56米三角挂篮检算书.docx
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56米三角挂篮检算书
三角挂篮检算
(直线梁-跨度40+56+40m)
1.三角挂篮系统检算
1.1.三角挂篮桁片检算
1.1.1.结构受力分析及模型的建立
主梁采用2I40b焊接并由10mm厚的钢板作为加强劲板组合而成,立柱断面由2[40b槽刚焊接内帮10mm厚的钢板组合而成,斜拉带是采用δ16锰×300×2块焊接,并内帮10mm和30mm的钢板组合而成。
桁片主要承受由前上横梁传来的现浇砼节块重力,以及内外模板自重和内外滑道纵梁自重,以最重节块1#为计算单元,其重量是132.21t。
该桁片主要考虑以下几种荷载及其组合:
前上横梁自重:
G1=2086.12*10=20.86kN
内外模滑道纵梁:
G2=(2614.92+2609.27+1372.08)*10=65962.7N=66kN
外模自重:
G3=13780.44*10=137804.4N=137.8kN
内模自重:
G4=144KN
底模自重:
G5=119.7KN
现浇1#节块自重:
G6=1322.1KN
倾倒和振捣砼荷载:
取p1=2+2=4kPa
考虑现浇1#节块最重长度3m,,桥面宽12m
故:
单片桁片前吊点所受的力是:
G=(G2+G3+G4+G5+G6)*1.2/4+G1*1.2/2+p1*13.4*3*1.4/4
=(66+137.8+144+119.7+1322.1)*1.2/4+20.86*1.2/2
+4*13.4*3*1.4/4
=605.68kN
由三角挂蓝桁片力的平衡条件知:
后上横梁传给单片桁片的力也是605.68KN
结构采用midas建模,结构进一步简化成单片型钢桁架受力,计算如下图:
图1.1.1-1模型图
图1.1.1-2组合应力图(118.8Mpa)
图1.1.1-3轴力图(785KN)
图1.1.1-4剪应力(90.3Mpa)
图1.1.1-5位移图(19mm)
1.1.2.结构检算
(1)主梁检算:
a.强度检算
安全系数K=1.8满足要求
b.抗剪检算
满足要求
c.平面内整体稳定性
由计算结果可知,主梁跨中所受最大轴力是390kN,最大弯矩是77kN.m,两个支座处的弯矩是77kN.m和79kN.m
查表得I40b工字钢截面参数如下:
Wx=1139cm3,
,ix=15.6cm,A=94.1cm2
按照a类截面进行验算
查表得
等效弯矩系数是:
故:
=109.4N/mm2<215Mpa
满足要求
(2)立柱检算
立柱可以简化成格构式轴心受压杆件,只需要验算其稳定性即可,
a.实轴稳定性:
查表得[40b槽钢截面参数如下:
A=83.04cm2,ix=14.98cm,
按照b类截面进行检算
查表得
则:
满足要求
b.绕虚轴稳定性
外帮钢板截面按照26.4*1cm,如下图所示:
查型钢表得:
[40b参数是
I1=640.6cm4b=102mm,z0=2.44cm
Iy=2*(I1+A*(b-z0+3.2)2)+2*26.83/12
=2*(640.6+83.04*(10.2-2.44+3.2)2)+2*26.83/12
=24439.134cm4
A=2*83.04+2*26.8*1=219.68cm2
由此得:
,按照b类截面进行检算
查表得:
故得:
满足要求
1.2.上前横梁检算
1.2.1.结构受力分析及模型的建立
上前横梁主要由2I40b焊接组成,由结构前吊杆传来砼压力和模板自重。
荷载计算如下:
a.侧模吊杆
(1)翼板砼自重
(0.5*(0.2+0.3)*1.25+0.5*(0.3+0.65)*2.1)*3*26=102.18kN
(2)外模及外模滑道A型和C型纵梁自重
168/2+(26.1+13.7)/2=103.9kN
(2)倾倒和振捣砼冲击荷载
4*(2.1+1.25)*3*1.4=56.28KN
以下计算翼板砼在侧模吊杆上力的分配情况
如上图所示,T1和T2分别表示侧模砼分配给两根前吊杆的力,截面行心位置是:
=2.078m
又由于
T1+T2=102.18/2
解方程得翼板砼分配给侧模两根前吊杆的力是:
T1=12.76kN
T2=38.33kN
侧模及滑道纵梁分配给两根前吊杆的力近似按照1:
3分配,
从而:
侧模前吊杆所受力大小分别为:
F1=(12.76+103.9/4)*1.2+56.28/4=60.6kN
F2=(38.33+103.9*3/4)*1.2+56.28/4=153.6kN
b.内模吊杆
(1)顶板砼荷载
由图可知4#节块顶板砼截面宽度沿着顺桥是变化的,因此沿着顺桥向砼自重成线性成分布,现浇4#节块顶板两端线性荷载是:
