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专项方案检算附件
混凝土施工模板与脚手架检算
一、计算依据
1、郑州市金水路西延与铁路交叉工程Ⅲ标设计文件;
2、《公路桥涵施工技术规范》、《简明施工计算手册》、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》;
3、我国现行的有关设计、施工规范的有关规定和安全法规。
二、荷载分析
施工期间需要考虑的荷载主要有:
混凝土自重、施工荷载、混凝土振捣荷载等,各项施工荷载按照铁路混凝土支架现浇施工技术规程取用:
模板及其他支撑体系:
按1.0Kpa取值;
施工人员和机具等荷载:
按2.5Kpa取值;
混凝土振捣荷载:
按2.0Kpa取值;
浇筑混凝土时的冲击荷载:
按2.0Kpa取值;
混凝土容重:
按26Kn/m3计。
三、混凝土浇筑模板检算
施工采用1.5m×1.2m大型组合钢模板,边墙加固由内而外采用:
模板——对拉螺栓——钢管内钢楞——钢管外钢楞——外稳固支架。
模板对拉杆用于连接内外两组模板,使模板在承受混凝土侧压力时拥有足够的刚度和强度,外部端头与钢楞采用螺母卡扣固定,钢楞系直接支撑在钢模板上承受模板传递的多点集中荷载。
每块钢模板均有四处支撑,每个支撑均布两根钢楞,本工程施工脚手架、钢楞均采用φ48×3.6mm钢管。
材料特性:
横截面面积AS=489mm2,
截面惯性矩Ix=12.19×104mm4,
截面抵抗矩Wx=5.08×103mm3,
强度设计值为:
f=215Mpa,
容许挠度为:
w=0.3cm。
3-1边墙模板承受侧向荷载检算
护管涵边墙高5.6m,混凝土作用于模板的侧压力,随混凝土浇筑高度的增加而增加,当浇筑高度达到临界值时侧压力不再增加,此压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。
混凝土的重力密度γc=26KN/m³,
新浇筑混凝土的速度V=2m/h,
浇筑入模的温度T=30℃,
外加剂影响修正系数β1=1.0,
混凝土坍落度影响修正系数β2=1.15。
(坍落度180~220mm)
3-2对拉螺栓受力检算
对拉螺栓承受由模板通过钢楞传递的荷载作用,模板钢楞加固采用φ22螺杆,净面积AS=282mm2,容许拉力FN=47.9KN.
模板对拉杆的横向间距a=0.9m,纵向间距b=0.6m,则实际施工过程中螺栓的最大拉力为:
F=41.33*0.6*0.9=22.3KN
Fmax 3-3钢楞挠度计算 将作用于模板上的面荷载转换均布荷载: q=22.22KN/m2×0.9m=20KN/m, 钢楞所受的最大弯矩、应力、挠度为: 满足施工安全要求。 脚手架检算 本工程采用钢管型号为: φ48×3.6mm,材质按Q235取值,横截面积为 ,回转半径为 ,立杆纵横间距为60cm,步距为90cm,顶模下安装顶撑方便调整标高。 1)荷载说明 混凝土荷载: 顶板混凝土厚度为0.5m,脚手架布置为0.6m×0.6m布置,则单根脚手架钢管所承受的混凝土荷载为: 模板荷载: ; 倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷载: ; 施工荷载 ; 单根立杆所承受的竖向荷载工况组合为: 2)立杆的稳定性检算 当采用对接扣件连接的钢管支架,立杆本身存在弯曲,由于对接扣件的偏差和荷载作用的不均匀,检算中按照受压构件来考虑: 长细比: 查表得 。 3)横杆的强度和刚度检算 顶模下部布置横向钢楞,检算是将横杆视为连续梁考虑,在两点集中荷载作用下其抗弯强度和挠度为: 在施工过程中,为保证施工安全,加强脚手架的稳定性,满堂支撑架设立加强型剪刀撑,在架体外侧周边及内部纵、横每4跨(且不大于5m),由底至顶设置连续竖向剪刀撑,在竖向剪刀撑顶部交点平面设置水平剪刀撑,水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距为4m,剪刀撑宽度为3m。 