1、蓋梁模板及支撐體系設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)（一）、蓋梁工程概況本工程全線共七座橋梁，蓋梁共40個(gè)，均為三柱式墩結(jié)構(gòu)。各部分尺寸各橋相同，分別為：長(zhǎng)15.2m，寬1.6m，高1.4m，混凝土33.2m³。柱間距5.5m，兩側(cè)懸臂1.5m。計(jì)劃防震擋塊同蓋梁一起澆筑。如圖所示：（二）、蓋梁抱箍施工法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、側(cè)模設(shè)計(jì)側(cè)模為專(zhuān)用大鋼模，面板采用=6mm的Q235鋼板，肋板高度100mm。其中縱肋（橫橋向）、豎肋均采用10槽鋼，邊肋為=12mm的Q235鋼板與背肋連接。整座蓋梁側(cè)模每側(cè)設(shè)置16道拉桿梁，上下各有一道拉桿保證側(cè)模穩(wěn)定性。2、底模設(shè)計(jì)底模模為專(zhuān)用大鋼模，面板=6mm，肋板高度100mm。其中

2、縱肋（橫橋向）、橫肋（順橋向）均采用10槽鋼，邊肋在底部主要受力區(qū)采用等邊角鋼L100×10，其余部分為=12mm的Q235鋼板與背肋連接。3、橫梁（順橋向）采用10槽鋼立放，優(yōu)先布置底模接縫處及薄弱處，然后再加密布置。最大間距50cm。4、主支撐梁（縱梁）主梁采用28b工字鋼，長(zhǎng)度16m，安裝在三個(gè)抱箍之上，承受蓋梁施工的全部荷載。5、抱箍抱箍由兩塊半圓形高度為50cm的鋼板（=10mm）制作而成。兩片抱箍間采用M20高強(qiáng)螺栓連接，每側(cè)16顆，共計(jì)32顆。與混凝土的接觸面貼合一層23mm厚度的橡膠墊。緊固高強(qiáng)螺栓使抱箍產(chǎn)生對(duì)墩柱混凝土面的側(cè)壓力產(chǎn)生摩擦力，為主梁提供足夠的支座反力。

3、6、防護(hù)欄桿與工作平臺(tái)（1）在橫梁上每隔3條橫梁焊接一根豎向鋼筋，長(zhǎng)度50cm。當(dāng)橫梁安裝完畢時(shí)，將長(zhǎng)度1.2m的鋼管（50×1.5），再沿縱向安裝欄桿。鋼管間連接采用扣件連接。（2）在橫梁懸臂端放置竹膠板或竹踏板，方便作業(yè)人員走行。（三）、蓋梁抱箍法施工設(shè)計(jì)圖圖01 橋墩蓋梁模板支撐體系設(shè)計(jì)圖圖02 蓋梁模板設(shè)計(jì)圖（一）圖03 蓋梁模板設(shè)計(jì)圖（二）（含抱箍設(shè)計(jì)圖）（四）、主要材料數(shù)量匯總表表 1 蓋梁施工支撐體系材料統(tǒng)計(jì)表部位序號(hào)名稱單位數(shù)量重量(kg)總重量(kg)備注蓋梁模板1C1側(cè)模塊4936.2 3744.8 2C2側(cè)模塊2324.2 648.4 3C3側(cè)模塊2328.5

4、657.0 4D1底模塊2339.2 678.4 5D2底模塊4256.8 1027.2 6D3底模塊1368.4 368.4 7D4底模塊1371.1 371.1 8D5底模塊1448.0 896.0 9K1側(cè)模塊1104.7 104.7 10K2側(cè)模塊1106.4 106.4 11拉桿梁組3234.8 1113.6 12拉桿根325.4 172.8 13支架套277.2 308.8 14模板螺栓個(gè)22836.0 36.0 15防護(hù)欄套1111.4 111.4 模板重量小計(jì)10345.0 支撐部件18縱梁根67.0 42.0安裝在柱邊17橫梁根2030.0 720.016主梁根2766.4