q1=(0.5*0.9*0.3*2+(3.35-0.8)*0.4*2)*26=60.6kN/m
q2=(0.5*0.9*0.3*2+(3.35-1)*0.4*2)*26=55.9kN/m
故:
由静力平衡条件可得:
4#节块顶板砼分配给每根内模前吊杆的力为:
44.3kN
(2)内模及内模滑道纵梁自重:
(2609.27+14405.5)*10/1000=170.1kN
(3)倾倒和振捣砼荷载:
4*5.7*3*1.4/4=23.94kN
综上所述:
平均每根内模前吊杆所受的力是:
(44.3+170.1/4)*1.2+23.94=128.93kN
c.底模吊杆
(1)腹板砼荷载
由图可知4#节块腹板砼截面沿着顺桥向是变化的,沿着顺桥向砼自重成线性成分布,现浇4#节块顺桥向腹板砼两端线性荷载是:
q1=6.055*0.8*26=125.9kN/m
q2=6.335*1*26=164.7kN/m
故:
由静力平衡条件可得:
4#节块腹板砼分配给腹板两侧每根底模前吊杆的力为:
104kN
(2)底板砼荷载
现浇4#节块顺桥向底板砼两端线性荷载是:
q1=(0.5*0.6*0.3*2+0.907*(6.7-1.6))*26=124.9kN/m
q2=(0.5*0.6*0.3*2+0.963*(6.7-2))*26=122.4kN/m
故:
由静力平衡条件可得:
箱梁底板上对应的正中间的两根前吊杆中每根前吊杆的力为:
93kN
(3)倾倒和振捣砼荷载
4*5.7*3*1.4=95.76kN
(4)人群机具荷载:
取2.5kPa
(5)底模及前下横梁,后下横梁自重:
(1888.165+2322.644+11965.071)*10/1000=161.8kN
综上所述:
箱梁底板上对应的正中间的两根前吊杆中平均每根前吊杆所受的力是:
93*1.2+95.76/12+2.5*5.7*3*1.4/12=124.6KN
箱梁腹板两侧的每根前吊杆所受的拉力是:
104*1.2+95.76/12+2.5*5.7*3*1.4/12=137.8kN
结构采用midas建模,由于上前横梁采用2I40a工字钢,因此可继续将结构简化成单片工字钢受力,将以上所有荷载的一半加到梁上,并将模型及结果绘图如下:
1.2.1-1计算模型
1.2.1-3应力图(117MPa)
1.2.1-4剪应力(32.8MPa)
1.2.1-5位移图(5.7mm)
1.2.2.结构检算
a.抗弯强度:
安全系数K=1.8满足要求
b.抗剪强度:
满足要求
c.刚度检算
满足要求
1.3.上后横梁检算
由于三角桁架上后横梁和上前横梁结构相同,且受力比上前横梁更有利,故检算可参照上前横梁。
1.4.后锚梁检算
1.4.1结构受力分析及模型的建立
后锚梁采用2I36b工字钢焊接而成,由三角桁片的计算可知后锚梁所承受的支座反力是605.68kN
故:
一片I36b工字钢梁承受的支座反力是302.8KN
结构采用midas建模,计算并将结果绘图如下:
1.4-1计算模型
1.4-3应力图(135.1Mpa)
1.4-3剪应力(53Mpa)
1.4-4位移图(5.6mm)
1.4.2结构检算
a.抗弯检算
K=1.6满足要求
b.抗剪强度
安全系数K=2.4满足要求
b.刚度检算
满足要求
2.底模检算
2.1底模纵梁检算
2.1.1结构受力分析及模型的建立
由图可知底模腹板处的3根纵梁受力最不利,主要受到来自腹板砼和底模的重力。
(1)腹板砼荷载(偏安全地按照腹板宽度为1米计算)
q1=(1*(6.335+6.055)/2*26)/3=56.39kN/m
(2)底模自重
q2=119.7/12/4.8=2.1kN/m
(3)倾倒和振捣砼荷载
q3=4*1/3=1.3kN/m
(4)人群机具荷载
q4=2.5*1/3=0.83kN/m
纵上所述:
底模腹板处平均每根纵梁受力是:
q=1.2*(q1+q2)+1.4*(q3+q4)
=1.2*(56.39+2.1)+1.4*(1.3+0.83)=73.17kN/m
结构采用midas建模,将纵梁简化为受均步荷载的简支梁,计算并将结果绘图如下:
图2.1.1-1计算模型
图2.1.1-2组合应力图(110.7Mpa)
图2.1.1-3剪应力(40.6Mpa)
图2.1.1-4轴力图
图2.1.1-5位移图(2.2mm)
2.1.2结构检算
a.强度检算
安全系数K=1.9满足要求
b.抗剪强度
安全系数K=3满足要求
c.刚度检算
满足要求
d.腹杆受压稳定性检算
由计算结果可知,受压直腹杆受到的压力最大(53.5kN),因此将其稳定性作为计算单元.
