满堂支架计算.docx
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满堂支架计算
满堂支架计算
LT
(一)、荷载计算
1、荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
⑴q1——箱梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,经计算取q2=1.0kPa。
⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,当计算模板及其下肋条时取2.5kPa;当计算肋条下的梁时取1.5kPa;当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。
⑷q4——振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0kPa,对侧板取4.0kPa。
⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。
⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0kPa。
⑺q7——支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示:
满堂钢管支架自重
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距支架自重q7的计算值(kPa)
60cm×60cm×120cm2.94
60cm×90cm×120cm2.21
3、荷载计算
⑴箱梁自重——q1计算
由于C匝道桥第二联箱梁为高墩,因此我们选取C匝道桥第二联为验算对象,且取A-A截面、B-B截面(中支点横隔板)C-C截面(边支点横隔板)三个代表截面进行箱梁自重计算,并对三个代表截面下的支架体系进行检算。
A-A截面q1计算
根据横断面图,用CAD算得该处梁体截面积A=4.695m2则:
q1===
取1.2的安全系数,则q1=27.13×1.2=32.55kPa
B-B截面(中支点横隔板梁)处q1计算
根据横断面图,用CAD算得该处梁体截面积A=7.6m2则:
q1===
取1.2的安全系数,则q1=43.91×1.2=52.69kPa
C-C截面(边支点横隔板梁)处q1计算
根据横断面图,用CAD算得该处梁体截面积A=8.688m2则:
q1===
取1.2的安全系数,则q1=42.62×1.2=51.15kPa
⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算
因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑,在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制,砼入模温度T=25℃控制,因此新浇混凝土对侧模的最大压力
砼的初凝时间为to=200/(T+15)=200/(25+15)=5
根据F=0.22γctoβ1β2√V=0.22*25*5*1.2*1.15*√1.2=41.572KN/㎡
其中γc为砼的重力密度,取25KN/m3,
β1为外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;
β2为混凝土坍落度影响修正系数,当坍落度小于30mm时,取0.85;50~90mm时,取1.0;110~150mm时,取1.15;
V为混凝土地的浇筑速度,取1.2m/h。
另根据F=γcH=25*1.4=33.6KN/㎡
其中H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度,m
选取两值中的最小值作为新浇砼对侧模的压力,即q5=33.6KN/㎡
(二)、结构检算
1、扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算
本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算。
(1)B-B截面(中支点横隔板梁)处
在墩顶两侧各8米范围内及横隔板下1米范围内的支架采用60cm×60cm×120cm的布置形式。
①立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=33.1kN(查路桥施工计算手册中表13-5)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,有:
NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×52.69=18.97KN
NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN
ΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+2.94)=2.139KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(18.97+0.36)+0.85×1.4×2.139=25.74KN<[N]=33.1kN,强度满足要求。
②立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时);
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2(查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得)。
A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A=489mm2。
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径,查《路桥施工计算手册》表13-4得i=15.78㎜。
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ=0.744。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10
WK=0.7uz×us×w0
uz—风压高度变化系数,参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查《建筑结构荷载规范》表6.3.1第36项得:
us=1.2
w0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2
故:
WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.6m;
h—立杆步距1.2m,
故:
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.0953KN
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08×103mm3
则,N/ΦA+MW/W=25.74×103/(0.744×489)+0.0953×106/(5.08×103)=89.51KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
A-A截面处
在跨中4-16米范围内的支架采用60cm×90cm×120cm的布置形式。
①立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=33.1kN(查路桥施工计算手册中表13-5)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,有:
NG1K=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×32.55=17.58KN
NG2K=0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.0=0.54KN
ΣNQK=0.6×0.9×(q3+q4+q7)=0.54×(1.0+2.0+2.21)=2.813KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(17.58+0.54)+0.85×1.4×2.813=25.09KN<[N]=33.1kN,强度满足要求。
②立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时);
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2(查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得)。
A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A=489mm2。
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径,查《路桥施工计算手册》表13-4得i=15.78㎜。
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ=0.744。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10
WK=0.7uz×us×w0
uz—风压高度变化系数,参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查《建筑结构荷载规范》表6.3.1第36项得:
us=1.2
w0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2
故:
WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.9m;
h—立杆步距1.2m,
故:
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.143KN
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08×103mm3
则,N/ΦA+MW/W=25.09×103/(0.744×489)+0.143×106/(5.08×103)=97.11KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
2、满堂支架整体抗倾覆验算
依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时,倾覆稳定系数不得小于1.3。
K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw
采用第二联60m验算支架抗倾覆能力:
跨中支架宽10.5m,长60m采用60×90×120cm跨中支架来验算全桥:
支架横向18排;
支架纵向67排;
支架平均高度按15m(根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》,满堂脚手架步距为1.2,支架高宽比不大于2);
顶托TC60共需要18×67=1206个;
立杆需要18×67×15=18090m;
纵向横杆需要18×15/1.2×60=13500m;
横向横杆需要67×15/1.2×10.5=8794m;
故:
钢管总重(18090+13500+8794)×3.841=155.115t;
顶托TC60总重为:
1206×7.2=8.68t;
故q=(155.115+8.68)×9.8=1605.19KN;
稳定力矩=y×Ni=10.5/2×1605.19=8427.25KN.m
依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2
跨中60m共受力为:
q=0.927×15×60=834.3KN;
倾覆力矩=q×15/2=834.3×10=6257.25KN.m
K0=稳定力矩/倾覆力矩=8427.25/6257.25=1.35>1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求(本方案中满堂支架的高度不能超过1
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