60+100+60m连续箱梁0#块
碗扣式满堂支架施工方案设计计算书
1、工程概况
海鞍特大桥490#墩～493#墩为60+100+60m三跨一联连续箱梁，主跨上跨沈大高速公路，与沈大高速公路呈38013’斜交。主梁全长221.5m，中支点处梁高7.85m，跨中10m 及边跨15.75m直线段梁高4.85m。梁体为单箱单室、变截面结构，梁底下缘按二次抛物线变化。箱梁顶宽13.4m、底宽6.7m，顶板厚度40至50cm、50至60cm按折线变化，底板厚度40至120cm按直线线性变化，腹板厚度60至80、80至100cm按折线变化。全联在端支点、中跨中点及中支点处共设5个横隔板，横隔板设通行孔道，供检查人员通过。
施工图（图号：通桥<2005>2368-V）设计说明要求：
①施工荷载：施工挂蓝、机具、人群等按800KN计；当采用的施工荷载大于设计荷载或本设计检算荷载时，施工方应结合具体运架梁方式对运输架设荷载重新进行验算。
②各中墩采取临时锚固措施，该措施应能承受中支点处最大不平衡弯矩65368KN〃m及相应竖向支反力52033KN，其材料及构造由施工单位定。
③设计各墩支反力表
位置恒载
ZK活载（Φ=1.000）支点沉降
温度最大最小最大最小
t t t t t t
墩1 960.68 450.50 -178.97 91.81 -91.81 45.99 墩2 6699.61 1362.01 -77.27 201.98 -201.98 -45.99 墩3 6697.45 1361.91 -77.29 201.98 -201.98 -45.99 墩4 978.03 450.51 -178.97 91.81 -91.81 45.99 ④墩顶现浇段采用支架现浇法施工，施工应严格按《铁路桥涵施工规范》进行。要求支
架整体具有足够强度、刚度及稳定性。在浇筑箱梁混凝土前，应对支架进行预压，预压
重为箱梁自重的120～130%。灌注混凝土应水平分层，一次整体灌注成型，当混凝土自
流高度大于2m时，必须用溜槽或导管输送。
⑤其它施工要求参见设计施工图
2、总体方案
2.1、临时支墩方案
临时支墩采用直径Φ120cm壁厚δ10mm的C30钢管砼柱，每中墩共设4根，柱底与承台固结形成整体，结构布置如下图：
2.2、0#块施工方案
因设计要求0#块砼一次性浇筑，砼浇筑最大高度达7.85m。经比较分析决定：0#块采用碗扣式满堂支架施工；侧模采用钢模板（利用部分挂蓝模板，具体分块设计由三博厂家提供），底模采用竹胶板；内模、端模根据实际情况选用组合钢模板或竹胶板均可，内模利用钢管、顶托作内撑。其中满堂支架、底模板设计施工方案如下图：
3、设计检算
设计要求临时锚固措施应能承受中支点处最大不平衡弯矩65368KN〃m及相应竖向支反力52033KN，按此荷载要求进行临时支墩设计检算。
0#块侧模板采用厂家定制钢模板（部分利用挂蓝模板），要求厂家按砼泵送一次浇筑成型，砼浇筑时间小于终凝时间的施工方式进行模板强度设计。内模板要求相对较低，技术难度不大，本设计方案中不作考虑，由工程部作进一步完善后报批。本处仅对底模板和满堂支架进行设计检算。
3.1、临时支墩强度检算
3.1.1、检算依据
《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）、《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）和设计施工图《无碴轨道现浇预应力混凝土连续梁》（跨度：60+100+60m，图号：通桥<2005>2368-V）
3.1.2、荷载分析
设计给定临时支墩承受外荷载为中支点不平衡弯矩65368KN〃m，竖向支反力52033KN。将此荷载分解传递到临时支墩墩顶，叠加钢管混凝土自重进行计算分析。钢管混凝土自重荷载为：
1.2×π×1×10-2×7.85×9.8（钢管）+1.182×π/4×25（砼）=45.07KN/m
3.1.3、计算模型
临时支墩与梁体可做成铰接，不考虑墩顶盆式支座分摊受力，计算模型如下：
按此模型根据静力平衡条件可解得:
F1=F
4
?
