斜腿钢构支架计算.pdf

读万卷书 行万里路 0 省至高速公路 第 T合同段 分离式立体交叉 现 浇 支 架 读万卷书 行万里路 1 一、 工程概况 分离式立体交叉桥上跨主线，主线桩号 K50+380，交角 90 ，左右两侧 连接原有机耕道，桥梁上部构造采用 11+24+11 米斜腿钢构，下部构造为钢筋混 凝土基础，实体式桥台设计荷载：公路II 级，桥面净宽 4.5 米 二、 工程数量 表 1、分离式立体交叉工程数量表 序 号 材料名称 单 位 数量 工程部位 1 混凝土 C30 砼 m 3 206.4 上部构造-主梁斜腿、横隔梁、桥面板、 铺装、防撞墙 2 41.5 下部构造-台帽 3 C25 砼 m 3 6.8 下部构造-台身 4 C20 片石砼 m 3 196.3 下部构造-台身 5 级 钢 32 16223. 8 上部构造-主梁斜腿 6 1767.8 下部构造-拱座 读万卷书 行万里路 2 7 筋 28 4450 上部构造-主梁斜腿 8 25 2740.1 上部构造-横隔梁 9 16 891 上部构造-主梁斜腿 10 674 下部构造-拱座 11 14 4578.2 上部构造-桥面板 12 12 6125.6 上部构造-横隔梁、桥面板 13 331.2 下部构造-台帽、拱座 14 级 钢 筋 14 2688.6 上部构造-防撞墙 15 12 1435.2 上部构造-防撞墙 16 10 4150.6 上部构造-主梁斜腿 17 78.4 下部构造-台帽 18 8 267.7 上部构造-防撞墙 19 429.2 下部构造-台帽、拱座 读万卷书 行万里路 3 三、 施工方案 根据斜腿钢构结构特点结合现场实际情况， 该桥施工拟采用扣件式满堂支架 现浇法施工。

考虑桥梁所在位置无施工通道，施工来往车辆须从主线通行，在支 架设计时考虑设置施工过车门洞 施工工序 拱座、桥台基础开挖拱座、桥台砼浇筑基础处理支架搭设斜腿钢筋 制作、 安装斜腿砼浇筑腹板底模铺设支架预压底模调整腹板钢筋制作、 安装腹板砼浇筑调整翼缘板底模与腹板侧面的拼接绑扎翼缘板钢筋浇 筑翼缘板砼砼养生支架拆除场地清理 支架设计及相关计算 支架设计的有关资料和材料要求 支架搭设使用的材料：采用 Q235A（3 号）钢焊接钢管，外径48 毫米，壁 厚 3.0 毫米其化学成份与机械性能符合国家标准普通碳素钢技术条件 （GB 70088）中的 3 号镇静钢的要求 钢管的力学特性： 钢管截面积：Am=（D2-d2）/4=424.1 mm2 截面惯性矩：Im=（D4-d4）/64=107830 mm4 读万卷书 行万里路 4 截面模量： W=（D4-d4）/32D=4493 mm3 偏心率： =e*Am*W=(48/3)*424.1*4493=15.1 回转半径： r=（ （D2-d2）/4）1/2=15.9 长细比： =l0/r=l0/Im/Am 1500/15.9=94.340 弯曲系数： 1.02-0.55 （20）/1002=0.301 弹性模量： E=2.0105Mpa 钢管的容许应力：205Mpa 钢管扣件主要采用直角扣件，作两垂直相交的钢管连接用；旋转扣件，用于 2 根任意相交钢管连接；对接扣件，供对接钢管用。

