连续梁边跨现浇段支架设计计算.docx
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连续梁边跨现浇段支架设计计算
节段主要参数表
节段名称
边跨现浇
段
边跨合
拢段
悬灌段
悬灌段
悬灌段
悬灌段
悬灌段
支架现
浇段
支架现
浇段
节段编号
8
7
6
5
4
3
2
1
0
节段长度
cm
1175
200
400
400
400
350
350
350
900
节段体积
m3
113.97
21.18
42.36
43.294
46.878
45.622
49.2
51.968
142.486
节段重量 t
343.122
55.068
110.136
112.564
121.883
118.617
127.921
135.116
370.485
西海特大桥跨 305 国道连续梁(40+56+40)m
边跨现浇段支架设计计算
一、工程概况
边跨现浇段长 11.75m,边跨合拢段长 2m。
距梁端 1.35m 处为 1 截面,腹
板宽 0.6m,顶板厚 0.65m,底板厚 0.6m;变化至下一个 3m 处为 2 截面,腹板
宽 0.48m,顶板厚 0.4m,底板厚 0.4m,合拢段该截面尺寸同 2 截面。
梁底墩顶
纵向宽度为 1.85m,边跨及合拢段拟采用满堂支架现浇,故需搭设支架长度为
11.75+2-1.85=11.9m。
二、总体设计
1、支架设计
支架采用粗钢管和型钢搭设,搭设时边跨现浇段和边跨合拢段支架一并搭
建。
搭设支架材料采用 0#、1#段现浇施工的支架材料。
桥纵向设置 5 排钢管立柱,钢管立柱直径 426mm,每排 3 根。
在每排纵向
立柱上设置 2 组 36C 工字钢作为盖梁,每组 2 根,则每排 4 根,共 12 根 36C
工字钢。
盖梁上设置横向分配梁,间距 1.5m,用 36C 工字钢,共 9 根,每根长
12m。
在横向分配梁上方、梁体底模板下方设置型钢,沿横向一定间距布置,
共 7 个,采用 14a#槽钢制作。
桥横向布置 3 排立柱,横向分配梁杆长 12m,左侧悬臂长 2.9m,第一、二
个立柱间距 3.1m,右侧悬臂长 2.9m。
1
墩顶以上 1.85m 长度范围的侧模的支撑采用在二级承台上用钢管立柱,上
加型钢,侧模支架外侧立柱支撑在型钢上,内侧立柱支撑在墩顶上,此处墩顶
放置型钢作为立柱支垫。
2、模板设计
2.1 墩顶部份
墩顶以上部分梁体重量由墩顶上支架承担。
墩顶支架采用方木支撑,胶合
板作为底模板。
2.1 外模
外模采用组合钢模板(两个边跨段共用一套外模板),外模再厂里加工,加
工时带型钢支撑架,支撑架设置两个支腿,承受翼缘板上的荷载并将其传递至
支架上。
2.1 底模及内模
271#墩侧底模采用胶合板拼制、274#墩侧采用厂制钢模板,内模均采用大
块钢模板组拼而成,内模系统支撑采用钢管满堂支架。
距梁端 1.85m 处开始由支架支撑,且为最大截面, 距梁端 4.25m 处为较小
截面,并以此截面结束至边跨合拢段。
故检算横梁时以最大截面荷载计算。
三、计算相关基础资料
(一)荷载情况
(1)竖向荷载
1、梁体荷载—底板、腹板、顶板
距梁端 1,85m 截面相关图示:
2
距梁端 4.25m 截面相关图示:
3
底、腹板梁体自重通过底模板传递至型钢平台上,底模计算按照厂制钢模
板计算。
2、梁体荷载—翼缘板
翼缘板荷载视为集中荷载,通过外模自带的支撑架传递至型钢平台上,集
中力支撑点距离腹板外侧 1.3m(厂制时已定距离)。
3、施工人员、施工料具运输、堆放荷载:
2.5KN/m2。
4、倾倒混凝土产生的冲击荷载(导管):
2.0KN/m2。
5、振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/m2。
6、定型钢模板:
0.75KN/m2。
7、混凝土容重按 26KN/m3。
8、混凝土超灌系数取 5%。
(2)荷载分项系数
模板、梁体混凝土自重取:
1.2;
施工人员、施工料具运输、堆放荷载取:
1.4;
倾倒混凝土产生的冲击荷载(导管)取:
1.4;
振捣混凝土产生的荷载取:
1.4。
(二)各种材料力学性质
1、钢管立柱:
直径 426mm、壁厚 10mm,置于独立钢筋混凝土基础上。
回转半径:
i =
D 2 + d 2
4
=
4262 + 4062
4
= 147.12mm ,
截面面积:
A = 130.69cm 2 ,抗压强度设计值:
σ = 210Mpa 。
4
2、纵向盖梁:
由 2 根 36C 工字钢组成,长 6m,共长 12m,置于钢管立柱
上,立柱上设置钢板。