M
2L
F2=F
4
+
M
2L
即单根钢管混凝土柱承担的最大可能轴向压力为F2（16150.9KN），由于F1＞0，钢管柱不会出现受拉情况，其轴向抗压计算模型如上图。
3.1.4、检算参数
本处按单肢柱轴向受压、安全等级为二级进行检算，根据《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90)应有：
C30混凝土设计参数：
抗压强度设计值f c: 15Mpa弹性模量E c: 3×104Mpa
砼横截面面积A c: 1.093588M2钢管内半径（混凝土半径）r c: 0.59m
Q235钢管柱设计参数：
抗压强度设计值f a: 215Mpa弹性模量E a: 206×103Mpa
钢管横截面面积A a: 0.037385M2钢管外径d: 1.2m
钢管混凝土柱设计参数：
构件重要性系数γ0: 1.0钢管混凝土柱计算长度l e: 8.7m
钢管混凝土柱套箍指标θ=f a A a
f c A c =215×0.037385
15×1.093588
=0.489993
长细比影响承载力折减系数φl=1?0.115 l e
d
?4=0.792681
偏心率影响承载力折减系数φe=1
1+1.85×e0
r c
=0.76129 （假定偏心距e0= 0.1m）3.1.5、检算结果
根据《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90)钢管混凝土单肢柱轴向受压承载力设计值N u为：
N u=φlφe N0=φlφe f c A c(1+θ+θ)（规范公式编号：4.1.2-1、2）
将上述各项检算参数代入上述公式计算可得N u=21678KN
轴向压力设计值γ0N=1.0×(F2+45.07×8.7)=16543KN 3.2、满堂支架强度检算 3.2.1、检算依据 《木结构设计规范 竹胶板：规格122x244x1.6cm （按δ16mm 厚度分析） 弹性模量：纵向Ez=6.5GPa 、横向Eh=4.5GPa 弯曲强度：纵向σz=80MPa 、横向σh=55MPa 密度：9.5KN/m 3 木 材：强度等级TC13《木结构设计规范 方木、10×10cm 分布方木2种规格。 设计抗弯强度 顺纹抗剪强度 弹性模量 密度（新加工方木）8KN/m 3 3.2.3、荷载分析 外侧模板采用钢模板，分布两侧，在计算结果基础上叠加一相应集中荷载校核承载力。内模板采用组合钢模板（或竹胶板），将相应作用区域砼荷载增加15%进行计算分析（偏于安全），不再单独考虑内模板自重荷载。 可变荷载仅考虑施工荷载和混凝土振捣附加荷载，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）》施工荷载取3KN/m 2；根据《公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）》取2KN/m 2，可变荷载合计为5KN/m 2。 折算到10×10cm 分布方木上均布荷载为：0.2×5=1.0KN/m 折算到15×20cm 受力方木上均布荷载为：0.3（0.6）×5=1.5（3）KN/m ①10×10cm 分布方木（取3m 长度按连续梁分析）混凝土自重荷载 2/13mm N f m =2 /6.1mm N f v =2/10000mm N E = 方木、竹胶板自重折算为均布荷载（可忽略不计）： 0.2×0.016×9.5（竹胶板）+0.1×0.1×8（分布方木自重）=0.11KN/m ②15×20cm 受力方木（立放）混凝土自重荷载 因分布方木摆放较密，将砼自重作用简化为均布荷载处理如下： 方木、竹胶板自重折算为均布荷载（可忽略不计）： 0.3×0.016×9.5（竹胶板）+0.1×0.1×8×13×0.4/2.4（分布方木）+0.15×0.2×8(受力主方木)=0.42KN/m 3.1.4、检算结果 永久荷载和可变荷载分别按1.2和1.4分项系数计算结果如下： ①10×10cm 分布方木检算结果 计算荷载：（39+0.11）×1.2+1×1.4=48.33KN/m ，取最不利梁单元2分析结果为： 挠度图（最大挠度0.02119mm ，小于规范许可挠度值） MIDAS/Civil 梁单元细部分析 荷载工况:ST: 计算荷载单元号:2 截面:10×10cm 分布方木 长度:0.30000 单位:m, kN 位移: Dz 剪力图: Fz 弯矩图: My I J -+max min Di(abs)= Dj(abs) = Dmax(abs)= Dmax(rel)= Dmin(abs)= Dmin(rel)= Duser(abs)= Duser(rel)= 