大体积盖梁支架计算书.docx
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大体积盖梁支架计算书
大体积盖梁支架
设计计算书
计算:
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某桥大体积盖梁支计算书
****年**月**日
-2-
某桥大体积盖梁支架计算书
一、计算依据 ...........................................................................................................- 1 -
二、结构设计原理....................................................................................................- 1 -
三、施工方案设计说明 ............................................................................................- 1 -
四、结构计算 ...........................................................................................................- 1 -
5.1 设计计算参数...................................................................................................- 1 -
5.2 钢材、焊缝强度设计值 ...................................................................................- 2 -
六、支架整体建模计算 ............................................................................................- 3 -
6.1 整体模型............................................................................................................- 3 -
6.2 结构受力分析结果............................................................................................- 4 -
6.3 牛腿及横联角焊缝计算....................................................................................- 6 -
6.4 锚板及锚筋计算..............................................................................................- 11 -
6.3 结论 .................................................................................................................- 13 -
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某桥大体积盖梁支架计算书
一、计算依据
⑴《简明施工计算手册》第四版;
⑵《路桥施工计算手册》;
⑶《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
⑷《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012);
⑸《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)。
二、结构设计原理
支架设计按承载力极限状态法计算。
三、施工方案设计说明
盖梁采用悬空支架施工,即在墩柱中预埋钢板,拆模后在钢板上焊接钢支撑,
由他来承受支架、模板及真个盖梁的重量。
支架由上至下为:
I36a 分配梁,双拼 I56 主梁,四拼 I56(上下贴 1cm 钢板)承
重梁,双拼 I50b 牛腿和横联,I20b 横联。
图 3.1-1 支架布置图
-1-
恒载
活载
分配
梁间
距
(m)
每根分配梁分配荷载组合(kN/m)
2.5m 高盖梁
3.2m 高盖梁
某桥大体积盖梁支计算书
四、结构计算
5.1 设计计算参数
5.1.1 恒载
⑴ 新浇混凝土 250m3,自重:
q1 = 26kN / m3 ;
⑵ 模板自重按 q2 = 0.75kN / m2 。
5.1.2 活载
⑴ 施工人群机具荷载:
q3 = 2.5kN / m2 ;
⑵ 倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
q4 = 2.0kN / m2 。
5.1.3 荷载分项系数
恒载的分项系数取 1.2,活载的分项系数取 1.4。
5.1.4 荷载组合
由于盖梁为高低帽,现将盖梁 2.5 米底帽和 3.2 米高帽传给每根分配梁的荷载组
合分别计算,见下表:
表 5.2-1 荷载组合
-2-
钢材
抗拉、抗压和抗弯 f
抗剪 fv
端面承压(刨平顶紧)fce
牌号
厚度或直径(mm)
Q235 钢
≤16
215
125
325
>16~40
205
120
>40~60
200
115
>60~100
190
110
新浇混凝土
自重
q1(kN/m3
)
模板重
q2(kN/m2
)
分项
系数
施工人群机
具荷载
q3(kN/m2
)
振捣混凝土
产生的荷载
q4(kN/m2
)
分项
系数
0.6
(1.2*(q1*2.5+q2)+1.
