40+56+40m支架法连续梁支架及门洞计算书docx.docx
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附件4:
支架及门洞结构受力分析验算书
一、工程概况
辽河
2#特大桥
40+56+40m
连续梁(
DK549+989.6
),桥址位于山
东省邹城市大束镇匡庄村境内,该连续梁全长
137.7m
,与东西走向的
S342
岚济线(省道)斜交,斜交角度
116°0'(大里程方向右角)。
桥梁
从
S342
省道上部跨越,公路上部连续梁孔跨距公路路面
7.5m
左右。
本
段线路为直线地段,桥梁设计二期恆载为
120KN/m
~140KN/m
。
梁体为单箱单室、变高度、变截面结构;箱梁顶宽12.0m,箱梁底宽
6.7m。
顶板厚度40cm,腹板厚度48~80cm,底板厚度40~80cm;梁
体计算跨度为
40+56+40m
,中支点处梁高
4.35m
,跨中
10m
直线段及
边跨
17.75m
直线段梁高为
3.05m
,边支座中心线至梁端
0.75m
,边支座
横桥向中心距
5.6m
,中支座横桥向中心距
5.9m
。
全联在端支点、中支点
及跨中共设
5个横隔板,隔板设有孔洞(孔洞尺寸:
高×宽
=120cm
×
150cm),供检查人员通过。
本连续梁设计采用满堂支架现浇施工。
跨S342省道部位预留两个宽
×高=5.0×4.5m交通门洞。
二、计算依据
1.铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)
2.铁路桥涵施工规范(TB10203-2002)
3.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)
4.铁路工程抗震设计规范(GB50111-2006)
5.铁路桥涵地基和基础设计规范(TB10002.5-2005)
6.工程设计图纸及地质资料。
7.《公路桥涵施工手册》及其他有关的现行国家及地方强制性规范和
实用标准文案
标准。
8.《路桥施工计算手册》(2001).人民交通出版社
9.《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
三、支架材料要求
根据施工单位的施工技术条件,采用满堂碗扣式支架。
钢管规格为φ48×3.5mm,有产品合格证。
钢管的端部切口应平整,禁止使用有明显变形、裂纹和严重绣蚀的钢管。
扣件应按现行国家标准《钢管支架扣件》(GB15831)的规定选用,且与钢管管径相配套的可锻铸铁扣件,严禁使用不合格的扣件。
新扣件应有出厂合格证、法定检测单位的
测试报告和产品质量合格证,当对扣件质量有怀疑时,应按现行国家标准《钢管支架扣件》(GB15831)的规定抽样检测。
旧扣件使用前应进行质量检查,有裂缝、变形、锈蚀的严禁使用,出现滑丝的螺栓必须更换。
支架材料及施工必须满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)的规定。
所有钢材均为A3钢,所有木材均为红松,根据《路桥施工计算手册》P176-P177规定,A3钢材容许应力分别为:
抗拉、抗压轴向力[σ]=140MPa、
弯曲应力[σw]=145MPa、剪应力[τ]=85MPa、E=2.1×105MPa。
红松顺纹容许弯应力[σw]=12MPa、E=0.9×104MPa。
四、支架布置和验算
(一)支架布置
采用满堂碗扣式支架,顺桥向间距均为0.6m,中支座6m及边支座
3m范围内,支架顺桥向间距为0.3m,横桥向箱梁腹板下1.8m范围内,
支架间距为0.3m,共6排,其余位置横桥向间距均为0.6m。
支架搭设联
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实用标准文案
系横杆步距为1.2m,支架搭设宽度较梁每边宽1.5m,共15m宽。
每根立杆下端均设定C20混凝土垫层,厚200mm,用以扩散支架底托应力。
立杆顶端安装可调式U形支托,先在支托内安装纵向方木(12cm×14cm),
