水上贝雷片支架计算

一、计算依据

1、如东县珠江路西延洋口运河桥施工图 2、路桥施工计算手册 3、建筑结构静力学计算手册 4、结构力学 5、桥梁荷载规范 6、建筑施工计算手册

7、建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范 二、计算说明

按照设计施工图，主桥主跨施工顺序为：先浇筑施工节段A，待节段A张拉后浇筑施工节段B2。模型如下：

中心线

浇筑节段A时支架承受其自重及施工荷载，节段A张拉后自重即无需支架承担，则在浇筑节段B2时支架只承受节段B2的重量及施工荷载。节段B2重量远小于节段A，支架受力远小于浇筑节段A时的受力。因此，本方案在计算时仅计算浇筑节段A时支架受力情况。 三、结构说明

1、结构示意图

结构示意图如下图所示，图中仅画出主跨半幅支架，沿主跨中心

线对称。

2、结构模型图

由结构示意图可以看出，承台顶端荷载垂直作用于承台上贝雷片，其重量由承台上贝雷片承担，离开承台位置的荷载由承台边支点及水中钢管桩基支点承载。则纵向贝雷片在承台边缘处视为固定端，纵向贝雷片承载计算段为：承台边缘处至第3排钢管桩，各支点均固定不动，视为固定端。建模如下：

3、传力体系

新浇筑混凝土、模板及施工荷载大木枋支架

贝雷架钢管桩。 四、荷载计算

箱梁重量计算：

根据设计图纸提供箱梁截面变化曲线可算得3.2m高箱梁截面积为17.58 m2。，A端箱梁截面积为15.84m2,端点C右侧3.5m处箱梁截面积为10.91 m2,断面如下：

混凝土比重为2.5t/m3，可得箱梁自重从断面A处39.6 t/m变化至断面C右侧3.5m处27.3 t/m。视为线性变化，呈梯形变化。

贝雷片自重：贝雷片每片自重为0.1t/m，纵向贝雷片总共16片，则纵向贝雷片自重为1.6 t/m。

模板自重（含木楞）为0.1 t/m2。 钢管支架自重取值0.2 t/m2。 倾倒混凝土荷载为0.2 t/m2。

振捣荷载为0.2 t/m2。 人员料具荷载为0.1 t/m2。 荷载分项系数：恒载1.2，活载1.4 五、结构计算 1、模板侧压力计算

查建筑施工计算手册，新浇混凝土对模板的最大侧压力按下列二式计算，取二式较小值：

F=0.22γct0β1β2V0.5 F=γcH

式中 F—新浇筑混凝土对模板最大侧压力（KN/m2） γc—混凝土的重力密度（KN/m3） t0—混凝土初凝时间（h） V—混凝土浇筑速度（m/h）

β1—外加剂影响修正系数（掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2）

β2—混凝土坍落度修正系数（坍落度50-90mm时，取1.0，坍落度110-1150mm时，取1.15）

H—混凝土侧压力计算处到新浇筑混凝土顶面的总高度 腹板一次最大浇筑高度为2.6m，计算侧压力得： F=0.22γct0β1β2V0.5=0.22*25*4*1.2*1.15*10.5=30.36KN/m2 F=γcH=25*2.6=65 KN/m2

取小值，可知，最大侧压力为30.36 KN/m2，查建筑施工计算手

册得：竹胶板静屈服强度为14.84N/mm2，30.36 KN/m2=30.36*10-3 N/mm2

2、大木枋

大木枋截面尺寸为10cm*12cm，木质为杉木，查建筑施工计算手册得：杉木抗剪强度为6.4Mpa，抗弯强度为82.9 Mpa。截面弯曲系数Wz=bh2/6=0.1*0.122/6=2.4*10-4m3。

在浇筑混凝土时，大木枋在腹板处受集中力作用，荷载最大。大木枋所受集中力大小为所在立杆前后两跨腹板重量的一半，支架设计方案中立杆间距分为60cm与1m。在本次计算中按最不利情况计算，即腹板一次浇筑高度2.6m，长度1m，查设计图纸得腹板最宽处为70cm，混凝土比重为2.5t/m3，则所产生集中力为2.6*1*0.7*2.5=4.55t，分项系数1.2，则计算荷载为4.55*1.2=5.46t。