5、1532.815抱箍套3165.0 495.0含螺栓整套蓋梁模板及支撐體系重量合計(jì)：13134.8 （五）、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)算說(shuō)明1、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（1）、滿足結(jié)構(gòu)受力的安全性。（2）、在滿足結(jié)構(gòu)受力安全情況下考慮撓度變形控制及撓度調(diào)整。（3）、采取比較符合實(shí)際的力學(xué)模型和實(shí)際的施工荷載。（4）、盡量采用已有的構(gòu)件和已經(jīng)使用過(guò)的支撐方法。2、注意事項(xiàng)（1）、蓋梁懸臂端為變截面，荷載分布不規(guī)則，但荷載必然比跨中段小，未簡(jiǎn)化計(jì)算采用與跨中段相同的均布荷載。（2）、抱箍在使用前必須進(jìn)行壓力試驗(yàn)，沉降及變形滿足要求后方可使用。（3）、第一個(gè)蓋梁澆筑時(shí)使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行主梁撓度觀測(cè)，安全監(jiān)控的同時(shí)驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果。（4）、

6、由于橋梁墩柱嵌入到模板內(nèi)，故風(fēng)荷載不予考慮。（六）、常數(shù)及各部件參數(shù)1、計(jì)算常量（1）、重力加速度：g=9.81m/s2=9.81N/kg（2）、鋼筋混凝土容重：=26KN/m32、重力荷載支撐體系中各構(gòu)件質(zhì)量取自前文蓋梁施工支撐體系材料統(tǒng)計(jì)表。（1）、蓋梁鋼筋混凝土自重：G1=33.2=863.2KN（2）、整套鋼模板自重：G2=10345g/1000=101.5KN（3）、橫梁自重：G3=(42+720)g/1000=7.5KN（4）、主梁（橫橋向）自重：G4=1532.8g/1000=15.0KN（5）、單個(gè)抱箍自重：G5=495g/1000=4.9KN（6）、施工荷載：Gp=(60&#

7、215;4+25×2+150)g/1000=4.3KN說(shuō)明：施工荷載假設(shè)澆筑時(shí)有工人及管理人員4名，60Kg/人；振動(dòng)棒2臺(tái)，25Kg/臺(tái)；其它設(shè)備150Kg。3、鋼材力學(xué)參數(shù)型鋼、拉桿（圓鋼）、鋼板彈性模量：E=2.1×105MPa=2.1×109KN/m2型鋼的截面力學(xué)參數(shù)詳見(jiàn)以下圖表。圖 1 型鋼截面圖表 2 型鋼參數(shù)表型 號(hào)截面面積(cm2)理論重量(kg/m)x-x軸y-y軸y-y1軸Z0IxWxixIx/SxIyWyIyIy1cm4cm3cmcmcm4cm3cm(cm4)(cm)28b工字鋼6147.9748153411.12436458.72.441

8、0#槽鋼12.7410 19839.73.9425.67.81.4254.91.52注:數(shù)據(jù)取自國(guó)標(biāo)規(guī)范熱軋型鋼(GB/T 706-2008)（七）、側(cè)模支撐計(jì)算1、力學(xué)模型假定混凝土澆筑時(shí)側(cè)壓力由拉桿和拉桿梁承受，如下受力圖：2、荷載計(jì)算振搗棒產(chǎn)生的壓力取Pz=4KPa混凝土澆筑時(shí)的側(cè)壓力：Pm=kh+Pzk為外加劑影響系數(shù)，夏季施工為防止坍落度損失，可能混凝土流動(dòng)性較強(qiáng)，取1.3；h為混凝土有效壓頭高度(m)，根據(jù)總體施工計(jì)劃，蓋梁施工將在6、7、8月份，根據(jù)氣象資料，入模溫度T取30；澆筑速度v取0.45m/h。v/T=0.45/30=0.015<0.035h=0.22+24.9v

