跨石太铁路特大桥48+80+48m连续梁
满堂支架设计计算书
计算：夏艳国、黄国强 复核： 审核：
中铁二十五局集团太中银铁路ZQ-1标第三项目部
2010年3月
一、总体设计说明
采用Φ48×3.5 mm碗扣式钢管支架。梁重分配原则为：假定箱梁腹板的重量仅由腹板下的立杆承受，顶板和底板的重量之和仅由底板下的立杆承受，翼缘板的重量仅由翼缘板下的立杆承受。
具体布置为：
①在全桥长度范围内，底板下的立杆布置为（纵距×横距）60cm×60cm；翼缘板下的立杆布置为60cm×90cm。考虑到腹板较重，腹板下立杆布置为60cm×30cm。立杆步距均为60 cm。
②纵木采用10cm×10cm方木，间距20cm沿横桥向满铺，横木采用15cm×15cm方木。
③剪刀撑设置：横向剪刀撑每间隔6m设置一道，纵向剪刀撑在两个腹板下及两侧外围均需设置一道，共计4道。
④门洞部分布置：本方案共设置3种类型门洞，分别作为搅拌站进出通道、0#梁段处货运线通道及1#梁段处货运线通道。1#梁段门洞部分采用Φ630×10mm钢管作为立柱基础，纵向间距为6+11+5+11+6m，横向间距为+++2.3m。0#梁段及搅拌站处采用贝雷片拼装作为支墩。横梁及纵梁均采用贝雷片拼装而成。
支架的详细布置见设计图。
二、支架基本承载力与设计荷载 1、支架基本承载力
Φ48×3.5 mm碗扣式钢管，立杆、横杆承载性能见表1。
表1 立杆、横杆承载性
立 杆 步距（m） 横 杆 允许均布荷载（KN） 12 7 允许载荷（KN） 横杆长度（m） 允许集中荷载（KN） 40 30 25 20 2、设计荷载
（1）箱梁自重，箱梁混凝土容重26KN/m3； （2）模板荷载，按 KN/m2计；
（3）施工荷载，按 KN/m2计； （4）砼振捣荷载，按 KN/m2计； （5）倾倒混凝土荷载，按3 KN/m2计； （2）～（5）荷载合计为14 KN/m2。
三、立杆竖向承载力验算
1、0#梁段（梁高6.4m）腹板下立杆荷载分析：
碗扣式立杆分布60cm×30cm，层距60cm。
连续梁半截面示意图280a190b130c
连续梁单侧最大截面翼板面积：a=1.04m2； 连续梁单侧最大截面腹板面积：b=8.0m2； 连续梁单侧最大截面中板面积：c=1.85m2； 腹板处断面面积为8.0 m2，×26/＝m2， 荷载组合：×+×＝151KN/m2，
则单根立杆受力为：N＝151××＝＜［ 40 KN ］（满足）。 2、0#梁段（梁高6.4m）底板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布60cm×60cm，层距60cm。 底板处断面面积为1.85 m2，×26/＝37KN/m2， 荷载组合：×37+×＝KN/m2，
则单根立杆受力为：N＝××＝＜［ 40 KN ］（满足）。 3、0#梁段（梁高6.4m）翼缘板下立杆荷载分析
碗扣立杆分布60cm×90cm，横杆层距(即立杆步距)60cm。
翼缘板处断面面积为1.04 m2，×26/＝m2， 荷载组合：×+×＝m2，
则单根立杆受力为：N＝××＝＜［ 40 KN ］（满足）。 4、1#梁段截面（梁高4.18m）处腹板下立杆荷载分析
为方便施工，1#梁段腹板碗扣立杆分布与0#段相同，采用60×30cm，层距60cm。
腹板处断面面积为3.58m2，×26/＝m2， 荷载组合：×+×＝m2，
则单根立杆受力为：N＝××＝＜［ 40 KN ］（满足）。 5、立杆稳定性
①立杆计算长度
Lo=层距+2a=1.2m，其中层距0.6m。
a---模板支架立杆伸出顶层水平杆中心线至模板支撑点长度，取0.3m。 ②钢管截面特性
外直径Φ48mm，壁厚3.5mm，截面积A=4.3cm2，惯性矩I=12.187cm4，回转半径r=1.578cm。 ③立杆稳定性计算
长细比λ=Lo/r=120/=，查表知折减系数φ= Nmax/φA=（×10³）/（××10²） =＜[140MPa]
结论：立杆稳定性满足
四、地基承载力验算
由以上计算数据可得各部位地基受力如表2所示。
表2 地基承载力验算
部位 荷载（KN） 受力面积（m) 地基受力(Kpa) * * * * 2地基允许承载力(Kpa) 0#梁段截面腹板立杆 0#梁段截面底板立杆 0#梁段截面翼缘板立杆 1#梁段截面腹板立杆 120 120 120 120
注：根据表中计算结果，按45°扩散角满足地基承载力为120kPa时，C20
