狭岩大桥中系梁支架计算书.docx
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狭岩大桥中系梁支架计算书.docx
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狭岩大桥中系梁支架计算书
狭岩大桥中系梁支架验算书
一、工程概况
狭岩大桥为(120+120)米预应力砼T型刚构,桥梁全长249.6m。
主墩由两片薄壁墩组成,每片薄壁墩采用实心矩形截面,左、右幅墩柱高分别为66m、62m。
两片墩间净距为8.0m,在墩柱半腰处由一道中系梁连接,中系梁截面尺寸横桥向宽7.5m,顺桥向长8m,高1.6m,中系梁与墩柱相接处上下各设置一倒角,倒角尺寸为1.5×0.5m。
单个中系梁砼107.25m3,钢筋38.795t。
图2.1-1狭岩大桥立面图
图2.1-2狭岩大桥中系梁图
二、总体施工方案
因本桥中系梁高度较高,采用满堂支架施工耗时长、占用大量钢管扣件等周转材料、不经济。
拟采用在墩柱上预留孔穿钢棒搭设支承平台施工。
三、支承平台布置
中系梁施工支承平台采用在两个墩柱上各穿四根2m长φ110mm钢棒,钢棒穿入墩柱1.5m,悬挑0.5m,墩柱预埋Ф130mmPVC管时,墩壁处比墩端头高2cm,当钢棒插入时确保钢棒水平;钢棒上设置20a工字钢做下横梁,下横梁上安装卸荷砂箱,砂箱上设置40a工字钢做上横梁;横梁上面采用15根8m长50a工字钢做纵向主梁;纵向主梁与中系梁底模板之间采用40a工字钢做分配梁,搭设施工平台的方式。
分配梁上面安放一排8m长的[16槽钢,间距为50cm作为分布梁。
分布梁上铺设中系梁底模。
传力途径为:
中系梁底模——纵向分布梁([16槽钢)——横向分配梁(40a工字钢)——纵向主梁(50a工字钢)——上横梁(40a工字钢)——砂筒——下横梁(20a工字钢)——支点φ110mm钢棒。
支架布置图如下:
中系梁支架系统纵断面图
中系梁支架系统横断面图
四、计算依据
1.《公路桥涵施工技术规》(JTJ041-2000)
2.《钢结构设计规》(GB50017-2003)
3.《建筑结构荷载规》(GB50009-2001)
4.《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规》(JGJ130-2001)
5.其他现行相关规、规程
五、支架验算
1.[16a槽钢分布梁验算
(1)材料参数
截面面积为:
A=2195mm2
截面抵抗矩:
W=108.3×103mm3
截面惯性矩:
I=866.2×104mm4
弹性模量E=2.1×105Mpa
钢材采用Q235钢,抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=215Mpa。
(2)荷载计算
1)砼自重
砼方量为107.25m³,钢筋砼按25KN/m³计算,
砼自重:
G=107.25×25=2681KN
中系梁长8m,均布每延米荷载:
q1=335.13kN/m
组合钢模板及连接件共12t,即120kN,中系梁长8m,均布每延米荷载:
q2=15kN/m
2)[16a槽钢
8m长[16槽钢间距0.5m,中系梁宽7.5m,即单排布置15根,合计:
q3=15×0.1723=2.585kN/m
3)施工荷载
小型机具、堆放荷载:
q4=2.5KPa
振捣混凝土产生的荷载:
q5=2KPa
中系梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2,施工荷载按活载考虑组合系数1.4。
荷载q=1.2×(q1+q2+q3)+1.4×(q4+q5)=1.2×(335.13+15+2.585)
+1.4×(2.5+2)=429.56KN/m
则单根槽钢均布荷载q=429.56/15=28.637KN/M
(3)受力模型
[16a槽钢分布梁直接承受底模以上的自重,[16a槽钢分布在40a分配梁上,两分配梁间距150cm,故[16a槽钢分布梁计算跨径为150cm,受力模型如下图:
(4)受力验算
