某大桥碗扣支架方案及验算标准梁段.docx
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某大桥碗扣支架方案及验算标准梁段
西河大桥支架方案(梁高1.8m)
现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求
以西河大桥最高梁段1-5为例,梁高1.8m,顶宽15.8m,支架最高8m。
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6m范围内的支架采用纵向间距60cm,其余范围内(即跨中部分)的支架采用纵向间距90cm,标准段正对腹板下的立杆,步距0.6m,其余位置步距1.2m;支架高度超过4.5m,设置水平剪;纵向剪刀撑纵向距离不超过5m一道纵向剪刀撑,横向支架外及腹板位置设置剪刀撑;横向剪刀撑纵向不超过5m设置一道。
立杆顶设二层方木,立杆顶托上横向设10×15cm方木,加密段及横梁处再加一层5*10cm方木;横向方木上设10×10cm的横向方木,其中在端横梁,及加密区腹板下和中横梁下间距0.25m,跨中区域腹板位置0.2m,在跨中其他部位间距0.30m。
支架横向布置如下图:
现浇箱梁模板支架验算
一、横梁及临近横梁处梁高1.8m计算
(一)模板验算
混凝土自重(γc)为26KN/m3,强度等级C50,坍落度为18
3cm,采用汽车泵泵输送入模,浇筑速度为1m/h,用插入式振捣。
墩顶出来30cm开始搭设支架
模板自重标准值:
x1=0.3×1=0.3kN/m;
新浇混凝土自重标准值:
x2=1.8×26×1=46.8kN/m2;、施工人员及设备活荷载标准值:
x3=2.5×1=2.5kN/m2;
振捣混凝土时产生的荷载标准值:
x4=2×1=2kN/m。
以上1、2项为恒载,取分项系数1.2,3、4项为活载,取分项系数1.4,《施工手则》临时结构系数0.9则底模的荷载设计值为:
g1=(x1+x2)×1.2=(0.3+46.8)×1.2×0.3×0.9=15.26kN/m;
q1=(x3+x4)×1.4=(2.5+2)×1.4×0.3×0.9=1.701kN/m;
q=g1+q1=16.961kN/m
1.抗弯强度验算
跨中弯矩计算公式如下:
其中,M--面板计算最大弯距(N.mm);
l--计算跨度:
l=250.0mm;
面板的最大弯距:
M=0.1×16.961×250.0×250.0=1.06×105N.mm;
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中,σ--面板承受的应力(N/mm2);
M--面板计算最大弯距(N.mm);
W--面板的截面抵抗矩:
b:
面板截面宽度,h:
面板截面厚度;
W=300×15.0×15.0/6=1.125×104mm3;
f--面板截面的抗弯强度设计值(N/mm2);f=13.500N/mm2;
面板截面的最大应力计算值:
σ=M/W=1.06×105/1.125×104=9.42N/mm2;
面板截面的最大应力计算值σ=9.42N/mm2小于面板截面的抗弯强度设计值[f]=13.500N/mm2,满足要求!
2.抗剪强度验算
计算公式如下:
其中,∨--面板计算最大剪力(N);
l--计算跨度:
l=250.0mm;
面板的最大剪力:
∨=0.6×16.961×250.0=2544.15N;
截面抗剪强度必须满足:
其中,Τ--面板截面的最大受剪应力(N/mm2);
∨--面板计算最大剪力(N):
∨=2544.15N;
b--构件的截面宽度(mm):
b=300mm;
hn--面板厚度(mm):
hn=15.0mm;
fv--面板抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=1.500N/mm2;
面板截面的最大受剪应力计算值:
T=3×2544.15/(2×300×15.0)=0.848N/mm2;
面板截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.500N/mm2;
面板截面的最大受剪应力计算值T=0.848N/mm2小于面板截面抗剪强度设计值[T]=1.500N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
挠度计算公式如下:
其中,q--作用在模板上的线荷载:
q=16.961N/mm;
l--计算跨度:
l=250.00mm;
E--面板的弹性模量:
E=9500.00N/mm2;
I--面板的截面惯性矩:
I=30.00×1.50×1.50×1.50/12=8.48cm4;
面板的最大允许挠度值:
[ω]=1.000mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.677×16.961×250.004/(100×9500.00×0.848×105)=0.557mm;
面板的最大挠度计算值:
ω=0.557mm小于等于面板的最大允许挠度值[ω]=1.000mm,满足要求!
