现浇箱梁支架计算完整版Word文档格式.docx
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图1.1桥梁上部结构图
1.3地基处理
因部分桥梁斜跨神山湖,湖底地层属第四系湖塘相沉积()层,
全部为流塑状淤泥含有大量的根茎类有机质、腐殖质,承载力标准值
Fak=35kPa,在落地式满堂支架搭设前,先将桥梁两端进行围堰,用
机械设备对湖底进行清淤,将湖底淤泥全部清除。
根据神山湖大桥地
勘报告,湖底淤泥下为⑤层粉质粘土(地基承载力基本允许值fa0为
215kPa),可作为支架基础的持力层。
清淤完成后,采用粘土对湖底分层填筑碾压,分层厚度为30cm,
采用15t振动压路机碾压,回填完一层后,进行压实度(环刀法)和
承载力(轻型动力触探)试验,要求压实度≥92%,承载力≥200kPa,验收合格后方可进行上层填筑,粘土回填至17.0m即可。
最后在回填土上方浇筑30cm厚C30素混凝土作为满堂支撑架的基础。
1.4支架布置
整联箱梁采用落地式碗扣满堂支架,因本项目箱梁大多为单箱多室变截面,其下部支架系统立杆纵横间距统一为60×
60cm,立杆步距1.2m。
立杆采用普通Φ48×
3.5mm(结构计算时钢管壁厚取3.0mm)钢管作为箱梁的支撑,钢管顶安置可调顶托,顶托上面铺设横向建筑双钢管Φ48×
35mm.(结构计算时钢管壁厚取3.0mm),然后纵向布置10cm×
10cm木方(材质统一为杉木),方木间距20cm;
木方上面铺
设1.5cm厚竹胶板;
立杆底部铺设[20b型槽钢。
其搭设形式如下:
图1.2碗扣支架布置示意图
1.5支架系统的材料参数
1、支架钢管:
按设计要求,施工时采用满堂式碗扣支架,采用
规格为φ48×
3.5mm碗扣式钢管。
2、箱梁底模:
箱梁底模采用高强度竹胶板,木方上面铺设高强
度竹胶板,厚均为1.5cm。
3、模板楞木:
主楞为Φ48×
3.5mm双钢管,次楞为10×
10cm木
方(杉木)。
4、支架基础:
C30混凝土30cm,[20b型槽钢。
1.6荷载计算
1、箱梁砼自重
该箱梁钢筋混凝土容重按γ=25.5kN/m3计算,本项目中支架纵横
间距统一为60×
60cm,取截面最不利处进行计算,横梁处梁高1.9m。
Q1=25.5×
1.9=48.45kN/m2
2、模板、支架等自重
根据JGJ130-2011,主梁、次梁及支撑模板自重取0.85kN/m2;
根据JGJ130-2011,h×
la×
lb=1.2×
0.6×
0.6m时,支模架立杆每
m结构自重为0.1384kN/m,支架最大高度为13.5m。
Q2=0.85+0.1384×
13.5/(0.6×
0.6)=6.04kN/m2
3、施工荷载
(1)施工人员及设备荷载标准值(Q3)按均布活荷载取1.0kN/m2;
(2)浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值(Q4)可采用1.0kN/m2。
4、风荷载
作用于模板支撑架上的水平风荷载标准值,应按下式计算:
ωK=0.7×
μ×
ωzS0
式中:
ω
2
);
k---风荷载标准值(kN/m
ω---基本风压(kN/m2),根据《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2012),按50年一遇的风压采用取0.35kN/m2;
μz---风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2012)规定采用1.00;
μS---风荷载体型系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2012)规定的竖直面取0.8。
故Q5=ωK=0.7×
1.00×
0.8×
0.35=0.196kN/m2
5、荷载计算
(1)不组合风荷载时
Q=1.2×
(Q1+Q2)+1.4×
(Q3+Q4)=68.188kN/m2
(2)组合风荷载时
(Q1+Q2)+0.9×
1.4×
(Q3+Q4+Q5)=68.155kN/m2
1.7结构设计计算(不组合风荷载)
