西一大桥支架计算书.docx
- 文档编号:9716925
- 上传时间:2023-02-06
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:231.73KB
西一大桥支架计算书.docx
《西一大桥支架计算书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《西一大桥支架计算书.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
西一大桥支架计算书
目录
1.编制依据-1-
2.工程概况-2-
3.现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求-2-
4.现浇箱梁支架验算-3-
4.1荷载计算-3-
4.1.1荷载分析-3-
4.1.2荷载组合-4-
4.1.3荷载计算-4-
4.2结构检算-6-
4.2.1腕扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算-6-
4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算-14-
4.2.3立杆底座和地基承载力计算-15-
4.2.4箱梁底模强度计算-17-
4.2.5模板底横向方木验算:
-20-
4.2.6横向方木底纵向方木计算:
-21-
西一大桥主梁现浇箱梁模板
及满堂支架方案计算书
1.编制依据
1.1亚行贷款酒泉市城市环境综合治理项目的有关投标文件。
1.2现场调查、施工能力及类似工程施工工法、科技成果和经验;我单位为完成本合同段工程拟投入的管理人员、专业技术人员、机械设备等资源。
1.1建筑部颁布的《建筑工程施工现场管理规定》、及国家建设工程强制性标准、《建筑施工手册》。
1.5国家、酒泉市有关部门颁布的环保、质量、合同、安全等方面的法律法规要求。
1.6国家、交通部现行的有关工程建设施工规范、验收标准、安全规则等。
《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)
《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)
《公路工程技术标准范》(JTG/B01-2003)
路桥施工计算手册
建质【2009】87号等。
2.工程概况
主梁结构为120m+120m预应力混凝土独塔双索面斜拉桥,桥梁宽37.6m,本桥主梁采用双边箱梁开口截面,预应力混凝土结构。
箱梁底面为平坡,箱梁中心处梁高3.2m,顶面为2%双向横坡,拉索锚固在主梁两侧,风嘴部分宽50cm。
标准段箱梁顶板厚30cm,底板以及两侧边腹板厚40cm,箱梁顶面全宽37.6m,外侧边腹板与顶板交汇处实体段为拉索锚固区与风嘴区,合计厚250cm,箱梁底板宽之和8m。
为了改善桥面板的受力,主梁纵向在顶板下缘设置了2道加劲肋,加劲肋宽30cm,高70cm,纵梁与桥面板相交处设20×20cm倒角。
主梁按照横梁位置划分梁段,全桥共划分2×20=40个梁段,桥塔无索区2×2=4个梁段,长24.8m;拉索区共2×17个标准梁段,每个标准梁段6m,共2×102m,端部无索区各1个梁段,梁段长2×5.48m,主梁分为2×(21.88+5×18)+16m共13个施工节段,主梁采用支架现浇。
3.现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求
采用碗扣式脚手杆搭设,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。
立杆顶设二层方木,方木均采用东北落叶松,顺纹方木,立杆顶托上纵向设10×15cm方木;横向设10×10cm的纵向方木,模板用15mm的优质竹胶合板。
主梁支架搭设采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×120cm(斜腹板)+90cm×60cm×120cm(中间箱式)+60cm×60cm×120cm(斜腹板侧)支架结构体系,支架纵横均设置剪刀撑,其中纵、横桥向斜撑每隔5格设一道。
4.现浇箱梁支架验算
主梁段
0#
1#
2#
3#
4#
5#
6#
6#端横梁
梁端长(m)
16
18
18
18
18
18
19.52
2.48
混凝土方量(m³)
770.94
733.67
562.46
562.46
562.46
562.46
573.89
298.4
根据主梁分段长度、混凝土方量、主梁断面构造等分析,每号块主梁分3个中横梁,中横梁之间标准间距为6m,0#号块横梁间距为6.4m。
由于0#块主梁混凝土方量最大,且横梁间距离为6.4m,取0#块横梁间距离荷载进行计算可代表其他主梁段荷载验算。
6#块端横梁为实心混凝土,荷载较大,需单独计算。
0#块计算原则:
分别以6.4m长0#块(砼方量最大,可代表1#~6#块)斜腹板、中梁,1#索张拉完后拆除中间箱式,保留两侧斜腹板支撑整体梁重为例,对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。
4.1荷载计算
