（全联长26.5+39.5+26.5m）

1、计算依据与方案说明

1.1计算依据及参考资料

①《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)；

②《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000；

③《钢结构设计规范》GB50017-2003；

④《木结构设计规范》GBJ5-88；

⑤《路桥施工计算手册》

⑦《公路桥涵设计手册-基本资料》；

⑧《装配式公路钢桥多用途使用手册》

1.2方案与计算说明

根据XX高架桥跨XX路现浇联实地情况，在不中断XX路交通的条件下，XX高架现浇联1#~2#、3#~4#跨采用满堂式碗扣支架施工，2#~3#跨采用膺架法施工。

计算的有关材料取值如下∶

1、贝雷梁

贝雷片单排单层的容许承载力：788 KN/片

贝雷片单排单层的容许剪力：245.2 KN/片

2、钢材采用Q235

弯曲应力

轴向应力

剪应力

弹性模量

容重

3、木材采用针叶材A-3类木材

顺纹弯曲应力

弯曲剪应力

弹性模量

容重

4、钢筋混凝土

容重(现浇钢筋混凝土)

2、膺架支架的计算

本支架过车通道长约38米，采用52片单层单排贝雷梁作为主要承重梁，总宽度24米 ，中间采用钢管墩作为支撑点，两侧采用碗扣支架搭设作为支撑点，贝雷梁横桥向布置如图1所示，顺桥如图2所示。 

图1 贝雷梁横断面

图2  贝雷梁立面图

2.1方木的计算 

1.施工动荷载取值： 

(1)、施工人员、机械：NQK1=2.5KN/m2 

(2)、砼振捣器： NQK2=2.0KN/m2 

2静荷载计算取值：

(1)内模（包括支架）：NGK1=2KN/m2

(2)底模（包括木条）：NGK2=7.5×0.075+7.5×0.15×0.15/0.6+7.5×0.10×0.10/0.3=0.85KN/m2 

3、选取计算横断面：

4、通过计算该断面上方木的荷载如下图：

翼缘板下的荷载：Q=0.15×26+8=11.9KN;箱室下荷载：Q=（0.42+0.25）×26+8=25.42KN;腹板下的荷载：Q=2×26+8=60KN

5、方木在该荷载下支点的反力：

6、方木在该荷载下的弯矩：

7、方木在该荷载下的剪力：

8、方木在该荷载的挠度

经受力分析，每根方木最大弯应力为7.9MPa，小于方木许弯曲应力；最大剪应力为1.88MPa，小于剪应力，挠度为0.00026m小于L/400=0.00288m（L为方木的最大跨度1.15m），满足要求。

2.2贝雷梁计算

由方木的受力计算，我们可知贝雷梁在整体受力下是最大荷载为q1=32.8KN/m；贝雷片自重q2=2 KN/m。

由此我们可以计算出每片贝雷梁上的荷载q=q1+q2=34.8 KN/m

贝雷片的弯应力：Mmax===626.4 KN/m ＜ 788.2 KN/m

贝雷片的剪应力：[Q]= ==208.8 KN ＜ 245.2  KN/m

贝雷片的挠度：

式中：f——挠度（m）

L——贝雷梁的跨度（m），L=12 m

E——贝雷片的弹性模量（Kgf/cm2），E=2.1×106

      I——贝雷片截面的惯性矩，I=250497cm4

      q——活载荷载值（KN/m）

计算：

  =0.0178m＜0.03m=L/400满足要求。

经分析，贝雷片弯应力626.4 KN/m ，小于贝雷片允许弯曲应力788.2 KN/m；最大剪应力为208.8 KN，小于贝雷片剪应力245.2  KN/m，挠度为0.017小于L/400=0.03m（L为贝雷梁的跨度12m），满足要求。

2.3横梁计算

1）、4×I25工字钢受力分析

1、每根I25工字钢的荷载值

荷载公式：q=（方木上支点的反力+贝雷梁自重）×6/4

2、每根I25a在荷载作用支点反力：

3、每根I25a在荷载作用弯矩：

4、每根I25a在荷载作用剪力如下图：

5、每根I25a在荷载作用挠度：

经计算得知，贝雷梁下横联使用4×I25a工字钢，每根最大弯应力为2.49MPa，小于A3钢容许弯曲应力；最大剪应力为27.2MPa，小于A3钢剪应力，挠度为2.53×10-6m小于L/400=0.007m（L工字钢最大跨度W为2.8m），满足要求。