根据规范JGJ166-2008,支架系统中受压杆件长细比不得大于230,
其他各参数见下表。
表1.2钢材的强度设计值和弹性模量﹙N/mm2﹚
Q235A钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f
205
弹性模量E
2.05×
105
表1.3受弯杆件的允许变形(挠度)值
构件类别允许变形(挠度)值V
脚手板、纵向、横向水平杆l/150,≤10mm
悬挑受弯杆件l/400
1、立杆验算
本项目立杆为Φ48×
3.5mm(计算取现场实测最小壁厚3.0mm)
碗扣钢管,有关设计参数如下:
表1.3
钢管截面特性
外径
壁厚
截面积
截面惯性矩
截面模量
回转半径
D(mm)t(mm)A(cm2)
I(cm4)
W(cm3)
i(cm)
48
3.0
4.24
10.78
4.49
1.59
根据规范JGJ166-2008,当外侧四周及中间设置了纵、横向剪刀
撑是,立杆的计算长度按l0=h+2a计算,h为立杆步距,a为立杆伸出
顶层水平杆长度。
故l0=h+2a=1.2+2×
0.3m=1.8m
长细比λ=l/i=113.2<
[λ]=230
经查规范JGJ166-2008附录E中Q235A级钢管轴心受压构件的
稳定系数表,得ψ=0496.则:
(1)强度验算
横梁处立杆受轴力最大,其立杆间距为:
60cm×
60cmN=68.188×
0.6×
0.6=24.55kN
σ=N/(ψA)=24.55×
103(/0.496×
424)=116.7N/mm2<
[σ]=205N/mm2
满足要求
(2)挠度验算
N=24.55kN
υ=NL/EA=24.55×
13.5×
106/(2.05×
105×
424)=3.8mm<
10mm
(3)立杆稳定性
立杆的稳定性应符合下列公式要求:
不组合风荷载时:
N/(ψA)≤f
组合风荷载时:
N/(ψA)+Mw/W≤f
Mw
=0.85×
1.4ω2
klah/10
;
k----风荷载标准值为0.196kN/m
h-----纵横水平拉杆的计算步距为
1.2m;
la----立柱迎风面的间距为
0.6m;
Mw--立杆由风荷载设计值产生的弯矩;
f-----钢管的抗压强度值为205kN/m2。
计算不组合风荷载时:
N/(ψA)=24.55×
103/(0.496424)×
=116.7kN/mm2<
[σ]=205kN/mm2
Mw=0.85×
0.196×
1.22/10=0.02kN.m
=
-6
Mw/W
×
=3.94kN/mm
0.02/5.0810
N/(ψA)+Mw/W=24.55×
103/(0.496424)+3×
.94=120.6kN/mm2<
[σ]=2
5kN/mm2
2、底模验算
底模采用δ=15mm厚的优质竹胶板(抗弯强度设计值
fjm=15N/mm2,弹性模量E=9×
103N/mm2),直接搁置在100×
100mm
横向方木上,方木中到中间距为20cm。
(1)强度计算
简支梁在均布荷载作用下的受力简图及弯矩图如下:
受力模型图
弯矩图
中支点横梁处(纵向方木间距200mm),受力模式按照简支梁在
均布荷载作用下的受力,取1m单位宽度进行计算,
Mmax=1/8ql2=0.125×
68.188×
1×
0.2×
0.2=0.34kN·
mW=bh2/6=1000×
152/6=37500mm3
fmax=Mmax/W=0.34×
106/37500=9.07N/mm2<[fjm]=15N/mm2
由验算可知横梁处底模强度满足要求
(2)挠度计算
根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)规定在刚度
计算中不计入施工人员及设备荷载以及浇筑混凝土时对水平模板产
生的荷载,结构表面外露的模板其挠度不得超过模板构件跨度的
1/400,横梁处(横向方木间距200mm),最大挠度计算公式如下:
υ=5qL4/(384EI)
=5×
68.188×
2004/(384×
9×
103×
1000×
153/12)
=0.336mm<
200/400=0.5mm
