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主桥平台结构形式:
1)主桥水上平台采用多跨连续梁方案,梁部结构为多排单层贝雷桁架,梁高1.5m,拱肋及桥面板中部投影面积内贝雷梁按照45cm间距布置,桥面翼缘板位置按照90cm布置,贝雷之间采用花栏架连接,横梁采用2I40a工字钢,贝雷梁上部分配梁采用[16槽钢间距60cm满铺,满堂支架采用
48×
3.5碗扣式支架,支架立杆落于[16槽钢上。
满堂支架采用碗扣式支架,主要构件由2.4m、1.8m、1.2m碗扣立杆、0.9m、0.6m、0.3m碗扣横杆、纵横水平加固杆、剪刀撑、可调顶托与可调底座组成。
剪刀撑采用φ48×
3.5mm的普通钢管。
顶托上方铺设纵向φ48×
3.5mm的普通钢管调出拱肋曲线,钢管上铺设7×
10cm横向方木间距30cm,采用15mm厚竹胶板。
整体构架竖直方向通过可调顶托和可调底座调节纵、横坡度,
支架布置形式为:
⑴拱肋处:
0.6m(立杆横桥向间距)×
0.3m(立杆顺桥向间距)。
⑵桥面板:
0.9m(立杆横桥向间距)×
0.6m(立杆顺桥向间距)。
一般梁段横桥向立杆间距为:
90×
5+60×
6+60×
5+30×
5;
立杆竖向步距均为1.2m。
2)管桩采用外径D=630mm、壁厚10mm钢管桩
3)平台安装时需铺设13cm厚整体U型钢桥面板,施工安装完成后卸去。
1.3材料特性
(1)贝雷梁单层不加强容许弯矩788KN.m,容许剪力245KN。
每片贝雷梁重270Kg,允许抗弯应力273Mpa,抗剪应力208Mpa。
(2)其他型钢Q235,许用应力为:
弯压应力170Mpa,剪应力110Mpa,弹性模量E=2.06×
105Mpa
(3)碗扣式支架钢管截面特性如下表:
外径φ
(mm)
壁厚t(mm)
截面积A(cm2)
截面惯性矩I(cm4)
截面模量W(cm3)
回转半径i
(cm)
48
3.5
4.89
12.19
5.08
1.58
(4)贝雷梁物理力学特性如表:
表2桁架物理力学特性表
物理力学特性
结构构造
WX(cm3)
IX
(cm4)
Ma(kN.m)
σ
(Mpa)
单排单层
标准型
3578.5
250497.2
788.2
273
(5)变形控制
主要承重构件<
L/400。
1.4设计计算荷载
1)永久荷载,分项系数,取1.2
参见《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-20082.2.1
(1)q1——内模支撑、底模、外模支撑荷载,取q1=1kPa
q1-1——支架荷载,碗扣式钢管
3.5,弯曲容许应力140MPa,E=2.1×
105Mpa。
以最高跨K9跨为例,拱肋支架顶标高为40.5m,水中平台标高为31.2,拱顶最高处支架高度9.3m,支架间距30×
60cm,经计算为2kpa,计算见本文1.14。
q2——新浇砼、钢筋、钢绞线自重,重力密度取值26kN/m³
2)可变荷载,分项系数取1.4,取值参见《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》4.2.4-2
(1)q3——施工人员、施工材料和机具荷载,1kPa。
(2)q4——浇筑和振捣混凝土产生的荷载,取2.0kPa。
(3)q5——新浇混凝土对模板侧面的压力。
(4)q6——其他荷载,水平风荷载标准值:
Wk=0.7
W0参见《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008公式4.3.1
式中:
—风压高度变化系数,取1.16,JGJ166-2008附录A,B类,桥面距水面高度16m
—风荷载体型系数,
,
(查表A.0.5,立杆纵距0.6m,步距1.2m),
,由b/h<
1,
插值求解0.904,取
(n为立杆纵向58排),则
(多排支撑架体系),参见《建筑结构荷载规范》GB50009-20017.3.1体型系数
取值
—基本风压,按江苏省徐州市地区,取0.4KN/m2《建筑结构荷载规范》GB50009-2001,则脚手架和支架的风荷载:
。
3)计算软件:
MidasCivil2015
1.5主桥平台荷载验算
主桥平台搭设均采用标准贝雷采用水中打设钢管桩,形成钢管桩基础,再搭设贝雷梁形成钢平台,其中施工荷载主要为100t吊机荷载,施工工艺与钢栈桥相同,平台贝雷梁布置间距均等于及小于钢栈桥,钢结构荷载在钢栈桥方案中均已经过验算,这里不在计算。
横梁2I40工字钢间距大于钢栈桥布置,应验算复核。
1.5.1横梁2I40验算
全平台布置P4排桩的5#与6#桩横向间距为全平台最大间距4.24m,净距为3.61m,该范围为吊车行驶范围,按最不利状态验算,吊车行驶至跨中,荷载受力模型如下:
100t吊机由行驶至跨中,50t由5号-6号横梁承担,横梁同时承重4道贝雷梁传递来的荷载,每道荷载125KN
2I40工字钢最大应力值为106Mpa<
170Mpa
2I40工字钢最大挠度为3.7mm<
L/400=9mm
故2I40工字钢满足吊车行驶荷载要求。
1.5.2顶推系统荷载验算
