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1、*高速公路南连接线* 标段A2#桥第五联箱梁钢管桩模架计算书*公路工程公司*高速公路南连接线*标项目经理部2010 年 8 月 26 日1 目录一、工程概况 . 1二、荷载计算 . 2三、构件计算 . 31、底模板 . 3 2、中孔肋木计算. 4 3、中孔楞木计算. 5 4、中孔贝雷梁计算. 9 5、中孔主横梁计算. 11 6、中孔立柱计算. 12 7、边孔肋木计算. 14 8、边孔贝雷梁计算. 15 9、边孔主横梁计算. 17 10、边孔立柱计算 . 18 四、结论 . 21 1 A2桥第五联（跨M 、F 线）现浇箱梁模板支架计算一、 工程概况A2桥第五联跨越 M 、 F线，为三孔连续刚构桥
2、。 跨径组合为 35+45+35m 。箱梁在 15#、18#墩处为简支，第16#、17#墩处墩梁固结。箱梁底宽8m ，顶宽 12m ( 两侧翼缘悬挑各 2m)。横截面为单箱双室。箱梁为变高梁，跨中梁高 1.8m, 根部梁高 3m 。固结墩顶横隔板厚2m ，简支墩顶横隔板厚1.5m。箱梁纵向梁底为直线与R143.20m的圆曲线组合，中孔梁顶中部为6m直线段，边孔近 15#、18#墩处有 15.45m直线段。箱梁腹板垂直，厚50cm 。梁底与地面最大高差17.05m。设计分为 A、B、C三个节段现浇， C50砼数量 453.9+459+236.9 m3 。 A2 桥第五联纵断面图墩位断面图2 跨中
3、断面图端支点断面图墩中线断面图二、 荷载计算1、现浇砼的荷载偏安全地假定所有砼荷载仅由底板均摊，荷载分项系数1.2, 砼容重26KN/m3。3 则 p1（453.9+459+236.9）261.2 （35+45+35）8 38.9932KN/m22、施工人员料机具堆放p2, 荷载分项系数 1.4 计算模板、肋木时取2.51.4=3.5Kpa 计算支承肋木的梁时取1.5 1.4=2.1Kpa 计算立柱时取11.4=1.4Kpa 3、振捣砼荷载 p3=21.4=2.8Kpa，分项系数 1.4 4、芯模自重 p4=2.11.2=2.52Kpa ，分项系数 1.2 以上参数取值见建筑施工碗扣式脚手架安
4、全技术规范 JGJ166-2008第 4.3.1 和路桥施工计算手册第八章模板工程周水兴等编著三、 构件计算1、 底模板底模用1.5cm 厚竹胶板一等品，弹性模量取9103MPa，抗弯强度80Mpa，抗弯剪强度取 1.9MPa。密度为 8.5KN/m3，换算为每 m2板重并计入1.2 分项系数后为 0.153KN/m2 。作用在模板上均布荷载： P=38.9932+3.5+2.8+2.52+0.153=47.9662KN/m2，肋木用 0.080.08m 马尾松，肋木间距 0.36m，板的计算跨径取净跨28cm加板厚 1.5cm 则为 29.5cm。按三等跨连接梁模式取1m 板宽计算4 弯矩：
5、 Mmax0.147.96620.29520.4174 KNm W=b2015.013.7510-5m3WM51075. 34174. 011.13 MPa 80MPa ，满足要求！剪力： Q max0.647.96620.2958.49 KN 对于矩形截面，最大剪应力在中和轴处（高）宽）(5.1bQ故015.0149. 85.10.85MPa 1.9MPa，满足要求！ 挠度：考虑调整系数 0.851 后（见木结构设计规范4.2.1 条）E=0.8519103Mpa=7.65106 KN/m2 I 12015.0132.812510-7 m4挠度计算荷载 38.9932+2.52+0.153
6、41.6662KN/ m2 fmax0.677 EIql1004MPa 764108125.21065.7100295.06662.41677.00.001m=40036.00.001m，满足要求！2、 中孔肋木计算5 横梁间距 75cm,故肋木计算跨径l75cm ，肋木为截面0.080.08m 松木（也可同边孔一样，采用0.08 0.1m，增加数量不多，但可做到规格一致，简化施工），肋木容重为 6KN/m3，弹性模量为 104MPa ，抗弯强度 13Mpa ，抗弯剪强度 1.9Mpa。作用在每 m长肋木上均布荷载P47.96620.361+0.080.08161.2=17.3139 KN/m
7、 按三等跨连续梁模式计算（计算图同上） mmax0.1 17.28480.7520.972 KNm W 608.008.0261012.54（m3）34101012.56972. 011.4 MPa13MPa 满足要求！ 剪力： Qmax 0.6 17.31390.757.79 KN 31008. 008.079.75.11.8 MPa 1.9MPa 满足要求！ 挠度：荷载：P41.66620.361+0.080.08161.2 15.0459 KN/m fmax0.677 EI10075.08908.154 =57410096.41085.01001275.00459.15677.00.00
