桥梁现浇简支箱梁支架计算书.docx
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桥梁现浇简支箱梁支架计算书.docx
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桥梁现浇简支箱梁支架计算书
目录
某某大桥支架计算书1
1.工程概况1
2.支架结构材料参数1
2.1.木材(A-2红杉木)1
2.2.Q235钢材1
3.梁体尺寸及支架结构2
4.模板规格3
5.计算荷载种类及组合3
5.1.计算荷载种类3
5.2.荷载组合3
6.支架计算3
6.1混凝土侧压力计算4
6.2底模竹胶板(20mm厚)检算6
6.2.1中间部分7
6.2.2腹板下部分10
6.3内模计算11
6.4考虑风荷载时支架稳定性检算17
6.5门洞结构计算18
6.6地基承载力计算19
某某大桥支架计算书
1.工程概况
某某大桥8-31.1m现浇简支箱梁,截面中心处高度为3.09m。
梁体为单箱单室等高度简支箱梁,梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚结构。
箱梁顶宽12.2m,底宽5.74m。
梁顶板厚度34cm,梁端处加厚,按直线变化,厚度为34~64cm;底板厚度30cm,梁端处加厚,按直线变化,厚度为30~70cm;腹板厚48cm,梁端处加厚,按直线变化,厚度为48~107.2cm。
2.支架结构材料参数
2.1.木材(A-2红杉木)
顺纹弯应力[σ]=13MPa
弯曲剪应力[τ]=2.0MPa
弹性模量E=104MPa
2.2.Q235钢材
(依据现行《铁路桥梁钢结构设计规范》取值):
拉压应力[σ]=135MPa
弯曲应力[σw]=140MPa
剪应力[τ]=80MPa
弹性模量E=2.1×105MPa
表1扣件式钢管截面特性
外径
d(mm)
壁厚
t(mm)
截面积A(mm2)
惯性矩I(mm4)
抵抗矩W(mm3)
回转半径
i(mm)
每米长自重(kg)
48
3.5
4.89×102
1.219×105
5.08×103
15.78
8.53
表2 立杆允许设计荷载
名称
步距(m)
允许设计荷载(kN)
立杆
0.6
40
1.2
30
1.8
25
3.梁体尺寸及支架结构
梁体支架采用φ48×3.5mmWDJ型碗扣式多功能脚手架,经加密满堂设置后,形成箱梁现浇支架。
下部支撑在经硬化地面上的15cm*15cm方木上,上部通过支承方木承托梁体底模。
(1)、支架基础
地面硬化
地基处理采用换填150cm建筑砖渣压实再浇筑20cm厚混凝土硬化,要求地基承载力不得低于200KPa。
支架采用HG-30、HG-60、HG-90和LG-60杆件形成网格,横杆竖向步矩采用0.6m。
支架顶部设置U托,通过其螺栓调整标高,方木铺设在U托上形成网格支撑箱梁模板。
用φ48无缝钢管做剪刀撑和斜撑增强其整体稳定性。
(2)搭设支架顺序
支架顺序为:
计算立杆组拼高度→铺底脚方木条块→安放TZ-60底座→调整底座螺栓在同一水平面→拼立杆及横杆→锁紧碗扣→安装U型托撑TC—60托撑并调整托撑螺栓以形成纵坡→安装底层、顶层方木→精调方木顶标高。
(3)支架预压
支架预压采用1.2倍梁重荷载。
加载前,在支架顶和底部的方木上布置观测点,并测量记录观测点的标高。
加载预压时以1天为一个观测单位,若连续3天观测结果在1mm以内,则可认为地基沉降基本稳定。
卸载后,及时观测支架沉降量和回弹值,计算出支架的弹性变形与非弹性变形值,非弹性变形值可在预压结束后予以消除,而弹性变形则做为支箱梁施工预留沉降量的依据。
底模标高控制为:
H=h+r+Δ
式中H-底模立模标高;
h-设计梁底标高;
r-梁跨各断面的设计预拱度;
Δ-预压后各相应断面的弹性变形沉降量。
4.模板规格
底模采用20mm厚高强度pvc覆膜竹胶板,将板块之间的拼缝设置在10×10cm横向方木上(间距为25cm)
5.计算荷载种类及组合
5.1.计算荷载种类
新浇砼容重按26kN/m3计算,超灌系数取1.05;
模板、支架自重:
按实际材料、尺寸计算;
施工人员、施工料具堆放、运输荷载:
2.5kN/m2
倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
4kN/m2(泵送)
振捣混凝土产生的荷载:
4kN/m2
5.2.荷载组合
计算强度时:
p1=
+②+③+④+⑤
计算刚度时:
p2=
+②
6.支架计算
(1)在纵桥向立杆间距60cm等间距布置,在横桥向按承受的荷载不同立杆间距分30cm、60cm和90cm三种形式布置(箱梁侧模支点下方立杆间距按30cm布置,底板下方采用60cm布置,翼板中部下方立杆分担荷载很少故按间距90cm布置)。