通过以上检算,各杆件均能满足容许承载力和变形要求,故杆件选材和分布符合要求,该支架安全可靠。 顶进后背计算 一、护管涵 后背是箱桥顶进的重要组成部分,承受顶进时的全部水平顶力,虽属于临时结构,但直接影响着工程的质量和进度,因此既要保证安全又要经济合理。 根据设计图纸,涵体重量为=2.4*285+65=749t。 1、根据地质资料,滑床板所处土层为粉土层,岩土施工工程等级为Ⅱ级,内摩擦角为μ=22.8°,黏聚力为c=20kN/ 基本承载力为160kpa, 。 采用重力式钢筋混凝土后背,后背总高度H=3m,设置于滑床板下2.2m,重力式钢筋混凝土后背厚度为1.2m,后背宽度B=6.1m,后背填土高5.8m。 2、顶力计算 顶力计算公式: P-最大顶力,kN K-安全系数,取1.2 N1-涵顶荷载 N2-结构自重 E-结构侧面的土压力 R-钢刃角正面阻力 A-钢刃角正面积 由于箱涵顶进时以工字钢为横抬梁架空线路,并且两侧边采用边开挖边顶进,不设刃角,顶上及两侧的土压力较小,从而N1,E忽略不计,所以顶力主要来自涵底部的摩阻力。 =1.2*7490*0.8=7190.4Kn 3、填土加固高度 被动土压力按朗肯理论计算,后背宽度B=6.1m。 主动土压力: 被动土压力: 千斤顶的施力点布置于被动土压力的合力点上,以使最大顶力发生,保证后背梁的稳定性,将最大顶力P代入,乘以安全系数1.2,来取代被动土压力,计算填土加固高度。 1.2*7190/6.1=1/2*18*H2*2.76+2*20*H*1.66 H=6.87m<8.8m, 满足要求 4、土抗力计算 土抗力检算在于确保后背对于顶力的承受能力是否满足施工要求。 P1-单米宽后背梁上的最大顶力 k-安全系数1.0 P1=P/B=7190.4/6.1=1178kN/m =1/2*18*8.82*2.517+2*20*8.8*1.586 =2312kN/m 满足要求。 线路架空检算书 一、计算依据 《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005); 《铁路工务安全规则》; 《钢结构设计规范》(GB50017-2003); 二、容许应力 由于横抬梁工字钢和横梁工字钢为临时承重结构,故按屈服强度的70%设定[σw]=210Mpa,低碳钢Q235弹性模量: E=200-210Gpa,本检算取E=210Gpa。 三、容许挠度 根据规范要求,对架空工字钢的容许挠度,由静活载所产生的最大挠度不超过计算跨度的1/400,横梁的静活载产生的最大挠度不超过计算跨度的1/250。 四、主要参数 1)I100工字钢纵梁: 高h=1000mm,宽b=360mm,腹板d=19mm,截面积A=462.8cm2,质量m=420kg/m,截面惯性矩Ix=787228cm4,截面抵抗矩Wx=13900cm3。 2)[3703]横抬梁: 高h=420mm,宽b=200mm,腹板d=21mm,截面积A=172cm2,质量m=145kg/m,的截面惯性矩I=75712cm4,截面抵抗矩W=3442cm3。 1)纵梁检算 纵梁采用I100工字钢,横梁采用3703工字钢,据架空图,纵梁最大跨度为L=10m。 荷载计算: 纵梁按简支梁检算,列车荷载查《铁路桥涵设计基本规范》(附录C),可以将列车荷载换算成均布荷载q1=146.2kN/m。 其上线路设备荷载取q2=2KN/m 横梁自重q3=[10/0.625]×145×5÷2×10÷1000÷10=2.27KN/m。 