8、11m40075.00.0019m 满足要求！计入调整系数 0.851 后，E=0.851104Mpa=0.85107KN/m2I1208.008.031210096.45m43、 中孔楞木计算楞木采用截面为1818cm的马尾松，因贝雷梁上顶托间距为75cm ，6 所以楞木间距为 75cm 。按最不利的单跨简支梁时行验算，验算如下：楞木所受间距为 36cm肋木传递的集中荷载为：钢筋砼： g1=38.99320.360.75=10.528KN 底模板： g2=0.1530.360.75=0.041KN 肋木： g3=0.080.080.756=0.029KN 楞木： g4=0.180.180.3
9、66=0.070KN 芯模： g5=2.1KN 人员机具： p1=1.50.360.75=0.405KN 振捣砼： p2=2.00.360.75=0.54KN 综上得，设计荷载：P1=10.528+(0.041+0.029+0.070+2.1)1.2+(0.405+0.54)1.4 =13.216+1.323=14.539KN 标准荷载：P2=10.528+(0.041+0.029+0.070+2.1)1.2=13.216KN 采用 Midas 软件进行计算：1) 建模按边跨跨径最大的三跨连续梁建模，肋木的集中荷载间距为36cm ，支点间距分为 142cm 、 150cm 、 95cm ， 梁
10、截面为 1818cm ， 弹性模量 E=8500Mpa 。节点坐标表单位 mm 节点号X坐标节点号X坐标节点号X坐标1 0 8 1440 3 2920 5 360 9 1800 13 3240 6 720 10 2160 14 3600 7 1080 11 2520 4 3870 2 1420 12 2880 7 1234567891011121314-13216-13216-13216-13216-13216-13216-13216-13216-13216-13216-13216恒载受力图单位:N 1234567891011121314-1323-1323-1323-1323-1323-13
11、23-1323-1323-1323-1323-1323活载受力图单位:N 2) 内力计算 -15311 -772 28306 -38872 -24333 4745 19284 33823 -5266 9273 13767 -9794 -19805 1234567891011121314-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539剪力图 单位： N 8 -0.7 -0.0 1.3 -1.8 -1.1 0.2 0.9 1.6 -0.2 0.4 0.6 -0.5 -0.9 -14539-14539-14539-1
12、4539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539剪应力图单位： Mpa 剪应力： 180180388725. 11.8 MPa 1.9MPa 满足要求！ 5512032 5790025 -8789994 -8789994 -8012553 4273220 -4377167 -5730084 2503587 2503587 5790025 4273220 -5730084 1234567891011121314-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539弯矩图单位：
13、N.mm 5.7 6.0 -9.0 -9.0 -8.2 4.4 -4.5 -5.9 2.6 2.6 6.0 4.4 -5.9 -14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539-14539弯应力图单位： Mpa 弯应力：22180180878999466bhM9.0 MPa13MPa 满足要求！3) 刚度计算9 0.0 0.0 0.0 0.0 -1.0 -1.2 -0.6 -0.0 -0.4 -0.8 -0.6 -0.0 -0.1 -0.2-13216-13216-13216-13216-13216-13216-13216-