混凝土垫层厚度为0.2m。
五、纵、横木验算 小纵木验算
小纵木采用10cm×10cm方木（红松木），其容许应力：[σw]＝12 Mpa，弹
3
性模量：E＝9×10 Mpa，跨中最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。在腹板下间隔20cm满铺,在底板下间隔30cm满铺,在翼缘板下间隔40cm满铺。为安全起见，纵木的力学计算模型采用简支梁，其强度及挠度的验算结果见表3。
表3 纵木强度及挠度验算结果
位 置 0#段腹板惯性矩 （ｍ） 4跨度 （ｍ） 均布荷载应力（kN/ｍ） （mpa） 挠度（mm） 允许应力（mpa） 12 允许挠度（mm） 下 0#段底板 下 0#段翼缘 12 板下 1#段截面 12 腹板下 12 从以上验算结果可知，纵木强度及挠度验算结果满足规范要求。
大横木验算
大横木采用15cm×15cm方木（红松木），其容许应力：[σw]＝12 Mpa，弹
性模量： E＝9×103 Mpa，跨中最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。其强度及挠度的验算结果见表4。
表4 横木强度及挠度验算结果
位 置 0#梁段腹板下 0#梁段底板下 0#梁段翼缘板下 1#梁段截面腹板下 惯性矩 （ｍ） 4跨度 （ｍ） 均布荷载（kN/m） 应力（mpa） 挠度（mm） 允许应力（mpa） 允许挠度（mm） 12 12 12 12 从以上验算结果可知，横木强度及挠度验算结果满足规范要求。
六、门洞部分支架检算
1、1#梁段处门洞支架
⑴在预应力施工前，1#段荷载由整个支架共同承担。 ㈠纵向贝雷片
贝雷片参数：E=206GPa，I=cm4，弯矩： kN·m，剪力：245 kN。最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。
表5 1#梁段腹板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按5片贝雷片检算）
位 置 跨度 均布荷载剪力弯矩挠度容许剪容许弯矩允许挠度（mm） （ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 力（kN） （kN·m） 6 1#梁段腹板下 均布荷载剪力 弯矩 挠度容许剪容许弯矩12 22 245 10 22 12 允许挠度（mm） 11 5 11 6 跨度 表6 1#梁段底板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按3片贝雷片检算）
位 置 （ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 力（kN） （kN·m） 6 1#梁段腹板下 均布荷载剪力 弯矩 挠度容许剪容许弯矩12 22 245 10 22 12 允许挠度（mm） 11 5 11 6 跨度 表7 1#梁段翼板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按3片贝雷片检算）
位 置 （ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 力（kN） （kN·m） 6 1#梁段腹板下 245 12 22 10 22 12 11 5 11 6 ㈡Ⅰ63a工字钢横梁
①箱梁自重，箱梁混凝土容重26KN/m3； ②模板荷载，按 KN/m2计； ③施工荷载，按 KN/m2计； ④砼振捣荷载，按 KN/m2计； ⑤倾倒混凝土荷载，按3 KN/m2计；
⑥贝雷片，按m计；
其中②～⑤荷载合计为14 KN/m2。
则总荷载为：470×26×+×（14×40+×22×39）=16529 KN
将每排支墩单独视为1个支点，并将总荷载转换为梁上均布荷载计算：q=16529/39=m。
表8 1#梁段每排支墩承载力
位 置 跨度 均布荷载各排支墩承载力（kN） （ｍ） （kN/m） 1 2 1#梁段 3 4 5 6 跨中支墩为：3283KN。由于横梁贝雷片较密，将荷载转化为作用在横梁上的均布荷载：q=3283÷9= KN/m。
表9 1#梁段跨中处Ⅰ63a工字钢横梁强度及挠度验算结果（按2片工字钢检算）