0.00000e+000 0.00000e+000 0.00000e+000 0.00000e+000-2.11914e-005-2.11914e-005-2.11914e-005 0.00000e+000 Di(rel)= Dj(rel)= at x = at x = at x = 0.00000e+000 0.00000e+000 0.00000e+000 1.50000e-001 1.50000e-001 I J -+max min Fi = Fj = Fmax = Fmin = Fuser = -7.56044e+000 6.93856e+000 6.93856e+000-7.56044e+000-3.10937e-001 at x = at x = at x = 3.00000e-001 0.00000e+000 1.50000e-001 I J + -max min Mi = Mj = Mmax = Mmin = Muser = -4.39421e-001-3.46140e-001 1.51932e-001-4.39421e-001 1.50932e-001 at x = at x = at x = 1.56250e-001 0.00000e+000 1.50000e-001 横截面应力（最大值2.63653Mpa，小于设计允许抗弯强度） 横截面剪力（最大剪应力1.134Mpa，小于设计允许抗剪强度）MIDAS/Civil梁单元细部分析 荷载工况:ST: 计算荷载单元号:2 截面:10×10cm分布方木长度:0.30000单位:m, kN 最大应力: σxx 横截面应力: σxx I J - + max min Sig_i= Sig_j= Sig_max= Sig_min= Sig_user= -2.63653e+003 0.00000e+000 2.63653e+003 -2.63653e+003 9.05594e+002 at x= at x= at x= 0.00000e+000 0.00000e+000 1.50000e-001 max min MAX MIN 9.05594e+002 7.40940e+002 5.76287e+002 4.11633e+002 2.46980e+002 8.23267e+001 0.00000e+000 -2.46980e+002 -4.11633e+002 -5.76287e+002 -7.40940e+002 -9.05594e+002 y z Sig_max= 9.05594e+002 at y= -5.00000e-002 z= -5.00000e-002 Sig_min= -9.05594e+002 at y= -4.00000e-002 z= 5.00000e-002 user= -4.37485e+000 at y= -2.41546e-004 Iy= 8.33333e-006 Qy= 1.20000e-004 at z= 2.41546e-004 Iz= 8.33333e-006 Qz= 1.20000e-004 位置(绝对值)=0.150000相对值(x/L)=0.500000 选择的内力 [ Fx My Mz ] Fx= 0.000000 Mx= 0.000000 Fy= 0.000000 My= 0.150932 Fz= -0.310937 Mz= 0.000000 MIDAS/Civil梁单元细部分析 荷载工况:ST: 计算荷载单元号:2 截面:10×10cm分布方木长度:0.30000单位:m, kN 最大应力: Tau_xz 横截面应力: Tau_xz I J - + max min Tau_i= Tau_j= Tau_max= Tau_min= Tau_user= -1.13407e+003 0.00000e+000 1.04078e+003 -1.13407e+003 -4.66406e+001 at x= at x= at x= 3.00000e-001 0.00000e+000 1.50000e-001 max min MAX MIN 1.29454e-014 0.00000e+000 -8.48011e+000 -1.27202e+001 -1.69602e+001 -2.12003e+001 -2.54403e+001 -2.96804e+001 -3.39204e+001 -3.81605e+001 -4.24006e+001 -4.66406e+001 y z Tau_max= 1.29454e-014 at y= -5.00000e-002 z= -5.00000e-002 Tau_min= -4.66406e+001 at