跨中弯矩:
M=1/8ql2=0.125×28.637×1.52=8.054KN.M
σ=M/W=8.054/108.3×10³mm3=74.4MPa<【215MPa】
挠度:
f=5ql4/384EI=5×28.637×1.54/(384×2.1×866.2)=0.001038m
<[f]=l0/400=1.5/400=0.004m(满足要求)
2.40a分配梁验算
(1)材料参数
[16槽钢腿宽:
b=63mm,
40a工字钢肋厚为:
B=10.5mm,
40a工字钢受压面积为:
A=661.5mm2,
钢材采用Q235钢,抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=215Mpa。
(2)荷载计算
因[16槽钢布置间距与50a纵梁布置间距相等,均为0.5m,即40a分配梁只承受压力作用。
因[16槽钢最大反力为43kN,即为作用在分配梁上的作用力,设计时作用在分配梁上的集中力P按50kN计算。
(3)受力验算
受压强度:
σ=P/A=50×10³/661.5mm3=75.6MPa<【215MPa】
(满足要求)
3.50a纵梁计算
(1)材料参数
截面面积为:
A=11930mm2,
X轴惯性矩为:
IX=46500×104mm4,
X轴抗弯截面模量为:
WX=1860×103mm3,
钢材采用Q235钢,抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=215Mpa。
(2)荷载计算
40a分配梁共6根,每根长9米,共重:
6×159×67.6kg=3650.4kg
q6=4.56KN
4)50a纵梁
共15根,每根长8米,共重:
15×8×93.7kg=11244kg
q7=14.06KN
荷载q=1.2×(q1+q2+q3+q6+q7)+1.4×(q4+q5)=1.2×(335.13+15
+2.585+4.56+14.06)+1.4×(2.5+2)=451.9KN/m
则单根纵梁均布荷载q=451.9/15=30.127KN/M
(3)受力模型
纵梁承受由每根分配梁传来的重力,按均布荷载考虑,15根工字钢各承受1/15的力,工字钢搭在砂箱上,故工字钢计算跨径按系梁净跨径8m较安全。
(4)受力验算
跨中弯矩:
M=1/8ql2=0.125×30.127×82=241.02KN.M
σ=M/W=241.02/1860×10³mm3=129.6MPa<【215MPa】
挠度:
f=5ql4/384EI=5×30.127×84/(384×2.1×46500)=0.016454m<[f]=l0/400=8/400=0.02m(满足要求)
4.40a工字主横梁计算
(1)材料参数
截面面积为:
A=8610mm2,
X轴惯性矩为:
IX=21700×104mm4,
X轴抗弯截面模量为:
WX=1090×103mm3,
钢材采用Q235钢,抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=215Mpa。
(2)荷载计算
纵梁最大反力为30.127×8/2=121kN,加上40a工字钢自重即为作用在上横梁上的作用力=121×15+6.1=1821.1KN,设计时作用在上横梁上的集中力P按2000kN计算。
荷载q=285.71KN/m
(3)受力模型
横梁承受由每根纵梁传来的重力,按均布荷载考虑,两根工字钢各承受一半的力,工字钢搭在砂箱上,故工字钢计算跨径为相邻两砂箱间的间距,取为2.0m,因荷载分布长度为7m,则两端外伸悬臂按0.5m计算。
如下图
(4)受力验算
跨中弯矩:
M=1/2qlx[(1-a/x)(1+2a/l)-x/l]
=1/2×285.71×2.0×1.5×[(1-0.5/1.5)×(1+2×0.5/2.0)-1.5/2.0]
=107.14KN.M
σ=M/W=107.14/1860×103mm³=57.6MPa<【215MPa】
跨中挠度:
f=ql4(5-24a2/l2)/384EI
=285.71×2.04×(5-24×0.52/2.02)/(384×2.1×46500)
