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贝雷片计算书.docx
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贝雷片计算书
0号块贝雷片支架计算书
一、工程概括
杭新景第20合同段下坞口大桥第七联为变截面连续箱梁,左幅24#,25#墩号为主墩,右幅23#,24#为主墩。
跨径组合分别为40m+60m+40m,0号节段拟采用碗扣件+贝雷片支架法施工,0号块长度共12m,截面分为两部分,一部分为墩顶截面,长度为3m,梁高3.8m,另一部分为悬臂端截面,截面长度两侧各为4.5m,梁高由3.8m到3.305m,呈1.8次抛物线变化;底板厚度由0.7m到0.3m,顶板厚度由1.2m到0.7m,均呈直线变化。
本计算书对40+60+40m现浇箱梁桥0#块贝雷片支架法施工进行了验算。
现浇合拢段也采用本方法施工,固对现浇和垄断不予计算。
二、计算依据和规范
1、《杭新景高速公路(浙赣界)段第20合同两阶段施工图设计》
2、《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
3、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)
4、《公路桥梁抗风设计规范》(D60-2004)
5、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
6、《路桥施工计算手册》周水兴等编著
7、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》
三、支架模板方案
1、模板
0#块模板采用定型钢模板,内膜采用δ=15mm的竹胶板。
钢模板容许应力[σ0]=140MPa,弹性模量E=2.06*105MPa。
2、纵横向方木
纵向方木截面尺寸为15×15cm,放置碗口支架上方,间距60cm。
横向方木搭在纵向方木上,间距30cm。
方木的力学性能指标按《木结构设计规范》GB50005-2003中的TC13A类木材按乘以相应的条件折减系数取值,则:
[σ0]=12*0.9=10.8MPa,E=10*103*0.85=8.5×103MPa
容重取6KN/m3。
3、工字钢
工字钢采用I18和I32(主梁两侧各6根,长12m),纵向搭在贝雷片上,间距60cm。
4、贝雷片
贝雷片采用国标3.0*1.5m型贝雷片,单片纵向允许受压荷载为663KN。
横距为:
箱室底板和翼缘板处900mm;
纵距为:
腹板和底板处600mm,翼缘板处900mm。
·
四、计算假定
a、翼缘板砼及模板重量由板下支架承担;
b、顶板、底板及腹板砼及模板重量由底板模板承担,底板面积按实际底板面积算;
c、支架连接按铰接计算;
d、荷载按下图分解。
0号块截面分为两部分,一部分为墩顶截面,长度为3m,梁高3.8m,另一部分为悬臂端截面,截面长度两侧各为4.5m,本桥腹板与底板垂直,忽略腹板应力。
所以计算分两块,墩顶截面的翼缘板和悬臂端的翼缘板为一块,悬臂端底板为一块;墩顶截面上的人孔因尺寸较小,支架布置按实心截面考虑。
计算悬臂端截面时,因根部截面重量最大,故取根部截面进行验算
五、荷载计算
0#块混凝土方量103.75m3,钢筋重25891.4kg,共计2956.41KN,单侧1478.2KN,假定受力区域为贝雷片支撑区域,即4.*6=27m2。
则每平米自重为:
q1=54.75kN/m2
1、新浇混凝土自重荷载q1:
钢筋砼容重γ=26kN/m3
2、模板及方木q2=1.0kN/m2
3、施工人员、施工料具荷载按均布施工荷载q3=2.5kN/m2
4、混凝土振捣时产生的荷载q4=2kN/m2
5、混凝土振捣时产生的冲击荷载q5=2kN/m2
按上式计算荷载
翼缘区:
q1=10.4kN/m2
底板区:
50.5kN/m2
根据《路桥施工计算手册》,验算强度时,荷载组合为1—5,验算刚度时,荷载组合为1、2,荷载分项系数,混凝土自重荷载和模板荷载取1.2,其余荷载取1.4。
六、强度、刚度及变形验算
1、底模
底模采用10mm钢模板,计算时按三跨连续梁考虑,底模宽度取1m,底板区的计算跨径为0.3m,翼缘区的计算跨径为0.6m。