4(q3+q4))*0.6
(1.2*(q1*3.2+q2)+1.4
(q3+q4))*0.6
26
0.75
1.2
2.5
2
1.4
51.12
62.22
5.2 钢材、焊缝强度设计值
参考:
《钢结构设计规范》GB50017-2003。
表 5.2-2 钢材的强度设计值(N/mm2)
六、支架整体建模计算
6.1 整体模型
利用 Midas civil 整体建模,模型如下:
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某桥大体积盖梁支计算书
图 6.1-1 整体模型图
6.1-2 荷载输入示意图
在分配梁承受荷载的范围内,3.2 米高处施加 62.22kN/m 的荷载,2.5 米高处施
加 51.12kN/m 荷载。
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某桥大体积盖梁支计算书
6.2 结构受力分析结果
6.2.1 支座反力
图 6.2-1 支座反力图
分析得到各支座位置处,最大的剪力、轴力和弯矩:
表 6.2-1 支座受力
法向拉力或法向压力 N
最大剪力 V
最大弯矩 M
名称
(kN,+为拉力,-为压力)
(kN)
(kN*m)
四拼 I56a 牛腿-163.4699599.7
双拼 I50b 牛腿-587.356329.8
双拼 I50b 横联+123567.4182.4
双拼 I20b 横联-180.61.89.7
6.2.2 支架承载能力验算
表 6.2-2 盖梁支架承载能力验算结果汇总Mpa
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某桥大体积盖梁支计算书
限值
名称最大组合应力最大剪应力
是否满足要求
正应力剪应力
I36a 分配梁123.5-37.4215125是
双拼 I56a 主梁49.3-17.1215125是
I56a 主梁59.1-27.7215125是
四拼 I56a 承重梁-25.5-13.9215125是
四拼 I56a 牛腿-47.712.4215125是
双拼 I50b 牛腿及横联-112-47.8215125是
双拼 I20b 横联40.44.4215125是
图 6.2-2 最大组合应力图
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某桥大体积盖梁支计算书
图 6.2-3 最大剪应力图
由表 6.2-2、图 6.2-2 和图 6.2-3 可知,在盖梁、支架自重和施工荷载的组合作用
下,支架各构件的最大组合应力和最大剪应力均在要求范围内,满足承载力要求。
6.2.3 支架刚度验算
6.2-4 整体位移图
从 6.2-4 图上可以看出位移最大位置为支架最大悬臂端和靠近墩身旁的分配梁,
fmax = 6.2mm和
l
400
=
3900
400
= 9.75mm ,刚度满足要求。
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某桥大体积盖梁支计算书
6.3 牛腿及横联角焊缝计算
根据规范 GB50017-2003 钢结构设计规范对牛腿及橫联角焊缝计算,以下各式中
符号:
σ f
-按焊缝有效截面( helw )计算,垂直于焊缝长度方向的应力;
τ f -按焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力;
he -角焊缝的计算厚度,对直角角焊缝等于 0.7hf , hf 为焊脚尺寸;
lw -角焊缝的计算长度,对每条焊缝取其实际长度减去 2hf ;
f fw -角焊缝的强度设计值,Q235 材料取160N / mm2 ;
β f -正面角焊缝的强度设计值增大系数:
对承受静力荷载和间接承受动力荷载
的结构, β f = 1.22 。
6.3.1 四拼 I56a 牛腿焊缝强度计算
图 6.3-1 四拼 I56a 牛腿焊缝示意图
⑴ 焊缝有效面积计算
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某桥大体积盖梁支计算书
焊缝高度取 hf = 8mm ,角焊缝的计算厚度 he = 0.7hf = 5.6mm 。
上翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 664 - 2hf = 648mm ,上翼缘外侧焊缝有效面积
Aw11 = 5.6 ⨯ 648 = 3628.8mm2 ;
下翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 664 - 2hf = 648mm ,下翼缘外侧焊缝有效面积
Aw21 = 5.6 ⨯ 648 = 3628.8mm2 ;
⨯=
腹板两侧焊缝计算长度 lw = 2 和663 - 2hf和 1294mm ,下翼缘内侧焊缝有效面积
Aw3 = 5.6 ⨯1294 = 7246.4mm2 ;
上下翼缘内侧焊接面积不考虑,则总的焊缝有效面积 :
Aw = Aw11 + Aw21 + Aw3 = 2 ⨯ 3628.8 + 7246.4 = 14504mm2 。
