支架力学计算.docx
- 文档编号:23712242
- 上传时间:2023-05-20
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:957.17KB
支架力学计算.docx
《支架力学计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《支架力学计算.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
支架力学计算
XX四标现浇箱梁跨XX高速支架门洞计算书
一、方案简介
本工程现浇箱梁共有四处需跨越XX高速进行施工,具体为:
主线桥第六联第二、三跨(箱梁高1.6m);C匝道第四联第一、二跨(箱梁高1.6m);D匝道第五联第一、二跨(箱梁高1.6m);天桥第二联第二、三孔(箱梁高1.4m)。
为保证施工期间高速公路正常通车,此四处现浇箱梁均采用支架门洞方案进行施工,施工时将XX高速左右幅各布置成4m宽双车道形式。
支架门洞布置图如下:
图1-1主线跨XX高速支架门洞纵断面图
图1-2主线跨XX高速支架门洞横断面图
支架门洞以加密满堂支架作为承重墩,单墩支架顺桥向5排,间距30cm,横桥向间距60cm;顺桥向承重梁采用I32a工字钢,底板下间距1.2m,腹板下间距0.6m,翼缘板下间距0.9m;承重型钢顶部沿横桥向铺设10×10cm方木,腹板及横梁下间距15cm,其余断面下间距30cm;方木上方铺设1.5cm厚竹胶板。
翼缘板下支架布距为90cm×90cm。
详细布置见附件图纸部分。
本工程四处跨路门洞均采用相同的布置模式,由于主线桥跨路段与匝道跨路段除箱室个数不同外,其余包括箱梁高度、顶底板和翼缘板厚度均相同,同时天桥跨路段箱梁截面小于主线截面尺寸,因此,此计算书只对主线跨路支架门洞进行验算,若主线部分受力验算满足要求,则其余跨路部分同样满足。
二、模板、支架分析
2.1、模板
箱梁外模和内模均采用
的竹胶合板,允许应力12Mpa;
2.2、横向方木
横向方木采用东北落叶松,截面尺寸
。
截面参数和材料力学性能指标如下:
;
;
允许应力12Mpa。
方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》中的A-3类木材并按湿材乘0.9的折减系数取值。
2.3、纵向承重型钢
承重型钢采用材质为Q235的I32a工字钢,其截面参数和力学性能指标如下:
抗弯截面系数:
W=692.2cm3;
抗弯刚度:
I=11075.5cm4;
根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》规定,钢材用于临时结构时容许应力可提高1.4,因此本方案Q235钢材容许应力取1.4×145=203MPa,容许剪应力取1.4×85=119MPa。
2.4、支架
采用碗扣支架,碗扣支架钢管为φ48mm、t=3.5mm、材质为A3钢,在按照竖向不距1.2m的情况下,单杆竖向承载力小于3t。
三、荷载分析
恒载:
箱梁自重按照箱梁截面计算;模板、方木自重取1KN/m2;恒载分项系数1.2;
活载:
施工人员、机械荷载取2.5KN/m2;振捣及冲击荷载取3KN/m2;活载分项系数1.4。
主线桥跨XX高速段1/2箱梁横断面图如下:
图2-1主线桥跨XX高速段1/2箱梁横断面图
3.1、顶、底板荷载
顶、底板横断面总面积2.153m2,宽度3.9m,则顶、底板平均高度为2.153/3.9=0.55m,顶、底板自重荷载为0.55×26=14.3KN/m2
荷载组合:
(14.3+1)×1.2+(2.5+3)×1.4=26.06KN/m2。
3.2、腹板、横梁荷载
箱梁高度1.6m,则腹板、横梁自重荷载为1.6×26=41.6KN/m2
荷载组合:
(41.6+1)×1.2+(2.5+3)×1.4=58.8KN/m2。
3.3、翼缘板荷载
翼缘板横断面面积0.7m2,宽度2m,则翼缘板高度为0.7/2=0.35m,翼缘板自重荷载为0.35×26=9.1KN/m2
荷载组合:
(9.1+1)×1.2+(2.5+3)×1.4=19.8KN/m2。
3.4、风荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004之4.3.7。
风载计算公式:
式中Fwh:
横向风荷载标准值(KN);Wd:
设计基本风压(KN/m2),经查询德州地区50年一遇最大风压为0.3Kpa;
Awh:
横向迎风面积(m2)。
箱梁取箱梁迎风面积;支架取支架迎风面积的70%;
K1:
设计风速频率换算系数,采用1.0;
K2:
风载体型系数,采用0.8;
K3:
风压高度变化系数,取1.0;
K4,地形、地理条件系数,取1.0;
3.5、腹板侧向荷载
腹板侧向荷载及侧模验算见《XX四标现浇箱梁满堂支架计算书》,此处不再详述。
四、竹胶板验算
4.1、底板下竹胶板验算
底板下竹胶板铺设在间距30cm的横向方木上,为单向板受力模式,按照四等跨连续梁进行计算。
取10mm板条作为计算对象:
E=6000Mpa
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
4.2、腹板、横梁下竹胶板验算
腹板、横梁下竹胶板铺设在间距15cm的横向方木上,为单向板受力模式,按照四等跨连续梁进行计算。
取10mm板条作为计算对象:
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
4.3、翼缘板下竹胶板验算
翼缘板下为90×90cm满堂支架,纵向方木(10cm×15cm)放置于支架顶托上,横向方木(10cm×10cm)铺设在纵向方木上,间距30cm。
竹胶板铺设在横向方木上,竹胶板为单向板受力模式,按照四等跨连续梁计算,取10mm板条作为计算对象:
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
五、方木验算
5.1、底板下方木验算
底板下方木间距30cm,铺设在间距1.2m的I32a工字钢上,按照四等跨连续梁计算:
;
;
E=9000Mpa
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
5.2、横梁下方木验算
横梁下方木间距15cm,铺设在间距1.2m的I32a工字钢上,按照四等跨连续梁计算:
;
;
E=9000Mpa
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
5.3、腹板下方木验算
腹板下方木间距15cm,铺设在间距0.6m的I32a工字钢上,按照四等跨连续梁计算:
;
;
E=9000Mpa
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
5.4、翼缘板下方木验算
5.4.1、翼缘板下横向方木验算
翼缘板下横向为10cm×10cm方木,间距30cm,铺设在间距90cm的三排纵向方木(10cm×15cm)上,按照二等跨连续梁计算:
;
;
E=9000Mpa
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
5.4.2、翼缘板下纵向方木验算
翼缘板下纵向为10cm×15cm方木,放置在支架顶托上,共三排,纵向跨径0.9m,其中中间一排受力最大,由前边横向方木按照二等跨连续梁计算得中支点支反力系数1.25,因此中间一排纵向方木受均布线荷载q=1.25×0.0198×900=22.3N/mm,按照四等跨连续梁计算:
E=9000Mpa
<12Mpa,强度满足要求;
刚度满足要求。
六、承重型钢验算
6.1、底板下承重型钢验算
底板下承重型钢为I32a工字钢,横桥向间距1.2m,按照简支梁计算,跨径为两支撑墩净距4m:
如下图所示:
W=692.2cm3;
I=11075.5cm4;
E=206000Mpa
<203Mpa,强度满足要求;
<4000/400=10mm,
刚度满足要求。
6.2、腹板下承重型钢验算
腹板下承重型钢为I32a工字钢,横桥向间距0.6m,按照简支梁计算,跨径为两支撑墩净距4m:
<203Mpa,强度满足要求;
<4000/400=10mm,
刚度满足要求。
6.3、翼缘板下承重型钢验算
翼缘板下承重型钢间距与底板相同,但翼缘板荷载小于顶底板荷载,承重型钢受力更安全,因此翼缘板下承重型钢不予验算。
七、支架承载力验算
7.1、支架局部承载力验算
翼缘板下共三排支架,横向间距90m,纵向跨径90cm,其中中间一排立杆受力最大,其受力来自于顶托上方纵向方木传递的支反力。
由前边计算可知,翼缘板下纵向方木最大线荷载为22.3KN/m,则按照四等跨连续梁计算,单根立杆承受的最大支反力N=1.143×22.3×0.9=23KN=2.3t<3t,满足要求。
腹板下考虑每道腹板重量由腹板下单排立杆承担,单墩单排立杆5根,承受5.6m长度(墩中心距)腹板重量,则腹板下每根立杆承载力
<3t,满足要求。
因此局部立杆最大荷载满足要求。
7.2、支架整体承载力验算
由于支架布置较密,考虑方木和承重型钢分配作用,单墩整体承受荷载之和为5.6m长度(墩中心间距)箱梁整体重量。
箱梁横截面总面积A=10.74m2
单墩支架立杆总根数为
则单根立杆平均承受荷载
<3t,因此整体受力满足要求。
八、支架稳定性验算
8.1、支架竖向稳定性验算
钢管直径,壁厚3.5mm,自由长度为1.2m,单根立杆最大竖向力为21KN。
A=3.14×48×3.5=527.52mm2
σ=21000/527.52=39.8Mpa<203Mpa,故钢管桩强度满足要求。
I=0.0491×(D4-d4)=0.0491×(484-414)=2.5×106mm4
钢管桩横截面惯性半径:
i=(I/A)0.5=(2.5×106/527.52)0.5=68.8mm
钢管桩柔度:
λ=L/i=1200/68.8=17.4<λp<60,判定为绝对承压杆,不会出现竖向失稳情况,故竖向稳定性满足要求。
8.2、支架水平稳定性验算
水平稳定性考虑施工时风载影响,以单墩支架为计算对象,计算以下二种工况:
工况一:
混凝土浇筑过程中,风向为横桥向,此工况下单墩支架受力包括箱梁自重荷载、箱梁横桥向风荷载、支架横桥向风荷载、支架自重荷载
工况二:
混凝土浇筑过程中,风向为顺桥向,此工况支架受力包括箱梁自重荷载、支架顺桥向风荷载、支架自重荷载,不考虑箱梁所受风荷载;
8.2.1工况一计算
1)箱梁风荷载
,荷载分项系数取1.4,平均分配到支架顶端。
2)支架风荷载
,荷载分项系数取1.4,平均分配到支架侧面。
3)箱梁自重荷载
由前边计算可知,单根立杆顶端竖向力平均值为11KN,荷载分项系数取1.2。
建立单墩支架迈达斯模型并按照上述荷载进行加载结果如下:
图8.2-1工况一应力结果
图8.2-2工况一位移结果
由计算结果可知,工况时,单墩支架最大应力34.6Mpa<203Mpa,最大位移0.63mm,稳定性满足要求。
8.2.2工况二计算
1)箱梁风荷载
风向为纵桥向时,不考虑箱梁风荷载。
2)支架风荷载
,荷载分项系数取1.4,平均分配到支架侧面。
3)箱梁自重荷载
由前边计算可知,单根立杆顶端竖向力平均值为11KN,荷载分项系数取1.2。
建立单墩支架迈达斯模型并按照上述荷载进行加载结果如下:
图8.2-3工况二应力结果
图8.2-4工况二位移结果
由计算结果可知,工况时,单墩支架最大应力68Mpa<203Mpa,最大位移7mm,稳定性满足要求。
九、地基承载力验算
现浇箱梁跨路部分支架地基为XX高速原地面,且浇筑有35cm厚混凝土基础,能够提供足够地基承载力,此处不做验算。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 支架 力学 计算