长4m,间距为0.3m,再按设计间距和标高安装横向方木(12cm×14cm),长4m,间距为0.6m,其上安装底模板。
(二)支架验算
1.荷载计算
(1)箱梁自重:
梁底宽6.7m,取单位节段1m,箱梁底总面积为
6.7m2,箱梁砼总重量G=γ·v=γ·S·l=26×13.91(截面积)×1=361.66kN
,
每平方米的重量为361.66÷6.7=53.98kN/m
2=5.4t/m2
(2)模板自重:
竹胶板容重7.5kN/m
3,厚18mm,每平方米的重量
为:
外模板:
1×(6.7+2
×4.35+2×2.65)×0.018×0.75÷6.7=0.042t/m
2
内模板:
1×(6.7+2
×4.35)×0.018×0.75÷6.7=0.031t/m
2
(3)方木自重:
方木容重7.5kN/m3,每平方米的重量为:
内楞方木:
(6.7÷0.3×1×0.12×0.14)×0.75÷6.7=0.042t/m
2
外楞方木:
(1÷0.6×6.7×0.12×0.14)×0.75÷6.7=0.021t/m
2
(4)支架自重:
支架重量0.0384kN/m,每平方米的重量为:
立杆:
(1÷0.6)×(6.7÷0.6+6)×9×0.00384÷6.7=0.148t/m
2
横杆:
[1÷0.6×6.7+(6.7÷0.6+6)×1]×(9÷1.2)×0.00384÷
6.7=0.122t/m
2
考虑扣件的重量和箱梁内支架重量,支架高度均取9m。
(5
)施工荷载:
取2.5kN/m2
(6
)倾倒与振捣荷载:
取2kN/m2
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实用标准文案
(7)其他荷载(张拉施工):
取2kN/m2
每平方米的总重量:
5.4+0.073+0.063+0.27+0.25+0.2+0.2=6.41t/m2
2.碗扣支架立杆抗压强度验算
荷载按1.3倍的系数考虑,则每平方米的重量为6.41×1.3=8.3t。
对于碗扣支架钢管(Φ48mm,壁厚3.5mm),容许抗压强度
[σ]=68KN,根据以往施工经验,单根钢管按小于40KN(4t)进行复核。
支架采用多功能碗扣式支架,沿桥纵向步距60cm,横向步距60cm,
每根立杆受正向压力为:
8.3×0.6×0.6=2.9t,小于碗扣式支架立杆允许承
载力4.0t,满足要求。
3.支架稳定性验算
对于碗扣支架钢管(Φ48mm,壁厚3.5mm),中间横杆间距1.2m,I=π(D4-d4)/64=π(4.84-4.14)/64=12.18cm4
根据欧拉公式:
[Pcr]=π2EI/(μH)2=π2×2.1×105×12.18/(1×1.2)2=
175kN>29kN
满足稳定性要求
4.模板强度、刚度验算
方木间距、跨度按30cm×60cm
排列,计算荷载q=8.3t/m
2
竹胶板模板抗弯截面系数:
Wxo
bh2/6
0.60.018
2/63.24
105m3
惯性矩:
Ixobh3/12
0.6
0.0183/12
0.291610
6m3
板承受线荷载:
q
0.6
8。
3
4.98t/m=49.8KN/m
板跨中弯矩:
M
ql2/84.980.32/8
0.056tm
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实用标准文案
弯拉应力:
M/Wxo0.056/(3.24105)17.3MPa[]51MPa(厂家提供
标准)
竹胶板弹性模量:
E
7.9104MPa
挠
度
:
5ql4/384EI549.8
0.34
/(3847.9106
0.2916106
0.00224m
0.08
/400
[0.3/400]
模板强度和刚度都满足要求。
5.大、小横杆验算
(1)小横杆纵向方木(12cm×14cm),长4m,间距为0.3m。
I=bh3/12=12×143/12=2744cm
4
W=bh2/6=12×142/6=392cm3
Q总=8.3×9.8=81.34kN/m
2
M=q总L2/8=81.34×0.3×0.62/8=1.09kN·m
σ=M/W=1.09/392×10-6=2.70MPa<[σ]=12MPa,强度满足要