14、13216-13216-13216-13216变形图 单位： mm 刚度：fmax1.2mm 40014203.5mm 满足要求！4、 中孔贝雷梁计算贝雷梁用单层单片，跨径3 跨 15m ，中跨的贝雷片横向布置如下图。跨中贝雷梁布置断面10 最大间距 100cm,贝雷自重 1KN/m,贝雷梁顶以上单位面积荷载为：钢筋砼： g1=（197.4+170.17 ）/2/8=22.97KN/m2底模板： g2=0.0158.5=0.128KN/m2肋木： g3=36.010.080.0816=0.107KN/m2楞木： g4=75.010.18 0.18 16=0.259KN/m2芯模： g5=1.5
15、KN/m2人员机具： p1=1.5 KN/m2振捣砼： p2=2.0KN/m2综上得，设计荷载：P1=（22.97+0.128+0.107+0.259+1.5)1.2+(1.5+2.0)1.4 =24.961.2+3.5 1.4 =34.85KN/m2标准荷载：P2=(22.97+0.128+0.107+0.259+1.5)1.2 =24.961.2 =29.95KN/m2各跨贝雷梁间分离简支，故按简支梁模式计算，以底宽8 米进行贝雷片排数布置计算。 按弯矩布置贝雷排数：9.95.788815885.345 .78888221lPn取 n=10 按剪力布置贝雷排数：11 5.82.245215
16、885.342.245281lPn取 n=9 按挠度布置贝雷排数：f maxEIlP384854288410250500101.23841595.29850.3m 贝雷： E2.1 105MPa=2.1 108KN/m2 I 25050010-8m480375.03.040015maxfn根据以上最大值进行贝雷布置，即按设计应布置10 排，实行布置12排。满足要求！5、 中孔主横梁计算贝雷梁简支于主横梁上， 主横梁用 2 根 I32a 并排置于钢管桩上。 钢管桩间距 2.2m，故主横梁计算跨径为2.2m。按 3 等跨连续梁模式计算。I32a截面模量W=692.202 106m3，IX:SX27
17、.458 102m ，腹板厚0.0095m，IX11075.52510-8m4，单位重 0.527KN/m。贝雷梁荷载传递到每m主横梁上平均荷载q=34.8515/2+20.5271.2=262.64KN/m 弯距 Mmax=0.1262.642.22=127.12KN.m maxWM max610202.692212.12791.8MPa 215MPa 满足要求！剪力Qmax=0.6262.642.2=157.58 KN 12 =32105. 910458.27258.157=30.2Mpa =125Mpa,满足要求！挠度：挠度计算时贝雷传递荷载=21529.95=224.625KN, 加在
18、每m主横梁上平均荷载q=(224.625+2 0.527) 1.2=270.81KN/m fmax88410525.11075101.210022 .281.270677.00.0009 m4002. 2 =0.0055m，满足要求！6、 中孔立柱计算钢管立柱间距2.2m, 单排共 6 根，计算立柱时施工人员、料机具堆放荷载取 1.4Kpa。主横梁以上的总体单位面积荷载：P1=（22.97+0.128+0.107+0.259+1.5+12 1/8) 1.2+1.4 1.4 =26.461.2+1.4 1.4 =33.712KN/m2立柱顶承受最大压力P=1.121533.7122.2+20.5
19、27 1.2 2.2=614.655KN 立柱用外径 32.5cm，壁厚 0.6cm 的钢管桩，桩底用钢板密封，钢管周长 u0.325m1.021018m 钢管自重 0.47202KN/m 钢管底面积 A4d240.32520.08295768m2 钢管截面积 =4313.0325.0()22=6.013008339103 m2钢管桩在地面上最大高度16.48 m 13 以下用中孔的ZK443# 钻孔地质资料计算钢管打入土中深度地质结构为：ZK443# 钻孔地质资料地层名称地层厚（m）地基承载力标准值qrk（KPa）摩阻力标准值qik（KPa）耕埴土0.630淤泥4.4025粉质粘土 IL=0
20、.47 3.3220050砂土状强风化凝灰熔岩2.6800080碎块状强风化凝灰熔岩23.09000105根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007） 5.3.3-3公式计算单桩轴向受压容许承载力：)(211rkprikiniiaqAqluR经估算桩入土深度在11m左右，则桩底标高 -7m，桩底进入碎块状强风化凝灰熔岩层。钢管桩轴向承载力计算表项目名称详谦互通箱梁支架桥梁名称A2-第五联墩台号A2-17 桩长(m) 孔口标高 (m) 地面标高(m) 桩顶标高(m) 桩底标高(m) 基桩直径(m) 桩周长(m) 透水性rqrk(kPa) rqrk11.1 4 4 4 -7.1 0.