9、/T=0.6mPm=kh+PZ=1.3×26×0.6+4=24.3KPa延蓋梁每延米上產(chǎn)生的側(cè)壓力按最不利因素考慮，即混凝土剛澆筑完畢時(shí)：P=PmH-h2=23×1.4-0.62=25.3KN3、拉桿受力計(jì)算拉桿擬采用20mm的圓鋼，容許抗拉應(yīng)力取140MPa，拉桿端焊接4.4級(jí)M22螺栓，抗拉強(qiáng)度400MPa，取最小值，即拉桿容許拉應(yīng)力=140MPa。根據(jù)模板設(shè)計(jì)圖得知，拉桿梁最大縱向間距為1.2m，計(jì)算拉桿的拉應(yīng)力為：=T1+T2A=1.2P2r2=1.2×25.32×3.142×0.012=48313KPa<=140MPa

10、結(jié)論：拉桿強(qiáng)度滿足要求！4、拉桿梁受力計(jì)算拉桿梁為2根10槽鋼連接（y軸向受力）制成，由上圖可知T1、T2為拉桿梁的支點(diǎn)即支座反力，拉桿梁為簡(jiǎn)支梁，按模板設(shè)計(jì)圖考慮模板肋寬及拉桿安裝位置，取梁長(zhǎng)l=1.7m。砼側(cè)壓力按均布荷載考慮：q0=1.2P/H=1.2×25.3/1.4=21.7KN/m單根10承受的荷載為：q=q0/2=10.9KN/m最大彎矩：Mmax=ql28=10.9×1.72÷8=3.94KNm彎曲應(yīng)力：=MmaxWx=3.94KNm39.7cm3=99.24MPa<w=160MPa撓度值：fmax=5ql4384EIx=5×10.

11、9×1.74384×2.1×109×198×10-8=2.85×10-4mfmax=0.29mm<f=l400=4.25mm結(jié)論：拉桿梁滿足要求！5、縱肋（橫橋向）受力計(jì)算：側(cè)模縱肋為單根10槽鋼（y軸向受力），上下間距0.3m，可按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，梁長(zhǎng)l同拉桿梁間距1.2m，拉桿梁為支點(diǎn)。縱肋荷載q計(jì)算按最不利點(diǎn)，即最底部縱肋做受力計(jì)算，安全系數(shù)k=1.2：q=kPm×1.2×0.3/1.2=8.75KN/m最大彎矩：Mmax=ql28=8.75×1.22÷8=1.575KNm結(jié)論：由此可見(jiàn)

12、縱肋最大彎矩遠(yuǎn)小于拉桿梁內(nèi)單根槽鋼，材料相同、截面相同，彎曲強(qiáng)度及撓度不做計(jì)算即可知其滿足要求。（八）、底模及橫梁計(jì)算1、底模縱肋計(jì)算底模縱肋直接架在橫梁之上(y軸方向受力)，橫向間距最大0.4m?？砂春?jiǎn)支梁計(jì)算，梁長(zhǎng)取橫梁最大間距，即l=0.8m。（1）、荷載計(jì)算：荷載來(lái)自縱肋上方的混凝土重力以及混凝土振搗產(chǎn)生的荷載4KPa，安全系數(shù)k=1.2：q=k0.4×0.8×1.4+4×0.4×0.8/l=19.4KN/m最大彎矩：Mmax=ql28=19.4×0.82÷8=1.552KNm結(jié)論：由此可見(jiàn)底模縱肋最大彎矩小于拉桿梁內(nèi)單根槽鋼

13、，材料相同、截面相同，彎曲強(qiáng)度及撓度不做計(jì)算即可知其滿足要求。（上方混凝土高度大于1m時(shí)可不計(jì)振搗荷載）2、橫梁計(jì)算橫梁也為10槽鋼，延y軸方向受力，布置最大間距0.5m。橫梁承受0.5m范圍內(nèi)的蓋梁砼自重、模板自重、施工荷載。假設(shè)主梁工字鋼在貼近墩柱位置安裝，則受力模型如下：荷載計(jì)算：最大間距處在D1底模和兩塊C1側(cè)模下方，由模板圖紙及工程量統(tǒng)計(jì)得知：?jiǎn)螇KC1底模為5.5×1.5m，重量936.2kg，附帶6根拉桿梁重量34.1kg；單塊D1底模重量339.2kg，縱向長(zhǎng)度2.3m。故橫梁承受的模板重力為Gk=g936.2+34.1×2/5.5+339.2/2.3