(二)、纵向方木
腹板位置处为纵向方木最不利位置,以此处验算
方木按照简支梁计算,考虑到市场方木尺寸不够,以9*9计算其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=9.000×9.000×9.000/6=121.5cm3;
I=9.000×9.000×9.000×9.000/12=546.75cm4;
方木楞计算简图
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土自重(kN/m):
q1=26.000×0.250×1.8=11.7kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.250=0.088kN/m;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN):
p1=(2.500+2.000)×0.600×0.250=0.675kN;
2.方木抗弯强度验算:
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:
均布荷载q=1.2×(11.700+0.088)=14.146kN/m;
集中荷载p=1.4×0.675=0.945kN;
最大弯距M=Pl/4+ql2/8=0.945×0.600/4+14.146×0.6002/8=0.778kN.m;
方木的最大应力值σ=M/w=0.778×106/121.5×103=6.403N/mm2;
方木抗弯强度设计值[f]=13.5N/mm2;
方木的最大应力计算值为6.403N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13.5N/mm2,满足要求!
3.方木抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
Q=ql/2+P/2
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力:
V=0.600×14.146/2+0.945/2=4.716kN;
方木受剪应力计算值T=3×4716/(2×90.000×90.000)=0.8733N/mm2;
方木抗剪强度设计值[T]=1.400N/mm2;
方木受剪应力计算值为0.8733N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.400N/mm2,满足要求!
4.方木挠度验算:
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
方木最大挠度计算值V=5×14.146×600.0004/(384×9500.000×5467500)+945.000×600.0003/(48×9500.000×5467500)=0.541mm;
方木最大允许挠度值[V]=600.000/250=2.400mm;
方木的最大挠度计算值0.541mm小于方木的最大允许挠度值2.400mm,满足要求!
(三)横向方木
本工程中,实际使用10*15横向大龙骨采用木方,以9*14计算,宽度90mm,高度140mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=90×140×140/6=294cm3;
I=90×140×140×140/12=2058cm4;
以3跨简支梁计算纵向方木支座反力,横梁位置纵向方木上的均布荷载14.146N/mm,
横梁非腹板位置均布荷载为:
(0.43+0.43)*1.2*26*0.25+0.088*1.2=6.814KN/m
腹板位置均布荷载:
14.146KN
倒角位置均布荷载:
1.36*1.2*26*0.25+0.088*1.2=10.714KN/m
集中荷载1.4*4.5*0.6*0.25=945N
最不利形式考虑在支座处,跨度600mm+600mm+300mm
A、非腹板位置分析:
非腹板位置纵向方木受力图
计算支座反力:
非腹板位置纵向方木支座反力图
B.倒角位置分析
倒角位置纵向方木受力图
倒角位置纵向方木支座反力
C.腹板位置分析:
横梁腹板处纵向方木受力图
腹板位置纵向方木支座反力图
横向大方受力图
1.抗弯强度验算
以梁中段建立模型
横向大方受力图
横向木方弯矩图
外楞最大弯矩:
M=1939407.9N/mm
强度验算公式:
其中,σ--最大应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N.mm);M=1939407.9N/mm
W--外楞的净截面抵抗矩;W=2.94*105mm2;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2),[f]=13.500N/mm2;
外楞的最大应力计算值:
σ=1939407.9/2.94×105=6.60N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值:
[f]=13.500N/mm2;
最大应力计算值σ=6.60N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=13.500N/mm2,满足要求!
2.抗剪强度验算
剪力图
最大剪力:
∨=15009.61N;
截面抗剪强度必须满足:
其中,τ--截面的受剪应力计算值(N/mm2);
∨--计算最大剪力(N):
∨=15009.61N
b--的截面宽度(mm):
b=90.0mm;
hn--外楞的截面高度(mm):
hn=140.0mm;
fv--外楞的抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=1.500N/mm2;
截面的受剪应力计算值:
τ=3×15009.61/(2×90.0×140.0)=1.787N/mm2;
截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.400N/mm2;
截面的受剪应力计算值τ=1.787N/mm2小于截面的抗剪强度设计值[fv]=1.50N/mm2,不满足要求!