4.1.1荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点,在施工过程中将涉及到以下荷载形式:
⑴q1——箱梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,经计算取q2=1.0KN/㎡(偏于安全)。
⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,当计算模板及其下肋条时取2.5KN/㎡;当计算肋条下的梁时取1.5KN/㎡;当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0KN/㎡。
⑷q4——振捣混凝土产生的荷载,对底板取2.0KN/㎡,对侧板取4.0KN/㎡。
⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。
⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载,取2.0KN/㎡。
⑺q7——支架自重,经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示:
满堂钢管支架自重
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距
支架自重q7的计算值(kPa)
60cm×60cm×120cm
2.82
90cm×60cm×120cm
2.07
4.1.2荷载组合
模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度检算
底模及支架系统计算
⑴+⑵+⑶+⑷+⑺
⑴+⑵+⑺
4.1.3荷载计算
根据现浇箱梁结构特点,取0#块斜腹板、中梁的支架体系进行检算,首先分别进行自重计算。
(1)0#块斜腹板自重:
根据横断面图,用CAD算得该处梁体截面积(一半)A=15.7m2
则:
主桥0#块斜腹板支架每延米现浇段混凝土方量为15.7m³,则斜腹板箱梁每㎡所产生的荷载q1为:
q斜=15.7×2600×10/10.65=38.33kN/㎡
(2)0#块中梁自重:
根据横断面图,用CAD算得梁体截面积(一半)A=2.74m2,则主梁中板每延米混凝土方量为2.74m³,均布荷载为q顶=2.74×2600×10/7.8=9.13KN/㎡。
(3)主桥0#A类横梁荷载:
A类横梁面积为2.1㎡,每延米混凝土量为2.1m³,均布荷载qA=2.1×2600×10/0.9=60.7KN/㎡。
(4)6#块端横梁为2.48m宽,3.2m高实心混凝土,每平方米均布荷载为q端=1×1×3.2×2600×10=83.2KN/㎡。
4.2结构检算
4.2.1碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算
碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样,同属于杆式结构,以立杆承受竖向荷载作用为主,但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接,且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固,对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力,因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架(一般都高出20%以上,甚至超过35%)。
本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算,计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架(偏于安全)。
主梁支架构造图:
4-1主梁支架标准纵断面
4-2主梁支架横断面图
4-3主梁支架平面图
4.2.1.1立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载,当横杆步距为120cm,立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=33kN(参见公路桥涵施工手册中表13-5碗口式构件设计荷载[N]=33kN、路桥施工计算手册中表13-5钢管支架容许荷载[N]=33.1kN)。
立杆实际承受的荷载为:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时)
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力;
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值;
于是,
(1)斜腹板立杆荷载有:
NG1K=0.6×0.6×q斜=0.6×0.6×38.33=13.8KN
NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KNΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+2.82)=2.1KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(13.8+0.36)+0.85×1.4×2.1=19.49KN<[N]=33kN,强度满足要求。