14、5;10-3×0.5=2.454KN橫梁承受的混凝土重力荷載為：施工振搗荷載取4KPaGm=1.6×1.4+4×1.6×0.5=36.33KN均布荷載：安全系數(shù)k=1.2q=kGk+Gm2a+l=1.22.454+36.332×0.244+1.324=25.68KN/m彎矩計(jì)算：Mmax=ql281-4a2l2=25.68×1.324281-4×0.24421.3242=4.86KNm彎曲應(yīng)力：=MmaxWx=4.86KNm39.7cm3=122.4MPa<w=160MPa最大撓度值：fmax=ql4384EIx5-2

15、4a2l2=25.68×1.3244384×2.1×109×198×10-85-24×0.24421.3242fmax=0.2mm<f=1324400=3.3mm結(jié)論：橫梁滿足要求。（九）、主梁計(jì)算主梁采用28b工字鋼，長(zhǎng)度l=16m，共兩根，架設(shè)在抱箍平臺(tái)之上，橫梁分布在15.5m范圍內(nèi)，是整個(gè)蓋梁模板支撐體系的主要受力構(gòu)件。1、荷載計(jì)算前文已對(duì)荷載進(jìn)行計(jì)算，主梁承受的荷載為蓋梁混凝土及模板、橫梁重力與施工過(guò)程中人員及機(jī)械的重力荷載，平均分配至兩根主梁。安全系數(shù)k=1.2G=G1+G2+G3+G4+Gp=863.2+101.5

16、+7.5+15+4.3=991.5KNq=G2l=991.52×15.5=32KN/m2、受力模型建立力學(xué)模型如圖：由受力圖得知，此結(jié)構(gòu)體系屬一次超靜定結(jié)構(gòu)，用位移法進(jìn)行解算。3、結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算(1)、計(jì)算支座反力Rc：第一步：解除C點(diǎn)約束，分別計(jì)算懸臂端荷載與梁中段均布荷載情況下彎矩與撓度。Mmax=-qa22=-2.53q C點(diǎn)位移量：fC'=-qa22l216EI ()D、E點(diǎn)位移量：fD'=fE'=qa32l+5ql28EI2+a2l ()Mmax=q2l28=15.125q C點(diǎn)位移量：fC=5q2l4384EI ()第二步：計(jì)算C點(diǎn)支座反力RC作用下

17、的彎矩與撓度Mmax=-RC2l4C點(diǎn)位移量：fC=-RC2l348EI ()第三步：加入C點(diǎn)支座計(jì)算支座反力RC 加入C點(diǎn)支座后可得如下方程：fC=-RC2l348EI-qa22l216EI+5q2l4384EI=0簡(jiǎn)化得：4RCl+q(6a2-5l2)=0RC=-6a2-5l24lq=5.494q ()（2）、計(jì)算支座反力RA、RB：由靜力平衡原理可得：RA=RB=2l+a-RC2=5.003q ()（3）、彎矩分析由結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)資料可得知，均布荷載下連續(xù)梁結(jié)構(gòu)最大彎矩出現(xiàn)在支座頂負(fù)彎矩，根據(jù)疊加原理，此結(jié)構(gòu)最大彎矩也出現(xiàn)在支座頂負(fù)彎矩，且由于兩端懸臂處荷載作用，跨中正彎矩影響也會(huì)變小，故

18、跨中彎矩不做計(jì)算。由現(xiàn)有條件根據(jù)疊加原理可求得A、B、C點(diǎn)負(fù)彎矩：MA=MB=-qa22=-2.53q MC=q2l28+-RC2l4+(-qa22)=-2.51q 由此可知，最大彎矩來(lái)自在A點(diǎn)和B點(diǎn)處負(fù)彎矩。繪制均布荷載q彎矩圖：注:此結(jié)果也在Autodesk Robot Structural Analysis軟件中得到驗(yàn)證！圖示的正彎矩值為該軟件計(jì)算（4）、梁端最大位移fmax=qa2l324EI6a22l2+3a32l3-1 =qal33EI3a22l2+3a38l2-1=2.25×5.53q3EI3×2.2522×5.52+3×2.2538