在混凝土箱梁下方,立杆可调托座(KTC-60)上方纵桥向按立杆间距布置15×15cm方木,在纵向方木上方横桥向铺设10×10cm方木,方木上方为20mm厚竹胶板底模。
(2)跨路门洞设置净空4.5m,净宽4.5m的门洞,用Ф600mm的钢管桩做支墩,支墩上铺设2根横梁(I36a),上设置贝雷桁架,贝雷桁架上再铺设间距30cm主梁(I20a),主梁上为WDJ型碗扣式多功能脚手架。
6.1混凝土侧压力计算
1).新混凝土对模板的水平侧压力标准值
按照《建筑工程大模板技术规程》附录B,模板荷载及荷载效应组合B.0.2规定,可按下列二式计算,并取其最小值:
式中F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2)。
γc------混凝土的重力密度(kN/m3)取26kN/m3。
t0------新浇混凝土的初凝时间(h),可按实测确定,初凝时间按6小时,当缺乏实验资料时,可采用t=200/(T+15)计算。
T------混凝土的温度(25°C)。
V------混凝土的浇灌速度(m/h);浇筑速度约为1.8m/h。
H------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m);取3.0m。
β1------外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0;掺缓凝外加剂取1.2,该工程取1.2。
β2------混凝土坍落度影响系数,当坍落度小于100mm时,取1.10不小于100mm,取1.15。
本计算方案取1.15。
=0.22x26x6x1.2x1.15x1.81/2
=63.54kN/m2
=26x3.0=78kN/m2
混凝土对模板的水平侧压力取二者中的较小值,F=63.54kN/m2作为模板水平侧压力的标准值。
2).倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值
考虑倾倒混凝土产生的水平活载荷标准值取值4kN/m2(泵送混凝土)
3).振捣混凝土时产生的水平荷载标准值
振捣混凝土时产生的水平荷载标准值取值4kN/m2(作用范围在新浇筑的混凝土侧压力的有效压头高度之内)
4).混凝土水平侧压力分布范围
有效压头高度Hy,混凝土最大垂直浇筑高度为3.09m,侧压力取为F=63.54KN/m2,有效压头高度Hy=F/γc=2.44m。
(见图-1)。
当混凝土垂直浇筑高度达到3.09m时,其中相对高度h=0~2.44m范围内,模板的水平侧压力标准值为63.54KN/m2,相对高度Hy=2.44~3.09m范围内混凝土水平侧压力沿高度呈线性减小。
图-1新浇筑混凝土对模板的侧压力图
5).水平侧压力的荷载组合
新浇筑混凝土对模板的侧压力荷载分项系数取1.2
倾倒和振捣混凝土产生的水平荷载取1.4
总体水平侧压力的设计值为
F设=1.2x63.54+1.4x(4+4)=87.448kN/m2
模板受力分析采用总体水平侧压力设计值
模板的变形分析采用新浇混凝土对模板水平侧压力的标准值
F标=63.54+4+4=71.54kN/m2
对拉杆选用M20对拉螺栓,容许拉力[F]=38200N,拉杆横向间距60cm,纵向间距80cm。
(横纵向间距不得同时大于70cm)
拉杆拉力F=F标*A=71.54*0.6*0.8=34339.2N<[F],满足要求。
6.2底模竹胶板(20mm厚)检算
箱梁采用支架法现浇施工,底板采用竹胶合板,布置为对称中心6.0m宽。
由于箱梁横向不均匀分布,所以计算时纵向按梁端部分,横向按中间部分及腹板部分荷载计算。
竹胶合板模板的中间部分与腹板部分的挠度按基本相同的原则计算,采用容许应力计算不考虑荷载分项系数,总体按1.3倍安全系数进行计算。
根据《路桥施工计算手册》和《建筑技术》查得,并综合考虑浸水时间,竹胶合模板的力学指标取下值:
〔σ〕=12Mpa,〔τ〕=1.3Mpa,E=5×103Mpa
竹胶合板按照3跨连续梁进行计算。
取模板横跨度方向1毫米宽计算。
模板截面抵抗矩:
W=1/6*bh2=1*20*20/6=66.67mm3
模板截面惯性矩:
I=1/12*bh3=1*20*20*20/12=666.67mm4
6.2.1中间部分
6.2.1.1荷载计算
由分析可知,在墩支点附近截面荷载最大,所以取该区域荷载作为底模计算的依据。
a混凝土自重
新浇砼容重按26kN/m3计算,超灌系数取1.05;
q1=26kN/m3×(1.19+1.3)/1.865×1.05=36.45kN/m2
b模板自重(按实际材料、尺寸计算):
q2=3kN/m2
c施工人员、施工料具堆放、运输荷载:
q3=2.5kN/m2
d倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
q4=4.0kN/m2
e振捣混凝土产生的荷载:
q5=4.0kN/m2
6.2.1.2强度验算:
依据《建筑结构静力计算手册(第二板)》
荷载组合q=q1+q2+q3+q4+q5=36.45+3+2.5+4+4=49.95kPa考虑1.3倍安全系数:
q=64.935kPa
10×10cm横向方木上(间距为25cm,竹胶合板按净跨度20cm进行验算)竹胶板按支承在分布方木上按3跨连续梁进行受力分
析,作用在底板下底模竹胶板上的线荷载(1mm宽)为:
q=64.935×10-3N/mm2
跨中最大弯矩:
M=0.1ql2=0.1*64.935*10-3*2002=259.74N*mm
σmax=Mmax/W=0.2597×106/6.667×104=3.895MPa≤[σ]满足要求
f=ql4/(150EI)=64.935×2004/(150×6×103×6.6667×105)=0.173mm≤[f0]=200/400=0.5mm合格
6.2.1.3立杆间距验算
设计立杆纵、横向间距0.6m,步距0.6m。
单根立杆承受荷载:
N=64.935×0.6×0.6=23.4kN
立杆部分采用对接,根据表2查得:
N<〔N〕=40kN(步距0.6m时,允许设计荷载40kN)
可满足施工要求!
6.2.2腹板下部分
6.2.2.1荷载计算
由分析可知,在墩支点附件截面荷载最大,所以取该区域荷载作为底模计算的依据。
a混凝土自重
新浇砼容重按26kN/m3计算,超灌系数取1.05;
q1=26kN/m3×3.8/1.435×1.05=72.293kN/m2
b模板自重(按实际材料、尺寸计算):
q2=3kN/m2
c施工人员、施工料具堆放、运输荷载:
q3=2.5kN/m2
d倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
q4=4.0kN/m2
e振捣混凝土产生的荷载:
q5=4.0kN/m2
6.2.2.2强度验算
依据《建筑结构静力计算手册(第二板)》
荷载组合q=q1+q2+q3+q4+q5=72.293+3+2.5+4+4=85.793kPa考虑1.3倍安全系数:
q=111.53kPa
Mmax=ql2/10=111.53×0.2×0.2/10=0.446KN*m
σmax=Mmax/W=0.446×106/6.667×104=6.99MPa≤[σ]满足要求
f=ql4/(150EI)=111.53×2004/(150×6×103×6.6667×105)=0.297mm≤[f0]=200/400=0.5mm满足要求
6.2.2.3立杆间距验算
设计立杆横向间距0.3m,纵间距0.6m,步距0.6m。
单根立杆承受荷载:
N=111.53×0.3×0.6=20.08kN
立杆部分采用对接,根据表2查得:
N<〔N〕=40kN(步距0.6m时,允许设计荷载40kN)
可满足施工要求
6.3内模计算
6.3.1竹胶板面板受力分析
面板参数:
竹胶合板模板;面板厚度:
15mm。
其材料物理性能参数:
弹性模量E:
7.5e3N/mm2;强度设计值[σ]:
15N/mm2;抗剪强度设计值[τ]:
1.4N/mm2;
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
模板面板的按照三跨连续梁计算,面板下木方布置间距(轴距)为300mm,净距不得超过250mm,三跨连续梁计算跨度取300mm。
取1mm宽计算单元作为模板抗弯强度和刚度分析的计算单元。
静荷载标准值
q1=71.54kN/m2×0.001m=7.154×10-2KN/m
活荷载标准值q2=3.00kN/m2×0.001m=0.003KN/m
截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:
I=1×153/12=281.25mm4;W=1×152/6=37.50mm3;E=7500N/mm2
σ=M/W<[σ]
其中σ——面板的抗弯强度计算值(N/mm2);
M——面板的最大弯距(N.mm);
W——面板的净截面抵抗矩;
[σ]——面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;
(1)抗弯计算
M=0.100ql2
其中q——荷载设计值(kN/m);
经计算得到M=0.100×(1.2×7.154×10-2+1.4×0.003)×0.252=5.6×10-4kN*m
经计算得到面板抗弯强度计算值σ=M/W=14.93N/mm2
面板的抗弯强度验算σ<[σ]=15N/mm2,满足要求!
