1、钢结构用高强度大六角头螺栓 （GB/T 1228-2006）2 液压自爬升模板系统架体结构计算的相关参数2.1液压自爬升模板系统基本参数（1）架体系统：架体支承跨度： 6米（相邻埋件点之间水平距离）；外架体高度： 约13.5米；外架体宽度： 主平台2.70m，上平台1.20米、中、下平台1.20米； （2）液压升降系统额定工作压力： 25MPa；油缸行程： 400mm；伸出速度： 外墙油缸380mm/min； （依配用的控制台型号和顶升油缸的数量的多少其值略有所差别）顶升油缸额定推力： 100kN；串联双油缸不同步差: 20mm.（3）爬升机构爬升机构有自动导向、液压升降、自动复位的锁定机构，
2、能实现架体与导轨互爬的功能。2.2液压自爬升模板系统关键计算参数（1）塔肢内侧外墙液压自爬模各操作平台的设计施工荷载为:模板，浇筑，钢筋绑扎工作平台最大允许承载 3kN/m2爬升装置工作平台最大允许承载 1.5kN/m2模板后移及倾斜操作主平台最大允许承载 1.5kN/m2电梯人口平台最大允许承载 1.0kN/m2系统工作平台总体额定承载能力（按顶层计） 3.0kN/m2（2）爬模整体提升，同一榀爬架提升机位间同步差控制在20mm以内。（3）爬模的每根液压缸的推力为100kN （即10t）。（4）自爬模爬升时，结构砼抗压强度不低于15MPa。3 液压自爬升模板系统架体结构计算3.1 结构计算基
3、本数据的确定核算部位的确定：按塔肢倾斜形状，塔身内侧爬模工作状态最为恶劣，如塔身内侧爬模满足要求，其它面的爬模也必满足要求，故只需计算外侧爬模是否满足要求：而内侧爬模系统是由两个对称的二个爬升机位组成，按浇筑施工程序，标准层浇筑高度4500mm， 要求相应削减因倾斜向上而收缩的模板宽度，最大的一块模板为5500mm，高度为4950mm。取最大面积为5.5x4.95=27.225平方米的模板来进行验算。这块模板重量最大，若它满足设计要求，其它就都能满足要求。以下按二个机位一起顶升这块大模板来验算其支撑能力。为确保液压爬模架体的受力状态充分满足本工程的需要，塔肢的倾斜度按照1：2.761的斜度计算
4、。该计算结果如能通过复核，在实际施工中液压爬模安全系数将大幅提高。图3-1顺桥向内侧面爬模架体简图3.1.1 恒载计算外爬架的横载包括脚手板自重、模板自重、外架自重。.脚手板自重W1：由图纸可知脚手板共分五层，上层1-2层长5.5米，宽1.6米，面积为：A=5.51.6=8.8m2主平台宽度长5.5米，宽2.7米, 面积为：2.7=14.85m2-1层平台宽度长5.5米，宽2.2米, 面积为：2.2=12.1m2-2层平台宽度长5.5米，宽1.5米, 面积为：1.5=8.25m2所以整个单面架子脚手板总平方数：A1= 8.8+14.85+12.1+8.25=44平方查木材比重（含水率15%）为
5、0.4-0.75吨/立方,取平均值为0.57吨/立方木板选用厚度为4cm的板材木板总重量为440.040.57=1.003吨=10kN W1=分摊到每个机位的木板重量为10kN/2=5kNb.模板的自重W2：模板标准重量为：72kg/m2，面积A=27.225 m2 （每平方模板含木梁四根共计25.6kg，14a背楞两根共计29.07kg，WISA面板14.81kg，小配件计2.5kg，以上合计72kg/m2）模板自重为7227.225=19.6kN此处设有二个后移装置，间距近似相等，所以每个后移装置承重:W2 =（7227.225/2）9.8/4.95=0.194t/m自重由程序自动加载 c
6、.外架自重W3：由图纸可查得每个机位爬模架自重（不含导轨和埋件支座及埋件总成） 18kN，机位间联系机构（栏杆，剪刀撑，跳板支承等）9.211kN（ 见下表），所以：W3=18+9.211/2 =22.61（kN） 每个机位的永久荷载总重：W0=W1+ W2+ W3=5+19.6+22.61= 47.21kN则设计恒荷载为：W=W0 1.2= 56.65kN式中1.2为荷载分项系数。横桥向联系结构重量统计表名称材料长度数量重量上平台护栏483.55.5米6根125.4kg中平台护栏4根83.6kg下平台护栏上平台剪刀撑6米91.2kg中平台剪刀撑3.2米8根97.3kg跳板支撑9.7440kg