(2)中箱室有:
NG1K=0.6×0.9×q顶=0.6×0.9×9.13=4.93KN
NG2K=0.6×0.9×q2中=0.6×0.9×1.0=0.54KN
ΣNQK=0.6×0.9×(q3+q4+q7)=0.54×(1.0+2.0+2.07)=2.74KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(4.93+0.54)+0.85×1.4×2.74=9.82KN<[N]=33kN,强度满足要求。
(3)A类横梁有:
NG1K=0.6×0.6×qA=0.6×0.6×60.7=21.85KN
NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN
ΣNQK=0.6×0.6×(q3+q4+q7)=0.36×(1.0+2.0+2.45)=1.96KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(21.85+0.36)+0.85×1.4×1.96=28.98KN,28.98KN为2根立杆的荷载,单根荷载为14.49KN<[N]=33kN,强度满足要求。
(4)6#端横梁有:
NG1K=0.6×0.3×q端=0.6×0.3×83.2=14.98KN
NG2K=0.6×0.3×q2=0.6×0.3×1.0=0.18KN
ΣNQK=0.6×0.3×(q3+q4+q7)=0.18×(1.0+2.0+2.45)=0.98KN
则:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK=1.2×(14.98+0.18)+0.85×1.4×0.98=19.36KN<[N]=33kN,强度满足要求。
4.2.1.2立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式:
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载,N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4ΣNQK(组合风荷载时),同前计算所得;
f—钢材的抗压强度设计值,f=205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A=489mm2。
Φ—轴心受压杆件的稳定系数,根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i=15.8㎜。
长细比λ=L/i。
L—水平步距,L=1.2m。
于是,λ=L/i=76,参照材料力学查得Φ=0.813。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距;
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10
WK=0.7uz×us×w0
uz—风压高度变化系数,参考《桥梁支架安全施工手册》表2-1得uz=1.0
us—风荷载脚手架体型系数,查《桥梁支架安全施工手册》表2-3得:
us=1.0
w0—基本风压,查《桥梁支架安全施工手册》附录1以50排计算(考虑36m长支架),w0=0.55KN/m2
故:
WK=0.7uz×us×w0=0.7×1×1×0.55=0.385KN
La—立杆纵距0.6m;
h—立杆步距1.2m,
故:
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.04KN
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得:
W=5.08×103mm3
则,N/ΦA+MW/W=27.48(最大轴力)×103/(0.829×489)+0.04×106/(5.08×103)=75.66KN/mm2≤f=205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
4.2.2满堂支架整体抗倾覆验算
依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时,倾覆稳定系数不得小于1.3。
K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw
采用18m验算支架抗倾覆能力:
支架宽40m,长20m采用60×90×120cm支架来验算全桥:
支架横向45排;
支架纵向34排;
高度7.8m;
顶托TC60共需要45×34=1530个;
立杆需要45×34×7.8=11934m;
纵向横杆需要45×7.8/1.2×20=5850m;
横向横杆需要34×7.8/1.2×40=8840m;
故:
钢管总重(11934+5850+8840)×3.84=102.2t;
顶托TC60总重为:
1530×7.2=11t;
故q=102.2×9.8+11×9.8=1109KN;