位 置 跨度 均布荷载剪力弯矩挠度允许挠度（mm） （ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 1#梁段腹板下 287 239 Ⅰ63a工字钢参数：Sx=1747.4cm3，Ix=93920cm4，b=13mm。 则τmax=×1000××10-6/（13×10-3×93920×10-8）=＜100 MPa。 ⑵预应力张拉时，跨中梁体上拱。1#梁段跨中支墩不受力。 总荷载为：470×26×+×（14×40+×22×39）=16529 KN ㈠Ⅰ63a工字钢横梁
将其按照简支梁结构考虑，每个支墩为：16529÷4=4133 KN。由于横梁贝雷片较密，将荷载转化为作用在横梁上的均布荷载：q=4133÷9= KN/m。
表10 1#梁段跨中处Ⅰ63a工字钢横梁强度及挠度验算结果（按2片工字钢检算）
位 置 跨度 均布荷载剪力弯矩挠度允许挠度（mm） （ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 1#梁段腹板下 166 219 31 31 Ⅰ63a工字钢参数：Sx=1747.4cm3，Ix=93920cm4，b=13mm。 则τmax=×1000××10-6/（13×10-3×93920×10-8）=＜100 MPa。 ㈡Φ630×10mm钢管立柱
表11 1#梁段钢管立柱支反力（跨中支墩反力不计）
位 置 （kN） 立柱 均布荷载（kN/m） 各钢管立柱承载力1 1#梁段横梁 918 2 3 4 5 计算长度取13.5m，截面积A=194.8cm2，惯性矩I=93615cm4，回转半径r=21.92cm。
长细比：λ=Lo/r=1350/=，查表知折减系数φ= σ=Nmax/φA=（×10³）/（××10²） =＜f/=140/= ㈢地基承载力
该处地基承载力为120kPa，则立柱基础受力面积A=4133 /120=34.5m2。 取基础长度为14m，则宽度不小于2.5m，按受力45°扩散角计算得知，h＞（）/2=0.94m，取基础深度为1.0m。采用C20混凝土浇筑。
2、0#梁段货运线处门洞支架
0#梁段处梁体截面积较大，仅计算此处支架，不再计算搅拌站通道处门洞支架。
贝雷片参数：E=206GPa，I=cm4，弯矩： kN·m，剪力：245 kN。最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。
㈠贝雷片纵梁
表12 0#梁段腹板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按5片贝雷片检算）
位 置 跨度 均布荷载剪力弯矩挠度容许剪容许弯矩允许挠度（ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 力（kN） （kN·m） 1#梁段腹板下 （mm） 6 6 4 4 245 245 12 12 表13 0#梁段底板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按2片贝雷片检算）
位 置 1#梁段腹板下 跨度 均布荷载剪力弯矩挠度容许剪容许弯矩允许挠度（mm） （ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 力（kN） （kN·m） 6 6 156 1 1 245 245 12 12 表14 0#梁段翼板处贝雷片强度及挠度验算结果（单侧按2片贝雷片检算）
位 置 1#梁段腹板下 跨度 均布荷载剪力弯矩挠度容许剪容许弯矩允许挠度（mm） （ｍ） （kN/m） （kN） （kN·m） （mm） 力（kN） （kN·m） 6 6 1 1 245 245 12 12 ㈡贝雷片支墩
0#梁段最大截面积为21.78m2，计算时仅考虑门洞处荷载，则：N=×12×26=6795 kN，作用在每个支墩的力如下表：
表15 门洞处贝雷支墩支反力
位 置 0#梁段贝雷支墩 立柱 荷载kN 各支墩承载力（kN） 1 2 3 6795 1274 4247 1274 贝雷片主梁[10槽钢双拼而成，经过计算，中支墩采用4排贝雷片，其余均采用3排。
㈢地基承载力
该处地基承载力为120kPa，则立柱基础受力面积A=4247/120=35.4m2。 取基础长度为14m，则宽度不小于2.55m，按受力45°扩散角计算得知，h＞（）/2=0.83m,取基础深度为1.0m。采用C20混凝土浇筑。