所以在方木下再加一层5*10的方木,再进行剪力验算。
截面抗剪强度必须满足:
其中,τ--截面的受剪应力计算值(N/mm2);
∨--计算最大剪力(N):
∨=15009.61N
b--的截面宽度(mm):
b=90.0mm;
hn--外楞的截面高度(mm):
hn=180.0mm;
fv--外楞的抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=1.400N/mm2;
截面的受剪应力计算值:
τ=3×15009.61/(2×90.0×180.0)=1.39N/mm2;
截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.400N/mm2;
截面的受剪应力计算值τ=1.39N/mm2小于截面的抗剪强度设计值[fv]=1.40N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
使用sap2000建模计算的挠度
最大挠度计算值:
ω=0.08mm;
最大容许挠度值:
[ω]=3.600mm;
最大挠度计算值ω=0.08mm小于最大容许挠度值[ω]=3.600mm,满足要求!
二、标准段计算
(一)模板验算前面已通过
(二)、纵向方木
A、腹板位置
方木按照简支梁计算,考虑到市场方木尺寸不够,以9*9计算其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=9.000×9.000×9.000/6=121.5cm3;
I=9.000×9.000×9.000×9.000/12=546.75cm4;
方木楞计算简图
1.荷载的计算(腹板位置):
(1)钢筋混凝土自重(kN/m):
q1=26.000×0.20×1.8=9.36kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.25=0.088kN/m;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN):
p1=(2.500+2.000)×0.900×0.20=0.81kN;
2.方木抗弯强度验算:
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:
均布荷载q=1.2×(9.36+0.088)=11.34kN/m;
集中荷载p=1.4×0.81=1.134kN;
最大弯距M=Pl/4+ql2/8=1.134×0.900/4+11.34×0.9002/8=1.4033kN.m;
方木的最大应力值σ=M/w=1.4033×106/121.5×103=11.55N/mm2;
方木抗弯强度设计值[f]=13.5N/mm2;
方木的最大应力计算值为11.55N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13.5N/mm2,满足要求!
3.方木抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
Q=ql/2+P/2
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力:
V=0.900×11.34/2+1.134/2=5.67kN;
方木受剪应力计算值T=3×5670/(2×90.000×90.000)=1.05N/mm2;
方木抗剪强度设计值[T]=1.400N/mm2;
方木受剪应力计算值为1.05N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.400N/mm2,满足要求!
4.方木挠度验算:
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
方木最大挠度计算值V=5×11.34×900.0004/(384×9500.000×5467500)+1134×900.0003/(48×9500.000×5467500)=2.2mm;
方木最大允许挠度值[V]=900.000/250=3.600mm;
方木的最大挠度计算值2.2mm小于方木的最大允许挠度值3.6mm,满足要求!
B、非腹板位置
方木按照简支梁计算,考虑到市场方木尺寸不够,以9*9计算其惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=9.000×9.000×9.000/6=121.5cm3;
I=9.000×9.000×9.000×9.000/12=546.75cm4;
方木楞计算简图
1.荷载的计算(底板位置):
(1)钢筋混凝土自重(kN/m):
q1=26.000×0.30×0.5=3.9kN/m;
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2=0.350×0.3=0.105kN/m;
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN):
p1=(2.500+2.000)×0.900×0.30=1.215kN;
2.方木抗弯强度验算:
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:
均布荷载q=1.2×(3.9+0.105)=4.806kN/m;
集中荷载p=1.4×1.215=1.701kN;
最大弯距M=Pl/4+ql2/8=1.701×0.900/4+4.806×0.9002/8=0.869kN.m;
方木的最大应力值σ=M/w=0.869×106/121.5×103=7.152N/mm2;
方木抗弯强度设计值[f]=13.5N/mm2;
方木的最大应力计算值为7.152N/mm2小于方木的抗弯强度设计值13.5N/mm2,满足要求!
3.方木抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
Q=ql/2+P/2
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力:
V=0.900×4.806/2+1.701/2=3.013kN;
方木受剪应力计算值T=3×3013/(2×90.000×90.000)=0.558N/mm2;
方木抗剪强度设计值[T]=1.400N/mm2;
方木受剪应力计算值为0.558N/mm2小于方木的抗剪强度设计值1.400N/mm2,满足要求!
4.方木挠度验算:
最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:
方木最大挠度计算值V=5×4.806×900.0004/(384×9500.000×5467500)+1701×900.0003/(48×9500.000×5467500)=1.29mm;
方木最大允许挠度值[V]=900.000/250=3.600mm;
方木的最大挠度计算值1.29mm小于方木的最大允许挠度值3.6mm,满足要求!
