0#塊現澆支架設計計算書1工程概況1.1項目背景與支架功能應用場景：大橋0#塊混凝土現澆施工支撐體系，采用三角托架支架形式，承擔0#塊單箱單室混凝土結構的澆筑、養(yǎng)護及施工荷載，確保施工過程中結構穩(wěn)定與安全施工參數：0#塊混凝土一次澆筑完成，支架需承受混凝土自重、模板荷載及施工活載，核心控制指標為構件強度、剛度及基礎錨固可靠性結構位置：依托墩柱設置，支架與墩柱通過預埋件連接，形成獨立受力體系，避免對既有結構產生附加荷載1.2關鍵結構尺寸與布置結構部位標高/跨度參數備注0#塊混凝土單箱單室截面，一次澆筑混凝土容重按26kN/m3計算支架總高度離地最大高度H=12.5m對應橫向位移控制基準H/400主縱梁跨度最大跨度L=6.2m對應豎向位移控制基準L/400牛腿支撐間距橫向3.0m，縱向5.0m按受力均勻性優(yōu)化布置預埋件位置上支點標高+9.0m，下支點標高+6.0m與墩柱混凝土可靠錨固2計算依據與規(guī)范標準2.1主要設計規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范（2006年版）》（GB50009-2001）《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）《建筑鋼結構焊接技術規(guī)程》（JGJ81-2002）《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）《建筑施工高處作業(yè)安全技術規(guī)范》（JGJ80-2016）2.2設計手冊與參考資料《鋼結構連接節(jié)點設計手冊（第二版）》項目施工圖設計文件及技術交底資料MidasCivil有限元分析軟件技術手冊（用于整體模型計算）2.3計算方法與原則計算方法：極限狀態(tài)法，強度驗算采用荷載基本組合，剛度驗算采用荷載標準組合荷載傳遞：分層傳遞原則，從混凝土荷載→分配梁→主縱梁→主橫梁→牛腿→預埋件→墩柱，確保受力路徑清晰安全系數：鋼材強度安全系數按規(guī)范要求取值，預埋件錨固安全系數不低于1.23結構體系與材料參數3.1支架結構組成3.1.1結構層次劃分（自上而下）結構層次構件名稱規(guī)格型號材料類型功能面層支撐分配梁工10a工字鋼Q235B鋼傳遞混凝土荷載至主縱梁，均勻分布荷載主受力層主縱梁工40a工字鋼Q235B鋼承受分配梁傳遞荷載，縱向受力核心構件主橫梁2HM588×300、HM588×300Q235B鋼橫向受力核心構件，連接主縱梁與牛腿支撐轉換層牛腿橫梁2HM588×300Q235B鋼牛腿頂部荷載轉換，連接主橫梁與卸荷塊牛腿斜撐2工40a工字鋼Q235B鋼承受豎向荷載與水平荷載，提供抗傾覆約束牛腿豎撐工40a工字鋼Q235B鋼輔助豎向受力，增強牛腿整體剛度基礎錨固層預埋件（上支點/下支點）錨筋Φ25，錨板25mm厚Q235B鋼+混凝土支架與墩柱連接核心，傳遞全部荷載至墩柱輔助構件卸荷塊鋼制楔形塊Q235B鋼施工過程中調整標高，便于支架拆除平聯(lián)角鋼∠100×8Q235B鋼增強支架整體穩(wěn)定性，傳遞水平力3.1.2關鍵節(jié)點構造牛腿節(jié)點：斜撐與豎撐通過螺栓連接，節(jié)點處設置加勁板（厚度20mm），增強節(jié)點抗剪與抗彎能力預埋件節(jié)點：錨筋采用穿孔塞焊與錨板連接，錨板與墩柱混凝土接觸面做粗糙處理，提升錨固可靠性主橫梁與牛腿連接：采用高強螺栓連接（M24，8.8級），螺栓間距150mm，確保荷載有效傳遞3.2材料力學性能3.2.1鋼材性能（Q235B）材料性能強度設計值彈性模量E容重備注抗拉/抗壓/抗彎205MPa（板厚＞16mm）206×103MPa78.5kN/m3用于錨板、加勁板等厚板構件215MPa（板厚≤16mm）206×103MPa78.5kN/m3用于工字鋼、角鋼等薄壁構件抗剪120MPa（板厚＞16mm）---125MPa（板厚≤16mm）---3.2.2混凝土性能（墩柱C50）材料性能強度設計值彈性模量E容重軸心抗壓23.1MPa3.45×10?MPa25kN/m3軸心抗拉1.89MPa--錨筋錨固區(qū)局部抗壓32.4MPa（βc=1.0）--3.2.3構件截面參數（關鍵受力構件）構件名稱截面面積A（cm2）截面模量Wx（cm3）慣性矩Ix（cm?）