查型钢表得100*100*10的等边角钢参数如下:
A=19.26cm2取i=iy=1.96cm
故:
按照b类截面进行计算
查表得
故:
满足要求
2.2底模前横梁检算
2.2.1结构受力分析及模型的建立
底模前横梁主要受到来自底模纵梁传递的支座反力,由底模纵梁的计算可知,底模腹板处每片纵梁传递给底模横梁的支座反力是121.2KN.
同理可得,底模其它位置的纵梁传递给底模横梁的支座反力是63.4kN,结构建模如下:
图2.2.1-1计算模型
图2.2.1-2组合应力(36.3MPa)
图2.2.1-3位移图(1.1mm)
2.2.1结构检算
a.抗弯强度
安全系数K=5.9满足要求
b.刚度检算
满足要求
2.3底模面板检算
2.3.1结构受力分析及模型的建立
底模面板采用3块6.7*1.5*0.006m的钢板连接而成,竖肋采用[6.3@0.3m,横肋[6.3@0.67m,由于:
0.67/0.3=2.23>2
故:
可将面板当作5跨连续单向板进行计算,且主要承受砼压力和冲击荷载,以受力最不利的腹板处对应的底模面板为计算依据,并取1cm宽的板带作为计算单元
荷载计算如下:
(1)砼压力
q1=26*6.335*0.01=1.6471kN/m
(2)倾倒和振捣砼荷载
q2=4*0.01=0.04kN/m
(3)人群机具荷载
q3=2.5*0.01=0.025kN/m
纵上所述:
面板上承受的荷载设计值是:
q=1.2*q1+1.4*(q2+q3)
=1.2*1.6471+1.4*(0.04+0.025)=2.1kN/m
查结构静力计算表得:
5跨连续梁支座截面的弯矩系数是:
0.105
故:
M=0.105*q*l2=0.105*2.1*0.3*0.3=0.019845kN.m
抗弯截面系数:
W=1/6*b*h*h=1/6*10*6*6=60mm2
2.3.2结构检算
a.抗弯强度
不满足要求
故:
需调整横肋间距,改变横肋间距为0.4m
而:
0.4/0.3=1.3<2
故:
此时面板应该按照四边固定支撑的双向板计算。
荷载计算如下:
(1)砼压力
26*6.335=164.7kN/m2
(2)倾倒和振捣砼荷载:
取4kN/m2
(3)人群机具荷载:
取2.5kN/m2
纵上所述:
作用在面板上面的压力荷载设计值是:
1.2*164.7+1.4*(4+2.5)=206.7kN/m2
取1mm宽的板条为计算单元,荷载q是:
q=206.7*0.001=0.207N/mm
由
查结构静力计算表得:
跨中弯矩系数:
因此跨中弯矩是:
钢板泊松比取0.3
考虑泊松效应后跨中换算弯矩是:
抗弯截面系数是:
Wx=1/6*1*6*6=6mm3
应力为:
安全系数K=2.06满足要求
由结构静力计算表查得:
支座弯矩系数是:
mx=0.0701my=0.0565
故:
支座弯矩是:
Mx=mxqlx2=0.0701*0.207*300*300=1306N.mm
My=myqly2=0.0565*0.207*300*300=1052N.mm
应力为:
安全系数K=1.76满足要求
b.刚度检算
满足要求
2.4.侧模模板检算
模板采用6mm厚钢板,砼最大厚度800mm,节段最大高度为4350mm,横肋、竖肋均采用[100mm的槽钢。
横肋间距为300mm,竖肋间距为600mm
计算中相关的计算公式及参数均查询《建筑施工计算手册》(江正荣编著中国建筑工业出版社)中,现浇砼模板计算及书后附录
相应的计算参数:
钢筋混凝土自重rc=25KN/m3,强度等级C55,坍落度16cm,输送泵输送,采用串筒落料,浇筑速度为1m/h,混凝土温度为20,用插入式振捣器振捣。
钢材抗拉强度设计值为Q235钢f=215N/mm2,容许挠度为L/400。
2.4.1.荷载设计值
(1)混凝土侧压力
1)混凝土侧压力标准值
