许弯应力计算

支承梁间距l=0.9 m，按四跨等跨连续梁计算，则小棱最大弯距： Mmax=0.107ql2=0.107×15.40×0.92=1.33KN.m 方木顺纹容许弯应力[σw]= 12.0MPa 截面抵抗矩W=

1.3310166667610010062=166667mm4

σw ==7.98 MPa<[σw]

⒊最大挠度计算

方木弹性模量：E = 9.0×103 MPa 惯性矩I=

100100123=8333333mm4

4fmax=

0.632ql4100EI0.63215.490031009108333333=0.85mm

㈢ 支承梁检算 ⒈计算荷载

计算支承梁时，人员、机具堆放荷载取1.5KPa，较计算模板及小棱时小1 .0MPa。立杆纵向间距0.9m，考虑安全系数1.2，则作用在每根方木上的均布荷载为：

q3 = [(78+0.58+1.5+2+2)×0.9+8×0.1×0 .1×3]×1.2= 91.09KN/m

4

⒉容许弯应力计算

按四跨连续梁计算，则支承梁最大弯距： Mmax=0.105ql2=0.105×91.09×0.32=0.86KN.m 截面抵抗矩W=

0.8610166667610010062=166667mm4

σw ==5.16 MPa<[σw] = 12.0MPa

⒊最大挠度计算 惯性矩I=

100100123=8333333mm4

4fmax=

0.6ql4100EI0.691.0930031009108333333=0.07mm

㈣立杆检算

钢管材质υ48mm×3.0mm，截面积A=4.24×102mm2，回转半径i=15.95mm，[σ]=140MPa

⒈计算荷载

支承梁按均布荷载作用下的五跨等跨连续梁计算，钢管重量0 .0333KN/m，钢管最大高度11.5m，考虑大小横杆，则立杆轴向力

N=1.132×91.09×0.3+0.0333×11.5×3=32.08KN ⒉容许荷载检算

横杆步距1.2m，则计算长度l0=1200 m，长细比λ=则纵向弯曲系数υ=0 .7

[N]= ΦA[σ]=0 .7×4.24×102×140=41552N=41.5KN>32.08KN ㈤地基强度检算

立杆传递到地基的压强为： P =

NAl0=

120015.95=75

=

32080100100=3.21MPa

5

支架地基采用20cm厚C15砼处理，可满足承载力要求。 ㈥梁柱式支架计算 ⒈纵梁计算 ⑴计算荷载

主车道纵梁采用HK350工字钢，单位重量1.37KN/m ，则纵梁计算荷载： q4=32.08×0.35/(0.9×0.3)+1.37=42.96KN ⑵弯应力计算

按简支梁计算，计算跨径7.33m，则纵梁最大弯距： Mmax=0.125ql2=0.125×42.96×7 .332=288.52KN.m 容许弯应力[σw]= 145MPa 截面抵抗矩W=2365087mm4

σw =

288.521023650876=125.13 MPa<[σw]

⑶剪应力计算

Qmax=0.625ql=0.625×42.96×7.33=196.81KN 容许剪应力[τ]=85MPa 惯性矩I=4130250mm4 半截面面积距S=1311163mm3 τmax=

196.811013111634130250133=47.96 MPa

⑷最大挠度计算

弹性模量：E 2= 2.1×105MPa fmax=

⒉横梁计算 ⑴计算荷载

5ql4384EI542.9673303842.1104130250=19mm

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横梁采用2I36b工字钢，单位重量0.66KN/m，则作用在中跨每根横梁上的均布荷载为：

q=（1.25×42. 96×7.33/0.35+2×0.66）/2=562.98KN/m ⑵弯应力计算

按简支梁计算，立柱间距0.75m，则纵梁最大弯距： Mmax=0.125ql2=0.125×562.98×0.752=39.58KN.m 容许弯应力[σw]= 145MPa 截面抵抗矩W=920800mm3