求。
δ=5q总L4/384EI=5×81.34×0.3×0.64/384×0.9×104×2744×10-8
=0.17mm
δ/L=0.17/0.6×103=0.11/400<[0.3/400],刚度满足要求。
(2)大横杆横向方木(12cm×14cm),长4m,间距为0.3m。
由于大横杆与小横杆之间的每个节点下部都有一根钢管立柱支撑,因
此大横杆只在交点处受压,弯矩及变形无需计算。
6.碗扣节点承载力验算
立杆承受大横杆传递来的荷载:
Pc=q总L2/2=81.34×0.6×0.6/2=14.6kN≤Qb=[60]kN
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实用标准文案
节点承载力满足要求。
7.基础验算
立杆下端均设定刚性C20混凝土垫层,厚200mm,扩散角为θ=45°。
地基承载力标准值按fgk=260kN/m2计算,脚手架地基承载力调整系
数:
kc=0.5。
每根立杆受正向压力为:
8.3×0.6×0.6=2.9t,
有效受压面积S=(0.6+0.2/tan45
°×2)2=1m2
p=2.9×9.8/(1
×1)=28.42kN/m
2≤fg=260×
0.5=130kN/m
2
地基承载力满足要求。
8、内模支撑验算
a.荷载计算
(1)箱梁自重:
取端部顶板最厚处梁体单位节段进行计算,梁底计
算宽度取5.5m,单位节段长1m,箱梁底总面积为5.5m2,箱梁砼总重量G=γ·v=γ·S·l=26×4.36(截面积)×1=113.36kN,每平方米的重量为
113.36÷5.5=20.61kN/m
2=2.1t/m
2
(2)模板自重:
竹胶板容重
7.5kN/m3,厚15mm,每平方米的重量
为:
内模顶模:
1×5.5×0.015×0.75÷5.5=0.011t/m
2
(3)顶模支撑桁架:
槽钢+联系杆组合件
按每平方米的重量为0.05t/m2计算
(4
)施工荷载:
取2.5kN/m2
(5
)倾倒与振捣荷载:
取2kN/m
2
(6
)其他荷载(张拉施工):
取2kN/m
2
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实用标准文案
每平方米的总重量:
2.1+0.011+0.05+0.25+0.2+0.2=2.811t/m2
b.碗扣支架承载力验算
荷载按1.2倍的系数考虑,则每平方米的重量为2.811×1.2=3.37t。
支架采用多功能碗扣式支架,按沿桥纵向步距60cm,横向步距60cm
计算。
每根立杆受正向压力为:
3.37×0.6×0.6=1.21t,安全系数按1.3考
虑,则每根立杆受正向压力为:
1.21×1.3=1.58t,小于碗扣式支架立杆允
许承载力4.0t,符合要求。
c.碗扣节点承载力验算
立杆承受上部桁架传递来的荷载:
Pc=q总L2/2=1.21×9.8×0.6×0.6/2=2.13kN≤Qb=[60]kN
节点承载力满足要求。
d.支架稳定性验算
对于碗扣支架钢管(Φ48mm,壁厚3.5mm),中间横杆步距0.6m,I=π(D4-d4)/64=π(4.84-4.14)/64=12.18cm4
根据欧拉公式:
[Pcr]=π2EI/(μH)2=π2×2.1×105×12.18/(1×0.6)2=
222.75kN>15.8kN
符合稳定性要求。
(三)门洞布置及验算
1.门洞布置
跨S342省道设置机动车门洞2个,门洞净宽5m,高4.5m。
沿262
#墩至263#墩设置钢管门柱。
门柱下部为钢筋混凝土条形扩大基础,扩
大基础顶面预埋16mm厚钢板,门柱与钢板之间焊接,焊接方式为围焊,
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实用标准文案
四周设加劲缀板;门柱上设置工字钢纵梁。
门柱钢管采用热轧无缝钢管,直径Φ351mm,壁厚16mm,计算长度4.5m。
门洞立柱设三排,每排间距1m,每根立柱上部设封口钢板,钢板厚16mm。
每排门柱上设一道32b号工字钢横梁(横桥向),横梁上根据支架横桥向排距依次布设63b号工
