现浇连续箱梁满堂支架计算.docx
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现浇连续箱梁满堂支架计算
青银高速青岛收费站迁拓工程二标段
现浇连续箱梁满堂支架计算
中铁十八局集团第一工程有限公司
二〇一三年十月
现浇连续箱梁满堂支架计算
4.1总体说明
本标段跨线桥梁共三座,K31+547天桥、K33+177即威分离立交、K34+237即墨互通立交桥,桥梁梁高均为1.6m,顶板厚度25cm,底板厚度22cm,腹板厚度45cm,各箱梁断面图见下图:
(1)材料规格:
支架采用φ48×3.5mm碗扣式钢管架,立杆主要采用3.0m、2.4m、1.8m三种,横杆采用0.9m、0.6m两种规格。
(2)支架布置:
箱梁底板部分:
立杆按纵向间距60cm、横向间距90cm,水平横杆步距120cm设置;箱梁翼缘板部:
立杆纵向间距90cm、横向间距120cm,水平横杆步距120cm设置。
纵横向均设置剪刀撑,剪刀撑间距3.6m,以保证支架稳定性。
以K34+237即墨互通箱梁断面为例,具体见附图4-1所示。
附图4-1箱梁碗扣式支架横断面布置图(单位:
cm)
4.2碗扣件支架现浇梁方案检算
4.2.1已知条件
梁端实心段截面尺寸:
顶面宽度12.75m,高度1.6m;腹板截面尺寸:
腹板宽度0.45m,高度1.6m。
根据设计图纸,梁端实心段重量为:
1.6*26=41.6KN/㎡,腹板位置每平米重量为:
1.6*26=41.6KN/㎡,底板一般段每平米重量为:
0.47*26=12.22KN/㎡。
梁端翼缘板处按最大厚度考虑每平米重量为0.5*26=13KN/㎡,底板部分满堂架布置相同,顾只需取受力最大位置进行计算。
则,只需检算梁体底板实心段位置及翼缘板位置。
(1)施工人员、机具、材料荷载:
P1=2.5kN/m2。
(2)砼冲击力及振捣砼时产生的荷载:
P2=2.5kN/m2。
(3)梁体钢筋混凝土自重荷载:
P3=26.5kN/m3。
(4)模板、支架自重荷载:
P4=1.5kN/m2。
4.2.2箱梁底板位置碗扣式支架检算
1、满堂支架受力检算
梁底板钢筋混凝土自重荷载均按实心考虑:
砼自重:
P=1.6*26=41.6KN/㎡,
底板处碗扣式支架布置为:
立杆纵向步距最大为90cm、横向步距60cm,水平横杆60cm设置。
①施工人员、机具、材料荷载:
NQ1=P1*A=2.5*0.6*0.9=1.35kN
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载:
NQ2=P2*A=2.5*0.6*0.9=1.35kN
③梁体钢筋混凝土自重荷载:
NG1=P*A=41.6*0.6*0.9=22.464kN
④模板、支架自重荷载:
NG2=P4*A=1.5*0.6*0.9=0.81kN
按照规范进行荷载组合,则:
N=(NQ1+NQ2)*1.4+(NG1+NG2)*1.2=31.704kN
所以腹板处满堂支架单根立杆承受压力为31.704kN
该碗扣式支架钢管采用φ48×3.5mm钢管,查表得:
截面积A=489mm2,回转半径:
I=15.78mm。
⑤按强度验算:
σ=N/A=31704/489=64.83MPa<140MPa,符合要求。
(杆自重产生的应力很小,可以忽略不计)
⑥稳定性验算:
ψ值根据长细比λ选取,计算长度:
l0=kμh
式中:
k-计算长度附加系数,其值取1.155。
μ-考虑支架整体稳定性因素的单杆计算长度系数,其值取1.2。
h-立杆步距。
则,模板支架立杆的计算长度l0=1.155*1.2*1.2=1.66m
按稳定性计算立杆的受压应力(步距1.2m)
长细比:
λ=l0/I=1660/15.78=105.2
则轴心受压件的稳定系数φ=0.55(查表并线性内插得来)
σ=N/φA=31704/(0.55*489)=117.88MPa<140MPa,符合要求。
2、底板处纵桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上纵桥向分配方木采用10cm×15cm方木,间距0.9m。
方木弹性模量E=9500N/mm2;方木抗弯强度设计值为13N/mm2;
方木抗剪强度设计值为1.4N/mm2;方木的间隔距离为600mm;
方木的截面宽度为100mm,方木的截面高度为150mm。
