盖梁穿心棒工字钢施工验算

本工程盖梁长17米、宽2米，高1.6米。因本桥盖采用在墩柱上预留孔穿钢棒搭设支承平台施工。工人上下通道搭设安全爬梯。

（一）支承平台布置

盖梁施工支承平台采用在三个墩柱上各穿一根3m长φ9cm钢棒，在钢棒上放置一根不小于12米长的[16槽钢，开口向上，用于放置32t千斤顶，在墩柱两侧各安装一根18m长45a工字钢置于千斤顶上做横向主梁，两工字钢间在端头、中部采用对拉螺杆连接，搭设施工平台，主梁上面安放一排每根3m长 的I16工字钢，间距为80cm作为分布梁。分布梁上铺设盖梁底模。传力途径为：盖梁底模——纵向分布梁（I16工字钢）——横向主梁（45a工字钢）——千斤顶——φ9cm钢棒

盖梁支撑系统布置图

（二）计算依据

本计算书采用的规范如下：

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2011）

《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》（JGJ130-2011）

《路桥施工计算手册》周水兴 著

其他现行相关规范、规程

（三）计算参数

1、主要材料

1）I16工字钢

截面面积为：A=26.1cm2

截面抵抗矩：W=140.9cm3

截面惯性矩：I=1127×cm4

弹性模量E=2.1×105Mpa

钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

2）45a工字钢

横向主梁采用2根45a工字钢。每根工字钢勒板间距2米，设置一块加筋板。

截面面积为：A=102cm2，

X轴惯性矩为：IX=32241cm4，

X轴抗弯截面模量为：WX=1433cm3，

钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

3）钢棒

钢棒采用φ90mm高强钢棒(A45)，

截面面积为：A=3.14×452=6358.5mm2，

惯性矩为：I=πd4/32=3.14×904/32=643.8×104 mm4

截面模量为：W=πd3/32=7.15×104 mm3

抗剪强度设计值［τ］=178Mpa。

2、设计荷载

砼自重

砼自重统一取160cm梁高为计算荷载，

砼方量：V=51.7m3，钢筋砼按26KN/m3计算，

砼自重：G1=51.7×26=1344.2KN

模板、支架自重：

模板总面积：A=90㎡

模板底面积：A=34.8㎡

（1） 钢模板自重：根据模板厂家制造工艺，一套模板共计8吨，总面积90㎡，每平米模板自重约90kg；

G模板=90×90×10=81KN

(2) I16工字钢

3m长 I16工字钢钢平均间距0.5m，盖梁长17米；共22根，对称布置。考虑墩柱也作为承载单元，不参与工字钢验算。则I16工字钢按间距0.5m布置，并计算单根承载能力。

G16工字钢=3×20.5×10×1=0.624KN

砼自重换成单根I16自重荷载：G1=0.5×2×1.6×26=41.6KN

G模板=（2×1.6×0.5+2×0.5）×90×10=2.34KN

(3)I45a工字钢

18米长I45a工字钢,数量2根，带加劲板，间距2.1m

G45工字钢=18×80.4×10×2=29KN

根据《路桥施工计算手册》表8-1：

施工荷载

施工人员、小型机具、堆放荷载： 2.5 KN/㎡

振捣混凝土产生的冲击荷载： 5KN/㎡

荷载组合及施工阶段

盖梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2，施工荷载按活载考虑组合系数1.4。

单根I16工字钢荷载集度w1=[1.2×(41.6+2.34+0.624)/（2×0.5）+1.4*(5+2.5)]×0.5=64×0.5=32kn/m

3、受力模型

1） I16工字钢分布梁计算模型：

I16工字钢分布梁直接承受底模以上的自重， I16工字钢分布在圆柱两侧的45a工字钢上，两工字钢主梁紧贴圆柱，盖梁底宽为200cm。平均间距50cm。

2）45a工字主横梁计算

纵向工字钢可简化为支撑于2根穿心钢棒的两端带悬臂的单跨简支梁，计算跨度为18米，支点间距5.8米。并加筋板链接。

利用midas civil建立整体模型计算，如下图：

强度、刚度计算：

根据建模计算，得出如下结果：

I16工字钢最大弯矩：MI16=11.8 KN·m

抗弯应力：σ=M/W=11.8/140.9=83.74Mpa<[σ]=145Mpa,与建模计算83.48基本吻合，满足要求。

最大挠度：f= 0mm<[f]=200/400=0.5mm,满足要求。

I45a工字钢最大弯矩：MI45a=66.7 KN·m

抗弯应力：σ=M/W=66.7/1433=46.54Mpa<[σ]=145Mpa,与建模计算46.54基本吻合，满足要求。

最大挠度：f= 1mm<[f]=540/400=1.35mm,满足要求。

3）钢棒计算

根据施工工艺，钢棒采用3根3米，直径90mm的45号钢棒，计算钢棒受力时，荷载对称，最终荷载通过钢棒传递至下部墩柱混凝土受力，受力点为6个钢棒支点与千斤顶接触点。因此可用支座反力验算钢棒的抗剪强度。

荷载效应组合：Q=261.4KN

τ=Q/A=261.4/6358.5=41.11MPa<Iτ]=177Mpa

结论： 综合以上计算得知，此支架方案能满足施工受力要求。