现浇箱梁跨越高速公路支架施工方案及计算书文档格式.docx
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⒉支架力学性能
1、Φ48×
3.0mm扣件式钢管支架性能
外径
mm
壁厚
截面积
cm2
惯性距
cm4
抵抗距
cm3
回旋半径cm
48
3.5
4.239
10.79
4.49
1.59
⑵、HR型重型门架承载性能
(二)WDJ碗扣式管架
本现浇段14~16号墩跨越沪杭高速公路,平面位置处于曲线上。
在边坡支架施工方案选择上,采用碗扣式支架搭设,基础处理方便,有利于线形调节。
根据碗扣式支架结构尺寸及一般使用经验,在14、16号墩中横梁位置支架按0.6m×
0.9m间距布置,沪杭边坡位置按0.9m×
0.9m间距布置。
沪杭边坡首先按照支架设计图进行放样,按照大样将边坡修整成台阶,采用人工夯实后,立模浇筑10㎝C20砼基础,并将混凝土台阶间外露部分用水泥砂浆封闭,防止雨水侵入。
支架安装严格按照图纸布置位置安装,碗扣支架为定型支架,安装时先确定起始安装位置,并根据地面标高确定立杆起始高度安装预制块,利用可调底托将标高调平,避免局部不平导致立杆不平悬空或受力不均,安装可采取先测量所安装节段地面标高,根据所测数据计算出立杆底面标高,先用可调底托将四个角标立杆高调平后挂线安装其它底托,后安装立杆。
⒉支架布设注意事项
1当立杆基底间的高差大于60cm时,则可用立杆错节来调整。
2立杆的接长缝应错开,即第一层立杆应用长2.4m和3.0m的立杆错开布置,往上则均采用3.0m的立杆,至顶层再用1.5m和0.9m两种长度的顶杆找平。
3立杆的垂直度应严格加以控制:
30m以下架子按1/200控制,且全高的垂直偏差应不大于10cm。
4脚手架拼装到3~5层高时,应用经纬仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。
并在无荷载情况下逐个检查立杆底座有否松动或空浮情况,并及时旋紧可调座和薄钢板调整垫实。
5斜撑的网格应与架子的尺寸相适应。
斜撑杆为拉压杆,布置方向可任意。
一般情况下斜撑应尽量与脚手架的节点相连,但亦可以错节布置。
6斜撑杆的布置密度,当脚手架高度低于30m时,为整架面积的1/2~1/4,斜撑杆必须对称布置,且应分布均匀。
斜撑杆对于加强脚手架的整体刚度和承载能力的关系很大,应按规定要求设置,不应随意拆除。
3.立杆、横杆承载性能:
门洞支架
临平高架桥跨沪杭高速公路现浇预应力砼连续箱梁支架因车辆通行需要,支架采用C20砼基础,贝雷桁片作墩身,HW483H型钢作纵梁。
作为自重、模板、钢筋砼和施工荷载的承重梁,两根H型钢间距为0.7m。
经计算,满足强度和刚度要求。
⒉H型钢力学参数:
(见附表1)
四、承载力验算
本箱梁采取二次浇注,第一次浇注到箱梁翼板根部,第二次浇筑顶板。
支架根据地形采用三种搭设方式:
门式支架、碗扣式支架、H型钢墩梁式支架。
侧模、底模及端头模采用优质新竹胶模板,面积大于2㎡;
内模采用定型板模。
支架上设两层分配横梁,第一层采用[10槽钢沿路线方向横放置于支架顶托内,第二层采用10㎝×
10㎝方木,沿垂直路线方向布设,作为模板支撑。
1、混凝土重按26.0KN/m3计算;
2、模板及附件(含加固件)重0.6KN/m2;
3、施工人员及施工料具运输、堆放取2.5KPa;
5、分配梁按简支结构计算;
6、材料用量:
根据《箱梁支架布置图》计算。
7、根据《路桥施工计算手册》规定:
模板、支架计算当按照容许应力设计时,则不考虑。
本支架设计按容许应力考虑,故荷载分项系数不计。
由于本桥上部结构左右幅对称布置,本方案选用左幅进行支架搭设施工设计,施工时右幅支架按左幅方案进行施工。
(一)顶板箱内支架承载力、稳定性验算:
顶板支架采用Φ48×
3.5mm扣件式钢管支架,支架间距按0.8×
0.8m布置,由于箱梁箱内净空仅为115cm,不考虑搭接。
查相关手册得:
钢管支架单根立杆稳定承载力计算:
λ=L/I=115/1.59=72.3,查表得Φ=0.792
[N稳]=ΦA[σ]=0.792×
423.9×
140=47.0KN
顶板砼重:
G1=[(0.45+0.2)÷
2×
2+0.2×
1.65]×
0.8×
26=20.38KN
模板重量:
G2=3.65×
0.75=2.22KN
施工荷载:
G3=3.65×
2.5=7.3KN
钢管支架:
G4=0.5KN(箱内钢管按0.8×
0.8设置,上下各设一道拉杆,共0.8m为一个计算单元)
每个室内每0.8m长度内共有支架立杆5根,故单根钢管受力为:
N=G1+G2+G3+G4=30.4÷
5=6.08KN<[N]=47.0KN满足要求!
