改碗扣芜申运河大桥直线段支架设计及计算1Word格式.docx
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改碗扣芜申运河大桥直线段支架设计及计算1Word格式.docx
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b、翼板部位横桥向立杆间距为90㎝,纵桥向60cm,靠近腹板根部立杆间距纵横向为60㎝。
c、立杆步距为120㎝。
三、支架受力计算:
1、底模受力计算:
底模采用δ=15mm胶合板底板(取1米宽验算):
验算部位:
取最不利部位,即腹板部位进行受力验算,其跨距为0.20m。
砼自重荷载(箱梁高度为2.4m)q1=26×
2.4=62.4KN/m
施工荷载按2.5Kpa计,振捣砼产生荷载按2.0Kpa计,倾倒砼时产生荷载按2.0Kpa计,则q2=2.5+2+2=6.5KN/m
下传荷载q=q1+q2=68.9KN/m
考虑底模为连续结构,弯距M=(1/10)×
q×
L2
=(1/10)×
68.9×
0.22=0.28KN.m
截面模量:
W=(b×
h2)/6=(100×
1.52)/6=37.5cm3
σ=M/W=7.5N/mm2<
[σ]=20N/mm2
所以δ=15mm胶合板强度满足要求。
刚度计算:
胶合板E按木方取10×
103MPa
I=(b×
h3)/12=(100×
1.53)/12=28.1cm4
f=ql4/(128EI)=0.3㎜<[f]=200/400=0.5㎜刚度满足要求。
2、纵肋10×
10cm方木:
2.1腹板部位:
10×
10cm方木按间距@=200mm顺桥向布置,计算跨度取相邻两立杆间距L=0.6m。
1)强度验算
砼自重荷载q1=2.4×
0.2×
26=12.48KN/m
施工荷载按2.5Kpa、振捣倾倒砼时产生荷载均按2.0Kpa计,则q2=(2.5+2+2)×
0.25=1.3KN/m
所以下传荷载q=q1+q2=13.78KN/m
弯距M=(1/8)×
L2=(1/8)×
13.78×
0.62=0.62KN.m
h2)/6=(10×
102)/6=166.7cm3
σ=M/W=(0.62×
103)/166.7=3.7N/mm2<
[σ]=12N/mm2
所以腹板部位10×
10cm木方横桥向按间距@=200mm布置强度满足要求。
2)刚度验算
方木弹性模量E取9×
I=(b×
h3)/12=(10×
103)/12=833.3cm4
f=(5×
L4)/(384EI)=(5×
0.64×
1010)/(384×
9000×
102×
833.3)=0.31㎜<
[f]=L/400=600/400=1.5㎜
10cm木方横桥向按间距@=20mm布置刚度满足要求。
2.2顶底板部位:
10cm方木顺桥按间距@=300mm布置,计算跨度取相邻两肢柱间最大间距L=0.6m计算。
1)强度验算
箱梁顶板厚为0.28m,底板厚为0.3m。
砼自重荷载q1=26×
(0.28+0.3)×
0.3=4.524KN/m
0.3=1.95KN/m
所以下传荷载q=q1+q2=6.474KN/m
6.474×
0.62=0.291KN.m
σ=M/W=(0.291×
103)/166.7=1.75N/mm2<
所以顶底板部位10×
10cm木方横桥向按间距@=300mm布置强度满足要求。
833.3)=0.15㎜<
[f]=L/400=900/400=2.25㎜
10cm木方横桥向按间距@=300mm布置刚度满足要求。
3、横梁14#工字钢
取最大荷载位置腹板处进行横向14#工字钢及碗扣支架验算
计算宽度按支架横桥向布置间距@=0.6m,跨度按碗扣支架立柱间距@=0.6m计算。
1)14#工字钢强度验算
0.6×
26=37.44KN/m
施工荷载2.5Kpa、振捣倾倒砼时产生荷载均按2.0Kpa计,则q2=(2.5+2+2)×
0.6=4.5KN/m
所以q=q1+q2=41.94KN/m
弯矩M=(1/8)×
L2=(1/8)×
37.44×
0.62=1.68KN.m
14#工字钢截面模量W=101.7cm3
σ=M/W=16.5N/mm2<
[σw]=145N/mm2
所以腹板部位14#工字钢顺桥向间距为@=600mm,横桥向间距@=600mm布置,强度满足要求。
2)14#工字钢刚度验算:
14#工字钢:
I=712cm4
f=(5×
41.94×
108)/(384×
2.1×
105×
712)=0.05㎜<
2)碗扣支架强度验算
碗扣支架资料:
①WJ碗扣为Φ48×
3.5mm钢管;
②立杆、横杆承载性能:
立杆
横杆
步距(m)
允许载荷(KN)
横杆长度(m)
允许集中荷载(KN))
允许均布荷载(KN)
0.6
40
0.9
4.5
12
1.2
30
3.5
7
1.8
25
1.5
2.5
2.4
20
2.0
3.0
在箱梁底腹板部位支架,顺桥向间距@=600mm,横向间距@=600mm;
步距均为1.2m,计算时腹板处进行计算,取60×
60㎝区域,腹板厚度为0.5m,高度为2.4m,
支架单根立杆反力计算:
R=0.5×
2.4×
26=18.72KN<
[R]=30KN
支架立杆强度满足要求。
4、翼缘板部位支架强度验算
翼缘板部位支架顶托上放置纵向14#工字钢后,再横向间距@=30㎝设置方木,在方木上铺设竹胶板。
1)横向方木10×
10㎝强度验算
计算取翼缘板根部平均厚度计算,按(65㎝+45㎝)/2=55㎝计算,宽度按碗扣支架顺桥向最大间距@=0.3m,跨度按碗扣支架横桥向布置间距@=0.6m。
0.55×
0.3=4.29KN/m
0.3=1.95KN/m
所以q=q1+q2=6.24KN/m
6.24×
0.62=0.28KN.m
W=(b×
σ=M/W=1.68N/mm2<
[σ]=10N/mm2
强度满足要求。
2)横向方木10×
10㎝刚度验算:
153)/12=833.5cm4
105)/(384×
9×
833.5)=0.14㎜<
刚度满足要求。
3)纵向14#工字钢计算
通过顶底板强度及刚度计算可知,翼缘板部位纵向14#工字钢可满足要求。
4)碗扣支架强度验算
R=0.6×
26=5.15KN<
5.支架布置
箱梁混凝土重力计算
钢筋混凝土容重按26KN/m3计,半幅混凝土94.854m3,其中墩顶部分箱梁砼:
6.65*2.4*1.27=20.3m3
g1=26*(94.854-20.3)=1938.4KN
模板、木方、人员、等荷载按2.5KN/m2
g2=(8-1.35)*13.65*2.5=226.9KN
G=g1+g2=2165.3KN
单根盘扣式支架允许承载力30KN,安全系数取1.3,半幅数量2165.3*1.3/30=94根
实际投入数量23*11=253根,253>
94,满足要求。
四、支架稳定性计算
碗扣式支架构造如下图,其主要构件如下:
碗扣式支架立杆稳定性验算:
根据《建筑施工碗扣式支架安全技术规程》,立杆稳定性验算按下面公式计算:
不组合风荷载时:
σ=N/φA≤[f]
组合风荷载时:
σ=N/φA+Mw/W≤[f]
式中N——碗扣式支架工作荷载值,取单根最大荷载值18.72KN;
A——立杆截面积,取489mm2;
l0——立杆计算高度,取l0=μh=1.217*1200=1460mm;
I——立杆截面惯性矩,I=112187mm4;
i——立杆截面回转半径i=
=1.578cm;
λ——长细比,λ=l0/i=1460/15.78=92.5;
φ――轴心受压立杆的稳定系数,查《建筑施工碗扣式支架安全技术规程》JGJ231-2004附录C表得P235A钢管立杆稳定系数φ=0.643;
Mw――计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,Mw=0.9×
1.4×
Wk×
la×
h2/10=0.9×
0.08kN/m2×
0.6m×
1.2m×
1.2m/10=0.007KN.m;
Wk——风荷载标准值,根据规程,其计算为Wk=μzμsW0,其中,南京市50年一遇基本风压W0=0.40kN/m2,风压高度变化系数μz查表值为1,风载体形系数μs=1.0φ,φ=1.2*0.974m2/8.58m2=0.14。
则Wk=1×
0.14×
0.4=0.06kN/m2
la——立杆纵距,取0.6m;
h——支架水平杆竖向最大步距(m),取h=1200mm;
σ——钢管立杆轴心受压应力计算值(N/mm2)
W——钢管截面模量,48mm钢管取5079mm3;
[f]——Q235钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205N/mm2;
