现浇梁模板支架设计计算书.docx
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现浇梁模板支架设计计算书
西吴枢纽立交工程
现浇梁模板支架设计计算书
中铁二十四局集团有限公司
西咸北环线高速公路第LJ-2合同段
计算:
王大伟
审核:
成龙
审批:
王辅圣
1工程概况
西吴枢纽立交为西咸北环线与新、老西宝高速的枢纽转换立交,本工程在原西吴半互通枢纽立交基础上增加A、B、C、D、E、F、Y、Z八条匝道,扩建成功能完善的全枢纽互通。
其中A、B、C、D四条匝道为路基,E、F、Y、Z四条匝道为桥梁。
桥梁工程共计111跨26联,现浇梁63跨14联,具体情况见下表:
序号
匝道
桥跨结构
梁高
顶板宽
底板宽
适用情况
1
E
18+28.5+18m
1.6
9.5
6.4
(一)
2
5*16.8+15.9m
1.2
9.5
6.6
(一)
3
5*16.5m
1.2
9.5~9.75
6.6~6.85
(一)
4
6*16.5m
1.2
9.75
6.85
(一)
5
F
5*16.5m
1.2
9.75
6.85
(一)
6
5*16.5m
1.2
9.75
6.85
(一)
7
5*16.5m
1.2
9.75
6.85
(一)
8
Y
30+40+30m
2.2
13
8.1
(二)
9
6*24.932m
1.6
13
8.4
(二)
10
4*23.452m
1.6
25.63~17.25
21.03~12.65
(二)
11
4*26.24m
1.6
17.25~14.49
12.65~9.89
(二)
12
4*25.93m
1.6
14.49~13
9.89~8.4
(二)
13
32+2*42+32m
2.2
13
8.1
(二)
14
Z
29.5+40+29.5m
2.2
13
8.1
(二)
Y匝道32+2*42+32m现浇连续梁中间两跨上跨新西宝高速公路,交叉角度为51°,施工期间要保证高速公路的正常运行,在中央分隔带中的31#墩两侧沿西宝高速方向各留一个7.5m宽的双车道行车门洞。
除门洞处进行特殊设计外,其余现浇部分均采用满堂支架法施工。
本设计书针对上表14联现浇梁,选取具有代表性的2联进行设计计算:
(一)Y匝道32+2*42+32m四跨现浇梁
(二)E匝道18+28.5+18m三跨现浇梁
2设计计算依据
一、《西吴枢纽立交施工图设计》
二、《材料力学》
三、《路桥施工计算手册》
四、《钢结构设计原理》
五、《公路桥涵地基与基础设计规范》
六、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》
七、《木结构设计规范》
六、《组合钢模板技术规范》
3设计计算内容
3.1E匝道18+28.5+18m三跨现浇梁检算
E匝道第一联18+28.5+18m现浇箱梁位于耕地上,下部无道路穿过,采用满堂支架法施工。
该联现浇梁混凝土共计425m3,偏安全考虑,以全部重量作用于底板上计算单位面积荷载:
箱梁自身荷载q1=425×26÷(6.6×64.5)=25.96kPa
根据《路桥施工计算手册》混凝土竖向荷载还包括以下几个部分:
模板:
q2=2.5kPa(内模和支架采用250kg/m2)
人群机具:
q3==1.5kPa
倾倒混凝土冲击荷载:
q4=2.0kPa
振捣混凝土产生的荷载:
q5=2.0kPa
计算荷载采用如下荷载组合:
Q=1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4+q5)=41.85kPa
一、竹胶板检算
考虑到底板是平面并且竹胶板重量轻,便于高空施工,箱梁底板采用18mm厚竹胶板,竹胶板下横向方木(10×10)背肋间距为300mm。
根据《路桥施工计算手册》和《木结构设计规范》查得,并综合考虑浸水时间,竹胶板的力学指标取下值:
[σ]=12.5Mpa,E=1.0×104Mpa
取1米宽竹胶板进行受力计算,截面几何特性计算结果如下:
W=bh²/6=1000×18²/6=54000mm³=54cm³
I=bh³/12=1000×18³/12=486000mm4=48.6cm4
竹胶板按跨度为30cm的简支梁进行计算。
1、强度计算
Q=41.85kPa,转化为顺桥向的线荷载,按照底板竹胶板平均承载,取1m宽度进行计算:
q=41.85×1=41.85kN/m
根据《路桥施工计算手册》查得:
Mmax=ql2/8=41.85×0.3²/8=0.47kN·m
σmax=Mmax/W=0.47×103/54×10-6=8.7MPa<[σ]=12.5Mpa,满足要求。
2、刚度验算
根据《路桥施工计算手册》查得:
fmax=0.677qL4/100EI=0.47mm 二、横向方木检算 竹胶板底部使用方木作为横肋把荷载传递给支架顶部的纵向梁。 根据《路桥施工计算手册》查得,木材的力学指标取下值(按照红松顺纹计算): [σ]=12MPaE=1.1×104MPa 方木选用截面尺寸为10×10cm的红松,截面几何特性计算结果如下: W=bh²/6=10×10²/6=166.7cm³ I=bh³/12=10×10³/12=833.3cm4 根据横梁的排布形式,小方木按照承受均布荷载,跨度为0.9米的简支梁进行计算,计算模型如下: 1、强度计算 转化为小方木线荷载,按照小方木平均承载: q=41.85×0.3=12.56kN/m 根据《路桥施工计算手册》查得: Mmax=q×L²/8=12.56×0.9²/8=1.27kN·m σmax=Mmax/W=7.6MPa<[σ]=12MPa,满足要求。 2、刚度验算 根据《路桥施工计算手册》查得: fmax=5qL4/384EI=1.17mm<L/400=900/400=2.25mm,满足要求。 三、纵向方木检算 横肋把荷载传递给支架顶纵梁,支架顶纵梁采用10*10方木结构,纵向方木在与横向方木接触处承受集中荷载。 根据横梁、纵梁的排布形式,纵向方木按照跨度0.6米的简支梁进行计算,纵梁在支点和跨中承受荷载。 计算模式如下: 1、强度计算 方木承受集中荷载P=41.85×0.3×0.6=7.53kN 根据《路桥施工计算手册》查得: Mmax=PL/4=7.53×0.6/4=1.13kN·m σmax=Mmax/W=6.78Mpa<[σ]=12Mpa,满足要求 2、刚度验算 根据《路桥施工计算手册》查得: fmax=PL3/48EI=0.37mm<L/400=600/400=1.5mm满足要求 四、碗扣支架检算 采用Ф48×3.5mm碗扣式钢管满堂支架,单根承载力为30kN。 每根立杆实际承受压力计算: 按最大间距计算,钢管立柱纵向间距为0.6m,横向间距为0.9m 1、N=41.85×0.6×0.9=22.6kN<30kN,强度满足要求。 2、单根钢管截面面积: A=489mm2;回旋半径: I=1.58cm 由于λ=l/i=120/1.58=76,查表Ф=0.807, N=22.6<[N]=Ф×A×[σ]=0.807×489×205=80.9kN,稳定性满足要求。 五、基底土承载力检算 原地面碾压密实后上面浇筑10cm厚C20混凝土,支架底托钢板尺寸为15*15cm。 按照每个底托通过混凝土将应力传递到50*50cm的原地面上计算: 每根立杆荷载: N=22.6kN 要求支架下地基承载力: σ=N/S=22.6/0.25=90.4kPa 施工方案的地基处理满足要求。 由于腹板下承重较大,对腹板下支架进行加密处理,间距为60*60cm。 因此,支架竖向步距为120cm,支架纵桥向按照60cm一排布置,横桥向按照2*90+4*60+2*90+3*60+2*90+4*60+2*90=1380cm布置,可以满足受力要求。 具体布置见附图一、二。 3.2Y匝道32+2*42+32m四跨现浇梁检算 Y匝道32+2*42+32m现浇箱梁中间两跨上跨新西宝高速,为了保证施工期间的交通运营,在中间两跨搭设门洞,其余部分采用满堂支架法施工。 该联现浇梁混凝土共计1332m3,偏安全考虑,以全部重量作用于底板上计算单位面积荷载: 箱梁自身荷载q1=1332×26÷(8.1×148)=28.89kPa 根据《路桥施工计算手册》混凝土竖向荷载还包括以下几个部分: 模板: q2=2.5kPa(内模和支架采用250kg/m2) 人群机具: q3==1.5kPa 倾倒混凝土冲击荷载: q4=2.0kPa 振捣混凝土产生的荷载: q5=2.0kPa 计算荷载采用如下荷载组合: Q=1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4+q5)=45.37kPa 3.2.1Y匝道32+2*42+32m四跨现浇梁满堂支架部分 一、竹胶板检算 考虑到底板是平面并且竹胶板重量轻,便于高空施工,箱梁底板采用18mm厚竹胶板,竹胶板下横向方木(10×10)背肋间距为300mm。 根据《路桥施工计算手册》和《木结构设计规范》查得,并综合考虑浸水时间,竹胶板的力学指标取下值: [σ]=12.5Mpa,E=1.0×104Mpa 取1米宽竹胶板进行受力计算,截面几何特性计算结果如下: W=bh²/6=1000×18²/6=54000mm³=54cm³ I=bh³/12=1000×18³/12=486000mm4=48.6cm4 竹胶板按跨度为30cm的简支梁进行计算。 1、强度计算 Q=45.37kPa,转化为顺桥向的线荷载,按照底板竹胶板平均承载: q=45.37×1=45.37kN/m 根据《路桥施工计算手册》查得: Mmax=ql2/8=45.37×0.3²/8=0.51kN·m σmax=Mmax/W=0.51×103/54×10-6=9.44MPa<[σ]=12.5Mpa,满足要求。 2、刚度验算 根据《路桥施工计算手册》查得: fmax=0.677qL4/100EI=0.51mm 二、横向方木检算 竹胶板底部使用方木作为横肋把荷载传递给支架顶部的纵向梁。 根据《路桥施工计算手册》查得,木材的力学指标取下值(按照红松顺纹计算): [σ]=12MPaE=1.1×104MPa 方木选用截面尺寸为10×10cm的红松,截面几何特性计算结果如下: W=bh²/6=10×10²/6=166.7cm³ I=bh³/12=10×10³/12=833.3cm4 根据横梁的排布形式,小方木按照承受均布荷载,跨度为0.9米的简支梁进行计算,计算模型如下: 1、强度计算 转化为小方木线荷载,按照小方木平均承载: q=45.37×0.3=13.61kN/m 根据《路桥施工计算手册》查得: Mmax=q×L²/8=13.61×0.9²/8=1.38kN·m σmax=Mmax/W=8.28MPa<[σ]=12MPa,满足要求。 2、刚度验算 根据《路桥施工计算手册》查得: fmax=5qL4/384E
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