满足要求(按简支梁计算)
3、次楞方木验算
次楞方木平卧放置于主楞方木上,次楞规格为100mm×
(抗弯强度设计值fm为17N/mm2,顺纹抗剪设计值fv为1.7N/mm2),
方木跨径(立杆纵距)在横梁处(横向方木间距200mm)跨度均为
600mm,按三跨连续梁计算其受力。
考虑现场实际施工时方木的尺寸差异,方木的力学性能乘0.9的
折减系数取值,则:
[fm]=17×
0.9=15.3N/mm2
E=9×
0.9=8.1×
103N/mm2
[fv]=1.7×
0.9=1.53N/mm2
(1)强度计算(横向方木间距200mm)
三跨连续梁梁在均布荷载作用下的受力简图及弯矩图如下:
Mmax=ql2/10=0.2×
70.13×
0.62/10=0.5kN·
m
σmax=Mmax/W=0.5×
1000/(10×
102/6)=3N/mm2<[fm]=15.3
N/mm2
木材在其顺纹方向抗剪强度较差,在横力弯曲时可能因中性层上
剪应力过大而使方木沿中性层发生剪切破坏,需按顺纹方向的许用剪
力对方木进行强度校核。
均布荷载作用下简支梁受力图及剪力图如下:
剪力图
方木顺纹方向所受最大剪力为:
Vmax=ql/2=0.2×
0.6/2=4.09kN
方木顺纹方向承受的最大剪应力为:
τmax=1.5Vmax/A=1.5×
4.09×
1000/(100×
100)=0.61N/mm2<
[fv]=1.53N/mm2
(2)挠度计算(按三跨连续梁计算)
υ=0.677qL4/(100EI)
=0.677×
0.2×
6004/(100×
8.1×
100×
1003/12)
=0.18mm<
L/400=1.5mm
4、主楞双钢管验算
每个可调托座上放置横向普通Φ48×
3.5mm双钢管,由于主楞上
的纵向方木间距为20cm,所以次楞传递给横向主楞的荷载,近似按
均布荷载计算,纵向双钢管下立杆间距为60cm,钢管计算壁厚按现场实测最不利取值3.0mm。
钢管的截面模量W为4.49×
103mm,抗压强度设计值为205N/mm2。
受力模式采用均布荷载作用下三跨连续梁计算
q=68.188×
0.6=40.91kN/m
Mmax=ql2/10=40.91×
0.62/10=1.473kN·
σmax=Mmax/W=1.473×
106(/2×
4.49×
103)=164N/mm2<[σ]=205
2.挠度计算(按三跨连续梁计算)
4
υ=0.677qL/100EI
=0.677×
6004/(2×
12.19×
104)=0.7mm<
L/
400=1.5mm
二、水泥土搅拌桩承载力设计
2.1建筑条件
箱梁部分支架采用门洞式支架,门洞式钢管立柱采用直径Φ
630mm,壁厚12mm的无缝钢管。
立柱下为2.0m×
1.5m(宽×
高)
的C30钢筋混凝土条形基础。
条基下为软土层,采用深层水泥土搅拌桩处理,要求处理后的复合地基承载力特征值fak=160kPa。
2.2地层分布
根据野外钻探,结合原位测试及室内试验成果,拟建神山湖大桥
地段分布的地层主要有:
人工填积(Qml)层、第四系湖塘相沉积(Q4l)层、第四系全新统冲积(Q4al)层、第四系上更新统冲积(Q3al)层、第四系中更新统冲、洪积(Q2alpl)层、第四系残、坡积(Qeldl)层
及下伏志留系坟头组(S2f)地层组成。
现将拟建桥梁沿线内分布的
地层从上至下简述如下:
1、人工填积层(Qml)层
素填土(地层代号:
①3):
黄褐色,主要由黏性土组成,夹少量
碎石,密实度不均匀,呈湿、稍密~中密状态。
该层土在神山湖南北
两岸道路及田埂处分布。
2、第四系全新统湖积(Q4l)层
淤泥(地层代号③):
黑灰色,含有大量腐烂植物,有腥臭味,
呈饱和、流塑状态。
该层土主要分布于神山湖,对应里程为
K1+790.0~K2+332.0。
3、第四系全新统冲积(Q4al)层
粉质黏土(地层代号:
⑤):
灰褐~黄褐色,局部含少量有机质。
切面稍光滑,无摇震反应、干强度中等、韧性中等,呈饱和、可塑状
态。
该层土分布于神山湖及其北岸部分地段,对应里程为
K1+760.0~K2+690.0。
4、第四系上更新统冲积(Q3al)层