21、325 1.021 透水性土1.10 8000 8800.0 土层层序土层特性层底标高承载标准值(kPa) ir土层厚度摩擦力土层厚qik (kPa) 桩侧摩阻力(kN) 是否考虑桩尖处土极限承载力YES 1 耕埴土3.4 80 0.6 0.6 0.6 30 5.51 桩顶反力 (kN) 615.0 2 淤泥-1 50 0.7 4.4 4.4 25 39.31 持力土层其他土层14 项目名称详谦互通箱梁支架桥梁名称A2-第五联墩台号A2-17 3 粉质粘土IL=0.47-4.3 2200 0.7 3.3 3.3 50 58.96 桩底支承力 (kN) 365 4 砂土状强风化凝灰熔岩-6.9
22、5000 1.1 2.6 2.6 105 153.31 桩自由长度 (m) 0.000 5 碎块状强风化凝灰熔岩-29.9 8000 1.1 23 1E-04 105 11.79 桩容重 (kN/m3) 16 6 中风化凝灰熔岩-35.9 9000 1.1 6 105 桩土容重差 (kN) 14.7 反力合计 (kN) 630 计算结果单桩承载力 Ra(kN) 634 计算结果满足要求，承载力富裕4kN，桩侧摩阻力所占比例 42.4%，桩端承载力力所占比例57.6%，承载力富裕百分比0.7%。稳定计算：按两端铰支轴心受压件模式计算回转半径i4D22d4313.00.325220.1128034
23、796m 在钢管中部夹焊两根 14a 槽钢，则计算长度为16.48/2=8.24m 1128034796.08.2473.0474 0.7713 A615310013008339.67713.0615133MPa =215MPa ，满足要求！立柱布置为 2.5+32.2+2.5m，边立柱距翼缘板边缘0.2m。实际布置须根据荷载分布情况及下方T梁位置作适当调整。7、 边孔肋木计算贝雷梁间距90cm,故肋木计算跨径l90cm ，肋木为截面0.080.1m松木，肋木容重为6KN/m3，弹性模量为 104MPa ，抗弯强度 13Mpa ，抗弯剪强度 1.9Mpa，15 作用在每 m长肋木上均布荷载 4
24、7.96620.361+0.080.1161.2=17.3254 KN/m 按三等跨连续梁模式计算 mmax0.1 17.3254 0.921.4034 KN-m W 61.008.0261084（m3）410864034. 110.53 MPa13MPa 满足要求！剪力：Qmax 0.6 17.32540.9 9.3557 KN 1. 008.03557.95. 11.75 MPa 1.9MPa,满足要求！挠度：荷载 41.66620.361 +0.08 0.1161.215.0574 KN/m fmax0.677 EI1009.00574.154 =5741081085.0100129 .
25、00574.15677.00.0011m4009.00.0023m，满足要求！计入调整系数 0.851 后，E=0.851104Mpa=0.85107KN/m2I121.008.03121085m48、 边孔贝雷梁计算贝雷梁用单层单片， 跨径 3 跨 12m ，单跨共布置 16 排，平均间距 0.8m，贝雷自重 1KN/m,计算贝雷梁时，施工人员、料机具堆放荷载按2.1Kpa 计算。16 作用在贝雷上均布荷载 =（38.9932+2.1+2.8+2.52+0.153 ）0.8+每 m贝雷自重 +分配给每 m贝雷肋木重 37.253 +1 1.2 +36.010.080.10.9 61.2 38
26、.505 KN/m 各跨贝雷梁间分离简支，故按简支梁模式计算17 弯距 Mmax82ql812505.382693 KNm M = 788.5KN m ，满足要求 ！ 剪力Qmax12238.505231 KNQ= 245.2KN ，满足要求！挠度计算计算均布荷载（38.9932+2.52+0.153 ） 0.8+11.2+36.010.080.1 0.961.234.677 KN/m f maxEIql3845488410250500101 .238412677.3450.017m400120.03m,满足要求！贝雷 E2.1 105MPa 2.1108KN/m2 I 25050010-8m
