莎车南互通E匝道现浇箱梁施工支架检算Word下载.docx
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2.4.1将原地面腐植地表层上耕植土清除15cm,然后用挖掘机挖松50cm,用重型压路机或强夯分两层压实,底层压实度>80%,顶层压实度>85%。
2.4.2按2%横向排水坡(桥中心两侧排水)填筑宕渣80cm,用重型压路机压实。
2.4.3为了防止浇筑混凝土时,流水软化支架的地基,浇筑厚15cm的C20细石混凝土封闭层。
在喀叶高速边坡上,根据支架搭设的间距,在边坡上设置台阶,支架搭设处横桥方向每边向外延伸1m范围内浇筑厚15cm的C20细石混凝土封闭层。
2.4.4地基处理完后,在支架搭设范围地基基础四周80~160cm范围内设顺桥向排水沟(水沟横断面为:
60×
40cm),排水沟根据现场情况设置好排水坡纵,确保地基基础不受雨水浸泡。
2.5模板结构及支撑体系
2.5.1外模结构
模板结构是否合适将直接影响梁体的外观,外模面板均采用厚为18mm的竹胶板,面板尺寸1.2m×
2.4m,以适应立杆布置间距,面板直接钉在横桥向方木上,横桥向方木采用50×
100mm方木,间距25cm;
横向方木置于纵向100×
160mm方木上,纵向方木间距应与立杆横向间距一致。
在钉面板时,每块面板应从一端赶向另一端,以保证面板表面平整。
腹板及翼板面板分别固定在竖向和横向50×
100mm方木上,方木间距30cm。
为保证箱梁底板倒角处砼线型顺畅,在竖向支撑内与腹板底部顺桥向布置一条100×
160mm方木,方木钉在底模横桥向方木上,并与斜支撑顶紧。
2.5.2内模结构
预应力连续箱梁内模均采用方木作骨架支撑,高压竹胶C板作面板。
由于箱梁内净空高度仅为90cm,内模骨架设计尽量少占净空,以利于箱梁底板混凝土的散料、振捣及内.
模的拆除。
内模上、下面板骨架采用50×
100mm方木,间距0.3m。
上下模板间设四个100×
100mm竖向方木托撑及四个斜向方木托撑,上L、下方木间均用扒钉固定,通过顺桥向上、下方木形成内模空间骨架。
图1支墩加纵梁门洞支架横断面图
图2预留门洞支架示意图
图3非跨线区箱梁横断面及支架图
图4非跨线区箱梁纵断面及支架图
三、门洞结构检算
根据门洞的设计方案,纵梁采用HN400×
200热轧H型钢,门洞支墩采用碗扣支架,支墩立杆顶采用I10工字钢,对门洞纵梁、支墩立杆顶枕梁及支墩的刚度、强度、稳定性必须进行检算。
3.1各构件力学参数
3.1.1WDJ碗扣钢管
断面积A=π(D2-d2)÷
4=3.14×
(4.72-42)÷
4=4.78cm2
惯性矩I=π(D4-d4)÷
64=3.14×
(4.74-44)÷
64=11.4cm4
回转半径i=(D2+d2)1/2÷
4=(4.72+42)1/2÷
4=1.54cm
截面抵抗矩W=π(D4-d4)÷
32D
=[3.14×
(4.74-44)]÷
(32×
4.7)=4.84cm3
钢材弹性模量E=2.1×
105MPa
钢材容许应力[σ]=170MPa
3.1.2HN400×
200热轧H型钢
断面积A=72.16cm2
惯性矩Ix=1450cm4
Iy=20000cm4
回转半径ix=4.48cm
iy=16.65cm
截面抵抗矩Wx=73.232cm3
Wy=2010.05cm3
105MPa
钢材容许应力[σ]=180MPa
3.1.3Ι10热轧普通工字钢
断面积A=14.33cm2
惯性矩Ix=245cm4
Iy=32.8cm4
回转半径ix=4.13cm
iy=1.51cm
截面抵抗矩Wx=49cm
Wy=9.647cm3
钢材弹性模量E=2.1×
钢材容许应力[σw]=180MPa
3.1.4方木
方木弹性模量E=9.0×
103MPa