(2)抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
Q=0.6ql=0.6×(1.2×7.154×10-2+1.4×0.003)×0.25=0.0135kN
截面抗剪强度计算值τ=3Q/2bh
τ=3×0.0135×103/(2×1×15)=1.35N/mm2
截面抗剪强度设计值[τ]=1.40N/mm2
抗剪强度验算τ<[τ],满足要求!
(3)挠度计算
f=0.677ql4/100EI<[f]=l/250
面板最大挠度计算值f=0.677×(1.2×7.154×10-2+1.4×0.003)×2504/(100×7500×281.25)=1.12mm<300mm/250=1.2mm,满足要求!
6.3.2背肋方木受力计算
背肋方木采用5×10cm,侧面背肋支撑点间距300mm,顶面背肋支撑点间距300mm,对侧面背肋进行计算。
木方规格参数:
5×10cm;木方弹性模量E:
9500N/mm2;木方抗弯强度设计值[σ]:
13.00N/mm2;木方抗剪强度设计值[τ]:
1.60N/mm2
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=5.0×10.0×10.0/6=83.33cm3;
I=5×10.0×10.0×10.0/12=416.66cm4;
内撑的计算单元宽度取300㎜,即木方布置间距按较不利状态下的300mm进行验算。
计算跨度按照桁架支架布置间距300mm,按三跨连续梁进行强度及刚度验算。
静荷载标准值q1=71.54kN/m2×0.3m=21.462KN/m
活荷载标准值q2=3.00kN/m2×0.3m=0.9KN/m
按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:
最大弯矩M=0.1ql2=0.1×(1.2×21.462+1.4×0.9)×0.32=0.243kN*m
(1)、方木抗弯强度计算
抗弯计算强度σ=M/W=0.243×106/83330=2.916N/mm2<[σ]=13.0N/mm2,满足要求!
(2)、方木抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
Q=0.6ql=0.6×(1.2×21.462+1.4×0.9)×0.3=4.863KN
截面抗剪强度必须满足:
τ=3Q/(2bh)<[τ]
截面抗剪强度计算值τ=3×4863/(2×50×100)=1.459<[τ]=1.60N/mm2满足要求!
(3)、方木挠度计算
f=0.677ql4/(100EI)<[f]=l/250
最大变形f=0.677×(1.2×21.462+1.4×0.9)×3004/(100×9500×4166600)=0.037mm<600mm/250=2.4mm,满足要求!
6.3.3纵桥向主背肋方木受力计算
(1)、主背肋采用15×15cm方木,侧面纵桥向内支撑梁高方向上间距80cm。
木方规格参数:
15×15cm;木方弹性模量E:
9500N/mm2;木方抗弯强度设计值[σ]:
13.00N/mm2;木方抗剪强度设计值[τ]:
1.60N/mm2
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=15.0×15.0×15.0/6=562.5cm3;
I=15×15.0×15.0×15.0/12=4218.75cm4;
1)、方木抗弯强度计算
P=71.54×0.8×0.3=17.17KN
M=P×0.3=17.17×0.3=5.151kN*m
抗弯计算强度σ=M/W=5.151×106/562500=9.157N/mm2<13.0N/mm2,满足要求!
2)、方木抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
Q=P=17.17KN
截面抗剪强度必须满足:
τ=3Q/(2bh)<[τ]
截面抗剪强度计算值τ=3×17170/(2×150×150)=1.145N/mm2<[τ]=1.60N/mm2
满足要求!
3)、方木挠度计算
f=23Pl3/24EI<[f]=l/250
最大变形f=23×17.17×1000×3003/(24×9500×42187500)=1.085mm<600mm/250=2.4mm,满足要求!