⑵ 角焊缝强度计算
由轴力产生的正应力:
σ f =
N
Aw
=
163.4 ⨯103
14504
= 11.3N / mm2 ≤ β f f fw = 1.22 ⨯160 = 195.2N / mm2
由剪力产生的剪应力:
τ f =
V
Aw3
=
699 ⨯103
7246.4
= 96.5N / mm2 ≤ f fw = 160N / mm2
在σ f 和τ f 共同作用下:
和
β f
11 . 3 2
1.22
-9-
某桥大体积盖梁支计算书
经过计算四拼 I56a 牛腿支座处焊缝强度满足设计要求。
6.3.2 双拼 I50b 牛腿焊缝强度计算
图 6.3-2 双拼 I50b 牛腿焊缝示意图
⑴ 焊缝有效面积计算
焊缝高度取 hf = 8mm ,角焊缝的计算厚度 he = 0.7hf = 5.6mm 。
上翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 320 - 2hf = 304mm
,上翼缘外侧焊缝有效面积
Aw11 = 5.6 ⨯ 304 = 1702.4mm2 ;
下翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 320 - 2hf = 304mm ,下翼缘外侧焊缝有效面积
Aw21 = 5.6 ⨯ 304 = 1702.4mm2 ;
⨯=
腹板两侧焊缝计算长度 lw = 2 和641 - 2hf和 1250mm ,下翼缘内侧焊缝有效面积
Aw3 = 5.6 ⨯1250 = 7000mm2 ;
上下翼缘内侧焊接面积不考虑,则总的焊缝有效面积 :
Aw = Aw11 + Aw21 + Aw3 = 2 ⨯1702.4 + 7000 = 10404.8mm2 ,。
⑵ 角焊缝强度计算
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某桥大体积盖梁支计算书
由轴力产生的正应力:
σ f =
N
Aw
=
587.3 ⨯103
10404.8
= 56.4N / mm2 ≤ β f f fw = 1.22 ⨯160 = 195.2N / mm2
由剪力产生的剪应力:
τ f =
V
Aw3
=
563 ⨯103
7000
= 80.4N / mm2 ≤ f fw = 160N / mm2
在σ f 和τ f 共同作用下:
和
β f
56 . 4 2
1.22
经过计算双拼 I50b 牛腿支座处焊缝强度满足设计要求。
6.3.3 双拼 I50b 横联焊缝强度计算
图 6.3-3 双拼 I50b 横联焊缝示意图
⑴ 焊缝有效面积计算
焊缝高度取 hf = 8mm ,角焊缝的计算厚度 he = 0.7hf = 5.6mm 。
上翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 320 - 2hf = 304mm
- 11 -
,上翼缘外侧焊缝有效面积
某桥大体积盖梁支计算书
Aw11 = 5.6 ⨯ 304 = 1702.4mm2 ;
下翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 320 - 2hf = 304mm ,下翼缘外侧焊缝有效面积
Aw21 = 5.6 ⨯ 304 = 1702.4mm2 ;
⨯=
腹板两侧焊缝计算长度 lw = 2 和434 - 2hf和 836mm ,下翼缘内侧焊缝有效面积
Aw3 = 5.6 ⨯ 836 = 4618.6mm2 ;
上下翼缘内侧焊接面积不考虑,则总的焊缝有效面积 :
Aw = Aw11 + Aw21 + Aw3 = 2 ⨯1702.4 + 4618.6 = 8086.4mm2 ,。
⑵ 角焊缝强度计算
由轴力产生的正应力:
σ f =
N
Aw
=
123 ⨯103
8086.4
= 15.2N / mm2 ≤ β f f fw = 1.22 ⨯160 = 195.2N / mm2
由剪力产生的剪应力:
τ f =
V
Aw3
=
567.4 ⨯103
4618.6
= 122.9N / mm2 ≤ f fw = 160N / mm2
在σ f 和τ f 共同作用下:
和
β f
15 . 2 2
1.22
经过计算双拼 I50b 横联支座处焊缝强度满足设计要求。
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某桥大体积盖梁支计算书
6.3.4 双拼 I20b 横联焊缝强度计算
图 6.3-4 双拼 I20b 横联焊缝示意图
⑴ 焊缝有效面积计算
焊缝高度取 hf = 8mm ,角焊缝的计算厚度 he = 0.7hf = 5.6mm 。
上翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 204 - 2hf = 188mm ,上翼缘外侧焊缝有效面积
Aw11 = 5.6 ⨯188 = 1052.8mm2 ;
下翼缘外侧焊缝计算长度 lw = 204 - 2hf = 188mm ,下翼缘外侧焊缝有效面积