钢纵梁,其上铺放12cm×14cm枕木搭设满堂支架。
所有型钢间连接点均
点焊加固,各向型钢横纵梁间设联系杆,提高传力体系整体性。
门洞顶部应搭设不透水防护棚,保证下部行车及行人安全。
具体形式
见门洞结构布置图。
门洞门洞
114.54
公路沥青路面
锚杆
各种钢管及型钢必须是有生产资质的厂家生产,质量标准要满足相关
规范要求。
使用前要逐件进行外观和质量检查,决不允许有裂痕、变形或
锈蚀等缺陷的构件使用。
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实用标准文案
2.门洞验算
(1)跨S342省道交通门洞,净宽5m,斜宽5.6m,高4.5m,跨越门洞纵梁为63b号工字钢,纵梁最大间距0.9m,最小间距0.3m。
纵梁:
I=98171cm4,E=2.1×105MPa,W=3117cm3,每片纵梁自
重798kg。
横梁:
I=11626cm4,E=2.1×105MPa,W=727cm3,每片横梁单位长
度自重65kg
a、纵梁验算
箱梁底板6.7m范围内按支架间距考虑18片纵梁,则纵梁总重为:
0.798×18×9.8/6.7=21.4kN/m
门洞上部支架自重:
0.27KN/m2
Ix=98171cm4
Wx=3117cm3
q总=8.3×9.8+0.27=81.61kN/m
2
M=q总L2/8=(81.61×0.6+21.4)×5.62/8=275.8kN·mσw=M/Wx=88.5MPa<[σw]=145MPa
强度满足要求。
δ=5q总L4/384EI
=5×(81.6×0.6+21.4)×5.64/384×2.1×105×98171×10-8=4.4mm
δ/L=4.4/5.6×103=0.31/400<[5.6/400],刚度满足要求。
b、横梁验算
横梁承受由纵梁及上部荷载传来的力,由于门洞立柱间距为1m,则
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实用标准文案
按照简支梁验算跨度L=1.0m时工字钢的受弯及剪切破坏:
横梁单位长度荷载:
0.58KN/m;
纵梁自重传递到横梁上的线荷载:
21.4×6.7/5.6=25.6kN/m
;
Ix=11626cm4
Wx=727cm3
q总=8.3×9.8+0.27=81.61kN/m
2
M=q总L2/8=(81.61×0.6+25.6+0.58
)×12/8=9.4kN·m
σw=M/Wx=12.9MPa
<[σw]=145MPa
强度满足要求。
δ=5q总L4/384EI
=5×(81.61×0.6+25.6+0.65)×14/384×2.1×105×11626×
10-8=0.04mm
δ/L=0.04/3×103=0.005/400<[1/400],刚度满足要求。
(2)门柱承受竖向力
G=q总×S/n=81.61×74.37/14=433.52kN
Φ351×16mm钢管的面积A=168.39cm2
,钢管回转半径为:
d2
d1
2
3192
3512
i
4
4
118.6mm
门柱间设横向及斜向联系杆以增加受力,门柱受压验算长度按4.5m计算:
=l
4500
38
长细比
i
118.6
查《钢结构设计规范》(GB50017-2003),得=0.946.
强度验算:
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N433.521000
A16839
实用标准文案
25.74MPa140MPa
抗压强度故满足要求。
稳定性验算:
N=A=0.94616839140/1000=2230.2kNN=433.52kN,满足要
求。
门洞立柱扩大基础采用C20素砼,基础与地面基础面积S=长×宽=13
×1.0=13m2;上部结构传递到扩大基础上的总荷载G总=q总×S/3=81.61
×74.37/3=2023.1KN。
门洞下部扩大基础地基承载力验算:
P=G总/S=2023.1/13=155KPa<[260KPa]实测值
地基承载力满足要求。
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