稳定力矩=y×Ni=10×1109=11090KN.m
依据以上对风荷载计算:
WK=0.7uz×us×w0=0.7×1×1×0.55=0.385KN/m2
20m共受力为:
q=0.385×7.8×40=120KN;
倾覆力矩=q×5=120×5=700KN.m
K0=稳定力矩/倾覆力矩=11090/700=15.84>1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求
4.2.3立杆底座和地基承载力计算
⑴立杆承受荷载计算(以6#端横梁支架为例计算)
在两侧立杆的间距为60×30cm,每根立杆上荷载为:
N=a×b×q=a×b×(q端+q2+q3+q4+q7)
=0.6×0.3×((1.2×83.2+1.4×(1.0+1.0+2.0+2.94))=19.72kN
⑵立杆底托验算
立杆底托验算:
N≤Rd
通过前面立杆承受荷载计算,每根立杆上荷载最大值为:
N=a×b×q=a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)
=19.72kN
底托承载力(抗压)设计值,一般取Rd=40KN;
得:
19.72KN<40KN立杆底托符合要求。
⑵立杆地基承载力验算
原地面为河卵石地层,设计地勘承载力特征值为500Kpa,通过50t压路机压实,经实验室检测地基承载力为154Kpa,压实面顶浇筑15cm厚C20混凝土作为调平层。
立杆地基承载力验算:
≤K·
k
式中:
N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值;
Ad——为立杆底座面积Ad=10cm×10cm=100cm2;
按照最不利荷载考虑,立杆底拖下砼基础承载力:
N/A=19.72/0.01=1972Kpa<[fcd]=20000Kpa,底拖下砼基础承载力满足要求。
底托坐落在15cm砼层上,按照力传递面积计算:
A=(2×0.15×tg450+0.15)2=0.2025㎡
按照最不利荷载考虑:
=19.72/0.2025=97.4KPa≤154KPa,地基承载力满足施工要求。
4.2.4斜腹板箱梁底模强度计算
(1)斜腹板荷载计算
斜腹板均布荷载q斜=38.33KN/㎡,
模板体系荷载按规范规定
=0.75kN/㎡,
混凝土施工倾倒荷载按规范规定
=4.0kN/㎡,
混凝土施工振捣荷载按规范规定
=2.0kN/㎡,
施工机具人员荷载按规范规定
=2.5kN/㎡。
则P1计=(38.33+0.75)×1.2+(4.0+2.0+2.5)×1.4=58.8kN/㎡。
箱梁底模采用高强度竹胶板,板厚t=15mm,竹胶板方木背肋间距为200mm,模板受力计算按三跨等跨连续梁考虑,验算模板强度采用宽b=1000mm平面竹胶板。
a.模板力学性能
(1)弹性模量E=0.1×105MPa。
(2)截面惯性矩:
I=bh3/12=100×1.53/12=28.12cm4
(3)截面抵抗矩:
W=bh2/6=100×1.52/6=37.50cm3
(4)截面积:
A=bh=100×1.5=150cm2
b.模板受力计算(按三跨等跨连续梁考虑)
底模板均布荷载:
q1=P1计×b=58.8×1=58.8KN/m
由三跨等跨连续梁最大正应力计算公式(《路桥施工计算手册》):
σmax=0.100ql2/w=0.100×58.8×0.22×106/(37.50×103)
=6.27MPa≤[σ]=19MPa
竹胶板强度满足要求。
c.挠度计算
从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板可看作为多跨等跨连续梁,按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算,计算公式为:
f=q1L4/128EI
=58.8×204/(128×0.1×105×28.12)
=0.26mm<L/400=0.5mm
竹胶板刚度满足要求。
综上,竹胶板受力满足要求。
4.2.5模板底横向方木(10×10cm)验算:
方木横向间距为0.3m,跨径为0.6m,则:
q2=P1计×0.3=58.8×0.3=17.64
最大弯矩W=0.1×q2l2=0.1×17.64×0.62=0.635KN.m
所用木枋规格尺寸为10×10cm,抗弯截面模量w=bh2/6=166.7cm3,I=b×h3/12=8.333×10-6m4
最大正应力:
σmax=Mmax/w=635/166.7
=3.8MPa≤[σ]=9MPa
强度满足要求。
在荷载作用下,挠度计算为
fmax=q2L4/128EI=17.64×0.64/(128×9×103×8.333×10-6)=
0.24mm≤[f]=L/400=600/400=1.5mm
刚度满足要求。
4.2.6横向方木底纵向方木计算:
受力分析:
纵向方木为横向方木的支撑结构,其下方支撑在支架上。
根据荷载传递路径,纵向方木主要承受上部横向方木传下来的荷载。
30cm间距10×10cm方木每平方重为0.1×0.1×6/0.3=0.2KN/㎡。
P3计=P1计+0.2KN/㎡=58.8+0.2=59KN/㎡。
纵向方木横向间距为0.6m,跨径为0.6m,则:
q3=P3计×0.6=59×0.6=35.4kN/m.