F1=0.22rct0β1β2v1/2F2=rcH
由于采用内部振捣器,新浇筑的砼作用于模板的最大侧压力按上两式计算后,取二者中的最小值作为计算取值。
rc=25KN/m3砼容重
t0=200/(20+15)=5.71新浇砼的初凝时间
β1=1,外加剂修正系数β2=1.15砼塌落度修正系数
V1/2=11/2=1V为砼的浇筑速度(1m/h)
F1=0.22×25KN/m3×5.71×1×1.15×11/2=31.4KN/m2
F2=rcH=25KN/m3×6.65=166.25KN/m2
取两者中小值,F1=31.4KN/m2
2)混凝土侧压力设计值
F=F1×分项系数×折减系数=31.4×1.2×0.85=32.03KN/m2
3)倾倒混凝土时产生的水平荷载
查表可得2KN/m2
荷载设计值为2×1.4×0.85=2.38KN/m2
4)荷载组合
F=32.03+2.38=34.41KN/m2
2.4.2.验算
a.6mm钢板验算
计算简图按三跨连续梁均布荷载计算
Ix=1/12bh3=1/12×300×63=5400mm4
Wx=1/6bh2=1/6×300×62=1800mm3
化为线均布荷载q1=34.41KN/m2×0.3m=10.323N/mm
(用于计算承载力)
q2=32.03KN/m2×0.3m=9.609N/mm(用于挠度验算)
抗弯强度验算:
M=Km×qL2查表得Km=0.1
M=0.1qL2=0.1×10.323N/mm×300×300mm2=92907N.mm
δ=M/W=92907N-mm/1800mm3=51.62N/mm2<fm=215N/mm2
挠度验算:
ω=Km×qL4/100EI查表得Km=0.667
ω=0.667×qL4/100EI
E=206000N/mm2
ω=0.667×9.609N/mm×3004mm4/100×206000N/mm2×5400mm4=0.47mm<[ω]=300/400=0.75mm
b.竖肋[10槽钢验算
Ix=198×104mm4
Wx=39.7×103mm4
计算简图(按三跨连续梁均布荷载计算)
q1=34.41KN/m2×0.6m=20.65N/mm(用于计算承载力)
q2=32.03KN/m2×0.6m=19.22N/mm(用于验算挠度)
抗弯强度验算
M=0.1qL2=0.1×20.65N/mm×600×600mm2=743400N.mm
δ=M/W=743400/39.7×103=190N/mm2<fm=215N/mm2
挠度验算
ω=0.667×qL4/100EI
ω=0.677×19.22×6004mm4/100×206000×198×104
=0.04mm<[ω]=600/400=1.5mm
c.横肋[10槽钢验算
查型钢截面特性得:
Ix=198×104mm4
Wx=39.7×103mm4
计算简图(按三跨连续梁均布荷载计算)
q1=34.41KN/m2×0.3m=10.323N/mm
(用于计算承载力)
q2=32.03KN/m2×0.3m=9.609N/mm
(用于计算挠度)
抗弯强度验算
M=0.1qL2=0.1×10.323N/mm×3002mm2=929070N.mm
δ=M/W=929070N.mm/39.7×103mm3=23.4N/mm2<f=215N/mm2
挠度验算
ω=0.677×9.609N/mm×3004mm4/100×2.06×105N/mm2×198×104mm4
=0.01mm<[ω]=L/400=300/400=0.75mm
2.4.3结论
通过计算,模板设计均能满足施工要求。
实施中考虑挂蓝施工中的各种因素,设计计算一定程度上偏于安全。
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