27、49、 边孔主横梁计算贝雷梁简支于主横梁上。 主横梁用 1 根 I32a 置于钢管桩上， 钢管桩间距 2.3m，故主横梁计算跨径为2.3m。按 3 等跨连续梁模式计算。I32a截面模量692.202 106m3，IX:SX27.458 102m，腹板厚0.0095m，IX11075.52510-8m4，单位重 0.527 KN/m 贝雷传递荷载 =21238.505=231.03 KN 加在每 m主横梁上平均荷载 =231.030.8+20.527 1.2=290.1 KN/m 弯距 Mmax =0.1 290.1 2.32=153.5 KNm maxWM2max610202.69225 .1
28、53110.9 MPa 215MPa ，满足要求！18 按许用弯应力控制横梁支点的最大间距为：1.2901. 01021510202.69221.0236maxqWl=3.2m 剪力Qmax=0.6290.12.3=400.3 KN =32100095.010458.2721.400=76.7Mpa =125Mpa，满足要求！按许用剪应力控制横梁支点的最大间距为：3.27 .76125maxl=3.75m 挠度：挠度计算时贝雷传递荷载=21234.677 =208.1KN 加在每 m主横梁上平均荷载 =208.10.8+20.5271.2=261.4 fmax88410525.11075101
29、.210023.24 .261677.00.0011 m4003.2 =0.0058m，满足要求！按许用挠度控制横梁支点的最大间距为：4.261677.001. 010525.11075101.2100288maxl=4.03m 注：设最大间距为4m ，则允许的最大挠度为m01.04004由以上计算可知， 横梁支点（即钢管柱）的局部最大间距可为3.2m!10、 边孔立柱计算A、 荷载计算钢管立柱间距 2.3m。 计算立柱时施工人员、 料机具堆放荷载取1.4Kpa,作用在贝雷上均布荷载 = （38.9932+1.4+2.8+2.52+0.153 ）0.9+每 m贝雷自重+分配给每 m贝雷肋木重
30、41.2796+11.2+36. 010.080.1 0.961.242.6236 KN/m 19 贝雷传递荷载 =21242.6236 =255.7416 KN 加在每 m主横梁上平均荷载=255.74160.9 +0.527 1.2=284.7897 KN/m 立柱顶承受最大压力 =1.1284.78972.3=720.518 KN B、 计算参数立柱用外径 32.5cm，壁厚 0.6cm 的钢管桩，桩底用钢板密封，钢管周长 u0.325m1.021018m 钢管自重 0.47202KN/m 钢管底面积 A4d240.32520.08295768m2 钢管截面积 =4)313.0325.0
31、(22=6.013008339103 m2钢管桩在地面上最大高度16.48 m 以下用 ZK442#钻孔地质资料计算16#边孔钢管打入土中深度。ZK442#钻孔地质资料地层名称地层厚（m）地基承载力容许基本值（KPa）摩阻力标准值qik（ KPa）耕埴土0.830淤泥3.325粉质粘土5.65220050碎块状强风化凝灰熔岩5.159000105砂土状强风化凝灰熔岩6.48000105碎块状强风化凝灰熔岩6.29000105C、 桩身总承压力计算20 据沉桩承载力容许值公式)(211rkprikiniiaqAqluR211.021018 (0.8 0.6 30+3.30.7 25+5.650.
32、7 50+3.251.1105)+1.1 0.082957689000 740KN 720KN ，满足要求！按规定在局部冲刷线以下桩自重的一半作为外力考虑钢管桩地面上最大高度为16.48m，地面下长度之半220.510.25m 故作为外力计算的钢管桩自重（16.48 +10.25 ）0.47202 12.617 KN 桩身总承压力 =720.518 +12.617 =733.135 KN 740KN ，满足要求！D、 稳定计算按两端铰支轴心受压件模式计算回转半径i4D22d4313.00.325220.1128034796m 在钢管中部夹焊两根 14a 槽钢，则计算长度为16.48/2=8.24m 1128034796.08.2473.0474 0.7713 A135.733310013008339.67713. 0135.733158.08 MPa=215MPa ，满足要求！验算立柱布置为2.35+32.3+2.35m 共 6 根，边立柱距翼缘板边缘21 0.2m。实际布置须根据荷载分布情况及下方T梁位置作适当调整， 共 7 根，满足要求！。四、 结论通过以上设计验算，本方案可行。* 公路工程公司* 高速公路福州南连接线* 标段项目经理部2010-9-20