方木容许应力[σw]=10MPa
3.2门洞结构荷载计算
3.2.1 钢筋混凝土梁重
q钢筋砼=1/12γ钢筋砼S钢筋砼=1/12×
26×
6.9737=15.110kN/m(钢筋混凝土梁重量按26kN/m3计算)
3.2.2模板重(内模未计)
q模板=7.5/12hpγ模板=7.5/12×
0.018×
24.99=0.281kN/m(竹胶板重量按24.99kN/m3计算)
3.2.3 方木重
q方木=1/12(S纵+4×
7.5S横)γ方木=1/12(0.1×
0.15+4×
7.5×
0.05×
0.1)×
8.33=0.115kN/m(方木重量按8.33kN/m3计算)
3.2.4 门洞纵梁上钢管
门洞纵梁上钢管按2.4米高计算
q钢管=1/1.2(W立杆+W横杆)=1/1.2(14.02+2×
5.12+2×
3.97)×
10×
10-3=0.268kN/m(《路桥施工计算手册》说明2.4m立杆重量14.02kg、1.2m横杆重量5.12kg、0.9m横杆重量3.97kg及0.6m横杆重量2.82kg)
3.2.5 人员及机器重
W人员机器=1.2kN/m2(本荷载按1kN/m2取值)
q人员机器=1×
1.2=0.750kN/m
3.2.5振捣砼时产生的荷载
W振捣砼=2kN/m2(对水平面模板为2kN/m2;
对垂直面模板为4kN/m2,见《公路桥涵施工技术规范》)
q振捣砼=1/12×
2=1.250kN/m
3.2.7 倾倒混凝土时冲击产生的水平荷载
W倾倒砼=2kN/m2(采用汽车泵取值3kN/m)
q倾倒砼=1/12×
2=1.25kN/m
3.2.8 HN400×
200热轧H型钢自重
qH型钢=SH型钢γH型钢=72.16×
10-4×
78.5=0.566kN/m(钢材重量按78.5kN/m3计算)
3.2.9 10热轧普通工字钢自重
q10工字钢=S10工字钢γ10工字钢=14.33×
78.5=0.112kN/m(钢材重量按78.5kN/m计算)
3.3 纵梁HN400×
200热轧H型钢强度W及刚度检算
纵梁按简支梁受均布荷载计算,根据门洞的长度,考虑跨线桥梁与喀叶高速公路的夹角,每跨计算长度取l=7m。
3.3.1强度检算
荷载计算
q总=q钢筋砼+q模板+q方木+q人员+q倾倒砼+q振捣砼+q钢管+qH型钢
=15.110+0.281+0.115+0.750+1.250+1.250+0.268+0.566=19.590kN/m
最大弯矩计算
Mmax=0.125q总L2=0.125×
19.580×
72=119.989kN⋅m
考虑安全系数1.2,计算荷载取1.2Mmax=1.2×
119.928=143.987kN⋅m
式中:
Mmax—HN400×
200热轧H型钢所受最大弯矩;
q总—HN400×
200热轧H型钢所受均布荷载;
L—计算跨度。
最大应力计算
σmax=Mmax/Wy=143.987×
103/2010.05×
10−6=71.633MPa<
[σw]=180MPa
(强度符合要求)
[σ]—HN400×
200热轧H型钢设计抗弯强度,[σw]=180MPa;
σmax—HN400×
200热轧H型钢所受最大应力;
Wx—HN400×
200热轧H型钢截面抵抗矩;
Mmax—HN400×
200热轧H型钢所受最大弯矩。
3.3.2 安全系数检算
K=[σw/σmax=180/71.633=2.513>
1.3(临时结构安全系数取1.3)
(安全系数满足要求)
3.3.3 刚度检算
ωmax=5q总l4/384EIy=5×
19.590×
103×
74/384×
2.1×
1011×
20000×
10-8
=14.6mm<
l/400=17.5mm
(刚度符合要求)
ωmax—HN400×
200热轧H型钢所受最大挠度;
.