竹胶板的弹性模量E=6×103MPa,I=1/12*1000*103=83333mm4
(1)、强度验算
验算强度时,荷载组合如下:
底板区:
q=1.2*(50.5+1)+1.4*(2.5+2+2)=70.9kN/m
翼板区:
q=1.2*(10.1+1)+1.4*(2.5+2+2)=22.42kN/m
弯矩最大值:
底板区:
MmAX=qL2/10=0.1*70.9*0.32=0.64kN.m
翼板区:
MmAX=qL2/10=0.1*22.42*0.62=0.81kN.m
模板抗弯刚度W=1/6*B*H2=1/6*1000*102=16667mm3
因翼板的弯矩最大,故其应力也最大,只需对翼板区进行验算。
钢模板承受的应力:
翼板区:
σ=MmAX/W=0.81*106/16667=48.6MPa<140Mpa
故模板的强度满足要求。
(2)、刚度验算
验算刚度时,荷载组合如下:
底板区:
q=1.2*(50.5+1)=61.8kN/m
翼板区:
q=1.2*(10.4+1)=13.32kN/m
模板的最大挠度为:
底板区:
f=ql4/150EI=61.8*3004/(150*2.06×105*83333)
=0.2mm<[f]=300/400=0.75mm
翼板区:
f=ql4/150EI=21.72*6004/(150*2.06×105*83333)
=0.67mm<[f]=600/400=1.25mm
故模板的刚度满足要求
2、横桥向方木
横桥向方木放置于顺桥向方木上面,横桥向方木规格采用15cm×15cm,方木间距底板下按30cm布置,翼缘板下按60cm布置,计算模型简化为三跨连续梁计算,忽略方木自重的影响。
(1)、强度验算
荷载组合:
底板区:
q=(1.2*(50.5+1)+1.4*(2.5+2+2))*0.3=21.3kN/m
翼缘区:
q=(1.2*(10.4+1)+1.4*(2.5+2+2))*0.6=13.7kN/m
最大弯矩:
底板区:
MmAX=qL2/10=0.1*21.3*0.92=1.73kN.m
翼板区:
MmAX=qL2/10=0.1*13.7*1.82=4.5kN.m
翼板区的最大弯矩最大,故用翼板区的最大弯矩计算
W=1/6*B*H2=1/6*150*1502=5.63×105mm3
σ=MmAX/W=4.5*106/(5.63*105)=7.9MPa<[σ]=10.8MPa
故横向方木强度满足要求
(2)、刚度验算
荷载组合:
底板区:
q=1.2*(50.5+1)*0.3=18.54kN/m
翼板区:
q=1.2*(10.4+1)*0.6=8.2kN/m
截面惯性矩:
I=1/12*150*1503=42.2×106mm4
抗弯刚度
底板区:
f=ql4/150EI=18.54*9004/(150*8.5×103*42.2×106)
=0.23mm<[f]=900/400=2.25mm
翼板区:
f=ql4/150EI=8.2*18004/(150*8.5×103*42.2×106)
=1.5mm<[f]=1800/400=4.5mm
故横向方木刚度满足要求
3、纵桥向方木
纵桥向方木尺寸采用15cm×15cm,放置于碗扣支架的顶托上,承受横桥向方木传递给其的集中荷载,计算跨径底板处为60cm,翼缘板处为60cm,按简支梁模型考虑。
底部处加载示意图
翼缘板处加载示意图
(1)、强度验算
横向方木所传递给纵向方木的集中力为:
底板区:
P=21.3×0.6=12.78kN
翼板区:
P=13.7×0.6=8.22kN
纵向方木自重:
g=6×0.15×0.15=0.14kN/m
按最大正应力布载模式计算:
支座反力
底板区:
R=(12.78*0.6+0.14*0.6*0.3)/0.6=12.9KN
翼板区:
R=(8.22*0.3+0.14*0.6*0.3)/0.6=4.12KN
最大跨中弯距
底板区:
Mmax=12.9×0.3-0.14×0.32/2-12.78×0.15=1.95KN.m
翼板区:
Mmax=4.12×0.3-0.14×0.32/2=1.22KN.m
因底板区的弯矩最大,按底板区的最大弯矩计算
抗弯刚度W=1/6*150*1502=5.63×105mm
σmax=Mmax/W=1.95*106/5.63*105=3.46MPa<[σ0]=10.8MPa
故纵向方木的强度满足要求
(2)、刚度验算