2）、2×I45a工字钢分析:

1、每根I45工字钢的荷载：

荷载公式：q=（方木上支点的反力+贝雷梁自重）×12/2

2、每根I45a在荷载作用支点反力：

3、每根I45a在荷载作用弯矩如下图：

4、每根I45a在荷载作用剪力如下图：

5、每根I45a在荷载作用挠度：

经计算得知，贝雷梁下横联使用I45a工字钢，最大弯应力为.1MPa，小于A3钢容许弯曲应力；最大剪应力为82.4MPa，小于A3钢剪应力,挠度为2.16×10-3m小于L/400=0.0038m（L为工字钢跨度=1.53m），满足规范要求。

2.4两侧碗扣支架受力验算

1、钢管杆件：分析

横杆间距为0.6米

l0=kμh=1.155×1.5×0.6=104cm 

长细比：λ=l0/i=104÷1.58=65.8＜[λ]=150   立杆稳定性符合要求。

   立杆容许荷载

=0.793×4.×10-4×140×106 =54.3KN＞46.9 KN（I25工字钢下立杆受最大压力） 

因此，膺架下碗扣支架的搭设方式满足施工荷载的要求。

式中： 

l0—计算长度，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 

k—计算长度附加系数，取值1.155；

μ—考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3 取值1.5；

h—立杆步距，0.6m； 

i—截面回转半径，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B 表B 取值1.58cm； 

λ—长细比； 

ψ—轴心受压构件的稳定系数，根据长细比按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录C 表C 取值0.793； 

A—立杆的截面面积，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B 表B 取值4.cm2； 

f—A3钢材的容许抗压强度设计值，取值140N/mm2；

2.5钢管墩稳定性计算

钢管墩上下端均与钢板连接。

1）、Φ630钢管墩的截面特性：

长细比＜[λ]=100，刚度满足要求。

式中：u—杆件长度系数   取u=2.0

      L—杆件几何长度   取L=350cm

      i—钢管的回转半径，取i=21.923cm

     [λ]—压杆件允许长细比。

2）、钢管墩临界应力验算：

1、钢管墩墩施工竖向变差＞5%0；7×0.005=0.035m

N1为钢管承受的压力 ；

则M=0.035×N1

2、钢管自重

       N2=3.5×152.902=5.35 KN

3、钢管墩顺桥向的惯性矩 I=2×（187231.0×10-8+93615.532×10-8）=0.0056m4

    查《钢结构设计规范》稳定系数值表： =0.912， =140×106

由计算N；

;  

N=2402.7KN大于546.1×2KN

2.6钢管墩基础的验算

中墩基础采用2m宽，0.8m厚，40m长条形C20混凝土基础：

钢管墩最大承受压力下基础的面积A=2×（0.8+0.63+0.8）=4.46 m2

钢管墩自重：q=152.902×3.5=5.24 KN

钢管墩承受最大压力P=5.24+546.4×2=1098.04 KN

基地应力为：P/A＝1098.04/4.46=246.2 kPa

基础置于现有凿毛的路面上，故地基承载力能达到246.2 kPa,满足要求。

3、碗扣式钢管支架计算

脚手架钢管规格为Ф48mm×3.5mm，翼板部分选取支架间距1.2m×0.9m，即横桥向90㎝，顺桥向120㎝，横杆步距1.2m；箱室部分选取支架立杆间距0.6m×1.2m，即横桥向60㎝，顺桥向120㎝，横杆步距1.2m；腹板下支架选取立杆间距为0.6m×0.6m，横杆步距1.2m。中横梁部分选取支架间距0.6×0.6，即横桥向60㎝，顺桥向60㎝，横杆步距0.6m。取其截面11—11作为梁部计算；中横梁高度为3m。

3.1梁体部分示意图

中横梁部分示意图

3.2荷载计算 

3.2.1施工动荷载： 

(1)、施工人员、机械：NQK1=2.5KN/m2 

(2)、砼振捣器： NQK2=2.0KN/m2 

3.2.2静荷载计算：

(1)内模（包括支架）：NGK1=2KN/m2

(2)底模（包括木条）：NGK2=7.5×0.075+7.5×0.15×0.15/0.6+7.5×0.10×0.10/0.3=0.56KN/m2=0.85KN/m2 

