桥满堂支架计算书.docx
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桥满堂支架计算书
连续箱梁满堂支架
设计计算书
编制:
复核:
审核:
现浇箱梁满堂支架计算书
设计依据
设计采用规范
1.《钢结构设计规范》(GB50017-2003;
2.《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008);
3.《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008);
4•《路桥施工计算手册》周水兴等主编(人民交通出版社);
5.《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004;
6.《木结构设计规范》(GB5005-2003。
材料力学及截面特性
现浇支架所需用到的材料力学特性见下表。
表2.2-1材料力学特性
材料
型号
弹性模量
(MPa
抗弯强度
(MPa
抗剪强度
(MPa
规氾编号
钢材
Q235A
206000
215
125
2
竹胶合板
15mm
9898
35
4
木材
TC17-A
10000
17
1.7
4
现浇支架结所需截面特性见下表。
表2.2-2材料截面特性
规格
截面积
(mm)
重量
(N/m)
截面惯性矩Ix
(mm4
截面最小抵抗矩
(mm3
净面积矩
Sx(mm3
腹板厚度
tw(mm
工钢
I12工字钢
1810
142.1
77460
钢管
①48X3.5
489
38.4
121900
5080
方木
100X100
10000
60
166670
3.设计说明
碗扣式支架由可调底座、立杆、横杆、可调托座、横桥向分配梁(112工字钢)、
顺桥向方木、厚竹胶板等组成,详见图。
By2w9DH32GVBKV
支架布置:
1、立杆布置:
支架立杆水平间距在顺桥向梁端两侧3.5m范围采用0.6m,其余顺桥向纵向间距为0.9m,横向梁底中央正下方宽度范围内采用0.6m,翼板外侧施工平台脚手架搭设横向间距0.9m,步距120cm9ebuRNc4x4iBt1。
剪刀撑布置:
顺桥向每7跨设置一排通高横桥向剪刀撑;横桥向剪刀撑分别在支架最外侧,两个边腹板、中腹板位置设置。
底、腹板为15mm竹胶板,模板下方为纵桥向放置的10cm方木,间距腹板位置0.2m,翼缘及底板位置0.3m,按实际情况加密。
方木下方为横桥向通长的112工字钢,由支架顶托往下传力。
2BSJkJMxaG087F
90cmeXqvUjJ。
外腹板侧面模板的面板为15mn竹胶板,横肋采用10cm方木,竖肋为©48x3.5mm钢管弯制。
由带顶托的©48x3.5mm钢管作为竖肋支撑,结合立杆纵距布置,©48x3.5mm钢管与不少于两根支架立杆之间用扣件固定,且靠近外侧边缘的一个扣件要尽量接近水平杆节点位置。
为增强结构的安全,立杆最上端步距设置为
d1rlipV
4.支架结构验算
4.1碗扣支架承载力计算
由于现浇箱梁时,混凝土对底模及以下支架为竖向力荷载,对侧模为水平力荷载,故分别对竖向和水平力进行计算。
0VD5HKssd5372j。
4.1.1竖向力荷载标准值
根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)4.2.4节分别对碗
扣支架竖向永久荷载和可变荷载进行计算。
ZJmuyC。
t26q1gJ。
⑴永久荷载
1模板及支撑架自重标准值Qi:
10m以下的支撑架可不计算架体自重;
2新浇筑预应力钢筋混凝土自重标准值Q2。
箱梁腹板、底板在各箱室保持一致,可取箱梁结构的翼板边线至第一个中腹板位置进行计算,箱梁砼容重取26kN/mtRynabXWibSMyqt。
⑵可变荷载
施工人员及设备荷载标准值Q3:
1kN/m2;
浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值Q4:
2kN/m2;
4.1.2水平力荷载标准值
根据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)4.1.1节分别对碗扣支架竖向永久荷载和可变荷载进行计算。
GExwJm80edg1Zr。
⑴永久荷载
新浇混凝土对模板的侧压力标准值G4K
新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
F0.22J。