回轉半徑i（cm）單位重量（kg/m）工40a工字鋼80.12610902170016.463.0HM588×300137.523406920022.5108.02HM588×300（雙拼）275.0468013840022.5216.0工10a工字鋼14.34549.02454.1411.2錨筋Φ254.909----3.3剛度設計要求控制項目允許限值計算依據適用構件橫向位移H/400（H為離地高度）《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003主縱梁、主橫梁、牛腿豎向位移L/400（L為構件跨度）《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2001分配梁、主縱梁、主橫梁節(jié)點轉角≤1°施工工藝要求牛腿與預埋件連接節(jié)點4荷載分析與組合4.1荷載取值4.1.1永久荷載荷載類型荷載值計算依據作用部位0#塊混凝土自重26kN/m3按混凝土實際體積計算分配梁以上全部支撐結構模板及支架自重3.0kN/m2含模板、連接件、支撐構件自重主縱梁、分配梁預埋件及錨筋自重按實際重量計算錨板25mm厚，錨筋Φ25預埋件節(jié)點卸荷塊及輔助構件自重0.5kN/個鋼制楔形塊，單個重量約50kg牛腿橫梁頂部4.1.2可變荷載荷載類型荷載值計算依據作用部位施工人員及設備荷載2.5kN/m2《建筑結構荷載規(guī)范》表5.1.1分配梁、主縱梁混凝土傾倒及振搗荷載2.0kN/m2施工工藝要求，振搗器附加荷載分配梁、模板接觸面風荷載0.895kPa（設計值）《港口工程荷載規(guī)范》，基本風壓0.416kPa，體型系數1.3，高度系數1.38支架整體，順橋向作用溫度荷載±15℃施工環(huán)境溫度變化范圍鋼結構構件，產生溫度應力4.2荷載組合驗算類型組合公式分項系數適用工況強度驗算（基本組合）1.35×永久荷載+1.4×可變荷載永久荷載1.35，可變荷載1.4（風荷載取0.6組合值系數）所有受力構件強度驗算剛度驗算（標準組合）1.0×永久荷載+1.0×可變荷載不計分項系數位移控制構件（主縱梁、主橫梁）穩(wěn)定性驗算1.2×永久荷載+1.4×可變荷載永久荷載1.2，可變荷載1.4牛腿抗傾覆、支架整體穩(wěn)定預埋件錨固驗算1.35×永久荷載+1.4×可變荷載同強度組合錨筋面積、錨固長度驗算5整體模型計算（MidasCivil）5.1計算模型建立5.1.1模型參數單元類型：采用梁單元模擬工字鋼、角鋼構件，殼單元模擬錨板、加勁板，彈簧單元模擬預埋件與混凝土接觸約束邊界條件：預埋件處設置固定約束（限制x、y、z向位移及轉角），牛腿節(jié)點處設置剛性連接，平聯(lián)設置鉸接約束荷載施加：混凝土自重按體積荷載施加于分配梁，活載按均布荷載施加于分配梁頂面，風荷載按線荷載施加于支架側面5.1.2工況設置工況編號工況描述荷載組合驗算重點工況1混凝土澆筑完成（最不利）1.35×混凝土自重+1.35×模板支架自重+1.4×施工荷載+0.6×1.4×風荷載構件強度、基礎反力工況2混凝土養(yǎng)護階段1.0×混凝土自重+1.0×模板支架自重+1.0×風荷載構件剛度、位移驗算工況3支架拆除階段1.2×剩余混凝土自重+1.2×支架自重+1.4×拆除設備荷載牛腿節(jié)點強度、卸荷塊受力5.2整體計算結果5.2.1關鍵構件內力與應力構件名稱最大軸力（kN）最大彎矩（kN?m）最大剪力（kN）綜合應力（MPa）允許應力（MPa）是否滿足牛腿橫梁（2HM588×300）446.8（壓）563.2965.386.6205是牛腿斜撐（2工40a）770.3（壓）106.3137.269.4215是牛腿豎撐（工40a）188.1（壓）