19、15;5.53-1=-90.25qEI ()4、縱梁結(jié)構(gòu)計(jì)算（1）、彎曲應(yīng)力：根據(jù)以上力學(xué)計(jì)算得知，最大彎矩出現(xiàn)在A、B支座頂?shù)呢?fù)彎矩，代入q后：Mmax=MA=MB=-2.53q=-2.53×32=-80.96KNm=MmaxWx=80.96KNm534cm3=151.6MPa<w=160MPa（2）、最大撓度值：最大撓度發(fā)生在主梁懸臂端，即：fmax=-90.25qEIx=-90.25×322.1×109×7481×10-8=0.0184m=18.4mmfmax=18.4mm>f=a400=2250400=5.6mm結(jié)論及說(shuō)明：

20、主梁抗彎強(qiáng)度滿足施工要求，即可保證安全性滿足要求。但兩端懸臂處下?lián)隙瘸鋈菰S值（l/400）。在實(shí)際施工中，由于蓋梁懸臂端混凝土量較小，混凝土重力荷載也相對(duì)較小，同時(shí)考慮到模板橫梁、縱肋、拉桿的相互作用，實(shí)際下?lián)现祽?yīng)小于計(jì)算值fmax?？稍跐仓炷林?，分別在主梁懸臂端和跨中設(shè)置4處觀測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控實(shí)際施工的模板沉降情況，據(jù)此數(shù)據(jù)確定是否需要設(shè)置上拱度和拋高。亦可以對(duì)主梁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)增加其慣性矩及抗彎模量。（十）、抱箍計(jì)算1、抱箍承載力計(jì)算由橫梁計(jì)算得知，抱箍為主梁提供支座反力，則抱箍與墩柱摩擦力必須大于最大支座反力且承受自重。支座反力最大出現(xiàn)在中間墩柱，則抱箍承受的最大豎向壓力N為：N=2RC+G

21、2=2×(5.494×32)+4.9=356.52KN該值即需要抱箍產(chǎn)生的摩擦力。（Rc僅為一側(cè)的最大支座反力，有兩根主梁，所以需乘2）2、抱箍螺栓計(jì)算根據(jù)抱箍結(jié)構(gòu)圖，由緊固32顆（n）SC8.8級(jí)M20高強(qiáng)螺栓產(chǎn)生的預(yù)拉力，使抱箍與墩柱混凝土面間產(chǎn)生豎向摩擦力。但支撐力傳導(dǎo)分以下兩種情況：情景一：當(dāng)主梁安裝在抱箍平臺(tái)時(shí)按抱箍設(shè)計(jì)圖，主梁在抱箍平臺(tái)時(shí)，由抱箍平臺(tái)產(chǎn)生的抗剪力支撐整個(gè)蓋梁模板體系。螺栓僅提供拉力，剪力由抱箍平臺(tái)承擔(dān)。抱箍?jī)?nèi)側(cè)平鋪粘貼一層無(wú)紡?fù)凉げ?，取土工布與金屬間的摩擦系數(shù)0=0.3。則每顆螺栓的拉力：S=N0n=356.520.3×32=37.14KN<S=110KNs為SC8.8級(jí)M20高強(qiáng)螺栓的容許預(yù)拉力（取自JGJ82-1991 表）。結(jié)論：此時(shí)螺栓數(shù)量滿足要求。情景二：當(dāng)主梁安裝在螺絲孔一側(cè)時(shí)由于部分墩柱高度較低，螺絲孔位于蓋梁下，無(wú)法緊固，如將主梁安裝在抱箍螺絲孔一側(cè)時(shí)將會(huì)極大方便施工。此時(shí)由螺栓產(chǎn)生的抗剪力支撐整個(gè)模板體系。32顆M20高強(qiáng)螺栓的容許剪力：（安全系數(shù)k取1.7）SL=Snk=110×0.3×321.7=621.18KN>N=351.62KN結(jié)論：32顆高強(qiáng)螺栓極限抗剪力大于施工荷載，故在此情況下亦可滿足要求。3、螺