大木枋放置在支架顶托上，横向支点间距等同支架间距，横向单跨程度1.14m。

计算剪应力为：

5.46/（0.12*0.1）=455t/ m2=4.55 Mpa

б=M/ Wz，式中б为抗弯强度，M为弯矩，Wz为截面弯曲系数。 M=5.46*0.57*0.57/1.14=1.56t·m

则：б=M/ Wz=1.56/2.4*10-4=6500t/m2=65 Mpa

每排立杆承担前后两跨范围内荷载的一半，支架设计方案中立杆

间距分为60cm与1m。按最不利情况，一排立杆承担1m长的3.2m高箱梁重量及施工荷载，3.2m高箱梁截面积17.58㎡。荷载值为，箱梁重量17.58*2.5=43.95t，模板重量0.1*16*1=1.6t，支架自重0.2*16*1=3.2t，倾倒混凝土荷载0.2 t/m2，振捣荷载为0.2 t/m2，人员料具荷载为0.1 t/m2。

箱梁重量、支架模板重量分项系数1.2，倾倒混凝土荷载、振捣荷载、人员料具荷载分项系数1.4。则计算荷载为：

（43.95+1.6+3.2）*1.2+（0.2+0.2+0.1）*1*16*1.4=69.7t 每排共有16根立杆，立杆为Φ48壁厚3mm的钢管，截面积4cm2，钢管材质为Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值f：205N/mm2。

计算立杆稳定性得：

f=N/A=69.7/（16*4*10-4）=1.1*104t/㎡=110 N/mm2

（2）、荷载计算

A端：（39.6+1.6+0.1*16+0.2*16）*1.2+（0.2+0.2+0.1）*16*1.4=66.4t/m

B端：【39.6-（39.6-27.3）*7.75/23.25+1.6+0.1*16+0.2*16】*1.2+（0.2+0.2+0.1）*16*1.4=61.5t/m

C端：【27.3+（39.6-27.3）*3.5/23.25+1.6+0.1*16+0.2*16】*1.2+（0.2+0.2+0.1）*16*1.4=53.9t/m

C端右3.5m处：（27.3+1.6+0.1*16+0.2*16）*1.2+（0.2+0.2+0.1）*16*1.4=51.7 t/m

C端右3.5m至D端：（1.6+0.1*16+0.2*16）*1.2=7.7 t/m （3）、受力分析

根据荷载计算结构建模如下：

66.4t/m

a、弯矩计算

梯形荷载段可视为51.7 t/m的均布荷载以及最大值=（66.4-51.7）=14.7 t/m的三角形荷载。根据建筑结构静力计算手册，三角形荷载化成等效弯矩均布荷载，公式为：q变=3q/8，其中q为三角形荷载最大值，q变为等效均布荷载。则计算段梯形荷载可视为（51.7 t/m+3*14.7/8）=57.21 t/m。57.21 t/m远大于7.7t/m，

在计算时整个计算段视为57.21 t/m的均布荷载，弯矩等效建模如下：

通过力矩分配法计算跨中弯矩，计算过程如下：

可得端点弯矩分别为：

MA=138.45t·m MB=581.1t·m MC=612t·m MD=237.5t·m 绘制弯矩图得：

612

A

D

计算段弯矩图单位：t·m

查桥梁荷载规范得：

双排单层加强型贝雷片允许弯矩为337.5 t·m，已算得跨中最大弯矩Mmax612 t·m，则可得：

Mmax

结构力学剪力计算公式：

q

12

三角形荷载

三角形荷载剪力计算公式：Fs1=7ql/20；Fs2=-3ql/20

q

12

均布荷载

均布荷载剪力计算公式：Fs1=ql/2；Fs2=-ql/2

部分均布荷载

部分均布荷载剪力计算公式：Fs1=qa（2l3-2la2+ a3）/2l3；Fs2=-q a3(2l-a)/ 2l3

梯形荷载可视为均布荷载和三角形荷载叠加。计算各端剪力： AB段：

66.4t/m

61.5t/m

AB

FsA=61.5*7.75/2+7*（66.4-61.5）*7.75/20=251.6t FsB左=-61.5*7.75/2-3*（66.4-61.5）*7.75/20=-244t BC段：