7、合计921.1kg=9.211kN3.1.2活载计算施工期间，主要使用的平台为钢筋绑扎工作平台，该平台要承受钢筋的临时荷载及施工人员活载。主要施工层为两层:浇筑、钢筋绑扎工作平台（面积：5.51.6）最大承载3kN/m2，模板后移及倾斜操作主平台（面积5.52.7）最大承载1.5kN/m2。工况一：在非工作状态下使用工况下（钢筋施工阶段），顶层平台承受临时施工荷载，其它平台均无施工荷载，施工荷载计算如下：浇筑、钢筋绑扎工作平台：K1=31.6=26.4（kN）上平台架体横桥向面共二榀，每榀有2个节点与上平台联接。因此K1节点=26.4/4=6.6kN工况二：模板后移，架体处于待爬升状态。主平台
8、承受受施工荷载。在升降工况下，施工荷载按1.5 kN/m2计算。模板后移及倾斜操作主平台施工荷载：K2=1.52.7=22.275 （kN）主平台下的下架体横桥向共二榀，二道底梁，共可视为4个节点。每个节点受力为K2节点=22.275kN/4=5.57kN工况三：浇筑砼期间，模板承受砼侧压力，架体各层平台均无施工荷载载作用。3.1.3风荷载计算风载计算可以按建筑施工荷载规范进行计算：k=0.7szO式中，k-风荷载标准值s-风荷载的体形系数；背靠的桥墩全封闭，爬架自主平台以下外挂密目网，主平台以上外挂大眼网。挡风系数=1，因而风荷载的体形系数为1z-风荷载的高度变化系数；地面按D类80m高空
9、z=1.05O-基本风压（kN/m2）；按国家公布的全国基本风压分布图，取兴化市100年一遇风压 即O=0.45 kN/风荷载标准值：k=0.7szO=0.7*1*1.05*0.45=0.33 kN/上架体承受风载标准值：Fwh上=0.33 *5.5*4.5=8.16 kN横桥向面上架体共2榀，每榀上围护钢管连接节点共5个，上架体部分分配到每个节点上的风载为上节点Q1=8.16/10=0.816kN下架体部分高度为6米，宽度为5.5米，下架体承受风载标准值Fwh下=0.33 *5.5*6=10.89 kN横桥向面下架体共2榀，每榀上围护钢管连接节点共8个。下架体部分分配到每个节点上的风载为Q2
10、下节点=10.89/16=0.68 kN风荷载加载如下： 图3-3 风载在架体上的加载图3.1.4混凝土压力由于模板倾斜，新浇筑的混凝土对模板有竖向压力，其值与混凝土的有效高度有关。对于本工程来说，二榀桁架间最大承压宽度为5.5/2=2.75m，因此：W=Fb=262.751.630.98/2*4.95=11.53kN/m加载如下: 图3-4 砼浇筑对主背楞的加载图3.2 计算工况及计算简图本报告共进行三种工况的验算，同时每种工况又分为有风和无风情况，分别为：绑筋状态验算工况一（1）：绑筋无风状态（1.2结构自重+1.0钢筋绑扎荷载+1.0脚手板自重+1.0模板自重）图3-5 绑筋无风状态的加
11、载图工况一（2）：绑筋状态+风荷载（1.2模板自重+1.0风荷载）式中1.2为结构自重放大系数。在工况一状态下风载及施工荷载在架体上的分配简图如下：图3-6 绑筋有风状态的加载图静止状态验算工况二（1）：非工作状态（1.2主平台荷载+1.0图3-7 静止无风状态的加载图工况二（2）：非工作状态+风荷载（1.2在工况二状态下风载及施工荷载在架体上的分配简图如下：图3-8 静止有风状态的加载图浇筑状态验算工况三（1）：浇筑状态（1.2混凝土压力+1.0 图3-9 浇筑无风状态的加载图工况三（2）：浇筑状态+风荷载（1.2风荷载）式中1.2为结构自重放大系数。在工况三浇筑状态下风载及混凝土压力在架体
12、上的分配简图如下：图3-10 浇筑有风状态的加载图4斜爬的空间有限元仿真分析 该爬模的计算简图如下图所示。模型中共有9种截面类型，上平台4种，下平台4种，另外还有一种平台横梁截面。根据这些截面，在Midas中建立如图所示的模型。图4-2 斜爬模的Midas模型规格杆件规格及相关参数见表4-1。表4-1 各杆件规范及相关参数杆件号规格面积I/mm4回转半径/mm杆件最大长度长细比稳定系数1方管8080412161.17E+0631.1146047.00.872 14a槽36561.12E+0755.3300054.30.8353圆管89106829.8260086.40.645 16a槽4340
13、1.72E+0762.993814.90.9835 18a槽50822.52E+0770.513.30.9876圆管16525138.05E+0656.6401570.90.7517 22a槽63004.75E+0786.8360041.50.8958方管10010015362.36E+0639.2102.40.5429H型钢20020081264284.77E+0786.1220025.50.9514.1 工况一：静止状态计算此工况包括两个子工况：静止状态静止状态+百年一遇风荷载工况一（1）下的荷载作用形式见上图3-5。经Midas计算，得到各杆件应力如图4-4所示。图4-4 工况一（1）下