(三)横向方木
本工程中,实际使用10*15横向大龙骨采用木方,以9*14计算,宽度90mm,高度140mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
1、截面参数
W=90×140×140/6=294cm3;
I=90×140×140×140/12=2058cm4;
2、荷载分析:
横梁非腹板位置:
0.46*1.2*26*0.3+0.105*1.2=4.432KN/m
传递到横向大方的集中荷载:
P=4.432×0.900+1.701=5.689kN
腹板位置均布荷载:
11.316KN
集中荷载P取纵向板底支撑传递力,P=11.316×0.900+1.134=11.316kN
倒角位置均布荷载:
0.71*1.2*26*0.3+0.105*1.2=6.772KN/m
P=6.772×0.900+1.701=7.795kN
3.抗弯强度验算
以梁中段建立模型
横向大方受力图
横向木方弯矩图
外楞最大弯矩:
M=1575141.3N/mm
强度验算公式:
其中,σ--最大应力计算值(N/mm2)
M--外楞的最大弯距(N.mm);M=1575141.3N/mm
W--外楞的净截面抵抗矩;W=2.94*105mm2;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2),[f]=13.500N/mm2;
外楞的最大应力计算值:
σ=1575141.3/2.94×105=5.36N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值:
[f]=13.500N/mm2;
最大应力计算值σ=5.36N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=13.500N/mm2,满足要求!
4.抗剪强度验算
剪力图
最大剪力:
∨=11260.2N;
截面抗剪强度必须满足:
其中,τ--截面的受剪应力计算值(N/mm2);
∨--计算最大剪力(N):
∨=11260.2N
b--的截面宽度(mm):
b=90.0mm;
hn--外楞的截面高度(mm):
hn=140.0mm;
fv--外楞的抗剪强度设计值(N/mm2):
fv=1.500N/mm2;
截面的受剪应力计算值:
τ=3×11260.2/(2×90.0×140.0)=1.341N/mm2;
截面抗剪强度设计值:
[fv]=1.400N/mm2;
截面的受剪应力计算值τ=1.341N/mm2小于截面的抗剪强度设计值[fv]=1.40N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
使用sap2000建模计算的挠度
最大挠度计算值:
ω=0.427mm;
最大容许挠度值:
[ω]=3.600mm;
最大挠度计算值ω=0.427mm小于最大容许挠度值[ω]=3.600mm,满足要求!
支架计算:
(一)、加密段非腹板位置
1、脚手架参数
横向间距或排距(m):
0.90;纵距(m):
0.60;步距(m):
1.20;
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):
0.30;脚手架搭设高度(m):
8.00;
采用的碗扣(mm):
Φ48×3.2;
2、模板与木板自重(kN/m2):
0.350;混凝土与钢筋自重(kN/m3):
26.000;
混凝土浇筑厚度(m):
1.200;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
3.000;
加密区非腹板位置支撑荷载单元
3、荷载计算
静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(kN):
NG1=0.149×8.000=1.191kN;
(2)模板的自重(kN):
NG2=0.350×0.900×0.600=0.189kN;
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=26.000×1.200×0.900×0.600=16.848kN;
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=18.228kN;
活荷载为施工荷载标准值与倾倒混凝土及振倒混凝土时产生的荷载。
经计算得到,活荷载标准值NQ=(5.000+2.000)×0.900×0.600=3.780kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算
N=1.2NG+1.4NQ=27.166kN;
4、立杆的稳定性计算:
立杆的稳定性计算公式:
其中N----立杆的轴心压力设计值(kN):
N=27.166kN;
φ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比lo/i查表得到;
i----计算立杆的截面回转半径(cm):
i=1.59cm;
A----立杆净截面面积(cm2):
A=4.50cm2;
W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3):
W=4.73cm3;
σ--------钢管立杆最大应力计算值(N/mm2);
[f]----钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205.000N/mm2;
L0----计算长度(m);
l0=h+2a
k1----计算长度附加系数,取值为1.155;
u----计算长度系数,u=1.700;
a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.300m;
上式的计算结果:
立杆计算长度L0=h+2a=1.200+0.300×2=1.800m;
L0/i=1800.000/15.900=113.000;
由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.496;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=27165.840/(0.496×450.000)=121.711N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=121.711N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,适宜由下式计算
l0=k1k2(h+2a)
k1--计算长度附加系数按照表1取值
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