扣件应符合可锻铸铁分类 及技术条件（GB97867） 的规定 机械性能不低于 KT338 的锻铸铁制造要求 扣件附件：T 形螺栓、螺母、垫圈所采用的材料应符合普通碳素结构钢技术条 件 （GB70079）中 A3 的规定；螺纹要符合普通螺纹 （GB19681）的规定； 垫圈要符合垫圈 （GB9676）的规定；单个可调支托设计荷载为 30KN支架 顶口及底口分别设顶调与底调， 水平和高度方向分别采用钢管加设水平连接杆和 斜向剪刀撑 建筑施工手册脚手架章节查到扣件式钢管脚手架的一个扣件的 抗滑力为 700 千克力 模板采用15 mm 的竹编胶合模板配合采用 100*100mm 方木及 150*150mm 方木 读万卷书 行万里路 5 支架主杆纵横间距拟为 6060 厘米，竖向步距 100 厘米，视计算结果再行 调整 地面处理：该桥所处主线为石方挖方地段，基础处理采用将原有路基表面浮 土清理，采用细石渣（或碎石）调平，压路机碾压密实 斜腿、主梁构造（见图 1、图 2、图 3、图 4） ： 图 1 全桥立面图 图 2 主梁俯视图 读万卷书 行万里路 6 图 3 腹板最大截面断面图 图 4 腹板中段最小截面断面图 (一) 支架杆件受力计算 1. 荷载计算： 竹胶板：G1=3009.8/1000=2.94 KN/m 2 读万卷书 行万里路 7 每平米人和运输工具重：Q2=2509.8/1000=2.45 KN/m 2 每平米砼捣固垂直作用力：Q3=4.0 KN/m 2 钢管支架重（33.3N/m） ：Q4 ）（ 6 . 06 . 0 3 .3362 . 16 1221N/m 2=1.3KN/m2 每平米泵送砼冲击力：Q5=2.0 KN/m 2 将支架受力验算分为两个最不利位置工况， 并将受力分布集中在腹板宽度范 围。

工况一：斜腿顶部主梁最大截面处 该处现浇砼梁重：1.60.9 (单位截面积)126kN/m 3=37.44KN/m Q6= 9 . 01 53.32 =41.6 KN/m 2 安全系数 K=1.5 G=1.5Gi=1.5(2.94+2.45+4+1.3+2+41.6)=81.435KN/m 2 工况二：全桥中段，支架门洞顶部 该处现浇砼梁重：1.390.9 (单位截面积)126kN/m 3=32.53KN Q6= 9 . 01 53.32 =36.14 KN/m 2 读万卷书 行万里路 8 安全系数 K=1.5 G=1.5Gi=1.5(2.94+2.45+4+1.3+2+36.14)=70.245KN/m 2 2. 立杆计算： 钢管受力如图 5.单根钢管立柱受力范围 图5.单根钢管立柱受力范围 606060 6060 90 计算见图按两端铰接受压构件计算 工况一每根立杆承受的力： N=81.4350.60.9/2=21.987KN/根 立杆承受小横杆传来的荷载，其竖向步距为 1000mm i L 1000/15.95 = 63 ，查表（ 路桥施工计算手册P789 页，附表 3-26 轴心受压钢构件的纵向弯曲系数1） ，得=0.754，则有， 读万卷书 行万里路 9 N = 1A=0.754424215=68.734KN NN， 满足要求。

由于斜腿部位存在横向分力， 因此应垂直砼表面加斜撑， 同时也分担了部分荷载，更加安全 工况二每根立杆承受的力： N=73.2450.60.9/2=19.776KN/根 立杆承受小横杆传来的荷载，其竖向步距为 1000mm NN =68.734KN，满足要求 杆地基承载力计算： 该桥桥位所处地基为石质基础，辅助以碎石调平，支架底部立杆采用 10 10 方木支垫，有效尺寸按 0.1*0.3 计 P= N Ab=21.987103（0.1m0.3m）=732900Pa=0.73MPa 按软质岩石基础最小承载力5MPa P=0.73=5，满足要求 3. 顶端小横杆（竹胶板下 1010 方木，全桥按 30cm 中心距布置）计算： 1) 荷载计算(按工况一为小横杆荷载最不利情况)： 读万卷书 行万里路 10 q=0.6G=0.381.435=24.43KN/m 2) 算简图（按刚性铰接梁考虑见图 6） AB 60 q 图 6 小横杆计算简图 3) 计算 弯曲强度： 根据路桥施工计算手册P437 页，弯曲强度按下公式计算： I = 12 4 a =833.3cm 4， w = 6 3 a =166.7cm 3，E=9103=MPa = w ql 24 2 1 = 6 32 107 .16624 106 . 043.24 =2.198MPa=12MPa max= R/S=ql/2S=24.4310 30.6/（20.01）=0.732Mpa<1.9Mpa 弯曲刚度： EI ql 384 4 1 89 43 103 .833109384 6 . 01043.24 0.11mmf=L/400=1.5mm 读万卷书 行万里路 11 满足要求。