12V,FcH
其中:
F—新浇混凝土对模板的侧压力计算值(kN/m);
c—新浇混凝土的重力密度,取24.0kN/m3;
to—新浇混凝土的初凝时间,暂取10h;
V—混凝土的浇筑速度,取0.3m/h;
H—模板计算高度,箱梁分两次浇筑,对于1.4m高梁取1.35m;
i—外加剂影响修正系数,取1.2;
2—混凝土坍落度影响修正系数,取1.150
将已知参数代入以上两个公式计算混凝土最大侧压力F:
F0.22ct012V0.2224101.21.150.339.91KNm2
FcH241.3532.4KNm2
取二者较小值,得梁高1.4m箱梁混凝土侧压力标准值G4K32.4KN/m2;
⑵可变荷载
①倾倒混凝土时产生的荷载标准值Q3k,取2kN/m2o
②风荷载Q5
根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》4.3.1所示,作用于模板支撑架上
水平风荷载标准值的计算公式如下式所示。
tRSESBAv02VZGa
Wk0.7zsW0
式中:
Wk风荷载标准值(KN/m);
附录D
风压高度变化系数,按《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》
采用,本桥为C类地形,高度在10m以内,取为0.74;w6uOoA9bIHiwSL
w0——基本风压(kN/nf),按照贵州地区1/50取值W00.3KNm2;
风荷载的计算如下所示
wk0.70.741.1720.30.18KN/m2
I、上端模板风压标准值
碗扣支架箱梁侧模板风荷载,选取C-C断面处横桥向一排立杆上箱梁侧模板所承受的风荷载进行验算,立杆在纵桥向的纵距最大为0.9m,侧模面积A0.91.41.26m2;将箱梁所受风力均匀作用于碗扣支架立杆顶部,则单根立
杆顶部所承受的侧模传递的风荷载为:
eFBxyR26GOrZP2
w11.4wkA1.40.181.260.32KN
U、碗扣支架风压
a、节点风荷载
支架立杆步距为1.2m,纵距按0.9m计,单根斜杆最多同时连接6排立杆,如下图所示。
挡风系数01.20.90.048/1.20.90.093。
标准风荷载wk0.70.181.200.014KN/m2。
考虑排架连续承受风荷载计算,
1-01-0.0930.907
多层架体总和系数:
s1410.9070.90720.90733.4。
求得节点风荷载:
w1.4swk1.20.91.43.40.0141.20.90.07KN
b、节点风荷载在斜杆及立杆产生的内力
由《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》规定,架体内力计算应将风荷载化解为每一节点的集中荷载w;
斜杆内力计算简图
F列公式计算。
第一层模板风荷载:
各层支架风荷载:
立杆内力在迎风面为拉力,背风面为压力,故单根立杆风荷载产生的轴向压力为
0.7KN
4.1.3竖向荷载效应组合
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008第562条,
单肢立杆轴向力和承载力应按下列公式计算:
NWDzvl。
QkBDQai
⑴不组合风荷载时,单肢立杆轴向力:
N1.2(QiQ2)1.4(Q3QJLxLy
⑵组合风荷载时,单肢立杆轴向力:
N1.2(Q1Q2)0.91.4(Q3QqSyQ5
由于此处风荷载较小,因此最不利荷载为不组合风荷载时受力。
由软件计算得:
由图可知,箱梁浇筑完成后,支架钢管最大轴力为:
NU=31.1KN。
4.1.4水平荷载效应组合
将4.1.2节计算得,梁高1.4m箱梁混凝土最大侧压力标准值G4K为32.4KN/叭
Q3K取2KN/tf,分别加载至①48竖肋上。
KzLuuSawBArQ52
根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008第431条,单位面积所承受的侧向压力应按下列公式计算:
I7XV5IM。
Jh0ggl3。
S1.2G4K1.4Q3K
梁高1.4m箱梁①48竖肋纵桥向间距为0.9m。
将已知荷载代入上式计算得单根竖肋最大侧压力组合。
S0.91.2Gk1.4Qk0.9(1.232.41.42)37.5KN//m
4.2立杆稳定性验算
碗扣支架立杆采用外径48mm壁厚3.5mm钢管,面积A=489ml2,回转半径
i=15.8mm截面模量W=4.49X103mrK抗压、弯强度设计值f205MPa,碗扣单根