y= -5.00000e-002 z= -3.46945e-018 user= -4.65955e+001 at y= -2.41546e-004 Iy= 8.33333e-006 Qy= 1.20000e-004 at z= 2.41546e-004 Iz= 8.33333e-006 Qz= 1.20000e-004 ②15×20cm 受力方木检算结果 取4m 单根方木，永久荷载和可变荷载分别取1.2和1.4分项系数，靠中线1.2m 范围永久荷载在计算基础上增加15%作为内模板影响因素，检算受力方木结果如下： 支点反力图（最大反力26.87KN ） 挠度图（经对各梁单元作细部分析比较，其中11号梁单元挠度最大为0.0459mm ） 9.07306 26.87451 14.87392 3.27549 6.21767 5.82594 16.77476 22.55268 23.04406 12.25455 10.06486 MIDAS/Civil POST-PROCESSOR REACTION FORCE 内力-XYZ 最大反力 节点= 11 FX: 0.0000E+000FY: 0.0000E+000FZ: 2.6875E+001FXYZ: 2.6875E+001 ST: 梁单元荷载MAX : 11 MIN : 12 文件:15×20CM 方木穨单位:kN 日期:01/07/2008 表示-方向X:0.000Y:-1.000Z:0.000 --38.5 - 38.538.5 --17.0-18.4 -20.0 -73.3 -22.421.2 --73.3-73.3 73.3 --14.3 -73.3-73.3 -12.4 13. 7 MIDAS/Civil 梁单元细部分析 荷载工况:ST: 梁单元荷载单元号:11截面:15×20cm 方木 长度:0.60000 单位:m, kN 位移: Dz 剪力图: Fz 弯矩图: My I J -+max min Di(abs)= Dj(abs)= Dmax(abs)= Dmax(rel)= Dmin(abs)= Dmin(rel)= Duser(abs)= Duser(rel)= 0.00000e+000 0.00000e+000 0.00000e+000 0.00000e+000-4.59452e-005-4.59452e-005-4.54301e-005 0.00000e+000 Di(rel)= Dj(rel)= at x = at x = at x = 0.00000e+000 0.00000e+000 0.00000e+000 3.25000e-001 3.00000e-001 I J -+max min Fi = Fj = Fmax = Fmin = Fuser = -1.40149e+001 9.07306e+000 9.07306e+000-1.40149e+001-2.47094e+000 at x = at x = at x = 6.00000e-001 0.00000e+000 3.00000e-001 I J + -max min Mi = Mj = Mmax = Mmin = Muser = -1.48256e+000 0.00000e+000 1.06960e+000-1.48256e+000 9.90318e-001 at x = at x = at x = 3.62500e-001 0.00000e+000 3.00000e-001 横截面应力（经对各梁单元作细部分析比较，其中11号梁单元最大值为1.48Mpa ，小于设计允许强度值） 横截面剪力（经对各梁单元作细部分析比较，其中11号梁单元最大值为-0.7Mpa ，小于设计允许强度值） 经对上述结果分析比较，采用15×20cm 方木较为保守，对10×15cm 方木（立放） MIDAS/Civil 梁单元细部分析 荷载工况:ST: 梁单元荷载单元号:11截面:15×20cm 方木 长度:0.60000 单位:m, kN 最大应力: σxx 横截面应力: σxx I J -+max min Sig_i = Sig_j = Sig_max = Sig_min = Sig_user = -1.48256e+003 0.00000e+000 1.48256e+003-1.48256e+003 9.90318e+002 at x = at x = at x = 0.00000e+000 0.00000e+000 3.00000e-001 max min MAX MIN 9.90318e+0028.10260e+0026.30202e+0024.50145e+002 2.70087e+0029.00289e+001 