按最大支座反力布载模式计算:
集中荷载:
底板区:
P=12.78*3-1.4*(2.0+2.0+2.5)*0.6=32.88kN
翼板区:
P=8.22*2-1.4*(2.0+2.0+2.5)*0.9=10.98kN
因底板区的集中腹板区较区大,故只需验算底板区和翼板区即可。
抗弯惯性矩I=1/12*150*1503=4.22×107mm4
抗弯刚度
底板区:
f=Pl3/(48EI)+5ql4/(384EI)
=32.88*1000*6003/(48*8.5×103*4.22×107)+5*0.14*6004/(384*8.5×103*4.22×107)=0.43mm<[f0]=600/400=1.5mm
翼板区:
f=Pl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=
10.98*1000*6003/(48*8.5×103*4.22×107)+5*0.14*6004/(384*8.5×103*4.22×107)=0.14mm<[f0]=600/400=1.5mm
故纵向方木的刚度符合要求
4、碗扣立杆计算
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)的规定,脚手架立杆稳定计算的荷载组合为:
1、永久荷载+可变荷载荷载
2、永久荷载+(可变荷载+风荷载)
立杆承受顺桥向方木传递给其的荷载,底板区承受60cm×60cm平面内的荷载,翼板区承受60cm×60cm平面内的荷载。
(1)、不组合风荷载
底板区:
N1=(1.2*(50.5+1)+1.4*(2.5+2+2))*0.6*0.6=25.5kN
翼板区:
N1=(1.2*(10.4+1)+1.4*(2.5+2+2))*0.6*0.6=8.2kN
底板区支架立杆承受的荷载最大,用其计算
支架自重偏保守按2.3m考虑,
G=2.3*0.235=0.54KN
单根立杆所承受的最大竖向力为:
N=25.5+0.54=26.04kN
横杆步距按1.2m计算,故立杆计算长度为1.2m,回转半径为15.78mm。
长细比λ=L/i=1200/15.78=76<80,根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》,查表得
故φ=0.744,则:
[N]=φA[σ]=0.744×489×182=66.2kN
N<[N]符合要求
(2)、组合风荷载
立杆荷载:
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》,支架立杆的轴向力设计值Nut取不组合风荷载时立杆受压荷载总设计值计算。
底板区:
N1=(1.2*(50.5+1)+1.4*(2.5+2+2))*0.6*0.6=25.5kN
翼板区:
N1=(1.2*(10.4+1)+1.4*(2.5+2+2))*0.6*0.6=8.2kN
底板区的组合荷载最大,用其进行验算。
风荷载标准值按下式计算:
ωk=βμsμzω0=1.78*1.2*0.74*0.41=0.64KN/m2
其中
β—取1.78,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)采用
w0--基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规采用:
ω0=V02/1600,V0取25.6m/s,则ω0=0.41KN/m2;
μz--风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
偏保守估计取值h=12m,属B类。
μz=0.74;
μs--风荷载体型系数:
本工程取值为1.2;
Mw=0.6×1.4×Mwk=0.9×1.4×Wk×la×h2/10
=0.6×1.4×0.64×0.6×1.22/10=0.046kN·m
立杆稳定性验算:
σ=1.05×N/(φA)+Mw/W=1.05×26.04×103/(0.744×4.89×102)+0.064×106/(5.078×103)=76MPa<[f]=182MPa
纵上,支架立杆稳定性满足要求
5、工字钢受力计算