E—HN400×
200热轧H型钢弹性模量;
Iy—HN400×
200热轧H型钢截面惯性矩。
3.4 门洞顶横向方木强度及刚度检算
横桥向方木采用50×
160mm方木上,检算时按连续梁计算,计算跨度取l=0.6m。
3.4.1强度检算
q总=q钢筋砼+q模板+q方木+q人员+q倾倒砼+q振捣砼
=15.110+0.281+0.115+0.750+1.250+1.250=18.756kN/m
Mmax=1/10q总l2=1/10×
18.756×
0.62=0.675kN⋅m
Mmax—方木所受最大弯矩;
q总—方木所受均布荷载;
l—每跨计算长度。
σmax=Mmax/wx=0.675×
103/(0.05×
0.12/6)=8.100MPa<
[σ]=10MPa
[σw]—方木设计抗弯强度,[σw]=10MPa;
σmax—方木所受最大应力;
Wx—方木截面抵抗矩;
Mmax—方木所受最大弯矩。
3.4.2 刚度检算
ωmax=ql4/150EI=18.756×
0.64/(150×
9×
109×
0.13/12)
=0.432mm<
l/400=600/400=1.25mm
(刚度符合要求)
ωmax—方木所受最大挠度;
E—方木弹性模量;
Ix—方木截面惯性矩。
3.5门洞顶纵向方木强度及刚度检算
纵向方木采用100×
160mm,纵向方木间距与立杆横向间距一致,检算时按连续梁
计算,计算跨度取l=0.6m。
3.5.1 强度检算
荷载计算
Mmax=1/10q总l2=1/10×
Mmax—方木所受最大弯矩;
σmax=Mmax/Wx=0.675/(0.1×
0.152/6)=1.800MPa<
[σw]=10MPa
(强度符合要求)
式中:
[σ]—方木设计抗弯强度,[σw]=10MPa;
Wx—方木截面抵抗矩;
Mmax—方木所受最大弯矩。
3.5.2 刚度检算
箱梁的施工要求。
ωmax=ql4/150EIx=18.756×
(0.1×
0.153/12))
=0.064mm<
l/400=600/400=1.25mm
(刚度符合要求)
3.6纵梁顶立杆强度及稳定性检算
立杆按0.9×
1.2m进行布置,即立杆纵向间距1.2m,横向间距0.9m,步距1.2m。
3.6.1 强度检算
q总=q钢筋砼+q模板+q方木+q人员+q倾倒砼+q振捣砼+q钢管
=15.110+0.281+0.115+0.750+1.250+1.250+0.268=19.024kN/m
立杆受的力为
N=1.2q总=1.2×
19.024=22.829kN
立杆轴心受压应力计算
σ=N/A=22.829×
103/4.78×
10−4
=47.759MPa≤[σ]=170MPa
σ—立杆所受压应力;
N—立杆所受压力;
A—碗扣钢管截面面积;
[σ]—碗扣钢管设计抗压强度。
(立杆强度符合要求)
3.6.2 安全系数检算
K=[σ]/σ=170/47.759=3.56>
1.3(临时结构安全系数取1.3)
(安全系数符合要求)
3.6.3 立杆稳定验算
柔度计算
立杆两端约束按铰接考虑,立杆计算长度取1.2m
λ=h/i=120/1.54=77.92
由《路桥施工计算手册》由线性内差得稳定性系数ϕ1=0.686
σ=N/ϕ1A=22.829×
103/0.686×
4.78×
10−4=69.620<
[σ]=170MPa
(立杆稳定性符合要求)
3.7支墩立杆顶枕梁Ι10热轧普通工字钢强度及刚度检算
支墩立杆顶枕梁采用Ι10a热轧普通工字钢,每排立杆顶放置一根,每个支墩4根Ι10热轧普通工字钢。
在中间的支墩处所受的荷载最大,取中间的支墩进行检算,检算时按连续梁计算。
计算跨度取l=0.6m。
3.7.1强度检算
支墩立杆顶枕梁承受由纵梁传递的上部荷载及自重,纵梁传递的力以纵梁中间支墩处的剪力进行计算。
支墩立杆顶枕梁按跨中受集中荷载这一最不利情况进行检算。
纵梁传递的剪力计算
V=2×
0.5q总l=2×
0.5×
7=137.130kN
V—纵梁中间支墩的剪力。
Ι10热轧普通工字钢自重计算
W自重=0.6Aγ10工字钢=0.6×
14.33×
10−4×
78.5=0.067kN
W自重—0.6m长Ι10热轧普通工字钢自重;
A—Ι10热轧普通工字钢截面面积;
γ10工字钢—钢材的重度,γ10工字钢=78.5kN/m。
支墩立杆顶单根枕梁跨中集中荷载计算
P=1/4V+W自重=1/4×
137.130+0.067=34.350kN
P—支墩立杆顶枕梁跨中集中荷载。
最大弯矩计算
Mmax=0.175Pl=0.175×
34.350×
0.6=3.607kN⋅m
Mmax—热轧普通工字钢所受最大弯矩;
P—Ι10热轧普通工字钢所受集中荷载;
最大应力计算
σmax=Mmax/Wx=3.607×
103/49×
10−6=73.606MPa<