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为:
W=10*15*15/6=375cm3
I=10*15*15*15/12=2812.5cm4
A=10*15=150cm2
则,按照跨度为0.6m的简支梁进行计算:
梁钢筋混凝土自重N1=41.6*0.9*0.6=22.46kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.6=0.81kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.6=1.35kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算如下:
均布荷载:
q=1.2*(22.46+0.81+1.35)/0.6=21.89kN/m;
最大弯矩:
M=ql2/8=21.89*0.36/8=0.98kN.m;
最大剪力:
Q=ql/2=21.89*0.6/2=6.57kN;
1弯承载力检算:
σ=M/W=0.98*106/(375*103)=2.61MPa<[σ]=13MPa
②抗剪承载力检算:
τ=3Q/(2A2)=3*6.57*1000/(2*150*150)=0.44N/mm2<[τ]=1.4N/mm2。
③挠度检算:
取挠度[f]=L/400=600/400=1.5mm
f1=5ql4/(384EI)=5*21.89*6004/(384*9500*2812*104)=0.138<[f]
3、底板横桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上横桥向分配方木采用10cm×10cm方木,间距按0.3m布置在纵桥向方木上。
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为:
W=10*10*10/6=166.67cm3
I=10*10*10*10/12=833.33cm4
A=10*10=100cm2
则,按照跨度为0.9m的简支梁进行计算:
梁钢筋混凝土自重N1=41.6*0.9*0.3=11.23kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.3=1.65kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.3=0.675kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算如下:
均布荷载:
q=1.2*(11.23+1.65+0.67)/0.9=18.07kN/m;
最大弯矩:
M=ql2/8=18.07*0.81/8=1.83kN.m;
最大剪力:
Q=ql/2=18.07*0.3/2=2.71kN;
1弯承载力检算:
σ=M/W=1.83*106/(166.67*103)=10.98MPa<[σ]=13MPa
②抗剪承载力检算:
τ=3Q/(2A2)=3*2.71*1000/(2*100*100)=0.41N/mm2<[τ]=1.4N/mm2。
③挠度检算:
取挠度[f]=L/400=900/400=2.25mm
f1=5ql4/(384EI)=5*18.07*9004/(384*9500*833.33*104)=1.95<[f]
4、立杆地基承载力检算
①碗扣式钢管支架杆件自重Pz,根据中国建筑出版社出版的《施工结构计算与设计手册》,支架架立杆检算截面承受的构架自重荷载:
Gz=a*H1*(g1+g2+g3)
式中:
H1-立杆高度,取7m;
a-立杆纵距,取0.9m;
g1-基本构架杆部件的平均自重荷载,取0.18kPa;
g2-配件平均自重荷载,取0.15kPa;
g3-局部构件平均自重荷载,取0.1kPa。
则:
Gz=0.9*7*(0.18+0.15+0.1)=2.71kN。
杆件自重传递给地基的均布荷载Pd=1.5Pcx
Pcx=Gz/S=2.71/(0.6*0.9)=5.02kPa
取Pd=1.5Pcx=1.5*5.02=7.53kPa
②箱梁自重、内外模板重量及施工振捣、机具等合计的均布荷载:
P1=(41.6+2.5+2.5+1.5)*1.5=72.15kPa
③地基承载力计算均布荷载P=Pd+P1=79.68kPa