(2)、顶面纵桥向内支撑间距按90cm,主背肋采用10×10cm方木。
木方规格参数:
10×10cm;木方弹性模量E:
9500N/mm2;木方抗弯强度设计值[σ]:
13N/mm2;木方抗剪强度设计值[τ]:
1.60N/mm2
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=10.0×10.0×10.0/6=166.66cm3;
I=10×10.0×10.0×10.0/12=833.33cm4;
1)、方木抗弯强度计算
P=26×0.3×0.9×0.64=4.493KN
M=P×0.6=8.986×0.6=1.348kN*m
抗弯计算强度σ=M/W=1.348×106/166660=8.09N/mm2<13.0N/mm2,满足要求!
2)、方木抗剪计算
最大剪力的计算公式如下:
Q=P=4.493KN
截面抗剪强度必须满足:
τ=3Q/2bh<[τ]
截面抗剪强度计算值τ=3×4493/(2×100×100)=0.674N/mm2<[τ]=1.60N/mm2满足要求!
3)、方木挠度计算
f=23Pl3/24EI<[f]=l/250
最大变形f=23×4.493×1000×3003/(24×9500×8333300)=1.47mm<600mm/250=2.4mm,满足要求!
6.4考虑风荷载时支架稳定性检算
支架横杆步距为0.6m,立杆纵向间距0.6m,横向间距随所处段位不同而变化。
由风荷载引起的支架立杆内力包括两部分:
一部分为箱梁模板所受风荷载传到立杆上的内力;另一部分为支架立杆本身承受的风荷载引起的内力。
风荷载标准值:
(依据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008)
Wk=0.7μz·μs·Wo式中:
Wk——风荷载标准值(kN/m2);
μz——风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2001)规定采用1.25;
μs——风荷载体型系数,竖直面取0.8;
2
Wo——基本风压(kN/m),吉林延吉取0.35。
Wk=0.7×1.25×0.8×0.35=0.245kN/m2
6.4.1箱梁模板承受的风荷载
模板高3.09m,立杆步距0.6m范围内承受的风荷载为:
P1=0.245×3.09×0.6=0.455kN,该荷载作用在模板形心,作用点距离脚手架底部立杆距离为17.76m,由此在腹板位置处立杆中产生的轴力为:
N=0.455×17.76/7.3=1.107kN
6.4.2脚手架立杆承受的风荷载
立杆纵距a=0.6m
M=1.4Wkal02/10=1.4×0.245×0.6×0.62=0.053kN*m
a——立杆纵矩(m)
l0——立杆计算长度(m)
Wk——风荷载标准值(kN/m)
6.4.3立杆稳定性检算
立杆计算长度l0=kμh
式中:
k——计算长度附加系数,其值取1.155。
μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,μ=1.2;
h——立杆步距,h=1.2m。
l0=1.155×1.2×1.2=1.6632m
钢管回转半径I=15.78mm
长细比λ=l0/I=1663.2/15.8=105.3
则立杆的稳定系数φ=0.543
立杆稳定性验算:
碗扣支架立杆:
(23.4+1.107)×1000/(0.543×489)+0.053×106/5080=102.73MPa<[σ]=135MPa
(满足要求)
6.5门洞结构计算
6.5.1贝雷梁结构计算
单层单排贝雷梁截面特性如下:
为安全起见,假定腹板部位荷载由腹板底3排贝雷片承担,底板部位荷载由底板底6排贝雷片承担。
6.5.1.1强度计算
腹板部位荷载为111.53kN/m2,每排贝雷片承担的荷载为:
q=111.53×1.435/3=53.35kN/m
底板部位荷载为64.935kN/m2,每排贝雷片承担的荷载为:
q=64.935×3.73/6=40.37kN/m
根据上面计算知:
腹板处的贝雷梁受力最大,为最不利杆件,因此选取腹板部位贝雷梁进行计算。
贝雷梁计算跨度为9m,偏安全按简支梁计算:
Mmax=0.125ql2=0.125×53.35×9×9=540.17kN*m<[M]=788.2kN*m
Qmax=0.125ql=0.125×53.35×9=60.02kN*m<[Q]=245.2kN
强度满足要求!
6.5.1.2变形计算:
由前面分析可知,腹板部位贝雷梁受力最大。
按简支梁计算,跨度为9m,腹板下贝雷片间距为0.45m,假定底板部位混凝土荷载完全由底板下3排贝雷梁承受。
贝雷的挠度由两部分组成,一是由销与销的间隙产生的非弹性挠度,另一部分由承受荷载引起的弹性挠度。
弹性挠度fmax=5ql4/(
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