安全系数K=47.0/6.08=7.7
(二)跨中断面下支架验算:
1.荷载取值:
1)混凝土:
跨中截面箱体混凝土截面积:
A=12.75×
1.6-3.65×
1.15×
3+3×
(0.5×
0.3/2×
2+1.0×
0.25/2×
2)=9.01㎡
q1=9.01x26=234.26KN/m
换算为每平方米竖向荷载:
=234.26/12.75=18.37KN/㎡
2)模板:
模板周长(底、侧、内模):
C=12.75+2×
1.15+3×
(2.65+1.65+0.583×
2+1.03×
2+0.6×
2)=41.23m
q2=41.23×
0.6=24.74KN/m
=24.74/12.75=1.94KN/㎡
3)施工荷载:
2.5KPa=2.5KN/㎡
2.门架验算:
由于现浇梁箱单幅共设3个室,每个室宽3.65m,腹板0.45m,于腹板底的支架间距按90cm布置,于底板底的支架间距按120cm布置,由于支架上设两层分配梁,故荷载按均布荷载对支架进行验算,长度方向取2m(门架排距)为一计算单元。
砼自重:
G1=234.26KN/m×
2=468.52KN
模板重:
G2=24.74KN/m×
2=49.48KN
G3=2.5KN/㎡×
12.75m×
2m=63.75KN
管架自重:
G4=18KN
总荷载为G=(G1+G2+G3+G4)=599.75KN(取2m为一个计算单元)
每2m长度内共有门架13榀,故单榀门架受力为:
N=599.75÷
13=46.13KN<[N容]=75KN满足要求!
安全系数K=1.6
由于翼板下荷载较小,在此不进行验算。
3.碗扣验算:
跨沪杭边坡路段跨中断面处为碗扣支架,按0.9m×
0.9m布设。
取一个立柱(0.9m×
0.9m)为计算单元。
G1=18.37KN/㎡×
0.9m×
0.9m=14.87KN
G2=1.94KN/㎡×
0.9m=1.57KN
0.9m=2.03KN
G4=0.69KN
总荷载为G=(G1+G2+G3+G4)=19.16KN<[N容]=30KN满足要求!
(三)横隔梁下支架验算:
1.荷载计算:
横隔梁截面箱体混凝土截面积:
1.6=20.4㎡
q1=20.4x26=530.4KN/m
=530.4/12.75=41.6KN/㎡
1.15=15.05m
q2=15.05×
0.6=9.03KN/m
=9.03/12.75=0.71KN/㎡
2.
门架验算:
横隔梁宽为2m,支架按0.6m步距,排距按0.6m与路线方向垂直布设。
故取1.6m×
0.6m(单榀门架)为一计算单元进行计算。
G1=41.6×
1.6×
0.6=39.94KN
G2=0.71×
0.6=0.68KN
G3=2.5×
0.6=2.4KN
支架重:
G4=1.40KN
总荷载为G=(G1+G2+G3+G4)=44.42KN
在单幅横隔板下,由于取的是单榀门架为一个受力单元,即
N=44.42KN<[N容]=75KN满足要求!
安全系数K=1.7
在门架搭设时横隔梁处将会受到立柱的影响,不能完全按60cm进行布设,施工时适当调整,但调整后的间距不能大于60cm。
3.
碗扣验算:
如右图所示,在中横梁处碗扣是按0.9m×
0.6m布设。
0.6m)为计算单元。
G1=0.6×
0.9×
41.6=22.46KN
G2=0.6×
0.71=0.38KN
施工荷载:
G3=0.6×
2.5=1.35KN
支架荷载:
G4=0.69KN
单立柱所受荷载为:
G=G1+G2+G3+G4=24.88KN<
[N容]=40KN满足要求!
安全系数K=1.6
(四)分配梁强度验算
1、横隔梁下
[10槽钢强度验算,跨度为1m,取1m长度为计算荷载,偏安全按简支计算,即得荷载为q=(45.752)÷
1.6=28.60KN/m。
M=(1/8)(ql2)=0.125×
28.60×
12=3.575KN.m
W=39.7cm3(查有关资料得)
σ=M/W=3575÷
39.7=90.05Mpa<
[σ]=210Mpa
安全系数K=2.33满足要求!
2、在跨中底板下
在跨中槽钢的最不利布设方法与横隔梁一致,而荷载跨中并没有横隔梁大。
根据上述验算可知,其满足要求!