钢管立杆稳定性计算
σ=N/φA=18.72×
1000/(0.643×
489)=59.3N/mm2≤[f]=205N/mm2
σ=N/φA+Mw/W=59.3+0.014×
106/5079=60.7N/mm2≤[f]=205N/mm2
所以碗扣式支架经验算在最大工作荷载18.72KN下,不组合风荷载与组合风荷载的情况下支架立杆稳定性满足要求。
五、碗扣式支架整体抗倾覆验算
取最大跨径L=8-1.35=6.65米计算,碗扣支架宽度B=14.4米,高度取H=16.5米。
碗扣式支架采用∮48壁厚3.5mm钢管,根据碗扣脚手架规范资料查得,钢管每延米重立杆q=5.493㎏/m,横杆q=4.112㎏/m,经计算现场钢管总延米为立杆:
11*14.35*11+12*16.5*11=3914米,横杆:
14.4*10*11+6.65*10*23=3113米,偏安全计算(不考虑底模重量),
计算盘扣支架总重为:
G=5.493*3914+4.112*3113=34300㎏=343KN
由前计算可知风荷载标准值Wk=0.06kn/m2
计算风荷载得:
P=qLh=16.5*6.65*0.06=6.58KN
盘扣支架抗倾覆计算:
盘扣支架力距:
G*B/2=343*14.4/2=2469.6KN.m
风荷载力距:
p*h/2=6.58*16.5/2=54.3KN.m
盘扣支架抗倾覆系数:
2469.6/54.3=45.5>[K]=1.3
支架整体稳定性满足要求。
六、地基承载力验算
根据以上计算结果显示,传递至单个盘扣支架可调底座的竖向荷载最大为18.72kN,可调底座底部为140mm×
140mm×
6mm的钢板,砼垫层厚度为15㎝,在接近合拢段3m处砼垫层加层为25cm,则砼垫层底应力为
σ=N/A=18.72/(0.44*0.44)=96.7Kpa<[f]=200Kpa,
地基50㎝厚经3:
7石灰土处理,地基允许承载力按200KPa考虑,
σ=96.7Kpa<[f]=200Kpa
地基承载力符合要求。
经以上计算,本桥支架符合要求。
七、堆载预压方案:
现浇支架预压是现浇支架非常重要的一道工序,是对整个支架搭设及其基础质量的一次全面的检查,包括支架结构的强度、刚度、稳定性以及支架的弹性和非弹性变形。
通过支架预压,精确测得支架的非弹性变形和弹性变形。
支架的非弹性变形,通过支架预压基本消除,测得支架的弹性变形与理论计算值进行比较分析,并在支架最后调整时作为可靠的根据,使整个现浇支架既符合设计要求,又满足技术规范对支架的质量要求,从而确定现浇梁质量。
在预压过程中,测得的总垂直变形包含两部分变形,即非弹性变形和弹性变形,当预压荷载卸除后,测得的支架回升值即为支架弹性变形,在支架高程调整时加以考虑,其中没有恢复的部分即为支架的非弹性变形(主要是支架接缝压密和地基等产生的不可恢复的塑性变形等)。
为此,在支架预压前和预压过程中,以及卸载后组织测量人员,采用水平仪进行不间断的观测,观测支架的变形,并作出详细的记录。
1、支架沉降观测沿现浇箱梁纵向每3米布设一个断面,每断面横向每道腹板设置一个观测点,观测点统一编号,以便于分析支架沉降,调整模板标高,掌握第一手数据。
支架预压荷载的质量达到现浇箱梁混凝土总体质量的120%,预压须保证48小时以上无明显沉降,支架的沉降变形在2mm以内方可以卸载。
此次压载采用砂袋压载,根据现浇箱梁荷载分布情况,进行砂袋布置。
2、静载试验的加载程序
支架搭设完成后,布设测点并进行初始观测。
接着变形观测按箱梁加载0%,50%,120%,0%进行测量监控,并对观测数据进行分析。
1)、测点布置
在支架顶、底部沿桥纵向,每3米布设一个断面,每断面设3个测点,即横向左、中、右设置测点,并进行编号,以便计算比较。
2)、沉降观测
观测方法:
用DSZ2水准仪按下列程序进行;
第一步:
加载前观测一次;
第二步:
加载至50%观测一次;
第三步:
加载120%完毕观测一次;
以后每12小时观测一次;
第四步:
等预压48小时后观测一次,若沉降稳定则卸载;
第五步:
卸载后观测一次。
3、观测结果处理
满载后若连续48小时测量在2mm以内,则可视为支架沉降已稳定,即可进行卸载。
根据沉降观测数据,计算出支架弹性变形和非弹性变形,进行模板标高调整。
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