单根 36C 工字钢力学性能为:
惯性矩:
I x = 17310cm4 ,抵抗矩:
Wx = 902cm3 ,弹性模量:
E = 2.1⨯105 Mpa
回转半径:
ix = 13.8cm ,截面积:
A = 90.7cm2 ,单位重:
71.2kg
m
抗拉、抗压强度设计值:
σ = 210Mpa ,抗剪强度设计值:
τ = 120Mpa 。
3、横向分配梁:
36C 工字钢,长 12m,置于纵向盖梁上。
惯性矩:
I x = 17310cm4 ,抵抗矩:
Wx = 902cm3 ,弹性模量:
E = 2.1⨯105 Mpa
回转半径:
ix = 13.8cm ,截面积:
A = 90.7cm2 ,单位重:
71.2kg
m
抗拉、抗压强度设计值:
σ = 210Mpa ,抗剪强度设计值:
τ = 120Mpa 。
4、纵向分配梁:
两根 14#槽钢组拼成一组,置于横向分配梁上,槽钢单根
长 6m,保证两组槽钢纵向上在横向分配梁上搭接,搭接处施焊连接成整体。
单根 14#槽钢力学性能为:
惯性矩:
I x = 564cm4 ,抵抗矩:
Wx = 80.5cm3 ,弹性模量:
E = 2.1⨯105 Mpa
回转半径:
ix = 5.52cm ,截面积:
A = 18.5cm2 ,单位重:
14.5kg
m
抗拉、抗压强度设计值:
σ = 210Mpa ,抗剪强度设计值:
τ = 120Mpa 。
5、底模采用厂制定型钢模板,面板为 6mm 厚钢板,下设桥横向间距 40cm
的 10#槽钢作为背肋,10#槽钢置于纵向分配梁上,之间设置木楔以供落架使用,
面板背设置 10mm 厚的筋板以加强面板的抗弯效果。
检算时仅对 10#槽钢进行
检算。
单根 10#槽钢力学性能为:
惯性矩:
I x = 198cm4 ,抵抗矩:
Wx = 39.7cm3 ,弹性模量:
5
E = 2.1⨯105 Mpa
回转半径:
ix = 3.95cm ,截面积:
A = 12.7cm2 ,单位重:
10kg
m
抗拉、抗压强度设计值:
σ = 210Mpa ,抗剪强度设计值:
τ = 120Mpa 。
(三)受力机理
各竖向荷载通过模板传力至型钢平台上,具体的传力路径为:
底板、腹板、顶板(设置内满堂支架)均通过底模传至纵向分配梁、横向
分配梁、纵向盖梁、钢管立柱、钢筋混凝土独立基础
翼缘板通过模板支架传至纵向分配梁、横向分配梁、纵向盖梁、钢管立柱、
钢筋混凝土独立基础。
根据其传力过程和本桥 0#、1#段支架设计计算思路,本次计算按照从上往
下的顺序进行检算各构件的受力情况。
四、支架检算
1、底模 10#槽钢
桥梁底模设计为 6mm 厚钢板作为面板,横向设 100#槽钢作为横肋,间距
400mm,横肋为模板的支撑,并将力传至下设置的 7 个 14#的槽钢支撑上。
由于 100#槽钢横肋纵向间距 400mm,故取 400mm 长的梁段荷载对底模槽
钢检算。
1.1、荷载情况
A、梁体自重:
按照 1.85m 处截面取值计算,
腹板处:
79.3*0.4=31.72KN/m(桥横向均布荷载,长 0.58m)
底板处:
33.2*0.4=13.28KN/m(桥横向均布荷载,长 5.54m,包括顶板)
梁体混凝土未取超灌系数 5%。
B、模板荷载
底模:
2.4/3*6.7=1.2 KN/m2,则有 1.2*0.4=0.48 KN/m(桥横向均布荷载,长
6.7m)
顶板底模及支架:
0.75 KN/m2,则有 0.75*0.4=0.3 KN/m(桥横向均布荷载,
长 5.54m)
外模:
3.2/2.5=1.3t/m(0#、1#段数据),梁高变低,取 1.0t/m(桥纵向,视
6
为集中荷载,由外支架承担,不计在底腹板内)
C、其它荷载
施工人员、施工料具运输、堆放荷载:
2.5KN/m2,则 2.5*0.4=1 KN/m(桥横
向均布荷载,长 6.7m)
倾倒混凝土产生的冲击荷载(导管):
2.0KN/m2,则 2.0*0.4=0.8KN/m(桥
横向均布荷载,长 6.7m)
振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/m2,则 2.0*0.4=0.8 KN/m(桥横向均布荷载,
长 6.7m)
1.2、组合后荷载为
腹板处:
(31.72*1.05+0.48)*1.2+(1+0.8+0.8)*1.4=44.18 KN/m(桥横向
均布荷载,长 0.58m)
底板处:
(13.28*1.05+0.48+0.3)*1.2+(1+0.8+0.8)*1.4=21.31KN/m(桥
横向均布荷载,长 5.54m,包括顶板)
建立受力模型为:
计算结果变形、弯矩、剪力图:
7
计算结果:
弯应力:
σ = M max Wx =3100/39.7=78.09Mpa,小于容许 σ = 210Mpa ,强度满足要求;
剪应力:
τ = N max A =147/12.7=11.57Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何型式满足
要求;
挠度:
最大变形在 2、3 支座间,为 0.4mm,小于容许变形 f = l
400
=1300/400
=3.25mm,刚度满足要求。
各支座处(纵向分配梁支撑处)支反力为:
X=0.1m,N=4.4+10.2=14.6KN;X=0.75m,N=14.7+13.5=28.2KN;
X=2.05m,N=14.2+14=28.2KN;X=3.35m,N=13.7+13.7=27.4KN;
X=4.65m,N=14+14.2=28.2KN;X=5.95m,N=13.5+14.7=28.2KN;
X=6.6m,N=10.2+4.4=14.6KN。
8
注意:
上述支反力为 0.4m 长梁体的荷载情况下对纵向分配梁的压力。
2、纵向分配梁
根据以上第 1 项对底模 10#槽钢计算,各支点处支反力即表示为对纵向分配
梁的压力,选取最大的压力 28.2KN 进行计算,视为均布荷载。
则:
均布荷载 P=28.2/0.4=70.5KN/m。
自重:
14.5 Kg/m=0.145 KN/m,(为保证不漏算荷载,进入计算)
则:
计算的均布荷载为:
70.5+0.145=70.65 KN/m。
纵向分配梁为双排 14#槽钢组成,每组长 6m,两组搭接成 12m 长,置于横
向分配梁上,横向分配梁间距布置为 1.5m,故按 4 跨、总长 6m 的连续梁建立
受力模型为:
计算图:
9
计算结果:
弯应力:
σ = M max Wx =17000/(80.5*2)=105.6Mpa,小于容许 σ = 210Mpa ,强度满足
要求;
剪应力:
τ = N max A =643/(18.5*2)=17.38Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何型式
满足要求;
挠度:
最大变形在 1、2 支座间,为 1mm,小于容许变形 f = l
400
=1500/400
=3.75mm,刚度满足要求。
3、横向分配梁
横向分配梁为 36c 工字钢,至于纵向盖梁上,间距 1.5m,对上支撑纵向分
配梁,由于其间距为 1.5m,故取 1.5m 长梁体荷载计算,另翼缘板取 1.5m 长作
为对其的集中荷载。
根据第 1 项计算的纵向分配梁在 0.4m 长梁体荷载下的之反力情况,换算成
1.5m 长梁体的荷载则为队横向分配梁的集中荷载。
3.1、各荷载情况:
A、翼缘板处
梁体荷载(超灌系数 5%):
1.31*1.5*26*1.05=53.6KN
外模:
1.0t/m*1.5=1.5 t=15 KN
施工人员、施工料具运输、堆放荷载:
2.5KN/m2*3.35*1.5=12.6 KN
倾倒混凝土产生的冲击荷载(导管):
2.0KN/m2*3.35*1.5=10.1 KN
振捣混凝土产生的荷载:
2.0KN/m2*3.35*1.5=10.1 KN
最终荷载为:
P1、P9=(53.6+15)*1.2+(12.6+10.1+10.1)*1.4=128.2 KN
10
B、自重:
71.2 Kg/m=0.712KN/m,(为保证不漏算荷载,进入计算,按均布
荷载计)
C、底腹板处从左至右为:
P2=14.6/0.4*1.5+0.145*1.5=54.97 KN,P3=28.2/0.4*1.5+0.145*1.5=105.97KN
P4=28.2/0.4*1.5+0.145*1.5=105.97KN,P5=27.4/0.4*1.5+0.145*1.5=102.97KN
P6=28.2/0.4*1.5+0.145*1.5=105.97KN,P7=28.2/0.4*1.5+0.145*1.5=105.97KN
P8=14.6/0.4*1.5+0.145*1.5=54.97 KN。
3.2、建立受力模型为:
说明,受力模型图中绿色为纵向盖梁对横向分配梁的支点,也是钢管立柱
横向布置间距,设 L0=3.8m、6-L0=6-3.8=2.2m 进行检算
3.3、计算情况
计算图:
11
计算结果:
弯应力:
σ = M max Wx =110700/902=122.7Mpa,小于容许 σ = 210Mpa ,强度满足要
求;
剪应力:
τ = N max A =1617/90.7=17.83Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何型式满
足要求;
挠度:
最大变形在 X=0(杆端),为 2.3mm,小于容许变形 f = l
=5.5mm,刚度满足要求。
各支点处支反力(即 1.5m 梁长荷载对纵向盖梁的压力):
X=2.2m,N=129.8+161.8=291.6KN;
12
400
=2200/400
X=6.0m,N=107.4+107.4+P5=214.8+102.97=317.77KN;
X=9.8m,N=161.8+129.8=291.6KN;
4、纵向盖梁
纵向盖梁为钢管立柱上的纵梁,由两根 36c 工字钢组拼成一组,横向布置
3 组,利用本桥 0#、1#段现浇支架的纵梁,则长为 6.0m,故边跨现浇段需要两
组顺桥向布置才能满足长度,搭接设于钢管立柱上,并采取焊接措施,但计算
时分段检算。
4.1、第一种情况:
靠边墩侧盖梁
即以 6.0m 长的连续梁计算,盖梁上为横向分配梁,其荷载视为集中荷载,
根据第 3 项计算结果知,中间一组盖梁所受的压力最大,为集中力
P=317.77KN,以此集中力和钢管立柱布置建立受力模型为:
自重:
71.2*2 Kg/m=0.712*2=1.424KN/m,(为保证不漏算荷载,进入计算,
按均布荷载计)
根据横向分配梁布置情况,各集中力从左至右为:
317.77/2=158.89KN,317.77KN,317.77KN,317.77KN,317.77/2=158.89
KN。
按 L1=1.0m、L2=2.5m、L3=2.5m 计算
13
计算图为:
计算结果为:
弯应力:
σ = M max Wx =159600/(902*2)=88.47Mpa,小于容许σ = 210Mpa ,强度
满足要求;
剪应力:
τ = N max A =3303/(90.7*2)=18.21Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何
型式满足要求;
挠度:
最大变形在 X=0(杆端),为 1.1mm,小于容许变形 f = l
=2.5mm,刚度满足要求。
各支座处支反力(即纵向盖梁对钢管立柱的压力):
14
400
=1000/400
X=1.0m,N=160.3+330.3=490.6KN;(靠墩侧)
X=3.5m,N=308.8+245.6=554.4KN;
X=6.0m,N=75.8+158.9=234.7KN;(中间盖梁接头处,荷载取的一半计,另
一半荷载计算入下一盖梁内)
4.2、第二种情况:
靠合拢段侧盖梁
剩余梁段长 3.9m 由靠合拢段侧的纵向盖梁承担,建立 3.9m 长的连续梁,
集中力仍按照p=317.77 的原则计入,建立受力模型为:
设 L1=3.0m、L2=0.9m 计算,集中力从左至又为:
317.77/2=158.89
KN,317.77KN, 317.77KN,317.77/1.5*0.15=31.78KN
计算图为:
计算结果为:
15
弯应力:
σ = M max Wx =225300/(902*2)=124.89Mpa,小于容许σ = 210Mpa ,强度
满足要求;
剪应力:
τ = N max A =1707/(90.7*2)=9.41Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何型
式满足要求;
挠度:
最大变形在 X=1.5m 处,1、2 支座间,为 2.3mm,小于容许变形
f = l
400
=1500/400=3.75mm;和 X=3.9m 处,杆端(靠合拢侧),为 1.8mm,
小于容许变形 f = l
400
=900/400=2.25mm。
刚度满足要求。
各支座处支反力(即纵向盖梁对钢管立柱的压力):
X=0m,N=151.3+158.89=310.69KN;为中间搭接处,结合上一部分的支反力
X=6.0m,N=234.7KN,则该钢管立柱最终受压力为 N=310.7+234.7=544.9KN。
X=3.0m,N=170.7+33.1+317.77=521.6KN;
五、施工工况一:
拆除外侧模和内模系统
(一)、荷载情况
拆除外侧模和内模系统后,所以荷载均由底腹板传递至型钢平台上,具体
地说,较混凝土浇筑时的荷载情况来看,翼缘板处无支撑,翼缘板处荷载通过
腹板向下传递,顶板内模支撑系统拆除,其荷载也通过腹板向下传递,不在传
递至底板上。
故腹板处除本身的荷载外,另增加了翼缘板和顶板的荷载,底板处荷载仅
为底板的荷载,无顶板的荷载。
此时荷载包括:
A、梁体混凝土自身重量,应考虑超灌系数 5%;