根据检算,施工前必须对原地面进行换填路基填料处理,路基填料采用压路机逐层压实,其压实度要求达到95%以上,分层厚度不超过30cm,以增强地基承载力。
路基填料填筑完成后浇注15cm厚C15混凝土。
地基处理好后,采用轻型触探仪检测地基承载力,确保支架施工的稳定与安全。
5、竹胶板底模计算
立杆纵向步距最大为60cm、横向步距90cm,底模下方木间距30cm。
底模采用1.2cm厚的竹胶板,取1m板宽作为计算单元。
(1)计算荷载
(2)截面参数及力学指标弹性模量(查阅竹胶板行业标准P5):
截面惯性矩
截面抵抗矩:
(3)承载力验算
a.强度
(查阅竹胶板行业标准
,0.8为折减系数)
竹胶板强度满足要求。
b.挠度,根据《路桥施工计算手册》P763
竹胶板强度满足要求。
6、竹胶板侧模计算
侧模竖向肋木采用6*9方木,间距40cm,取1cm宽度计算:
(1)模板受到的最大荷载为:
F=γh*0.01*0.4=26*1.1*0.01*0.4=0.1144KN;
(2)截面参数及力学指标弹性模量:
截面惯性矩
截面抵抗矩:
(3)承载力验算
a.强度
(查阅竹胶板行业标准
,0.8为折减系数)
竹胶板强度满足要求。
b.挠度,根据《路桥施工计算手册》P763
竹胶板侧模强度满足要求。
4.2.3翼缘板段碗扣式支架检算
(1)翼缘板段钢筋混凝土自重荷载
砼自重:
P=0.5*26=13KN/㎡,
(2)满堂支架受力检算
该处碗扣式支架布置为:
立杆纵向步距最大为90cm、横向步距120cm,水平横杆120cm设置。
①施工人员、机具、材料荷载:
NQ1=P1*A=2.5*0.9*1.2=2.7kN
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载:
NQ2=P2*A=2.5*0.9*1.2=2.7kN
③梁体钢筋混凝土自重荷载:
NG1=P*A=13*0.9*1.2=14.04kN
④模板、支架自重荷载:
NG2=P4*A=1.5*0.9*1.2=1.62kN
按照规范进行荷载组合,则:
N=(NQ1+NQ2)*1.4+(NG1+NG2)*1.2=26.352kN
所以腹板处满堂支架单根立杆承受压力为26.352kN
该碗扣式支架钢管采用φ48×3.5mm钢管,查表得:
截面积A=489mm2,回转半径:
I=15.78mm。
⑤按强度验算:
σ=N/A=26352/489=53.89MPa<140MPa,符合要求。
(杆自重产生的应力很小,可以忽略不计)
⑥稳定性验算:
ψ值根据长细比λ选取,计算长度:
l0=kμh
式中:
k-计算长度附加系数,其值取1.155。
μ-考虑支架整体稳定性因素的单杆计算长度系数,其值取1.2。
h-立杆步距。
则,模板支架立杆的计算长度l0=1.155*1.2*1.2=1.66m
按稳定性计算立杆的受压应力(步距0.6m)
长细比:
λ=l0/I=1660/15.78=105.2
则轴心受压件的稳定系数φ=0.551(查表并线性内插得来)
σ=N/φA=26352/(0.551*489)=97.8MPa<140MPa,符合要求。
2、纵桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上纵桥向分配方木采用12cm×15cm方木,间距1.2m。
方木弹性模量E=9500N/mm2;方木抗弯强度设计值为13N/mm2;
方木抗剪强度设计值为1.4N/mm2;方木的间隔距离为900mm;
方木的截面宽度为120mm,方木的截面高度为150mm。
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为:
W=12*15*15/6=450cm3
I=12*15*15*15/12=3375cm4
A=12*15=180cm2
则,按照跨度为0.9m的简支梁进行计算:
梁钢筋混凝土自重N1=12.22*0.9*0.9=9.9kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.9=1.22kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.9=2.025kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算如下:
均布荷载:
q=1.2*(9.9+1.22+2.025)/0.9=17.53kN/m;
最大弯矩:
M=ql2/8=17.53*0.81/8=1.77kN.m;
最大剪力:
Q=ql/2=17.53*0.9/2=7.89kN;
①抗弯承载力检算:
σ=M/W=1.77*106/(450*103)=3.93MPa<[σ]=13MPa
②抗剪承载力检算:
τ=3Q/(2A2)=3*14.77*1000/(2*180*180)=0.36N/mm2<[τ]=1.4N/mm2。
③挠度检算:
取挠度[f]=L/400=900/400=2.25mm
f1=5ql4/(384EI)=5*17.53*9004/(384*9500*3375*104)=0.46<[f]
3、横桥向分配方木检算
本施工方案中支架顶顶托上横桥向分配方木采用10cm×10cm方木,间距按0.3m布置在纵桥向方木上。
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为:
W=10*10*10/6=166.67cm3
I=10*10*10*10/12=833.33cm4
A=10*10=100cm2
则,按照跨度为0.9m的简支梁进行计算:
梁钢筋混凝土自重N1=12.22*0.9*0.3=3.3kN
模板荷载N2=1.5*0.9*0.3=0.41kN
人及机具活载N6=2.5*0.9*0.2=0.45kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算如下:
均布荷载:
q=1.2*(3.3+0.41+0.45)/0.9=5.55kN/m;
最大弯矩:
M=ql2/8=5.55*0.81/8=0.56kN.m;
最大剪力:
Q=ql/2=5.55*0.9/2=2.49kN;
①抗弯承载力检算:
σ=M/W=0.56*106/(166.67*103)=3.36MPa<[σ]=13MPa
②抗剪承载力检算:
τ=3Q/(2A2)=3*2.49*1000/(2*100*100)=0.37N/mm2<[τ]=1.4N/mm2。
③挠度检算:
取挠度[f]=L/400=300/400=0.75mm
f1=5ql4/(384EI)=5*5.55*9004/(384*9500*833.33*104)=0.59<[f]
4、立杆地基承载力检算
①碗扣式钢管支架杆件自重Pz,根据中国建筑出版社出版的《施工结构计算与设计手册》,支架架立杆检算截面承受的构架自重荷载:
Gz=a*H1*(g1+g2+g3)
式中:
H1-立杆高度,取7m;
a-立杆纵距,取0.9m;
g1-基本构架杆部件的平均自重荷载,取0.18kPa;
g2-配件平均自重荷载,取0.15kPa;
g3-局部构件平均自重荷载,取0.1kPa。
则:
Gz=0.9*7*(0.18+0.15+0.1)=2.71kN。
杆件自重传递给地基的均布荷载Pd=1.5Pcx
Pcx=Gz/S=2.71/(0.9*0.9)=7.05kPa
取Pd=1.5Pcx=1.5*7.05=10.58kPa
②箱梁自重、内外模板重量及施工振捣、机具等合计的均布荷载:
P1=(12.22+2.5+2.5+1.5)*1.5=28.08kPa
③地基承载力计算均布荷载P=Pd+P1=38.66kPa
根据检算,施工前必须对原地面进行换填路基填料处理,路基填料采用压路机逐层压实,其压实度要求达到95%以上,分层厚度不超过30cm,以增强地基承载力。
路基填料填筑完成后浇注15cm厚C15混凝土。
地基处理好后,采用轻型触探仪检测地基承载力,确保支架施工的稳定与安全。
4.2.3门洞碗扣式支架检算
由于跨青银高速公路施工,在左右幅各设置一个门洞,门洞净高5m,净宽5m,门洞采用四排碗扣架搭设,纵向间距30cm,横向间距60cm,步距60cm,支架底设置宽130cm,高60cmC15水泥防撞墩,为增强整体稳定性及刚度,加密纵横向剪刀撑.门洞顺桥向长度按6.8米计,则
按实心段钢筋混凝土自重荷载,砼每延米最大自重:
P=1.6*26=41.6KN/m,
(1)满堂支架受力检算
碗扣式支架布置为:
立杆纵向跨径为680cm、横向步距60cm,水平横杆60cm设置。
①工人员、机具、材料荷载:
NQ1=P1*A=2.5*6.8*0.6=10.2kN
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载:
NQ2=P2*A=2.5*6.8*0.6=10.2kN
③梁体钢筋混凝土自重荷载:
NG1=P*A=41.6*6.8*0.6=169.73kN
④模板、支架自重荷载:
NG2=P4*A=1.5*6.8*0.6=6.12kN
按照规范进行荷载组合,则:
N=(NQ1+NQ2)*1.4+(NG1+NG2)*1.2=239.58kN
8根立杆所受压力相同,所以单根立杆承受压力为29.94kN
该碗扣式支架钢管采用φ48×3.5mm钢管,查表得:
截面积A=489mm2,回转半径:
I=15.78mm。
⑤按强度验算:
σ=N/A=29940/489=61.23MPa<140MPa,符合要求。
(杆自重产生的应力很小,可以忽略不计)
⑥稳定性验算:
ψ值根据长细比λ选取,计算长度:
l0=kμh
式中:
k-计算长度附加系数,其值取1.155。
μ-考虑支架整体稳定性因素的单杆计算长度系数,其值取1.2。
h-立杆步距。
则,模板支架立杆的计算长度l0=1.155*1.2*0.6=0.83m
按稳定性计算立杆的受压应力(步距0.6m)
长细比:
λ=l0/I=830/15.78=52.6
则轴心受压件的稳定系数φ=0.844(查表并线性内插得来)
σ=N/φA=29940/(0.844*489)=72.54MPa<140MPa,符合要求。
(2)支架上横桥向分配I10检算
本施工方案中门洞支架顶顶托上横桥向分配I10,间距0.6m。
截面参数及力学指标
W=49cm3
Ix=245cm4
查《路桥施工计算手册》P787查得容许应力
,弹性模量
承载力验算
以横向工字钢受集中荷载考虑,即纵向工字钢置于横向工字钢跨中位置,则:
q=239.58/8=29.95KN,
a.强度
强度满足要求
b.刚度
所以刚度也满足要求
综上所述I10工字钢满足要求。
(3)支架上纵桥向分配I36检算
本施工方案中门洞支架上纵桥向分配I36,计算跨径5m。
截面参数及力学指标
W=877.6cm3
Ix=15796cm4
查《路桥施工计算手册》P742查得容许应力
,弹性模量
1工人员、机具、材料荷载:
Nq1=P1*A=2.5*0.6=1.5kN/m
②砼冲击及振捣砼时产生的荷载:
Nq2=P2*A=2.5*0.6=1.5kN/m
③梁体钢筋混凝土自重荷载:
Ng1=P*A=41.6*0.6=24.96kN/m
④模板、支架自重荷载:
Ng2=P4*A=1.5*0.6=0.9kN/m
按照规范进行荷载组合,则:
q=(Nq1+Nq2)*1.4+(Ng1+Ng2)*1.2=35.232kN/m
承载力验算
a.强度
强度满足要求
b.刚度
所以刚度也满足要求
综上所述I36工字钢满足要求。
(4)I36工字钢上横向10*10方木检算:
方木弹性模量E=9500N/mm2;方木抗弯强度设计值为13N/mm2;
方木抗剪强度设计值为1.4N/mm2;方木的间隔距离为400mm;
方木的截面宽度为100mm,方木的截面高度为100mm。
方木按照简支梁计算,其惯性矩I和截面抵抗弯矩W分别为:
W=10*10*10/6=166.67cm3
I=10*10*10*10/12=833.33cm4
A=10*10=100cm2
则,按照跨度为0.6m的简支梁进行计算:
梁钢筋混凝土自重N1=41.6*0.6*0.4=9.98kN
模板荷载N2=1.5*0.6*0.4=0.36kN
人及机具活载N6=2.5*0.6*0.4=0.6kN
最大弯矩考虑为静荷载和活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算如下:
均布荷载:
q=1.2*(9.98+0.36+0.6)/0.6=21.88kN/m;
最大弯矩:
M=ql2/8=21.88*0.36/8=0.98kN.m;
最大剪力:
Q=ql/2=21.88*0.6/2=6.56kN;
1弯承载力检算:
σ=M/W=0.98*106/(166.67*103)=5.88MPa<[σ]=13MPa
②抗剪承载力检算:
τ=3Q/(2A2)=3*6.56*1000/(2*100*100)=0.98N/mm2<[τ]=1.4N/mm2。
③挠度检算:
取挠度[f]=L/400=600/400=1.5mm
f1=5ql4/(384EI)=5*21.88*6004/(384*9500*833.33*104)=0.47<[f]
综上所述,门洞支架符合要求.
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