(3)支撑脚手架： 

① 箱室下支撑系统自重： 

当支架立杆间距为0.6m×1.2m，横杆步距1.2m 时 

每平米立杆根数：n＝1÷(0.6×1.2)=1.39 根/m2 

立杆自重：8×3.86kg/m×1.38×10=0.426KN/m2 

横杆自重：[8÷1.2×(0.6＋1.2)×3.86kg/m]）×1.39×10=0.KN/m2 

NGK3＝(0.42＋0.)×1.15=1.219 KN/m2 

②腹板下支撑系统自重：

当支架立杆间距为0.6m×0.6m，横杆步距1.2m 时 

每平米立杆根数：n＝1÷(0.6×0.6)=2.78根/m2 

立杆自重：8×3.86kg/m×2.78×10=0.86KN/m2 

横杆自重：[8÷1.2×(0.6＋0.6)×3.86kg/m]）×2.78×10=0.86KN/m2 

NGK3＝(0.86＋0.86)×1.15=1.98KN/m2

③中横梁底板下支撑系统自重

当支架立杆间距为0.6m×0.6m，横杆步距0.6m 时 

每平米立杆根数：n＝1÷(0.6×0.6)=2.78根/m2 

立杆自重：8×3.86kg/m×2.78×10=0.86KN/m2 

横杆自重：[8÷0.6×(0.6＋0.6)×3.86kg/m]）×2.78×10=1.7KN/m2 

NGK3＝(0.86＋1.7)×1.15=2.9KN/m2

④翼缘板下支撑系统自重

当支架立杆间距为0.9m×1.2m，横杆步距1.2m 时 

每平米立杆根数：n＝1÷(0.9×1.2)=0.93根/m2 

立杆自重：8×3.86kg/m×0.93×10=0.29KN/m2 

横杆自重：[8÷1.2×(0.9＋1.2)×3.86kg/m]）×0.93×10=0.503KN/m2 

NGK3＝(0.29＋0.503)×1.15=0.92KN/m2

(4)混凝土自重∶

腹板下方砼：NGK4=52KN/m2；箱室上下方砼之和：NGK4=21.95KN/m2；

翼缘板下方砼：NGK4=9.1KN/m2；横梁下砼：NGK4=

3.3单根立杆受力： 

3.3.1腹板下立杆受力： 

N1=( NQK1＋NQK2＋NGK1＋NGK2＋NGK3＋NGK4)÷n

       =(2.5＋2.0＋2.0+0.85+1.98+52) ÷2.78=22.06 KN/根

3.3.2箱室处立杆受力： 

N2=( NQK1＋NQK2＋NGK1＋NGK2＋NGK3＋NGK4)÷n

     =(2.5＋2.0＋2.0＋0.85+1.21+21.95)÷1.219=24KN/根

3.3.3中横梁底板处立杆受力

N3=( NQK1＋NQK2＋NGK1＋NGK2＋NGK3＋NGK4)÷n

 =(2.5＋2.0＋2.0＋0.85+2.9+78)÷2.78=31.7KN/根

3.3.4翼缘板处立杆受力

N4=( NQK1＋NQK2＋NGK1＋NGK2＋NGK3＋NGK4)÷n

   =(2.5＋2.0＋2.0＋0.85+0.92+9.1)÷0.93=18.68KN/根

3.4立杆的稳定性 

横杆为1.2米：

l0=kμh=1.155×1.5×1.2=215cm 

长细比：λ=l0/i=215÷1.58=136＜[λ]=150   立杆稳定性符合要求。

   立杆容许荷载[N]=ψAf=0.367×4.×10-4×140×106 =25.1KN＞N1（或N2、N4） 

因此，腹板和翼缘板下脚手架的搭设方式满足施工荷载的要求。

横杆为0.6米：

l0=kμh=1.155×1.5×0.6=104cm 

长细比：λ=l0/i=104÷1.58=66＜[λ]=150   立杆稳定性符合要求。

   立杆容许荷载[N]=ψAf=0.793×4.×10-4×140×106 =54KN＞N3 

因此，中横梁下脚手架的搭设方式满足施工荷载的要求

式中： 

l0—计算长度，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 

k—计算长度附加系数，取值1.155；

μ—考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3 取值1.55；

h—立杆步距，1.2m、0.6米； 

i—截面回转半径，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B 表B 取值1.58cm； 

λ—长细比； 

ψ—轴心受压构件的稳定系数，根据长细比按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录C 表C 取值0.367；0.793 