根据顶推方案建立计算模型,将40t力直接施加在2I56a工字钢上,验算2I56工字钢及D630钢管桩受力情况,一组贝雷梁水平力按照50t施加,考虑有偏载的情况,一组2片贝雷,单片受力25t,贝雷梁全长168m,建模按照最大跨径9m计算荷载情况。
2I56工字钢最大应力值为128.9Mpa<
2I56工字钢最大挠度为5.2mm<
L/400=21mm
贝雷梁荷载模型:
贝雷梁最大应力132Mpa<
273Mpa,2[20槽钢最大应力59.4Mpa<
钢管桩最大应力80.9Mpa<
贝雷梁11m长度最大竖向位移1mm
纵向位移:
钢管桩最大3.5mm,贝雷梁最大2.2mm
故贝雷梁满足荷载及变形要求。
1.6主桥模板、支架荷载验算
施工验算主要对拱肋及桥面板模板、水上平台贝雷梁及2I40工字钢横梁强度、刚度进行验算。
荷载计算说明:
根据设计图纸(图号21-001),除G-G、H-H断面外(G-G、H-H断面无拱肋,直接采用整体定型钢模浇筑砼),计算荷载按照拱肋砼及模板支架荷载加载,并计算贝雷梁强度、刚度。
计算思路为:
荷载由拱肋底模下φ48*3.5mm钢管碗扣支架承担,钢管支架将荷载传递至贝雷梁和横梁,根据荷载验算贝雷梁和横梁2I40工字钢的强度、刚度。
上部结构支架采用碗扣式满堂支架,采用Φ48mm,壁厚3.5mm钢管搭设,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调顶托,现浇拱肋底板位置纵距、横距采用30cm×
60cm的布置形式,现浇桥面板纵距、横距采用60cm×
90cm。
1.7模板材料特性
1.7.1木材容许应力及弹性模量
参照《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008标准(附表A.3.1-3)
马尾松:
容重:
γ=7.0kN/m3
抗弯应力[σw]=13.0MPa
弯曲剪应力[τ]=1.5MPa
顺纹受压及承压应力[σa]=12.0MPa
弹性模量E=9×
103MPa
杉木:
抗弯应力[σw]=15.0MPa
103MPa
1.7.215mm厚竹胶板容许应力及弹性模量
竹胶板:
容重:
γ=9.0kN/m3
抗弯应力[σw]=30.0MPa
弹性模量:
E=6.0×
1.7.36mm厚钢板容许应力及弹性模量
截面模量(每延米)W=6.0cm3,惯性距(每延米)I=1.8cm4,弹性模量E=2.1×
105MPa,容许应力[σ]=140MPa,
,重力密度78.5KN/m3(取1米宽计算重力密度0.47KN/m2)
1.915mm厚竹胶板模板受力验算
①底模计算
竹胶板底模在拱肋位置受力最大,取拱肋最高值J-J断面竹胶板进行验算,作为控制计算。
竹胶板底部纵向方木按照中对中30cm间距布置。
γ=9.0kN/m3、[σw]=90.0MPa、E=6.0×
δ=0.012m、长×
宽=2.44×
1.22m
砼:
γ=26.0kN/m3
取竹胶板的板宽1m进行计算,简化为5跨连续梁计算。
⑴模板自重q1=0.015×
1.0×
9=0.135kN/m
⑵砼自重q2=42.6×
1=42.6kN/m
⑶施工荷载:
2.5kN/m2,q3=2.5×
1.0=2.5kN/m
⑷振捣砼时产生的荷载2.0kN/m2,
q4=2.0×
1.0=2.0kN/m
1、计算过程:
⑴计算模式:
按5跨连续梁计算;
竹胶板受力计算简图
⑵截面特性:
A=b×
h=1.0×
0.015=0.015m2
W=bh2/6=1.0×
0.0152/6=3.75×
10-5m3
I=bh3/12=1.0×
0.0153/12=2.813×
10-7m4
⑶根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008公式4.3.1-3荷载组合为:
q=1.2(q1+q2)+0.9×
1.4×
(q3+q4)=1.2×
(0.135+42.6)+1.26×
(2.5+2.0)=60.8kN/m
2、强度检算
①由《路桥施工计算手册》附表2-11查表得弯矩系数均布
=0.105,集中
=0.158,挠度系数均布
=0.,664,集中
=1.097:
M支=0.105ql2=0.105×
60.8×
0.32=0.574kN·
m
σmax=M支/W=0.574/(3.75×
10-5)×
10-3=15MPa<
[σw]=30.0MPa
满足要求!
3、刚度检算
q=q1+q2=0.108+60.8=60.9kN/m
fmax=0.664ql4/100EI
=(0.664×
0.34)/(100×
6.0×
106×
2.813×
10-7)
=0.29m<
[f]=300/400=0.75mm
满足要求!
结论:
底模采用15mm厚竹胶板满足要求。
②侧模计算
混凝土侧压力按下列两公式计算,并取其中的较小者:
F=0.22γct0β1β2
(1-1)
F=γcH(1-2)
F──新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kPa);
h──为有效压头高度(m);
υ──混凝土的浇筑速度(m/h);
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