σw =

39.58109208006=42.98 MPa<[σw]

⑶剪应力计算

Qmax=0.625ql=0.625×562.98×0.75=263.90KN 惯性矩I=165740000mm4 半截面面积距S=1200mm3 τmax=

263.9101200165740000123=71.81 MPa

⑷最大挠度计算

弹性模量：E 2= 2.1×105MPa fmax=

5ql4384EI5562.987503842.110165740000=0.07mm

⒊钢管立柱检算

立柱钢管外径D1 = 426mm，内径D2 = 410mm，高度L =4000mm 截面A =

3.14(422412)2= 9210mm2

⑴计算荷载

横梁按两跨等跨连续梁计算，则钢管立柱轴向力 P=1.25ql=1.25×562.98×2×0.75+0.82*4=1058.87 KN ⑵稳定性检算

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回转半径i=

(4262412)42=158mm

40000.7158立柱一端固定，一端铰接，则立柱长细比λ=则纵向弯曲系数υ=1

=18

[N]=ΦA[σ]=1×9210×140=12400N=12.4KN>1058.87KN ⒋砼基础强度检算

立杆传递到基础的压强为： P =

NA=

10510500500=4.24MPa

钢管基础采用120cm厚C20砼处理，可满足承载力要求。 五、箱室段受力检算

根据箱梁构造，边跨的2#节段为最不利荷载段。此段顶板厚度30cm、底板厚度60cm，正负弯矩齿块平均厚度30cm。

㈠底模受力检算 ⒈设计荷载

含筋率按大于2%考虑，钢筋砼容重为26kN/m3 则竖向荷载p1=(0.3+0.6+0.5)×26=36KPa ⒉模板自重

模板容重取8kN/m3，底板及顶板底模、腹板内模共按4层底板底模计算 则模板重量p2: 0.018×8×4=0.58kPa

⒊内模支架及施工人员、机具堆放荷载：取4.5KPa ⒋倾倒砼冲击荷载：采用串筒或导管倾倒时取2.0KPa ⒌振捣砼产生的荷载：取2.0KPa ⒍计算总荷载（考虑安全系数1.2）： q=（36+0.58+4.5+2.0+2.0）*1.2=.1 KPa ⒊容许弯应力计算

小棱间距l=0.2m，模板横向布置，考虑到模板的连续性，在均布荷载作用下，底模最大弯距：

8

Mmax=0.1ql2=0.1×.1×0.22=0.22KN.m 竹胶板顺纹容许弯应力[σw]= 14.5MPa 截面抵抗矩W=

0.221024000610001262=24000mm4

σw ==9.17 MPa<[σw]

⒏最大挠度计算

竹胶板弹性模量：E 1= 11.0×103 MPa 惯性矩I=

ql4128EI100010123=83333mm4

4fmax=

.12003128111083333=0.74mm

㈣ 小棱检算 ⒈计算荷载

小棱采用□10cm×10cm方木，容重取8kN/m3，间距0.2m，则作用在每根方木上的均布荷载为：

q = (.1×0.2+8×0.1×0.1)= 10.90KN/m

⒉容许弯应力计算

支承梁间距l=0.9 m，按四跨等跨连续梁计算，则小棱最大弯距： Mmax=0.107ql2=0.107×10.9×0.92=0.94KN.m 方木顺纹容许弯应力[σw]= 12.0MPa 截面抵抗矩W=

0.9410166667610010062=166667mm4

σw ==5. MPa<[σw]