列车冲击系数: 1+0.5Uμ=1+0.5*0.217*0.56=1.06 其中U=V/(2VK-V)=25/(2*70-25)=0.217 μ=28/(40+L)=28/(40+10)=0.56 恒载弯矩: M1=1/8(q2+q3)L2=1/8×(2+2.27)×10×10=53.4KN·m 活载弯矩: M2=1/8q1L2×1.06=1/8×146.2×10×10×1.06=1937KN·m 总弯矩: M=M1+M2=53.4+1937=1991KN·m 强度条件: 挠度条件: 故跨度为10米满足要求。 2)横抬梁检算 护管涵横抬梁采用3703工字钢4片拼装,据架空图,箱涵顶进时,在新建箱涵顶设置滑动支点,破除架空桩后涵身位置处架空跨度增加为7.8m。 故横抬量检算跨度按照7.8m检算。 3703工字钢组合梁每片梁毛截面惯性矩I=4*75712cm4,截面抵抗矩W=4*3442cm3。 横抬梁设计荷载中,恒载是结构本身自重,活载可取通过的机车最大轴重作为设计荷载,并考虑冲击作用和横梁受力的不均匀性,当限速不超过45Km/h时,其综合不均匀系数可取1.5。 现行机车最大轴重取P=250KN,轴距为1.5m。 应力检算 (1)强度检算 σ=M/W=528/(4*3442)=38Mpa<[σw]=210Mpa (2)挠度检算 8 其中 决定采用4根一组的3703工字钢作为横抬梁。 3)横梁检算 11#箱桥护管涵横抬梁采用1片3703工字钢,据架空图,横抬梁架空跨度为4.9m,箱涵顶进时。 3703工字钢组合梁每片梁毛截面惯性矩I=75712cm4,截面抵抗矩W=3442cm3。 横梁设计荷载中,恒载是结构本身自重,活载可取通过的机车最大轴重作为设计荷载,并考虑冲击作用和横梁受力的不均匀性,当限速不超过40Km/h时,其综合不均匀系数可取1.5。 现行机车最大轴重取P=250KN,轴距为1.5m。 应力检算 (1)强度检算 σ=M/W=319.734/(3442)=93Mpa<[σw]=210Mpa (2)挠度检算 其中 决定采用1根一组的3703工字钢作为横梁。 架空桩基的检算 仅对上下行两线间的挖孔桩加以检算: 已知: 挖孔桩桩径φ1.5m和φ1.25m,桩长同设计l=14m,支撑桩跨度最大为10米。 (一)桩顶外力: 1、恒载 桩顶外力包括跨度10米范围内的纵梁、横抬梁及线路设备等自重,如下: I100纵梁: 420Kg/m×10m×2=8.4t 3703横抬梁: 145Kg/m×4.8m×(4+2)=4.2t 3703横梁: 145Kg/m×4.8m×16根=11.2t 线路设备包括混凝土枕木和钢轨,钢轨配件忽略不计,线路设备重: 260Kg/根×16根+60.24Kg/m×20m=5.4t 恒载: 8.4+4.2+11.2+5.4=29.2t 2、活载 查铁路中-活载的换算均布活载,当加载长度为10米时,影响线最大纵坐标位置为端部,对应换算的均布荷载为172.2KN/m。 列车活载总重: 159.8KN/m×10m=1598KN=159.8t 合计: P=159.8t+29.2t=189t 总重分到4根桩基上的重量为189÷4=47.25t (二)桩侧极限磨阻力: 由于设计图纸中,工程地质显示此处地下土层主要是粉土,局部含少量砖渣、煤灰等,土层极限摩阻力fi主要参照图纸说明。 单桩最大容许承载力 φ1.5m单桩最大容许承载力[P1]= = =110.7t φ1.25m单桩最大容许承载力[P2]= = =88.3t 其中,U—为支撑桩桩身截面周长; fi—各土层的极限摩阻力,此处地下土层0~14米极限摩阻力相同为50KPa; A—桩底支撑截面面积; m0—桩底支撑力折减系数,取m0=1; —地基承载力容许值取160KPa。 因P1、P2<[P]故满足条件。
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