立杆最大轴向力为N31.1KN。
iCNMvRFYuSmufj。
单根立杆进行稳定性验算时,需满足:
’f
A
满堂碗扣支架立杆计算长度按下式计算
10h2a
其中a为立杆伸出顶层水平杆长度,设计控制在60cm最上层步距控制在
h=90cm则Ioh2a90260210Cm
压杆长细比为:
l0/i2100/15.95131.7。
由此可查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ170-2011)附录C,可知
立杆稳定系数0.383
立杆稳定性验算:
经验算,底、腹板下立杆强度、稳定性满足设计要求。
翼板下侧模竖肋
腹板上的现浇混凝土水平压力通过©48x3.5mm钢管竖肋传递给横杆。
箱梁斜撑构造图
侧模©48x3.5mm竖肋钢管截面参数指标:
34
W4490mmI108000mm
侧模钢管竖肋检算:
方木小楞此部位按间距0.30米布置。
背带采用2©48mX3.5mm
强度及刚度检算
Midascivil应力图Midascivil位移图wMCTvbtKrsAhBT。
计算结果:
最大变形0.9mm700/4001.8mm满足要求
4.3扣件抗滑强度计算
根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.6.4规定,自上而下叠加斜杆的最大内力,验算斜杆两端连接扣件抗滑强度,按照下式计算。
fCUctMc。
3meffF5。
n
wsQC
1
式中:
QC——扣件抗滑强度,取8KN。
支架平均高度5m,共i=4层横杆,贝在斜杆产生的荷载总和:
n
wsws1i-1ws0.534-10.10.83KN8KN
1
通过以上计算可知,斜杆两端连接扣件抗滑强度满足施工使用的要求。
4.4架体抗倾覆验算
支架搭设高度按5m计算,宽度13.8m。
单排立杆中心线以左迎风面风荷载对立杆产生的为拉应力,以右背风面风荷载对立杆产生的为压应力,以拉应力之和验算支架的整体抗倾覆性。
单排21根立杆,每5根设置一道剪刀撑,迎风面共设置4道,取纵桥向0.9m宽计算风荷载产生的立杆拉力,支架自重按2.8KN/m3计算。
jKJZUSI。
Kvexoh2。
单根剪刀撑产生的立杆拉力Wv1=0.7KN
5道剪刀撑产生的立杆拉力为4wvi40.72.8KN
单排支架自重:
G2.80.9413.8139.1KN
横桥向抗倾覆稳定系数K。
=139/2.8=49.6>1.3。
满足设计要求。
5.竹胶板受力验算
5.1荷载标准值取值
⑴永久荷载
新浇筑钢筋混凝土自重标准值G2k:
26kN/m3;
⑵可变荷载
施工人员及设备荷载标准值Q1k:
2kN/m2;
振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k:
取2kN/m;
倾倒混凝土时,对垂直面板产生的水平荷载标准值Q3k:
2kN/m;
5.2荷载组合
计算模板及支架结构或构件的强度、稳定性应采用荷载设计值即荷载标准值乘以荷载分项系数。
计算正常使用极限状态变形时,应采用荷载标准值。
强度验算时:
永久荷载分项系数取1.2,可变荷载取1.4
挠度验算时:
为永久荷载标准值。
5.3底模竹胶板验算
底模采用15mn厚竹胶板,其下为顺桥方向放置的10cmx10cm木方。
在底板和翼板处间距均为30cm,在腹板处间距为20cm计算可得:
Gz2p1Z7bBYh2vh
腹板处最大砼荷载组合为:
q=1.2X26X1.4+1.4X(2.5+2.0)=49.99KN/m。
底板处最大砼荷载组合为:
q=1.2X26X(0.45+0.42)+1.4X(2.5+2.0)=33.44KN/m。
PxAwzuB8IZ961r。
将底板受力简化成受均布荷载的三跨连续梁:
r
300.300.3D0
**1
底板处竹胶板受力模型图(单位:
mm
底板强度验算:
可得:
fxM78.0MPa<[c]=35MPa
强度满足要求。
底板刚度验算:
l4
fq0.65mm<300/400=0.75mm
150EI
刚度满足要求。
200,200」加0
将腹板受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。
腹板处竹胶板受力模型图(单位:
mm
腹板强度计算
腹板强度验算:
Mmax
ql2
10
Mmax
cmax
W
强度满足要求。
腹板刚度验算:
5.3MPaw35MPa
49.990.22/100.2KN?