0.10.334.1215是主橫梁（2HM588×300）3.7（拉）749.4583.697.5205是主縱梁（工40a）5.8（拉）70.995.566.4215是分配梁（工10a）1.2（壓）8.515.242.3215是5.2.2位移驗算結果位移類型計算值（mm）允許值（mm）控制依據是否滿足主縱梁豎向位移10.415.5（6200/400）豎向位移L/400是主橫梁橫向位移8.431.2（12500/400）橫向位移H/400是牛腿頂部轉角0.5°1.0°施工工藝要求是5.2.3基礎反力（工況1，最不利）預埋件類型豎向力（kN）水平力（kN）彎矩（kN?m）荷載傳遞路徑上支點預埋件960.3（壓）511.2（推）563.2牛腿→上支點預埋件→墩柱混凝土下支點預埋件706.6（壓）516.8（拉）93.6牛腿→下支點預埋件→墩柱混凝土6關鍵部件專項驗算6.1牛腿強度驗算6.1.1牛腿整體受力分析荷載條件：上支點豎向力960.3kN（壓）、水平力511.2kN（推），下支點豎向力706.6kN（壓）、水平力516.8kN（拉），牛腿斜撐與水平方向夾角α=60°內力分解：牛腿斜撐軸力N_{斜撐}=(960.3+706.6)/sin60°+(516.8-511.2)/cos60°≈1666.9/0.866+5.6/0.5≈1925.1+11.2=1936.3kN（壓）牛腿豎撐軸力N_{豎撐}=(960.3+706.6)-N_{斜撐}×sin60°≈1666.9-1936.3×0.866≈1666.9-1676.8≈-9.9kN（拉，可忽略）6.1.2牛腿橫梁強度驗算（2HM588×300，雙拼）截面參數：組合截面面積A=275cm2，截面模量W_x=4680cm3軸壓+彎矩組合應力：\sigma=\frac{N}{A}+\frac{M}{W_x}=\frac{446.8??10?3}{275??10?2}+\frac{563.2??10a??}{4680??10?3}a??16.2+120.3=136.5MPaa?¤205MPa滿足要求。6.1.3牛腿斜撐強度驗算（2工40a，雙拼）截面參數：組合截面面積A=2×80.126=160.252cm2，截面模量W_x=2×1090=2180cm3軸壓+彎矩組合應力：\sigma=\frac{1936.3??10?3}{160.252??10?2}+\frac{106.3??10a??}{2180??10?3}a??120.8+48.8=169.6MPaa?¤215MPa滿足要求。6.1.4牛腿節(jié)點加勁板驗算（20mm厚Q235B）節(jié)點剪力：V=965.3kN（牛腿橫梁最大剪力）加勁板抗剪面積：A_v=2×(300×20)=12000mm2（2塊加勁板，高度300mm）剪應力：\tau=\frac{V}{A_v}=\frac{965.3??10?3}{12000}a??80.4MPaa?¤120MPa滿足要求。6.2預埋件錨固驗算（上支點/下支點）6.2.1上支點預埋件（錨筋Φ25，12根，錨固長度35d=875mm）荷載條件：豎向力F_v=960.3kN，水平力F_h=511.2kN，彎矩M=563.2kN·m錨筋受力分解：豎向力分配：F_{v,i}=960.3/12≈80.0kN/根水平力分配：F_{h,i}=511.2/12≈42.6kN/根彎矩分配：F_{M,i}=\frac{M×y_i}{\sumy_i2}，最外排錨筋y_i=300mm，\sumy_i2=4×(3002+1502)=4×(90000+22500)=450000mm2，F_{M,i}=\frac{563.2×10?×300}{450000}≈375.5kN/根單根錨筋總拉力：F_i=\sqrt{(F_{h,i}+F_{M,i})?2+F_{v,i}?2}=\sqrt{(42.6+375.5)?2+80?2}a??\sqrt{332311+6400}a??582.0kN錨筋抗拉承載力：F_{u}=f_y??A_s=300??490.9a??147.3kN/?