0.00000e+000-2.70087e+002-4.50145e+002-6.30202e+002-8.10260e+002 -9.90318e+002 y z Sig_max = 9.90318e+002 at y = -7.50000e-002z = -1.00000e-001 Sig_min = -9.90318e+002 at y = -6.00000e-002z = 1.00000e-001 user = -4.78415e+000 at y = -4.83092e-004Iy = 1.00000e-004Qy= 7.20000e-004at z = 4.83092e-004Iz = 5.62500e-005Qz= 5.40000e-004 位置(绝对值)=0.300000相对值(x/L)=0.500000选择的内力 [ Fx My Mz ] Fx = 0.000000 Mx = 0.000000 Fy = 0.000000 My = 0.990318 Fz = -2.470940 Mz = 0.000000 MIDAS/Civil 梁单元细部分析 荷载工况:ST: 梁单元荷载单元号:11截面:15×20cm 方木 长度:0.60000 单位:m, kN 最大应力: Tau_xz 横截面应力: Tau_xz I J -+max min Tau_i = Tau_j = Tau_max = Tau_min = Tau_user = -7.00747e+002 0.00000e+000 4.53653e+002-7.00747e+002-1.23547e+002 at x = at x = at x = 6.00000e-001 0.00000e+000 3.00000e-001 max min MAX MIN 3.42912e-0140.00000e+000-2.24631e+001-3.36946e+001 -4.49262e+001-5.61577e+001 -6.73893e+001-7.86208e+001-8.98524e+001-1.01084e+002-1.12315e+002 -1.23547e+002 y z Tau_max = 3.42912e-014 at y = -7.50000e-002z = -1.00000e-001 Tau_min = -1.23547e+002 at y = -7.50000e-002z = -6.93889e-018 user = -1.23428e+002 at y = -4.83092e-004Iy = 1.00000e-004Qy= 7.20000e-004at z = 4.83092e-004Iz = 5.62500e-005Qz= 5.40000e-004 在同等荷载作用下进行分析，也可满足使用要求。现场可根据情况选用两种不同规格的方木。（详细分析结果见有限元结构分析文件内容，本处未列出） 根据15×20cm受力方木支点反力可知，立杆承受上部荷载最大作用力为26.87KN，小于20+3×24m+20m连续刚构满堂支架立杆承受最大作用力36.73KN，不再对满堂支架立杆进行强度检算。 腹板外侧3排立杆支点反力分别为：10.06KN、12.25KN、23.04KN，外侧模板折算到单根钢管附加荷载约为2～4KN，叠加后小于立杆承受上部荷载最大作用力26.87KN，故不再对外侧立杆强度进行检算。 4、注意事项 ①本设计方案中临时支墩采用钢管混凝土柱，其混凝土密实程度是影响钢管混凝土柱承载能力的关键。建议采用C30无收缩混凝土，同时要求工人加强捣固质量。 ②满堂支架位于承台顶部回填区，最大回填深度8m左右，基坑回填应引起充分的重视，严格按照路基96区回填质量标准分层回填，避免出现整体下沉现象。同时应注意防止水的浸透影响，避免局部出现空洞。 ③腹板区支架平面间距为30×30cm，搭设时应注意选择尺寸偏差较小的碗扣支架，同时注意搭设顺序，降低搭设难度。 ④设计要求混凝土一次性浇筑，对模板、支架均提出较高的要求，项目部应注意加强碗扣支架质量验收（壁厚不得低于δ3.2mm）、搭设偏差等的控制。 ⑤受力主方木按15×20cm进行强度检算，检算结果偏于安全，在此基础上对10×15cm方木同荷载条件下进行验算，验算结果也能够满足规范许可承载力要求。实际使用时两种规格的方木均可选用，但需注意方木质量需达到《木结构设计规范 ⑥施工时注意临时支墩、墩顶部位等细部处理，避免发生漏浆现象。混凝土浇筑时必须安排专人负责检查支架、模板变形情况，出现问题立即处理。若条件许可应尽可能降低混凝土浇筑速度。
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