m;
0.2mmc200/400=0.5mm
f王
150EI
刚度满足要求。
5.4侧模竹胶板验算
侧模采用15mm厚竹胶板,根据水平混凝土压力荷载值可知,侧压力最大组合值为37.5KN/叭其下10cm木方间隔30cm布置。
cC7crbogi9Kj7b
将侧模受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。
300
3OT
300
侧模竹胶板受力模型图
侧模强度验算:
37.50.32/100.34KN?
m
9.IMPaw35MPa
强度满足要求。
0.69mmw300/400=0.75mm
刚度满足要求。
其他部位模板受力均较小,此处不再进行计算。
6.10cmx10cm方木验算
木方为顺桥方向放置,在底板处间距均为30cm,翼板处间距均为30cm在腹板处间距为20cm其下为112工字钢分配梁,10cmx10cm方木在端横梁处纵桥向跨径60cm在跨中断面处纵桥向跨径90cm。
9dhVH7Ks15304y。
6.1跨中断面处
底板处木方
竹胶板上0.3m宽的荷载作用其上,将其荷载转化成线均布荷载。
q0.3[1.2Gk1.4(QkQk)]0.3[1.20.420.45261.4(22.5)]
腹板处木方
竹胶板上0.2m宽的荷载作用其上,将其荷载转化成线均布荷载。
⑸刚度验算
Mmax
ql2
10
"max
Mmax
~W
ql4
150EI
10KNm
q0.2[1.2Gk1.4(QkQk)]0.2[1.21.4261.4(22.5)]10KNm
受力模型:
根据以上计算结果,腹板与底板处木方受力相同,选取此处进行验算,将受力简
化成受均布荷载的三跨连续梁。
强度验算:
通过以上计算,
根据《路桥施工计算手册》表8-6查红松的容许应力,可知c=4.85MPa<[c]=15.0MPa,t=0.675MPav[T]=1.6MPa。
则底板及腹板处方木强度满足
施工使用的要求。
1c5Q6j4。
rf7Qkfj。
⑸刚度验算
红松的弹性模量E=9X103MPa根据《材料力学》可知挠度计算如下所示。
Ibh3/121001003/128.33106mm4
根据公式均布荷载作用下刚度验算公式,其挠度计算过程如下所示。
ql4109004
630.583mm
150EI1508.331069103
通过以上计算可知,f=0.583mm<[f]=L/400=900/400=2.25mm,则纵桥向木方刚
度满足施工使用的要求。
FaqLISg。
ySunYpa
6.2端横梁断面处
竹胶板上0.2m宽的荷载作用其上,其计算过程与跨中断面腹板处相同且跨径为
0.6m,偏于安全,故此处不再进行重复计算。
翼板处同理。
5jRKE6aW4wOkjz
6.3侧模横肋
⑴荷载
竹胶板上0.3m宽的荷载作用其上,砼最大侧压力荷载为32.4KN/卅,将其荷载
转化成线均布荷载。
q0.31.2Q>k1.4Qk0.31.232.41.4(22.5)13.34KNm
⑵受力模型
侧模横肋跨径0.9m,根据以上计算结果,在腹板处木方受力最大,选取此处进
行验算,将受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。
NmsEl6uJx98XfZ。
图6.3-1侧模横肋木方受力模型图(单位:
m
弯矩:
Mmax
ql2
10
13.34
0.62/100.48KN?