A—立杆的截面面积，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B 表B 取值4.cm2； 

f—A3钢材的容许抗压强度设计值，取值140N/mm2；

3.5模板下方木受力分析

3.5.1上层顺桥向方木计算

①根据模板计算上层方木间距：

模板自重∶

施工人员及机具荷载∶

腹板下方砼：NGK4=52KN/m2；箱室上下方砼之和：NGK4=21.95KN/m2；

翼缘板下方砼：NGK4=9.1KN/m2；横梁底板下砼：NGK4=

内模系统荷载： 

A、混凝土箱梁腹板下

腹板：

（按1m宽计算）

对模板强度进行检校：

混凝土腹板下上层方木选取10*10cm方木，间距30cm，竹胶板净跨20cm，强度、刚度满足要求。

B、混凝土箱梁箱室下

对模板强度进行检校：

混凝土箱梁箱室下上层顺桥向方木选取10*10cm方木，间距40cm，竹胶板净跨30cm，强度、刚度满足要求。

C、中横梁下

对模板强度进行检校：

混凝土箱梁中横梁下上层顺桥向方木选取10*10cm方木，间距30cm，竹胶板净跨20cm，强度、刚度满足要求。

D、翼缘板下

对模板强度进行检校：

混凝土箱梁翼缘板下上层顺桥向方木选取10*10cm方木，间距40cm，竹胶板净跨30cm，强度、刚度满足要求。

②方木强度、刚度验算：

a、混凝土箱梁腹板下（方木间距30cm，跨度60cm）

混凝土箱梁腹板下上层顺桥向方木选取10*10cm方木，间距30cm， 方木强度、刚度满足要求。

b、混凝土箱梁箱室下（方木间距40cm，跨度60cm）

混凝土箱梁箱室下上层方木顺桥向选取10*10cm方木，间距40cm， 方木强度、刚度满足要求。

c、混凝土箱梁中横梁下（方木间距30cm，跨度60cm）

混凝土箱梁中横梁下上层方木顺桥向选取10*10cm方木，间距30cm， 方木强度、刚度满足要求。

d、混凝土箱梁翼缘下（方木间距40cm，跨度60cm）

混凝土箱梁翼缘板下上层方木顺桥向选取10*10cm方木，间距40cm， 方木强度、刚度满足要求。

3.5.2下层横桥向方木计算

①、方木的承载能力计算

方木断面尺寸为10cm(宽)×15cm(最小高度)。

其

，

取针叶松A-3类红松，则其顺纹受弯承载力为∶

抗弯∶

抗剪∶

②、强度和刚度计算

下层方木以0.6m间距布置。

木模板自重∶

施工人员及机具荷载∶

腹板下方砼：NGK4=52KN/m2；箱室上下方砼之和：NGK4=21.95KN/m2；

翼缘板下方砼：NGK4=9.1KN/m2；横梁底板下砼：NGK4=

内模系统荷载： 

a、混凝土箱梁腹板下方（方木跨度为60cm）

方木承受的荷载为∶

跨中弯矩

支点剪力

挠度

由以上计算可知：下层横桥向方木断面尺寸为10cm×15cm间距0.6m，满足强度、刚度要求。

b、混凝土箱梁箱室下方（方木跨度为90cm）

方木承受的荷载为∶

跨中弯矩

支点剪力

挠度

由以上计算可知：下层横桥向方木断面尺寸为10cm×15cm间距0.9m，满足强度、刚度要求。

C、混凝土箱梁中横梁下方（方木跨度为60cm）

方木承受的荷载为∶

跨中弯矩

支点剪力

挠度

由以上计算可知：下层横桥向方木断面尺寸为10cm×15cm间距0.6m，满足强度、刚度要求。

D、混凝土箱梁翼缘板下方（方木跨度为90cm）

方木承受的荷载为∶

跨中弯矩

支点剪力

挠度

由以上计算可知：下层横桥向方木断面尺寸为10cm×15cm间距0.9m，满足强度、刚度要求。下载本文