(四)跨沪杭H钢门架计算
我部使用的是HM(500×
300)型中截面尺寸为482×
300H钢:
其力学性质为:
截面积:
A=146.4cm2
惯性矩:
Ix=60800cm4
截面抵抗矩:
Wx=2520cm3
弯曲应力:
[σw]=145MPa
剪应力:
[τ]=85MPa
弹性模量:
E=210000MPa
根据上述数据与砼分配荷载计算H钢的间距:
(半考虑)
砼在底板以上的在效面积为A1=8.904m2
故底以上的砼总重为:
8.904×
11×
26=2546.544KN
模板荷载:
(1.15×
2+12.75×
11)×
0.6KN/m2=99.33KN
施工、砼振捣荷载:
(12.75×
4KPa=561KN
施工总荷载为:
G=2546.544+99.33+561=3206.874KN
分配到H型钢上的均布荷载为:
q=G÷
[12.75÷
(2x+0.3)]÷
11=(45.72x+5.26)KN/m
安全系数取K=1.5计算
1、剪力计算
H型钢所受最大剪力在支点处
ql÷
2≤[τ]×
A÷
1.5由此可得出X=4.8m
2、弯曲计算
H型钢所受最大弯曲在跨中处
ql2÷
8≤[σw]×
Wx÷
1.5由此可得出X=0.41m
3、挠度计算
我们取X=0.4m进得挠度计算
=代入上面数据可知
=0.05mm<
l/400
从对H型钢的力学验算可知H型钢的垂直布设间距为0.8m(边对边)。
(五)预拱度计算
1、支架的弹性变形
取门架受力的平均值进行支架的弹性变形计算
δ1=Lσ/E;
σ=N/A;
得到δ1=LN/EA
δ1=
(mm)
翼板下
(N=12.4KN)
跨中底板下
(N=17.37KN)
横隔梁下板(N=26.15KN)
L=6784mm
L=5634mm
0.9
1.1
1.6
注:
表中所列荷载N为单根钢管受的轴向力,即为单榀门架受力的一半。
E取210000MPa,A为4.278cm2。
2、其他非弹性变形
钢管的接头产生的接缝压缩产生的变形,在本支架中取3个接头,每个接头压缩量取值1mm,共计δ3-1=3mm;
模板与分配梁间取1mm,分配梁与支架取1mm,顶托与支架取1mm,门架与支垫方木取2mm,地基取5mm。
共计:
3+1+1+1+2+5=13mm
(六)地基承载力计算
通过对现场地基的实际检测并通过现场监理员旁站,对一个(0.15m×
0.15m)的试件加载到6.5T的荷载,混凝土基础稳定无裂缝出现,可得到:
[σ]=65KN/(0.15m×
0.15m)=2889KPa
根据上述计算原理可得一个立杆的所传递到底托盘最大的力为:
P=31.254KN而试验时并没有考虑力的向下分散,故此也不着考虑:
σ=P/A=31.254KN/(0.15m×
0.15m)=1389.06KPa<
2889KPa
地基承载力满足要求。
(七)、在风荷载作用下支架及模板的稳定性验算
1、支架在风荷载作用下的稳定性验算
根据查找杭州地区的气象资料得,杭州地区一般台风风压为600pa;
作用在脚手架的风力(取横桥向2米为计算单元,支架高按6.5米计)为:
P=Wk·
A=600×
6.5×
0.7÷
1000=5.46KN(作用在距地面3.25m处)
横桥向一个计算单元支架重为:
G=(17×
0.027×
10)+(15×
0.6)=27.18KN
抗倾覆系数K=27.18×
7.5÷
5.46×
3.25=11.5>
1.3满足要求!
2、模板在风荷载作用下的稳定性验算
作用在模板上的风力(取横桥向2米为计算单元)为:
1.6÷
1000=1.92KN(合力作用在模板中部)
横桥向一个计算单元模板重为:
G=1.6×
0.6=1.92KN
抗倾覆系数K=1.92×
0.01÷
1.92×
0.8=0.0125<
1.3不满足要求!
模板在风荷载作用下稳定性不满足要求,故在钢筋安装前采取临时加固措施,用拉杆将其固定在支架上即可。
附件1、宽、中、窄翼缘H型钢截面尺寸、截面面积、理论重量和截面特性表(节选自GB/T11263-1998)
类别
型号
(高度×
宽度)
截面尺寸,mm
截面
面积
理论
重量
kg/m
截面特性参数
H×
B
t1
t2
r
惯性矩,cm4
惯性半径,cm
截面模数,cm3
Ix
IY
ix
iY
Wx
WY
HM
150×
100
148×
6
9
13
27.25
21.4
1040
151
6.17
2.35
140
30.2
200×
150
194×
16
39.76
31.2
2740
508
8.3
3.57
283
67.7
250×
175
244×
7
11
56.24
44.1
6120
985
10.4
4.18
502
113
300×
200
294×
8
12
20
73.03
57.3
11400
1600
12.5
4.69
779
160
350×
250
340×
14
101.5
79.7
21700
3650
14.6
1280
292
400×
300
390×
10
24
136.7
107
38900
7210
16.9
7.26
2000
481
450×
440×
18
157.4
124
56100
8110
18.9
7.18
2550
541
500×
482×
15
28
146.4
115
60800
6770
20.4
6.8
2520
451
488×
164.4
129
71400
8120
20.8
7.03
2930
600×
582×
17
174.5
137
103000
7670
24.3
6.63
3530
511
588×
192.5
118000
9020
24.8
6.85
4020
601
#594×
302
23
222.4
137000
10600
24.9
6.90
4620
701
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