桥泄水孔引排施工方案教学内容.docx
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桥泄水孔引排施工方案教学内容
新建厦深铁路(福建段)XSFJ-I标
桥泄水孔引排施工方案
编制人:
审核人:
****(福建段)I标
工程指挥部
2011-05-17
一、工程概况
左线LZDK672+050~LZDK672+090段路基福厦线桥梁上泄水孔未设置集中排水措施,在第四次转线后,水流将直接洒落在鹰厦左线路基及接触网上,影响运营线安全。
二、编制目的
集中排水设施施工平台。
三、确定施工方案
对跨越鹰厦左线路基福厦线桥梁体的泄水孔采取集中排水措施,将水流集中引排,沿两侧桥墩墩身往下引至路基侧沟中。
PVC管的的安装需搭设脚手架、设置施工平台进行施工。
四、脚手架的布设
福厦线桥跨越路基部分长为30米,平分3个单元,以1单元10米,宽4.9米进行脚手架搭设简算,搭设高度为22米。
(一)基本参数
1.模板支架参数
横向间距或排距(m):
0.80;纵距(m):
0.80;步距(m):
1.20;
立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):
0.10;模板支架搭设高度(m):
22.00;
采用的钢管(mm):
Φ48×3.5;板底支撑连接方式:
钢管支撑;
立杆承重连接方式:
双扣件,考虑扣件的保养情况,扣件抗滑承载力系数:
0.80;
板底钢管的间隔距离(mm):
300.00;
2.荷载参数
模板与木板自重(kN/m2):
0.350;混凝土与钢筋自重(kN/m3):
26.000;
施工均布荷载标准值(kN/m2):
2.500;
3.材料参数
面板采用胶合面板,厚度为18mm;板底支撑采用钢管;
面板弹性模量E(N/mm2):
9500;面板抗弯强度设计值(N/mm2):
13;
图1楼板支撑架立面简图
图2楼板支撑架荷载计算单元
二、模板面板计算:
模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度
模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=80×1.82/6=43.2cm3;
I=80×1.83/12=38.88cm4;
模板面板的按照三跨连续梁计算。
面板计算简图
1、荷载计算
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m):
q1=26×0.02×0.8+0.35×0.8=0.696kN/m;
(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m):
q2=2.5×0.8=2kN/m;
2、强度计算
计算公式如下:
M=0.1ql2
其中:
q=1.2×0.696+1.4×2=3.635kN/m
最大弯矩M=0.1×3.635×3002=32716.8kN·m;
面板最大应力计算值σ=M/W=32716.8/43200=0.757N/mm2;
面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;
面板的最大应力计算值为0.757N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!
3、挠度计算
挠度计算公式为
ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250
其中q=q1=0.696kN/m
面板最大挠度计算值ν=0.677×0.696×3004/(100×9500×38.88×104)=0.01mm;
面板最大允许挠度[ν]=300/250=1.2mm;
面板的最大挠度计算值0.01mm小于面板的最大允许挠度1.2mm,满足要求!
三、纵向支撑钢管的计算:
纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算,截面力学参数为
截面抵抗矩w=5.08cm3
截面惯性矩I=12.19cm4
1.荷载的计算:
(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m):
q1=26×0.3×0.02+0.35×0.3=0.261kN/m;
(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN):
q2=(2.5+2)×0.3=1.35kN/m;
2.钢管强度验算:
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩。
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:
最大弯矩计算公式如下:
Mmax=-0.10q1l2-0.117q2l2
静荷载:
q1=1.2×q1=1.2×0.261=0.313kN/m;
活荷载:
q2=1.4×1.35=1.89kN/m;
最大弯矩Mmax=(0.1×0.313+0.117×1.89)×0.82=0.162kN.M;
最大支座力计算公式如下:
N=1.1q1l+1.2q2l
最大支座力N=(1.1×0.313+1.2×1.89)×0.8=2.09kN;
钢管的最大应力计算值σ=M/W=0.162×106/5080=31.805N/mm2;
钢管的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2;
纵向钢最大应力计算值为31.805N/mm2小于纵向钢管的抗压强度设计值205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算:
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:
νmax=0.677q1l4/(100EI)
静荷载q1=0.261kN/m;
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
ν=0.677×0.261×8004/(100×206000×12.19×104)=0.029mm;
支撑钢管的最大挠度小于800/150与10mm,满足要求!
四、横向支撑钢管计算:
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;
集中荷载P取纵向板底支撑传递力,P=0.909kN;
支撑钢管计算简图
支撑钢管计算弯矩图(kN·m)
支撑钢管计算变形图(mm)
支撑钢管计算剪力图(kN)
最大弯矩Mmax=0.197kN·m;
最大变形Vmax=0.31mm;
最大支座力Qmax=2.632kN;
最大应力σ=196836.235/5080=38.747N/mm2;
支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值38.747N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度为0.31mm小于800/150与10mm,满足要求!