=-0.000122m=-0.12mm<[f]=l/400=2/400=5mm
悬臂端点挠度:
f=qal3(6a2/l2+3a3/l3-1)/24EI
=285.71×0.5×2.03×(6×0.52/2.02+3×0.53/2.03-1)
/(24×2.1×21700)=0.0013m=1.3mm
5.卸荷砂箱计算
由横梁的反力输出可知:
横梁最大反力为520KN,砂箱自重2.5KN,两者相加即为作用在卸荷砂箱上的作用力,设计时作用在卸荷砂箱上的集中力P按600KN计算。
砂的容许承压应力[σ]=10Mpa,如将其预压[σ]=30Mpa,设计按[σ]=16Mpa计算。
砂箱活塞所需直径d0的计算:
=0.118m=118mm,取砂筒直径200mm,
则砂筒径d1=d0+0.02=0.220m=220mm
取筒壁厚度δ=15mm,降落高度H=100mm,活塞放入砂筒长度为40mm,放砂孔直径d2=32mm,
筒壁应力σ计算公式为
代入数据可得
σ=129.7MPa≤145MPa
满足规要求。
6.20a工字钢下横梁验算
(1)材料参数
横梁受力宽度按钢盒宽度计算:
b=120mm,
20a工字钢肋厚为:
B=7mm,
20a工字钢受压面积为:
A1=840mm2,3根10mm加强肋截面积为A1=1500mm2,则A=2340mm2。
钢材采用Q235钢,抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=215Mpa。
(2)荷载计算
因砂筒间距与钢棒间距相等,均为2m,即20a下横梁只承受压力作用。
因砂箱最大反力为520kN,即为作用在下横梁上的作用力,设计时作用在下横梁上的集中力P按600kN计算。
(3)受力验算
受压强度:
σ=P/A=600×10³/2/2340mm2=128.2MPa<【215MPa】
(满足要求)
7.钢棒计算
(1)材料参数
钢棒采用φ110mm高强钢棒(Q345),
截面面积为:
A=3.14×552=9498.5mm2,
惯性矩为:
I=πd4/32=3.14×1104/32=14361×104mm4
截面模量为:
W=πd3/32=130.7×103mm3
抗剪强度设计值[τ]=145Mpa。
抗拉、抗压、抗弯强度设计值[σ]=250Mpa。
(2)荷载计算
由横梁的反力输出可知:
横梁最大反力为523KN,钢棒自重1.5KN,两者相加即为作用在钢棒上的作用力,设计时作用在钢棒上的集中力P按600KN计算。
(3)受力模型
钢棒为悬臂结构模型,考虑由C20斜撑工字钢承受全部弯矩,故只考虑钢棒受剪,8个支点抗剪截面分担承受上面传来的重力。
(4)受力验算
τ=P/A=600×103/9498.5=63.2MPa<[τ]=145Mpa
(满足要求)
8.20a工字钢斜撑验算
(1)材料参数
斜撑采用两根20a工字钢加工而成,斜撑外露面与钢板之间采用对接焊接,焊缝采用三角堆焊,堆焊宽度2cm,受力验算时按1cm宽计算。
即:
抗剪面积A1=(200×2+40×4+180×2)×10=9200mm2
抗弯面积A2=(200+40×2+180/4×2)×10=3700mm2(肋板处抗弯按1/4计算)
对接焊缝抗拉强度设计值[σ]=160Mpa,因该斜撑为抗弯构件,则抗剪折减系数取0.5,则抗剪强度设计值[σ]=110×0.5=55Mpa。
(2)受力验算
抗剪:
M=Pl1=600×0.13=78KN.M
P2=M/l2=78/0.309=252.4KN
σ=P3/A=252.4×103/9200mm2=27.4MPa<【110/2=55MPa】
弯矩:
M1=P2l3=P3l4
P3=P2l3/l4=252.4×0.369/0.283=329KN
σ=P3/A=329×103/3700mm2=88.9MPa<【160MPa】
满足要求。
六、结论
综合以上计算得知,此支架方案能满足施工受力要求。
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