⒊最大挠度计算

方木弹性模量：E = 9.0×103 MPa

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惯性矩I=

100100123=8333333mm4

4fmax=

0.632ql4100EI0.63210.990031009108333333=0.60mm

㈤ 支承梁检算 ⒈计算荷载

计算支承梁时，人员、机具堆放荷载取1.5KPa，较计算模板及小棱时小1 .0MPa。立杆纵向间距0.9m，考虑安全系数1.2，则作用在每根方木上的均布荷载为：

q3 = [(36+0.58+3.5+2+2)×0.9+8×0.1×0 .1×3]×1.2= 47.KN/m ⒉容许弯应力计算

按四跨连续梁计算，则支承梁最大弯距： Mmax=0.105ql2=0.105×47.×0.62=1.81KN.m 截面抵抗矩W=

1.8110166667610010062=166667mm4

σw ==10.86 MPa<[σw] = 12.0MPa

⒊最大挠度计算 惯性矩I=

100100123=8333333mm4

4fmax=

0.6ql4100EI0.647.60031009108333333=0.55mm

㈣立杆检算

钢管材质υ48mm×3.0mm，截面积A=4.24×102mm2，回转半径i=15.95mm，[σ]=140MPa

⒈计算荷载

支承梁按均布荷载作用下的五跨等跨连续梁计算，钢管重量0 .0333KN/m，钢管最大高度11 .5 m，考虑大小横杆，则立杆轴向力

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N=1.132×47.×0.6+0.0333×11.5×3=33.68KN ⒉容许荷载检算

横杆步距1.2m，则计算长度l0=1200 m，长细比λ=则纵向弯曲系数υ=0.7

[N]= ΦA[σ]=0 .7×4.24×102×140=41552N=41.5KN>33.68KN ㈤地基强度检算

立杆传递到地基的压强为： P =

NAl0=

120015.95=75

=

33680100100=3.37MPa

支架地基采用20cm厚C15砼处理，可满足承载力要求。 ㈥梁柱式支架计算 ⒈纵梁计算 ⑴计算荷载

主车道纵梁采用HK350工字钢，单位重量1.37KN/m，由于门洞范围仅边墩顶有一个正弯矩齿块,不考虑安全系数,则纵梁计算荷载：

q4=33.68/0.9/1.2+1.37=32.56KN ⑵弯应力计算

按简支梁计算，计算跨径7.33m，则纵梁最大弯距： Mmax=0.125ql2=0.125×32.56×7.332=218.68KN.m 容许弯应力[σw]= 145MPa 截面抵抗矩W=2365087mm4

σw =

218.681023650876=92.46 MPa<[σw]

⑶剪应力计算

Qmax=0.625ql=0.625×32.56×7.33=149.17KN 容许剪应力[τ]=85MPa 惯性矩I=4130250mm4

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半截面面积距S=1311163mm3 τmax=

149.171013111634130250133=36.35 MPa

⑷最大挠度计算

弹性模量：E 2= 2.1×105MPa 惯性矩I=4130250mm4 fmax=

5ql4384EI532.5673303842.1104130250=14mm

⒉横梁计算 ⑴计算荷载

横梁采用2I36b工字钢，单位重量0.66KN/m，则作用在每根横梁上的均布荷载为：

q=(1.25×32.56×7.33/0.6)/2+0.66=249.27KN/m ⑵弯应力计算

按简支梁计算，立柱间距1.45m，则最大弯距： Mmax=0.125ql2=0.125×249.27×1.452=65.51KN.m 容许弯应力[σw]= 145MPa 截面抵抗矩W=920800mm4

σw =

65.51109208006=71.14 MPa<[σw]

⑶剪应力计算

Qmax=0.625ql=0.625×249.27×1.45=225.90KN 惯性矩I=165740000mm4 半截面面积距S=1200mm3 τmax=

225.90101200165740000123=61.47 MPa

⑷最大挠度计算

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弹性模量：E 2= 2.1×105MPa 惯性矩I=165740000mm4 fmax=5ql4384EI5249.2714503842.110165740000=0.41mm ⒊钢管立柱检算

横梁按两跨等跨连续梁计算，则钢管立柱轴向力 P=1.25ql=1.25×2.77×2×1.45+0.82*4=963.07 KN<[N]

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