⑩):
褐黄色~黄褐色,含铁锰质氧化物结
核及灰白色高岭土团块,无摇振反应,切面光滑,干强度及韧性高,
呈饱和、硬塑状态。
该层土分布于神山湖南北两岸,对应里程分别为
K1+790.0~K1+820.0、K2+240.0~K2+810.0。
5、第四系中更新统冲积、洪积(Q2alpl)层
黏土(地层代号:
⑿):
棕红~砖红色,含铁锰质氧化物结核及少
量灰白色高岭土团块,切面光滑,干强度高、韧性高,呈饱和、硬塑
状态。
该层土主要分布于神山湖北侧高地,对应里程为
K2+660.0~K2+810.0。
6、第四系残积层(Qeldl)层
⒀):
褐黄色,含少量灰白色高岭土条纹,
夹有少量风化岩屑,岩屑粒径一般0.3~3.0cm,含量约20%左右,呈
2.1。
饱和、硬塑状态。
该层土在桥梁沿线均有分布。
7、志留系坟头组(S2f)岩层
强风化粉砂质泥岩(地层代号:
⒂1):
浅黄色,主要矿物成分为
水云母、石英、粘土矿物及铁质,泥质结构,定向构造,岩芯呈土状;
该岩层在局部地段相变为泥质粉砂岩。
该层在桥梁沿线均有分布。
中风化粉砂质泥岩(地层代号:
⒂2):
褐灰色,主要矿物成分为
水云母、石英、粘土矿物及铁质,泥质结构,定向构造,岩芯呈块状、短柱状,锤击声哑;
微风化粉砂质泥岩(地层代号:
⒂3):
青灰色,主要矿物成分为
水云母、石英、粘土矿物及铁质,泥质结构,定向构造,岩芯呈柱状、长柱状,锤击声较催;
各层层厚、层顶埋深、层顶标高等详见下表
时代
地层
岩土
状态
层厚
层顶埋深
层顶标高
成因
编号
名称
max
min
μ
Q
ml
①3
素填土
稍密~中
3.70
0.40
1.60
0.00
16.45~27.67
密
l
③
淤泥
流塑
2.50
1.13
0.00~3.60
17.54~20.67
Q4
al
⑤
粉质黏土
可塑
4.50
1.00
3.23
0.00~2.40
17.41~20.61
⑩
硬塑
8.90
1.20
4.51
0.40~8.30
11.81~27.67
Q3
pl
⑿
黏土
5.40
2.10
4.03
3.10~6.40
16.66~23.17
Q2
el
dl
⒀
3.40
0.80
1.62
5.50~11.60
8.31~17.77
⒂1
粉砂质泥岩
强风化
3.20
1.91
7.80~13.10
6.54~15.97
S2f
⒂2
中风化
7.00
1.10
2.74
9.00~15.40
4.14~14.17
⒂3
微风化
12.20~19.40
1.74~8.87
2.3地基岩土物理力学性能
综合分析本次勘察成果,现将桥梁沿线范围内各岩土的工程性能分析如下:
其标准贯入试验标准值Nk=9.3.,该填土呈稍密~中密状态,根据《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011)附录J,该层为Ⅰ级松土。
属人工土类,力学性质不稳定。
淤泥(地层代号:
③):
其含水量平均值w=88.5%,天然重度平均值r=15.3kN/m3,天然孔隙比平均值e=2.582,塑性指数平均值IP=32.5,液性指数平均值Il=1.35,压缩系数平均值a12=2.64Mpa1,属
高压缩性土,为Ⅰ级松土。
该层属软土,埋藏浅,厚薄,分布较广泛,
工程性质差。
⑤):
其w=26.4%,r=19.2kN/m3,e=0.722,IP=13.6,Il=0.52,a12=0.28Mpa1,该层力学性能中等。
属中压缩
性土,为Ⅰ级松土。
⑩):
其w=22.3%,r=19.9kN/m3,e=0.667,
IP=14.0,Il=0.17,a12=0.14Mpa1,力学性能较好。
属中等偏低压缩性土,为Ⅱ级普通土。
5、第四系中更新统冲洪积(Q2alpl)层
其w=22.2%,r=20.1kN/m3,e=0.662,IP=18.8,Il=0.04,a12=0.13Mpa1,力学性能较好。
属低压缩性土,
为Ⅱ级普通土。
粉质黏土(地层代号⒀):
其w=21.4%,r=20.3k
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