桥梁满堂支架计算书说明书.docx
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桥梁满堂支架计算书说明书
满堂支架及模板方案计算说明书
西滨互通式立体交叉地处厦门市翔安区西滨村附近,采用变形苜蓿叶型方案,利用空间分隔的方法消除翔安大道和窗东路两线的交叉车流的冲突,使两条交叉道路的直行车辆畅通无阻。
Q匝道桥为窗东路上与翔安大道相交的主线桥梁,桥跨布置为5×28+5×28+(28+2×35+34+33)+3×27m,预应力砼连续箱梁,梁高2.0m,箱梁顶宽为8.0~18.58m,箱梁采用C50混凝土。
以Q桥左线第一联为例,梁高2m,顶宽13.5m,支架最高6m,跨径5×28m,支架采用碗扣式多功能脚手杆(Φ48X3.5mm)搭设,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调顶托,墩旁两侧各3.0m范围内的支架采用60×60×120cm的布置形式,墩旁外侧3.0m~8m范围内、纵横隔板梁下1.5m的支架采用60×90×120cm的布置形式,其余范围内(即跨中部分)的支架采用90×90×120cm的布置形式支架及模板方案。
立杆顶设二层方木,立杆顶托上纵向设10×15cm方木;纵向方木上设10×10cm的横向方木,其中在端横梁和中横梁下间距0.25m,在跨中其他部位间距0.35m。
1荷载计算
1.1荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
⑴q1——箱梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,经计算取q2=1.0kPa(偏于安全)。
⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,当计算模板及其下肋条时取2.5kPa;当计算肋条下的梁时取1.5kPa;当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。
⑷q4——振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0kPa,对侧板取4.0kPa。
⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。
⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0kPa。
⑺q7——支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示:
表1.1-1满堂钢管支架自重
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距
支架自重q7的计算值(kPa)
60cm×60cm×120cm
2.94
60cm×90cm×120cm
2.21
90cm×90cm×120cm
1.84
1.1.1荷载组合
表1.1-2模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度检算
底模及支架系统计算
⑴+⑵+⑶+⑷+⑺
⑴+⑵+⑺
侧模计算
⑸+⑹
⑸
1.1.2荷载计算
⑴箱梁自重——q1计算
根据Q匝道现浇箱梁结构特点,我们取Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面、Ⅲ-Ⅲ截面(墩顶及横隔板梁)等三个代表截面进行箱梁自重计算,并对三个代表截面下的支架体系进行检算,首先分别进行自重计算。
1Ⅰ-Ⅰ截面处q1计算
图1.1-1Q匝道桥Ⅰ-Ⅰ截面
根据横断面图,则:
q1===
注:
B—箱梁底宽,取8.5m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
2Ⅱ-Ⅱ截面处q1计算
图1.1-2Q匝道桥Ⅱ-Ⅱ截面
根据横断面图,则:
q1===
注:
B—箱梁底宽,取8.5m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
3Ⅲ-Ⅲ截面处q1计算
图1.1-3Q匝道桥Ⅲ-Ⅲ截面
根据横断面图,则:
q1===
注:
B—箱梁底宽,取8.5m,将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。
⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算
因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑,在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制,砼入模温度T=28℃控制,因此新浇混凝土对侧模的最大压力
q5=
K为外加剂修正稀数,取掺缓凝外加剂K=1.2
当V/t=1.2/28=0.043>0.035
h=1.53+3.8V/t=1.69m
q5=
2结构检算
2.1碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算
碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样,同属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架(一般都高出20%以上,甚至超过35%)。
本工程现浇箱梁支架立杆强度及稳定性验算,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的强度及稳定性计算公式进行分析计算(碗扣架用钢管规格为φ48×3.5mm)。
⑴Ⅰ-Ⅰ截面处
跨中14m范围内,碗扣式钢管支架体系采用90×90×120cm的布置结构,如下图5.1-6。
图2.1-1脚手架90×90×120cm布置图
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=30kN(参见公路桥涵施工手册中表13-5碗口式构件设计荷载)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,有:
NG1K=0.9×0.9×q1=0.9×0.9×23.09=18.7KN
NG2K=0.9×0.9×q2=0.9×0.9×1.0=0.81KN
ΣNQK=0.9×0.9×(q3+q4+q7)=0.81×(1.0+2.0+1.84)=3.92KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(18.7+0.81)+0.85×1.4×3.92=28.07KN<[N]=30KN,强度满足要求。
②、立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时),同前计算所得;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—支架立杆的截面积A=489mm2(取φ48mm×3.5mm钢管的截面积)。
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i=15.8㎜。
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ=0.744。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10
WK=0.7uz×us×w0
uz—风压高度变化系数,参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得:
us=1.2
w0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2
故:
WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2
La—立杆纵距0.9m;
h—立杆步距1.2m,MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.143
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08×103mm3
则,N/ΦA+MW/W=28.07×103/(0.744×489)+0.143×106/(5.08×103)
=158.5KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
⑵Ⅱ-Ⅱ截面处
桥墩旁3m~7m范围内,碗扣式钢管支架体系采用60×90×120cm的布置结构,如下图。
图2.1-2脚手架60×90×120cm布置图
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=30kN(参见公路桥涵施工手册中表13-5碗口式构件设计荷载)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,有:
NG1K=0.6×0.9×q1=0.6×0.9×24.9=13.446KN
NG2K=0.6×0.9×q2=0.6×0.9×1.0=0.54KN
ΣNQK=0.6×0.9×(q3+q4+q7)=0.54×(1.0+2.0+2.21)=2.813KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(13.446+0.54)+0.85×1.4×2.813=20.131KN<[N]=30KN,强度满足要求。
②、立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时),同前计算所得;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—支架立杆的截面积A=489mm2(取φ48mm×3.5mm钢管的截面积)
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i=15.8㎜。
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ=0.744。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10
WK=0.7uz×us×w0
uz—风压高度变化系数,参考〈〈建筑结构荷载规范〉〉表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉表6.3.1第36项得:
us=1.2
w0—基本风压,查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2
故:
WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2
La—立杆纵距0.9m;
h—立杆步距1.2mMW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.143
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08×103mm3
则,N/ΦA+MW/W=20.131×103/(0.744×489)+0.143×106/(5.08×103)
=136.6KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
⑶Ⅲ-Ⅲ截面处
在桥墩旁两侧各3m范围内,碗扣式钢管支架体系采用60×60×120cm的布置结构,如下图:
图2.1-3脚手架60×60×120cm布置图
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm时,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=30kN(参见公路桥涵施工手册中表13-5碗口式构件设计荷载)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,有:
NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.6×55.7=20.052KN
NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN
ΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0
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