m;
剪力:
Vmax
2ql
0.5
13.340.64
.0KN。
强度验算:
抗弯模量:
W
2
bh/6
100
2
100/61.667
53
10mm
弯应力:
MW
0.48
106/166700
2.88MPa
切应力:
1.5V/A
1.5
4103/1002
0.6MPa
通过以上计算,
根据《路桥施工计算手册》表
8-6查红松的容许弯曲应力,可知
(T=2.88MPa<[c]=15.0MPa,t=0.6MPa<[T]=1.6MPa。
则侧模方木抗剪强度满足施工
使用的要求。
zaiKK3t。
JHLn5GH
⑸刚度验算
红松的弹性模量E=9X103MPa根据《材料力学》可知挠度计算如下所示
Ibh3/121001003/128.33106mm4
根据公式5-8均布荷载作用下刚度验算公式,其挠度计算过程如下所示。
13.349004
150__8^3__10__9__iP
通过以上计算可知,f=0.78mm<[f]=L/400=900/400=2.25mm,则侧模向木方刚度满足施工使用的要求。
X5JVCCYDIzjjuL。
7.I12工字钢分配梁验算
横桥向选用I12工字钢放置于碗扣支架顶托之上,根据箱梁截面高度和底板、腹板部位不同,跨径有0.6m、0.9m两种。
对两种跨径下的I12工字钢进行强度和刚度验算。
aMilfWXofzVrk2I。
在梁高1.4m端横梁处,I12工字钢横桥向跨径0.6m。
纵桥向间隔0.6m布置。
①荷载
将荷载转化成线均布荷载。
强度验算荷载:
q0.6[1.2G2k1.4(Q1kQ2K)]0.649.9930KN/m
将受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。
横向工字钢受力模型图
根据公式,弯矩:
Mmaxql2/10;剪力:
Vmax0.5ql计算内力
弯矩:
Mmax
ql2
10
30
0.62
/10
1.08KN?
m
剪力:
Vmax
0.5ql
0.5
30
0.6
9KN。
切应力:
3
15V159103
l.5V1.5910746MPa
A1810
通过以上计算,c=13.94MPa<[c]=215MPat=7.46MPa<[T]=125MPa
强度满足施工使用的要求。
刚度验算
根据公式5-8均布荷载作用下刚度验算公式,其挠度计算过程如下所示。
通过以上计算可知,f=0.03mm>[f]=L/400=600/400=1.5mm,则横桥向分配梁刚度
满足施工使用的要求。
6R6UTXhoB3ehp1
在跨中断面处,I12工字钢横桥向跨径0.9m。
纵桥向间隔为0.9m布置。
q0.9[1.2G2k1.4(Q1kQ2K)]0.933.4430.1KN/m,
将受力简化成受均布荷载的三跨连续梁。
横向工字钢受力模型图
弯矩:
Mmax
ql2
10
30.1
0.92/10
2.44KN?
m;
剪力:
Vmax
0.5ql
0.5
30.1
0.9
13.55KN。
切应力:
3
1.5V1.513.5510
1123MPa
A1810
通过以上计算,c=31.5MPa<[c]=215MPat=11.23MPa 强度满足施工使用的要求。 刚度验算 根据公式5-8均布荷载作用下刚度验算公式,其挠度计算过程如下所示。 通过以上计算可知,f=0.13mm>[f]=L/400=900/400=2.25mm,则横桥向分配梁刚 度满足施工使用的要求。 SeeOaV0fsIcYLa。 8.地基承载力验算 浇筑工况: 底托底面荷载由C20砼垫层按45°扩散。 荷载扩散面积: A=(0.16+0.4)2=0.3136mi 实心段立杆承载力: N=1.2X1.05X0.6X0.9X1.4X26+1.4X(2+2.5)=31.1KN 空心段腹板立杆承载力: N=1.2X1.05X0.6X0.9X1.4X26+1.4X(2+2.5)=31.1KN 空心段底板立杆承载力: N=1.2X1.05X0.9X0.9X0.47X26+1.4X(2+2.5)=18.8KN N S100KN? m A 试验测得地基承载力达到150KN/n2可以满足要求。 9.结论 经验算,碗扣支架及模板强度、刚度及稳定性均满足要求,支架地基承载力在允许范围内
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