B、进行其它工作考虑人员、机具荷载 2.5KN/m2,腹板处按照梁全宽 13.4m
16
计算;底板处按 5.54m 宽考虑。
堆放荷载尽量减少,因此,拆除模板后应及时
将材料卸至梁体外。
计算时按照从上向下的顺序对已有的支架进行检算。
(二)支架检算
1、底模板背肋槽钢
取 0.4m 长梁体荷载计算。
1.1、各荷载计算
A、腹板荷载
混凝土自重:
(1.31+3.649/2+1.769)*0.4*26*1.05=53.55KN,对腹板横向宽度
上的均布荷载为 53.55/0.58=92.32 KN/m
人员机具荷载:
2.5*6.7*0.4/0.58=11.55 KN/m
则:
92.32+11.55=103.87 KN/m。
(横向均布荷载,长 0.58m)
B、底板荷载
混凝土自重:
3.428*0.4*26*1.05/5.54=6.76 KN/m
人员机具荷载:
2.5*0.4=1 KN/m
则:
6.76+1=7.76 KN/m。
(横向均布荷载,长 5.54m)
1.2、建立受力模型
1.3、计算结果
计算图:
17
计算结果:
弯应力:
σ = M max Wx =3400/39.7=85.64Mpa,小于容许 σ = 210Mpa ,强度满足要求;
剪应力:
τ = N max A =290/12.7=22.83Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何型式满足
要求;
挠度:
最大变形在 2、3 支座间,为 0.3mm,小于容许变形
f = l
400
=650/400
=1.63mm,刚度满足要求。
各支座处(纵向分配梁支撑处)支反力为:
X=0.1m,N=10.4+29=39.4KN;X=0.75m,N=22.2+6.2=28.4KN;
18
X=2.05m,N=3.9+4.7=8.6KN;X=3.35m,N=5.4+5.4=10.8KN;
X=4.65m,N=4.7+3.9=8.6KN;X=5.95m,N=6.2+22.2=28.4KN;
X=6.6m,N=29+10.4=39.4KN。
注意:
上述支反力为 0.4m 长梁体的荷载情况下对纵向分配梁的压力。
2、纵向分配梁
建立 6m 长的连续梁,均布荷载取上述计算中支反力较大者 q=39.4/0.4=98.5
KN/m, 自重:
14.5 Kg/m=0.145 KN/m,(为保证不漏算荷载,进入计算)
则计算均布荷载为:
98.5+0.145= 98.65KN/m
建立受力模型:
计算图为:
计算结果:
19
弯应力:
σ = M max Wx =23800/(80.5*2)=147.8Mpa,小于容许 σ = 210Mpa ,强度满足
要求;
剪应力:
τ = N max A =898/(18.5*2)=24.27Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何型式
满足要求;
挠度:
最大变形在 1、2 支座间,为 1.3mm,小于容许变形 f = l
400
=1500/400
=3.75mm,刚度满足要求。
3、横向分配梁
3.1、荷载
A、自重:
71.2 Kg/m=0.712KN/m,(为保证不漏算荷载,进入计算,按均布
荷载计)
B、底腹板处从左至右为:
P2=39.4/0.4*1.5+0.145*1.5=147.97 KN,P3=28.4/0.4*1.5+0.145*1.5=106.72KN
P4=8.6/0.4*1.5+0.145*1.5=32.47KN,P5=10.8/0.4*1.5+0.145*1.5=40.72KN
P6=8.6/0.4*1.5+0.145*1.5=32.47KN,P7=28.4/0.4*1.5+0.145*1.5=106.72KN
P8=39.4/0.4*1.5+0.145*1.5=147.97 KN。
3.2、建立受力模型
20
3.3、计算结果
计算图:
计算结果:
21
弯应力:
σ = M max Wx =120900/902=134.0Mpa,小于容许 σ = 210Mpa ,强度满足要
求;
剪应力:
τ = N max A =1807/90.7=19.92Mpa,小于容许τ = 120Mpa ,截面几何型式满
足要求;
挠度:
结构物处最大变形支座之间,为 2.9mm,小于容许变形 f = l
400
=3800/400
=9.5mm,刚度满足要求。
各支座处支反力(即 1.5m 梁长荷载对纵向盖梁的压力):
X=2.2m,N=
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