计算模型按三跨等跨连续梁计算,
最大弯矩W=0.1×ql2=0.1×35.4×0.62=1274N.m
所用方木规格尺寸为15×10cm,抗弯截面模量w=bh2/6=250cm3,I=b×h3/12=1.25×10-5m4
最大正应力:
σmax=Mmax/w=1274/250
=5.1MPa≤[σ]=9MPa
强度满足要求。
在荷载作用下,挠度计算为
fmax=qL4/128EI=35.4×0.64/(128×9×103×1.25×10-5)=
0.32mm≤[f]=L/400=600/400=1.5mm
刚度满足要求。
4.2.7端横梁梁底模强度计算
(1)端横梁荷载计算
斜腹板均布荷载q斜=82.3KN/㎡,
模板体系荷载按规范规定
=0.75kN/㎡,
混凝土施工倾倒荷载按规范规定
=4.0kN/㎡,
混凝土施工振捣荷载按规范规定
=2.0kN/㎡,
施工机具人员荷载按规范规定
=2.5kN/㎡。
则P1计=(82.3+0.75)×1.2+(4.0+2.0+2.5)×1.4=111.56kN/㎡。
箱梁底模采用高强度竹胶板,板厚t=15mm,竹胶板方木背肋间距为200mm,模板受力计算按三跨等跨连续梁考虑,验算模板强度采用宽b=1000mm平面竹胶板。
a.模板力学性能
(1)弹性模量E=0.1×105MPa。
(2)截面惯性矩:
I=bh3/12=100×1.53/12=28.12cm4
(3)截面抵抗矩:
W=bh2/6=100×1.52/6=37.50cm3
(4)截面积:
A=bh=100×1.5=150cm2
b.模板受力计算(按三跨等跨连续梁考虑)
底模板均布荷载:
q1=P1计×b=111.56×1=111.56KN/m
由三跨等跨连续梁最大正应力计算公式(《路桥施工计算手册》):
σmax=0.100ql2/w=0.100×111.56×0.22×106/(37.50×103)
=11.9MPa≤[σ]=19MPa
竹胶板强度满足要求。
c.挠度计算
从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板可看作为多跨等跨连续梁,按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算,计算公式为:
f=q1L4/128EI
=111.56×204/(128×0.1×105×28.12)
=0.49mm<L/400=0.5mm
竹胶板刚度满足要求。
综上,竹胶板受力满足要求。
4.2.8模板底横向方木(10×10cm)验算:
方木横向间距为0.2m,跨径为0.3m,则:
q2=P1计×0.2=111.56×0.2=22.31KN/㎡
最大弯矩W=0.1×q2l2=0.1×22.31×0.32=0.2KN.m
所用木枋规格尺寸为10×10cm,抗弯截面模量w=bh2/6=166.7cm3,I=b×h3/12=8.333×10-6m4
最大正应力:
σmax=Mmax/w=200/166.7
=1.2MPa≤[σ]=9MPa
强度满足要求。
在荷载作用下,挠度计算为
fmax=q2L4/128EI=22.31×0.34/(128×9×103×8.333×10-6)=
0.02mm≤[f]=L/400=600/400=1.5mm
刚度满足要求。
4.2.9横向方木底纵向方木计算:
受力分析:
纵向方木为横向方木的支撑结构,其下方支撑在支架上。
根据荷载传递路径,纵向方木主要承受上部横向方木传下来的荷载。
30cm间距10×10cm方木每平方重为0.1×0.1×6/0.3=0.2KN/㎡。
P3计=P1计+0.2KN/㎡=111.56+0.2=111.58KN/㎡。
纵向方木横向间距为0.3m,跨径为0.6m,则:
q3=P3计×0.3=111.58×0.3=33.47kN/m.
计算模型按三跨等跨连续梁计算,
最大弯矩W=0.1×ql2=0.1×33.47×0.62=1205N.m
所用方木规格尺寸为15×10cm,抗弯截面模量w=bh2/6=250cm3,I=b×h3/12=1.25×10-5m4
最大正应力:
σmax=Mmax/w=1205/250
=4.82MPa≤[σ]=9MPa
强度满足要求。
在荷载作用下,挠度计算为
fmax=qL4/128EI=33.47×0.64/(128×9×103×1.25×10-5)=
0.32mm≤[f]=L/400=600/400=1.5mm
刚度满足要求。
经计算,支架及模板均满足施工要求。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大桥 支架 计算