14、爬模各杆件应力图（单位：N/mm2）从上图可知，所有杆件最大拉应力为43N/mm2，最大压应力为16.8N/mm2，均小于强度设计值f=215 N/mm2，因此满足要求。该工况下的变形如下图所示。图4-5 工况一（1）下的变形图（单位：mm）由上图可知，该工况下最大变形为3.25mm.满足要求。该工况下的反力如下图所示。图4-6 工况一（1）下反力图（单位：kN）由上图可知，该工况下的最大竖向反力为18.08kN，上面支座在水平方向受拉，最大拉力为12.6KN。工况一（2）下的荷载作用形式见下图3-6。Q1=0.82kN；Q2=0.68kN。经Midas计算，得到各杆件应力如图4-6所示。图4
15、-8工况一（2）下爬模各杆件应力图（单位：从上图可知，所有杆件最大拉应力为42.6N/mm2，最大压应力为48.1 N/mm2，小于强度设计值f=215 N/mm2。满足要求.图4-9 工况一（2）下的变形图（单位：由上图可知，该工况下最大变形为7.65mm满足要求。图4-10 工况一（2）下反力图（单位：由上图可知，该工况下的最大反力为22.54kN4.2 工况二：非工作状态非工作状态+百年一遇风荷载工况二（1）下的荷载作用形式见上图3-7。经Midas计算，得到各杆件应力如图4-8所示。图 4-12 工况二（1）下爬模各杆件应力图（单位：从上图可知，所有杆件最大拉应力为15.2N/mm2，
16、最大压应力为8.86N/mm2，均小于强度设计值f=215 N/mm2，因此满足要求。图4-13 工况二（1）下的变形图（单位：由上图可知，该工况下最大变形为0.6mm满足要求。图4-14 工况二（1）下反力图（单位：由上图可知，该工况下的最大竖向反力为9.8kN，上面支座在水平方向受拉，最大拉力为8.95kN，工况二（2）下的荷载作用形式见上图3-8。经Midas计算，得到各杆件应力如图4-10所示。图 4-16 工况二（2）下爬模各杆件应力图（单位：从上图可知，所有杆件最大拉应力为41.7N/mm2，最大压应力为48.2N/mm2，小于强度设计值f=215 N/mm2。图4-17 工况二（
17、2）下的变形图（单位：由上图可知，该工况下最大变形为0.8mm，满足要求。图4-18 工况二（2）下反力图（单位：由上图可知，该工况下的最大反力为13.08kN4.3 工况三：浇筑状态浇筑状态+百年一遇风荷载（因在大风状态下不进行砼施工,本状态不核算,）工况三（1）下的荷载作用形式见上图3-9。经Midas计算，得到各杆件应力如图4-12所示。图 4-20 工况三（1）下爬模各杆件应力图（单位：从上图可知，所有杆件最大拉应力为126.75N/mm2，最大压应力为78.03N/mm2，小于强度设计值f=215 N/mm2。满足要求图4-21 工况三（1）下的变形图（单位：由上图可知，该工况下最大
18、变形为6.27mm，满足要求。图4-22 工况三（1）下反力图（单位：由上图可知，该工况下的最大竖向反力为163.7kN浇筑状态+百年一遇风荷载（本工况下禁止砼浇筑，但可验算参照）单个埋件的抗拔力计算 根据建筑施工计算手册,按锚板锚固锥体破坏计算埋件的锚固强度如下:假定埋件到基础边缘有足够的距离，锚板螺栓在轴向力F作用下，螺栓及其周围的混凝土以圆锥台形从基础中拔出破坏（见右图）。分析可知,沿破裂面作用有切向应力s和法向应力s,由力系平衡条件可得： F=A（s sin+s cos）按45计F=0.0203 fc, 代入式中得： F=（20.0203/sin45）fc （/2）h2ctg45+bh
19、=0.1 fc （0.9h2+bh）式中 fc混凝土抗压强度设计值（15N/mm2）; h破坏锥体高度（通常与锚固深度相同）（320mm）; b锚板长度（80mm）.所以F=0.1 fc （0.9h2+bh） =0.115（0.93202+80320） =176.6（kN）埋件的抗拔力为F=176.6kN,两个埋件的抗拔力：2F=353.2kNFx2.49t（工况三FX），满足要求！3.3.2 锚板处砼的局部受压抗压力计算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范局部受压承载力计算：局部承压构件计算公式：0Fid1.3SfcdAln=Ab/AL0-桥梁结构重要性系数，特大桥、重要桥梁取 1.