1???HRB400???f_y=300MPa???（計算錯誤，修正錨筋數量為24根，F_{M,i}=\frac{563.2×10?×300}{2×450000}≈187.7kN/根，F_i=\sqrt{(42.6+187.7)2+402}≈233.5kN，仍超限，改用Φ32錨筋，A_s=804.2mm2，F_u=300×804.2≈241.3kN≥233.5kN，滿足要求）6.2.2預埋件錨板驗算（25mm厚Q235B）錨板受壓面積：A_c=300×300=90000mm2（錨板尺寸300×300mm）局部壓應力：\sigma_c=\frac{F_v}{A_c}=\frac{960.3??10?3}{90000}a??10.7MPaa?¤32.4MPa滿足要求。6.2.3錨筋與錨板焊接驗算（角焊縫h=10mm，E43焊條）焊縫長度：l_w=300-2×10=280mm（每根錨筋焊縫長度）焊縫抗剪承載力：F_{w,u}=0.7h??l_w??f_v^w=0.7??10??280??160a??313.6kN/?

1a?￥233.5kN滿足要求。6.3卸荷塊驗算（鋼制楔形塊，Q235B）6.3.1荷載條件單塊卸荷塊承受豎向力P=446.8/4=111.7kN（4塊卸荷塊均分牛腿橫梁荷載）6.3.2接觸面積驗算卸荷塊接觸面積A=150×150=22500mm2（接觸面尺寸150×150mm）接觸壓應力：\sigma=\frac{P}{A}=\frac{111.7??10?3}{22500}a??4.96MPaa?¤215MPa滿足要求。6.3.3楔形面抗滑驗算（摩擦系數μ=0.3）抗滑力：F_{抗}=μ×P=0.3×111.7≈33.5kN水平推力：F_{推}=P×tan15°≈111.7×0.268≈29.9kN≤33.5kN滿足要求。6.4平聯(lián)構件驗算（角鋼∠100×8，Q235B）6.4.1荷載條件風荷載產生水平力F=0.895×12.5×3.0≈33.6kN（平聯(lián)間距3.0m，支架高度12.5m）單根平聯(lián)承受軸力N=33.6/2=16.8kN（2根平聯(lián)分擔）6.4.2強度驗算截面參數：面積A=15.64cm2，回轉半徑i_x=3.98cm，i_y=1.57cm拉應力：\sigma=\frac{N}{A}=\frac{16.8??10?3}{15.64??10?2}a??10.7MPaa?¤215MPa滿足要求。6.4.3穩(wěn)定驗算（長度l=3.0m，兩端鉸接）長細比：\lambda_y=\frac{3000}{15.7}≈191（弱軸y-y方向控制）穩(wěn)定系數：查GB50017-2003表D.0.2，λ=191對應φ=0.180穩(wěn)定應力：\sigma=\frac{16.8??10?3}{0.180??15.64??10?2}a??59.4MPaa?¤215MPa滿足要求。7支架整體穩(wěn)定性驗算7.1抗傾覆驗算（工況