Aw21 = 5.6 ⨯188 = 1052.8mm2 ;
⨯=
腹板两侧焊缝计算长度 lw = 2 和160 - 2hf和 288mm ,下翼缘内侧焊缝有效面积
Aw3 = 5.6 ⨯ 288 = 1612.8mm2 ;
上下翼缘内侧焊接面积不考虑,则总的焊缝有效面积 :
Aw = Aw11 + Aw21 + Aw3 = 2 ⨯1052.8 + 1612.8 = 3718.4mm2 ,。
⑵ 角焊缝强度计算
由轴力产生的正应力:
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某桥大体积盖梁支计算书
σ f =
N
Aw
=
180.6 ⨯103
3718.4
= 48.6N / mm2 ≤ β f f fw = 1.22 ⨯160 = 195.2N / mm2
由剪力产生的剪应力:
τ f =
V
Aw3
=
1.8 ⨯103
1612.8
= 1.1N / mm2 ≤ f fw = 160N / mm2
在σ f 和τ f 共同作用下:
和
β f
48 . 6 2
1.22
经过计算双拼 I20b 横联支座处焊缝强度满足设计要求。
6.4 锚板及锚筋计算
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),锚板采用 Q235 级钢,厚
t=20mm,锚筋采用 HRB400。
以下计算式中各符号含义:
f y -锚筋抗拉强度设计值,取 300N / mm2 ;
fc -混凝土抗压强度设计值,取 26.8N / mm2 ;
V -剪力设计值;
N -法向拉力或法向压力设计值,法向压力设计值不应大于 0.5 fc A ,此处 A 为
锚板的面积;
M -弯矩设计值;
αr -锚筋层数的影响系数,取 0.85;
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某桥大体积盖梁支计算书
αv -锚筋的受剪承载力系数,取 0.7;
d -锚筋直径,取 20mm;
αb -锚板的弯曲变形折减系数,取 0.7;
t -锚筋厚度;
z -沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离;
As -锚筋总截面面积。
6.4.1 四拼 I56a 牛腿预埋钢板计算
当剪力、法向压力和弯矩共同作用时:
沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离 z = 800mm ,见图 6.3-1。
As = 35π ⨯ 102 = 10995mm2和
V - 0 . 3N
αrαv f y
+
M - 0 . 4Nz
1.3αrαb f y z
= 6589mm2
As = 35π ⨯ 102 = 10995mm2和
M - 0 . 4Nz
0.4αrαb f y z
= 9583mm2
锚筋满足设计要求。
6.4.2 双拼 I50b 牛腿预埋钢板计算
当剪力、法向压力和弯矩共同作用时:
沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离 z = 750mm ,见图 6.3-2。
因为
0.4Nz ,取 M和0.4Nz 。
As = 12π ⨯ 102 = 3769mm2和
V - 0 . 3N
αrαv f y
+
M - 0 . 4Nz
1.3αrαb f y z
= 3179mm2
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某桥大体积盖梁支计算书
As = 12π ⨯ 102 = 3769mm2和
M - 0 . 4Nz
0.4αrαb f y z
= 3290mm2
锚筋满足设计要求。
6.4.3 双拼 I50b 横联预埋钢板计算
当剪力、法向拉力和弯矩共同作用时:
沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离 z = 750mm ,见图 6.3-3。
As = 16π ⨯102 = 5026mm2和
V
αrαv f y
+
N
0.8αb f y
+
M
1.3αrαb f y z
= 4958mm2
As = 16π ⨯102 = 5026mm2和
N
0.8αb f y
+
M
0.4αrαb f y z
= 4138mm2
锚筋满足设计要求。
6.4.4 双拼 I20b 横联预埋钢板计算
当剪力、法向压力和弯矩共同作用时:
沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离 z = 300mm ,见图 6.3-4。
因为
0.4Nz ,取 M和0.4Nz 。
As = 12π ⨯ 102 = 3769mm2和
M - 0 . 4Nz
0.4αrαb f y z
= 1011mm2
锚筋满足设计要求。
6.3 结论
⑴ 支架强度、刚度和稳定性均满足要求;
⑵ 锚板与牛腿焊缝及锚筋承载能力均满足要求。
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