本桥主墩紧邻317省道,考虑到施工安全型,前四层贝雷片长宽均为3*6m,第五层贝雷片宽3m,长12m,为确保施工安全,在第五层贝雷片上纵向搭设18和32工字钢,靠主墩两侧安装通长I32工字钢,箱梁底板下部安装I18工字钢,考虑到工作区域顺路线方向伸出1.2m。
固只需验算悬臂1m工字刚和主墩两侧纵向I32工字钢是否满足要求即可。
悬臂端工字钢(I18)受力计算:
根据立杆稳定性验算,立杆最大竖向力为26.04KN.E=200Gpa,W=185.4cm3,I=1669cm4,[σ]=145Mpa。
最大弯矩:
反力:
R=26.04+0.25*0.75=26.22;
最大剪力:
t=QS/Iδ<[t]=85MPa;
M=26.04*0.6+0.25*0.75*0.75/2=15.7kN·m
σmax=Mmax/W=15.7*106/1.85*105=84.86Mpa<[σ]=145Mpa
满足条件
悬臂端挠度:
f =ql^4/(8EI)+pl^3/(3EI)
=0.25*1000*0.754/(8*200*1669)+26.04*1000*0.63/(3*200*1669)
=0.6<L/400=1.88mm
满足条件
主墩两侧纵向工字钢(132)受力验算:
根据立杆稳定性验算,主墩两侧32工字钢仅承受翼板区立杆竖向力,为8.2KN.E=200Gpa,W=726.7cm3,I=11626cm4,[σ]=145Mpa。
最大弯矩:
最大弯矩为跨中2.25m位置
M=8.2*2.25+8.2*1.65+8.2*1.05+8.2*0.4+0.57*4.5*4.5/8
=45kN·m
σmax=Mmax/W=45*106/7.27*105=61.9Mpa<[σ]=145Mpa
满足要求。
挠度计算:
满足要求。
6、贝雷片受力计算
悬臂贝雷架桁架最大容许弯矩和剪力如下:
单排单层:
[M]=788.2KN•M,[t]=245.2KN,W=3578.5cm3
C50钢筋混凝土密度取:
26KN/m3
第五层贝雷片两边各伸出第四层贝雷片3m,主要承担翼缘板处竖向向下应力。
假定该处伸3米
集中荷载取较大值,立杆最大应力,26.04KN,自重取21KN/m。
在悬臂端假设每根立杆承重为翼板单根立杆的四倍,既p=8.2*4
M=(8.2*4)*0.6+(8.2*4)*1.2+(8.2*4)*1.8+(8.2*4)*2.4
+(8.2*4)*3+21*3*3/2=328.86kN·m<[M]=788.2KN·M
σmax=Mmax/W=328.86*106/3578.5*105=110Mpa<[σ]=273MPa
t=26.04*5+21*3=193.2<[t]=245.2KN。
满足要求
底部贝雷片稳定性验算:
0#块混凝土方量103.75m3,钢筋重25891.4kg,共计2956.41KN,单侧1478.2KN。
贝雷片自重按300kg/片
1478.2/(3*6)=82KN/m
模板自重:
取18KN/m(包括立杆、工字钢、方木等)
施工人员、施工料具荷载按均布施工荷载q3=2.5kN/m
混凝土振捣时产生的荷载q4=2kN/m
贝雷片自重:
q=3/3×7=7KN/m
考虑分项系数1.2
内力计算:
共7排贝雷片,每贝雷片最大应力为q=((82+18+11.5)*1.2*0.45=60.84KN/M
M中=ql2/10=60.84*0.45*0.45/8=1.23KN.m
Ra=Rb=ql/2=50.7*0.45/2=11.4KN
σmax=Mmax/W=15.7*106/1.85*105=84.86Mpa<[σ]=145Mpa
单排贝雷片最大剪力Qmax=RA=RB=11.4<[Q]=245.2KN
符合要求。
7、地基承载力
C15片石混凝土厚1m,C20混凝土厚80cm
贝雷片布置为7排,长度6m,间距45cm,受力面积为0.1*6*7=4.2m2,地基处理形式从下到上为换填100cmC15片石混凝土,在浇注80cm厚的C20素混凝土。
则混凝土面的应力为:
σmax=N/A=(1478.2+2.5*6+2*6+18*6)/4.2=0.4MPa<20Mpa
宕C15片石混凝土面的作用面积为:
A=6*4.5=27m2
则应力为
σmax=N/A=(1478.2+2.5*6+2*6+18*6)/27=60KPa<15Mpa
承载力远小于设计值。
故地基承载力符合要求。
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