[σw]—热轧普通工字钢设计抗弯强度,[σw]=180MPa;
σmax—Ι10热轧普通工字钢所受最大应力;
Wx—Ι10热轧普通工字钢截面抵抗矩;
Mmax—Ι10热轧普通工字钢所受最大弯矩。
3.7.2 安全系数检算
K=σw/σmax=180/73.606=2.445>
1.3(临时结构安全系数取1.3)
(安全系数满足要求)
3.7.3刚度检算
ωmax=1.146×
Pl3/100EIx=1.146×
(34.350×
0.63/100×
245×
10−8
=0.165mm<
l/400=600/400×
1.25mm=0.187mm
ωmax—热轧普通工字钢所受最大挠度;
E—Ι10热轧普通工字钢弹性模量;
Ix—Ι10热轧普通工字钢截面惯性矩。
3.8 门洞支墩检算
门洞支墩采用碗扣支架,每个支墩横向4排立杆,横向间距30cm,纵向间距60cm,立杆步距120cm。
3.8.1立杆强度及稳定性检算
3.8.1.1 支墩立杆强度验算
按受由支墩立杆顶枕梁传递的荷载P及自重这一最不利情况进行检算。
支墩高度按9米高计算钢管自重。
W自重=W纵+W横=(7×
5.12+6×
10−3=0.904kN
N=P+W自重=34.350+0.904=35.254kN
N—支墩立杆所受压力;
W自重—支墩支架自重。
σ=N/A=35.254×
10−4=73.753MPa≤[σ]=170MPa
(立杆强度符合要求)
3.8.1.2 安全系数检算
K=[σ]/σ=170/73.753=2.305>
(安全系数符合要求)
3.8.1.3 立杆稳定验算
柔度计算
立杆两端约束按铰接考虑,立杆计算长度取1.2m
λ=h/i=120/1.54=77.92
由《路桥施工计算手册》由线性内差得稳定性系数ϕ1=0.686
σ=N/ϕ1A=35.254×
103/0.686×
10−4=107.512<
(立杆稳定性符合要求)
3.8.2 支墩横杆强度验算
横杆两端铰接,正常工作状态下水平推力为零,只在施工时承担部分施工荷载及自身重力,以0.6m横杆进行检算,按横杆正中受集中荷载这一最不利情况进行检算。
检算按简支梁计算,计算跨度取l=0.6m。
W人员机器=0.3×
0.6×
1.2=0.216kN
W自重=0.6×
γ0.6m钢管=0.6×
0.0282=0.017kN
P=W人员机器+W自重=0.216+0.017=0.233kN
Mmax=1/4Pl=1/4×
0.233×
0.6=0.035kN⋅m
Mmax—横杆所受最大弯矩;
l—每跨计算长度
最大应力计算
σmax=Mmax/W=0.035×
103/4.84×
10−6=7.231MPa<
[σw]=170MPa
(横杆强度符合要求)
[σw]—碗扣钢管设计抗弯强度,[σw]=170MPa;
σmax—碗扣钢管受最大应力;
W—碗扣钢管截面抵抗矩;
Mmax—碗扣钢管所受最大弯矩。
3.9 支墩基础承载力验算
门洞支墩基础采用C25混凝土条形基础,基础宽120cm,厚度35cm,长18m。
基础应力为:
σ=N/A=34.350×
103/0.3×
0.6=190.833kPa≤σ[]=300kPa
(支墩基础满足地基承载力要求)
σ—支墩基础应力;
A—一个立杆范围内的受力面积;
N—支墩立杆所受压力。
安全系数检算
K=[σ]/σ=300/190.833=1.572>
1.3
(安全系数满足要求)
结论:
通过对门洞结构上述结构检算,门洞结构强度、刚度及稳定性满足要求。
四 非跨线区支架检算
4.1 一般截面支架结构检算
4.1.1 荷载计算
4.1.1.1 q钢筋砼=γ钢筋砼S钢筋砼=26×
6.9737=181.316kN/m(钢筋混凝土梁重量按26kN/m3计算)
4.1.1.2 模板重(内模未计)
q模板=7.5hpγ模板=7.5×
24.99=3.374kN/m(竹胶板重量按24.99kN/m3计算)
4.1.1.3 方木重
q方木=(S纵+4×
7.5S横)γ方木=(0.1×
8.33=1.380kN/m(方木重量按8.33kN/m3计算)
4.1.1.4 钢管自重
支架高按15米高计算
q钢管=12×
1/1.2(W立杆+W横杆)
=12×
1/1.2×
(7×
14.02+12×
5.12+12×
10-3=20.722kN/m
(《路桥施工计算手册》说明2.4m立杆重量14.02kg、1.2m横杆重量5.12kg、0.9m横杆重量3.97kg及0.6m横杆重量2.82kg)
4.1.1.5 人员及机器重
W人员机器=1.2kN/m2(本荷载按1kN/m2取值)
q人员机器=7.5×
1.2=9kN/m
4.1.1.6振捣砼时产生的荷载
W振捣砼=2kN/m2(对水平面模板为2kN/m2;
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