4. 大横杆（纵向水平杆）计算： 1) 荷载计算（大横杆承受力以小横杆传来的最大反力为计算值） ： Pql24.430.614.65KN 2) 计算简图（按二跨连续梁最不利荷载考虑见图 5） ： AB 60 p 3030 图 5 大横杆计算简图 3) 计算： 弯曲强度： = 8W pL = 6 23 10493. 48 6 . 01065.14 =146.73MPa=205MPa max= R/S=P/S=14.6510 3/（4.24110-4）=34.543Mpa<85Mpa 弯曲挠度： 读万卷书 行万里路 12 EI F 192 L3 811 23 10783.10101 . 22192 6 . 01065.14 0.605mmf =L/400=1.5mm 均满足要求 5. 该支架顶端，顺桥向利用长钢管调整底板曲线，为达到立杆顶端可调节的目 的，顶部用两只活扣搭接一根短杆为满足扣件抗滑承载力要求，除搭接用的两 只活扣，短管底端，长管搭接处，必须设一只扣件拖住短管；顶端横竖向管节点 下，也必须增加一只扣件 小横杆及大横杆验算，在横竖向管架布距一致的情况下，工况一能够通过， 工况二同样能够通过。

(二) 过车门洞处理 对于砼施工顺序为： 斜腿砼浇筑完成后， 搭设支架， 拼装腹板及横隔梁底模， 同时拼装避开腹板侧模大约 20cm 的翼缘板底模，作为预压平台，预压完成后， 绑扎腹板钢筋，浇筑腹板及横隔梁砼，顶面进入翼缘板砼约 2cm，然后拆除腹板 侧模，修整翼缘板模板，绑扎翼缘板钢筋，浇筑翼缘板砼 该桥位置横跨主线，确保主线施工车辆正常通行在现浇满堂支架中部设置 宽度 4 米，高 4.7 米门洞支撑采用 4 排 30cm30cm 扣件搭设，下做 25cm 厚混 凝土基础纵梁采用 16#工字钢焊接，间距 30cm，共计采用 16 工字钢 26 根其 上满铺木板，防止高空坠物具体详见门洞支架构造图 1) 16 工字钢力学参数见下表： 读万卷书 行万里路 13 表 3 热轧普通工字钢截面特性表 2) 受力分析： 根据门洞构造图，考虑门洞范围梁体重量由管架传递到纵向工字钢上，及该 范围内荷载由纵向工字钢平均承担,并经 2cm 厚钢板支点分配传递到钢管立柱至 混凝土基座 3) 工字钢受力如下图 图6 工字钢荷载区示意图 100040001000 6000 600 4) 受力计算 型号 尺寸（） 截面 面积 （ 2） 质量 （/m） 截面 惯性矩 I( 4) 截面 抵抗矩 W( 3) 半截面 面积矩 S( 3) 回转 半径 i（） 高度 （h） 翼缘 宽度 （b） 腹板 厚度 （d） 16 160 88 6.0 26.11 20.50 1127 140.9 80.8 6.57 读万卷书 行万里路 14 门洞区域混凝土及其他荷载为： 竹胶板：G1=3009.8/100。