五、扣件抗滑移的计算:
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00kN,扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的双扣件承载力取值为12.80kN。
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=2.632kN;
R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
六、模板支架立杆荷载设计值(轴力):
作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。
1.静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架的自重(kN):
NG1=0.158×22=3.478kN;
钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。
(2)模板的自重(kN):
NG2=0.35×0.8×0.8=0.224kN;
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN):
NG3=26×0.02×0.8×0.8=0.333kN;
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=4.035kN;
2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。
经计算得到,活荷载标准值NQ=(2.5+2)×0.8×0.8=2.88kN;
3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算
N=1.2NG+1.4NQ=8.874kN;
七、立杆的稳定性计算:
立杆的稳定性计算公式:
σ=N/(φA)≤[f]
其中N----立杆的轴心压力设计值(kN):
N=8.874kN;
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=1.58cm;
A----立杆净截面面积(cm2):
A=4.89cm2;
W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3):
W=5.08cm3;
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]=205N/mm2;
L0----计算长度(m);
按下式计算:
l0=h+2a=1.2+0.1×2=1.4m;
a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.1m;
l0/i=1400/15.8=89;
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=0.667;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=8874/(0.667×489)=27.207N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=27.207N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
如果考虑到高支撑架的安全因素,建议按下式计算
l0=k1k2(h+2a)=1.185×1.089×(1.2+0.1×2)=1.807m;
k1--计算长度附加系数按照表1取值1.185;
k2--计算长度附加系数,h+2a=1.4按照表2取值1.089;
Lo/i=1806.651/15.8=114;
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=0.489;
钢管立杆的最大应力计算值;σ=8874/(0.489×489)=37.111N/mm2;
钢管立杆的最大应力计算值σ=37.111N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件,否则存在安全隐患。
以上表参照杜荣军:
《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
八、立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg
地基承载力设计值:
fg=fgk×kc=120×1=120kpa;
其中,地基承载力标准值:
fgk=120kpa;
脚手架地基承载力调整系数:
kc=1;
立杆基础底面的平均压力:
p=N/A=8.874/0.25=35.496kpa;
其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:
N=8.874kN;
基础底面面积:
A=0.25m2。
p=35.496≤fg=120kpa。
地基承载力满足要求!
九、梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:
除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外,还要考虑以下内容
1.模板支架的构造要求:
a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆;
b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆,确保两方向足够的设计刚度;
c.梁和楼板荷载相差较大时,可以采用不同的立杆间距,但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。
2.立杆步距的设计:
a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时,可以采用等步距设置;
b.当中部有加强层或支架很高,轴力沿高度分布变化较大,可采用下小上大的变步距设置,但变化不要过多;
c.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜,不宜超过1.5m。
3.整体性构造层的设计:
a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时,需要设置整体性单或双水平加强层;
b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑,且须与立杆连接,设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3;
c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置,四周和中部每10--15m设竖向斜杆,使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层;
d.在任何情况下,高支撑架的顶部和底部(扫地杆的设置层)必须设水平加强层。
4.剪刀撑的设计:
a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑;
b.中部可根据需要并依构架框格的大小,每隔10--15m设置。
5.顶部支撑点的设计:
a.最好在立杆顶部设置支托板,其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm;
b.顶部支撑点位于顶层横杆时,应靠近立杆,且不宜大于200mm;
c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算,当设计荷载N≤12kN时,可用双扣件;大于12kN时应用顶托方式。
6.支撑架搭设的要求:
a.严格按照设计尺寸搭设,立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置;
b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求;
c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的,每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m,钢管不能选用已经长期使用发生变形的;
d.地基支座的设计要满足承载力的要求。
7.施工使用的要求:
a.精心设计混凝土浇筑方案,确保模板支架施工过程中均衡受载,最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式;
b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施,钢筋等材料不能在支架上方堆放;
c.浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。
十、梁模板工程材料匡算:
本工程楼板的计算厚度=20mm,混凝土净板长La=10m,混凝土净板跨Lb=4.9m,立杆横向间距la=0.8m,立杆纵向间距lb=0.8m,步距h=1.2m,板底支撑形式为钢管,支撑间距300mm,立杆承重连接方式为双扣件;
材料需求统计:
支架部分:
立杆长度:
1714.44m,水平杆件长度:
2226.6m,楼梯杆件长度:
25m,
剪刀撑长度:
463.96m,直角扣件:
78只,对接扣件:
234只,旋转扣件:
76只
非支架部分:
面板面积:
49m2,板底支撑长度:
4290m
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