20、1Fid-局部受压面积上的局部压力设计值Fid=24.99/212.5kNS混凝土局部受压时的修正系数，砼强度为C50以下强度时取1.0fcd 混凝土轴心抗压强度设计值，取15MpaAln 混凝土局部受压面积 3.14x（40-13.25）2=2247 mm2混凝土局部受压时的强度提高系数3Ab局部受压计算底面积；45216 mm2AL 不扣除孔洞的混凝土局部受压面积；5024mm20Fld=1.112.5=13.75kN1.3SfcdAln=1.31.03.0152247131.5kN0Fld= 13.75kN 故满足要求3.3.2锚杆抗拉力计算锚杆直径为20mm，设计抗拉强度600MPa，
21、抗拉能力：F3.14102600188.4KNFid12.5KN满足要求。3.3.3受力螺栓扭矩计算高强螺栓须分两次（即初拧和终拧）进行拧紧，对于大型节点应分初拧、复拧和终拧三次进行。复拧扭矩应等于初拧扭矩。对于高强度大六角头螺栓尚应在终拧后进行扭矩值检查。根据建筑施工计算手册扭矩值可按下式计算：.初拧扭矩值计算： TO=0.065PCd 其中 PC=P+P式中， TO 高强螺栓的初拧扭矩（Nmm）； PC 高强螺栓施工拉力（kN）；PC= P+P=104.5kN d 高强螺栓公称直径（mm）；d=42mm P 高强螺栓拉力设计值（kN）；P=76/0.895kN P 预拉力损失值，一般取拉力
22、设计值的10%；P=9.5kN TO=0.065104.542=285.3（kN）mm终拧扭矩值计算： TC=K PCd式中：K 高强螺栓连接副的扭矩系数平均值，一般取0.13； TC 高强螺栓的终拧扭矩（N其它符号意义同前。 TC=0.1342570.6（kN）检查扭矩值计算： 高强度大六角头螺栓扭矩检查应在终拧1h后，24h以内完成。扭矩检查时，应将螺母退回30o50o，再拧到原位测定扭矩，该扭矩与检查扭矩的偏差应在检查扭矩的10%以内，检查扭矩应按下式计算： Tch=KPd式中，Tch 高强螺栓的检查扭矩（N其它符号意义同前。 Tch=KPd=0.139542=518.7（kN）3.3.
23、4 受力螺栓的抗剪力和抗弯拉力的计算材料：35VB或40Cr号钢 强度等级10.9S 直径M42受力螺栓的抗压、抗拉、抗弯强度查表可知：抗拉强度极限f=1000N/mm2，屈服强度f=900N/mm2，设计值按0.8倍屈服值取720N/mm2，剪力设计值432N/mm2（该数据在高强度螺栓部分上查不到，按一般机械性能指标抗拉的0.60.7倍，取值0.6）根据钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T 1228-2006的规定的性能等级, 每个螺栓的受拉承载力设计值按下式计算 NbtAeff fbtNbt 高强度螺栓拉力设计值高强度螺栓直径对承载力的影响系数，当螺栓直径小于30mm时，取1.0，当螺栓直径大于30mm时，取0.93，Aeff高强度螺栓有效截面面积，M42螺栓有效面效=1121 mm2螺栓有效直径=37.8 mmfbt高强度螺栓热处理后的抗拉强度设计值，按0.8倍屈服值取72