61.5t/m

53.9t/m

BC

FsB右=53.9*12/2+7*（61.5-53.9）*12/20=355.32t

FsC左=-53.9*12/2-3*（61.5-53.9）*12/20=-337.08t

CD段（梯形荷载段视为均布荷载计算取最大值53.9t/m）:

53.9t/m51.7t/m

FsC右=53.9*3.5*（2*93-2*9*3.52+3.53）/（2*93）-7.7*5.53

（2*9-5.5）/2*93=154.72t

FsD左=76.17t

查桥梁荷载规范得：

双排单层加强型贝雷架允许剪力为49.1t，已算得跨中最大剪力Fmax=355.32t，则可得：

Fmax

5、横向贝雷架计算

横向贝雷片作为纵向贝雷片支点，则横向贝雷片承担纵向结构支点反力及本身自重。

（1）、水上支点横向贝雷架

由纵向贝雷片剪力计算可知B支点支座反力最大，为（244+355.32）=599.32t。支点处贝雷片自重为0.1*3*18=5.4t。支点B处总荷载为599.32+5.4*1.2=605.8t。视为均布荷载，荷载值为

605.8/16=37.9t/m。建模如下：

37.9t/m

取其中一跨计算：

弯矩Mmax=ql2/8=37.9*3.2*3.2/8=48.5t·m

剪力Fmax=ql/2=37.9*3.2/2=60.64t

查桥梁荷载规范可得:

三排单层加强型贝雷片：M允许为480.49 t•m﹥48.5t•m

F允许为69.89 t﹥60.64t

（2）、承台处横向贝雷片

承台处横向贝雷片承担A段支点反力、桥墩边缘至承台边缘段箱梁荷载的一半、贝雷片自重。

荷载值为：

251.6+（44*2.25/2+0.1*16+0.2*16+0.1*2*16）*1.2+（0.2+0.2+0.1）*2.25*16*1.4=345.8t，视为均布荷载，荷载值为345.8/16=21.6t/m。建模如下：

q=21.6t/m1

23

1-2段受力计算：

最大弯矩Mmax=21.6*3.752/8=38 t·m

最大剪力Qmax=21.6*3.75/2=40.5t

2-3段受力计算：

最大弯矩Mmax=21.6*3.52/8=33.1 t·m

最大剪力Qmax=21.6*3.5/2=37.8t

查贝雷片荷载规范得：

单排单层加强型贝雷片容许弯矩为168.75 t·m；

单排单层加强型贝雷片容许剪力为24.52t。

可得：

Mmax=38t·m

Qmax=37.8t

6、桩基承载力验算

钢管桩实际长度大于15米，在本计算中长度取15米。洋口运河河床最低处高程为-1.5米，本方案设计钢管桩顶高程为3.502米，则钢管最小入土深度为9.98米，以10米计算。查图纸得其中5.49米处于粉砂中，4.51米处于粉质粘土夹粉土中，其摩阻力分别为为4.5t/m2、

1.5 t/m2。

则单根桩承载力：4.51*3.14*0.35*1.5+5.49*3.14*0.35*4.5=34.5t 支点处荷载为：支座反力+横向贝雷片重量

支点B：

支点B处总荷载为605.8t，有24根桩。

总承载能力=34.5*24=828t>605.8t。

支点C：

支点C处支座反力=337.08t+154.72t=491.8t，横向贝雷片重量为=0.1×18×3=5.4。则支点C荷载为491.8+5.4*1.4=499.36t。

支点C处有18根桩。总承载能力=34.5*18=621>499.36t。

支点D：支点D总承载76.17+5.4*1.4=83.73t。小于支点C处499.36t，支点C处满足要求则支点D亦满足要求。